نوشته‌ها

مشکلات تزریق پلاستیک و راه حل آن

مشکلات تزریق پلاستیک و راه حل آن

مشکلات تزریق پلاستیک و راه حل آن

برخی مشکلات رایج در تزریق پلاستیک

در این مقاله به بررسی  برخی از مشکلات رایج در فرآیند تزریق پلاستیک و راهکار های آن میپردازیم:

بیشتر این مشکلات ناشی از خطای انسانی (به علت نبودن دانش کافی ) وهمچنین استفاده از ابزار نا مناسب ایجاد میشود.

خطوط جریان FLOW LINES  

 

خطوط جریان، خطوط و یا رگه هایی هستند که بر روی محصول نهایی دیده میشوند. این خطوط هنگام حرکت مذاب پلیمر در راهگاهها جهت پرکردن  قالب و در طی فر ایند خنک شدن در قالب تزریق پلاستیک به وجود می ایند. پلاستیک مذاب از طریق بخش ورودی به نام “دروازه“(gate) وارد قالب میشود. سپس از طریق حفره و راهگاهها در داخل قالب حرکت کرده  و پس از پر کردن قالب سرد میشود.

علل تغییر سرعت جریان

 

یکی از علل، “تغییر سرعت جریان مذاب هنگامی که  مذاب پلیمر برای پر کردن  قالب تزریق پلاستیک،  مجبور به تغییر مسیر حرکت در راهگاه ها میشود” است. همچنین هنگامی رخ می دهند که پلاستیک مذاب به بخش هایی از قالب با ضخامت دیواره متغییر وارد شود و یا هنگامی که سرعت تزریق بسیار کم است .

راه حل
  • 1- سرعت و فشار تزریق با استفاده از دستگاه تزریق پلاستیک را به سطح مطلوب افزایش دهید، که اطمینان حاصل شود حفره ها به درستی پر می شوند (و به پلاستیک مذاب اجازه خنک شدن در نقاط اشتباه را ندهیم). دمای پلاستیک مذاب یا خود قالب رانیز می توان افزایش یابد تا اطمینان حاصل شود که پلاستیک در طی مسیر خنک نشود.
  • 2- در هنگام ساخت قالب باید دقت شود که  درگوشه های گرد و مکان هایی که در آن ضخامت دیواره قالب تغییر می کند از تغییرات ناگهانی جهت  راهگاه و جریان اجتناب کرد

 

مشکلات تزریق پلاستیک و راه حل آن

 

فرورفتگی در قطعه

 

این ایراد معمولا در قسمت های ضخیم قطعه روی میدهد. فرآیند خنک شدن در قسمت های ضخیم ، کندتر از مابقی قسمت ها است و همین امر موجب ایجاد پدیده جمع شدگی در لایه های مرکزی میشود. این حالت بسیار شبیه فروچاله در زمین میباشد با این تفاوت  که فروچاله به علت فرسایش به وجود می اید ولی در پلاستیک به علت انقباض است.

علل
  • 1- یکی از دلایل،عملکرد و زمان دهی نامناسب در فرآیند خنک شدن قالب تزریق پلاستیک است . همچنین می تواند ناشی از دمای بالای مذاب پلیمر باشد
  • 2- در واقع، بخش های ضخیم دیرتر از بخش هایی با ضخامت کم خنک میشوند .بنابراین این مورد در قطعات ضخیم معمولا بیشتر دیده میشود

 

راه حل ها
  • 1- دمای قالب باید کاهش یابد، فشار افزایش یابد و زمان بیشتری برای خنک شدن به قطعه داده شود.
  • 2- در صورت امکان ضخامت ضخیم ترین دیواره را کاهش میدهیم .

حباب Vacuum voids    

حباب ها هوای محبوس شده در پلاستیک است .که معمولا این حباب نزدیک سطح در قسمت ضخیم قطعه به وجود می اید. تشکیل این  حباب ها موجب تمرکز تنش در ان ناحیه میشود.که در نتیجه موجب شکننده شدن قطعه میشود.

علل
  • 1- فضاهای خلاء اغلب ناشی از انجماد ناهموار بین سطح و بخش های داخلی قطعه است
  • 2- همچنین فشار پایین تزریق موجب میشود هوای داخل قالب به طزر کامل تخلیه نشود

 

راه حل
  • 1- گیت ورود مواد را در ضخیم ترین قسمت قطعه بگذاریم.
  • 2- فشار و زمان تزریق را افزایش دهیم .
  • 3- از مواد با ویسکوزیته ی پایین(جریان پذیر تر) استفاده کنیم. در این صورت میتوان اطمینان حاصل کرد که گازهای کمتری به دام افتاده زیرا گازها قادر به فرار سریعتر میباشند.
  • 4- از هم تراز بودن قسمت های قالب در هنگام نصب  اطمینان حاصل نمایید.

 

خط جوش Weld lines   

این حالت هنگامی رخ میدهد که دو جریان مذاب در قالب تزریق از دو جهت مختلف به هم میرسند.

علت
  • هنگامی که پیوند نامناسب در حین فرایند انجماد بین 2 یا چند جریان مذاب که به هم میرسند ایجاد شود این خطوط ظاهر میگردند.

راه حل
  • 1- درجه حرارت قالب یا پلاستیک مذاب را افزایش دهید
  • 2- سرعت تزریق را افزایش دهید.
  • 3- طراحی برای الگوی جریان را در قالب تزریق به صورتی تنظیم کنیم که منبع جریان وجود داشته باشد
  • 4- از پلاستیک با ویسکوزیته ی و دمای ذوب پایین استفاده کنیم

ناقص بودن قطعه Short shot   

قطعه ی پلاستیکی به صورت ناقص تولید میشود و قالب به طور کامل پر نمیشود.

علل
  • 1- تنظیم نبودن فشار تزریق
  • 2- استفاده از مواد با ویسکوزیته بالا
  • 3- گازگیری نامناسب مواد

 

راه حل ها
  • 1- استفاده از پلاستیک هایی با ویسکوزیته پایین تر و جریانپذیری بالاتر تا مذاب بتواند به طور کامل خلل و فرج قالب را پرکند.
  • 2- افزایش دمای قالب یا مذاب به طوری که افزایش جریان را در بر داشته باشد.
  • 3- طراحی مناسب قالب به صورتی که گاز محبوس شده در قالب به طور کامل تخلیه شود.
  • 4- افزایش خوراک دهی به  دستگاه.

 

انحراف یا خمیدگی در قطعه

 

انحراف زمانی رخ می دهد که جمع شدگی ناهموار در قسمت های مختلف قطعه وجود داشته باشد. نتیجه یک شکل پیچ خورده، ناهموار یا خم است که مد نظر نمیباشد.

علل
  • خنک نشدن یکنواخت قسمت های مختلف قطعه.نرخ خنک شدن متفاوت در قسمت های مختلف قطعه موجب ایجاد تنش در آن میشود.

راه حل
  • 1- اطمینان حاصل کنید که زمان خنک شدن به اندازه کافی طولانی است و به اندازه کافی آهسته برای جلوگیری از ایجاد تنش ها درقسمت های مختلف.
  • 2- قالب را با ضخامت یکنواخت دیواره طراحی کنید تا مذاب پلاستیک در یک جهت جریان یابد
  • 3- مواد پلاستیکی را انتخاب کنید که احتمال تغییر شکل کمتری دارند. مواد نیمه کریستالی به طور کلی بیشتر در معرض پدیده انحراف هستند.

اثرات سوختگی Burn marks   

عالئم سوختگی، تغییر رنگ است، معمولا  مانند رنگ زنگ زده، که بر روی سطح نمونه های تزریقی شکل می گیرد.

علل
  • علائم سوختگی ناشی از تخریب مواد پلاستیکی به علت گرمای بیش از حد یا سرعت تزریق سریع است

راه حل
  • سرعت تزریق را کاهش دهید.
  • بهینه سازی گاز گیر.
  • کاهش دمای قالب و مذاب

جتینگ Jetting  

جتینگ حالتی است که در آن پلاستیک مذاب با توجه به سرعت تزریق،از نواحی با سطح مقطع کوچک و باریک وارد ناحیه ضخیم شده و مذاب پلیمر  روی سطح قالب قرار نمی گیرد.

علل
  • 1- جتینگ بیشتر زمانی اتفاق می افتد که دمای ذوب خیلی پایین باشد و ویسکوزیته پلاستیک مذاب بالا می رود. در نتیجه مذاب در مقابل جریان یافتن مقاومت میکند .
  • 2- هنگامی که پلاستیک در تماس با دیوارهای قالب قرار می گیرد، به سرعت شروع به سرد شدن میکند و ویسکوزیته افزایش می یابد.از طرفی موادی که در پشت مذاب خنک شده  قرار دارند ان را به سمت جلو حرکت میدهند و همین امر موجب ایجاد لکه هایی میشود که ما از ان به عنوان جتینگ یاد میکنیم.

منبع : polymermall.com

تزریق پلاستیک راهگاه سرد و گرم

تزریق پلاستیک راهگاه سرد و گرم

قالب تزریق پلاستیک

تفاوت تزریق پلاستیک راهگاه سرد و گرم

از زمان معرفی قالب تزریق پلاستیک در اواخر قرن نوزدهم، این قالب انقلاب بزرگی در زمینه‌ی ساخت محصولات پلاستیک ایجاد کرد. دستگاه‌های اولیه‌ی تزریق پلاستیک در مقایسه با ماشین‌آلات امروزی اجزای کمتری داشتند و ساده‌تر بودند. در ابتدا از این فناوری برای ساخت توپ بیلیارد، فرم‌دهنده‌ی یقه‌ی پیراهن، دکمه و شانه‌های جیبی استفاده می‌شد؛ اما در طول جنگ جهانی دوم و به‌واسطه‌ی بالا رفتن تقاضا، قالب‌های تزریق پلاستیک رشد چشمگیری کردند.

در اواسط قرن بیستم و اختراع دستگاه تزریق مارپیچی، تحول بزرگی در این صنعت ایجاد شد و امروزه حتی در ساخت قطعات پلاستیکی خودروها نیز از روش تزریق پلاستیک استفاده می‌شود. اگرچه این فناوری پیشرفت قابل توجهی در سال‌های اخیر داشته است؛ اما امروزه معمولا از دو نوع قالب تزریق پلاستیک راهگاه سرد و راهگاه گرم به‌عنوان قالب‌های تزریق استفاده می‌شود.

 هر یک از این سیستم‌ها مزایا و معایب خود را دارند که موجب می‌شود از آن‌ها برای کاربردهای خاص استفاده شود. قالب‌های تزریق پلاستیک انتخاب بسیار خوبی برای ساخت قطعات هستند؛ اما، درک مفاهیم و تفاوت‌ بین این فناوری‌ها می‌تواند به شما در استفاده‌ی آگاهانه‌تر و سازنده‌تر از این قالب‌ها کمک کند.

استفاده از سیستم‌های تزریق پلاستیک راهگاه گرم در قالب‌گیری تزریقی پلاستیک نزدیک به پنجاه سال قدمت دارد و از اواخر دهه‌ی نود میلادی کاربرد آن‌ها از سیستم تزریق پلاستیک راهگاه سرد پیشی گرفت. در صنعت قالب‌گیری تزریقی معمولا شرکت‌هایی که از سیستم راهگاه گرم استفاده می‌کنند، پیشرفته‌تر از شرکت‌هایی هستند که سیستم راهگاه سرد را به‌کار می‌برند؛ اما غالبا فروشگاه‌ها بدون در نظر گرفتن هزینه‌ها و مزایای احتمالی راهگاه سرد، سیستم تزریق پلاستیک راهگاه گرم را انتخاب می‌کنند.

طی فرایند قالب‌گیری تزریقی، پلاستیک مذاب از میان سیستم راهگاه دستگاه قالب‌گیری حرکت می‌کند و به حفره یا حفره‌هایی می‌ریزد. اگر گرمای سیستم راهگاه به اندازه‌ای باشد که دمای پلاستیک بالاتر از دمای ذوبش باقی بماند، به این قالب، ‌قالب تزریق پلاستیک راهگاه گرم می‌گویند. اگر سیستم راهگاه با حفره‌هایی، قالب گرفته و خنک شود، به آن قالب تزریق پلاستیک راهگاه سرد می‌گویند. گاهی نیز از سیستم ترکیبی استفاده می‌شود. در این مقاله به معرفی سیستم‌های تزریق پلاستیک راهگاه سرد و گرم، مزایا و معایب استفاده از آن‌ها پرداخته می‌شود.

قالب تزریق پلاستیک راهگاه سرد

در واقع راهگاه به کانالی اطلاق می‌شود که در طی فرایند تزریق پلاستیک، جریان پلاستیک مذاب را از خروجی بوش تزریق(sprue) به سمت حفره‌ها هدایت می‌کند. در قالب تزریق پلاستیک راهگاه سرد، فرایند خنک‌سازی در راهگاه انجام می‌شود و بعد از هر دوره تزریق، راهگاه منجمد به همراه قطعه‌ی تولید‌شده از قالب بیرون می‌پرد.

قالب‌های تزریق پلاستیک راهگاه سرد معمولا  از دو یا سه صفحه تشکیل شده‌اند، ترموپلاستیک مذاب ابتدا از طریق یک نازل به داخل قالبی تزریق می‌شود که شبکه‌های راهگاهی را که به حفره‌های قالب منتهی می‌شوند، پر می‌کند. در سیستم تزریق پلاستیک راهگاه سرد، راهگاه‌ها گرم نیستند و به شکل یک سیستم تحویل‌دهنده عمل می‌کنند که پلاستیک مذاب را به داخل حفره‌های قالب می‌فرستند. در این سیستم خروجی بوش تزریق، راهگاه، دروازه و قسمت قالب‎گیری توسط راهگاه سرد، خنک می‌شوند.

در قالب‌های دوصفحه‌ای، خروجی بوش تزریق و سیستم راهگاه به محصول نهایی می‌چسبد؛ سپس برای جدا کردن جزء قالب‌گیری شده از نیمه‌ی مرکزی قالب، از یک سیستم دفع‌کننده استفاده می‌شود. در قالب‌های سه‌صفحه‌ای، یک صفحه‌ی بیرون‌انداز که خروجی بوش تزریق را دربردارد، ترموپلاستیک مذاب را به حفره‌های راهگاه که در یک صفحه‌ی جداگانه هستند، می‌رساند. قسمت قالب‌گیری شده‌ی نهایی بدون این‌که به راهگاه یا دروازه بچسبد، روی نیمه‌ی اصلی صفحه، شکل داده و سرد می‌شود. سیستم قالب سه‌صفحه‌ای به‌صورت خودکار راهگاه را از قطعه جدا می‌کند. در هر دو سیستم دوصفحه‌ای و سه‌صفحه‌ای، ممکن است راهگاه، بازیابی و بازیافت شود؛ در نتیجه، میزان ضایعات پلاستیکی کاهش می‌یابد.

مزیت استفاده از راهگاه سرد

· مقرون‌به‌صرفه؛

· نگهداری آسان؛

· گزینه‌های طراحی منعطف و قابل تغییر؛

· سرعت در تغییر رنگ؛

· نداشتن محدودیت در انواع مختلف پلیمر؛

· قابلیت استفاده برای طیف وسیعی از مواد پلاستیکی.

مشکل استفاده از راهگاه سرد

· جداسازی دستی یا خودکار راهگاه از قطعات تولیدشده؛

· بازیابی و بازیافت سیستم راهگاه و هدر رفتن زمان؛

· هدر رفتن سیستم راهگاه در صورت عدم استفاده از مواد بازیابی؛

· ایجاد ضایعات؛

· طولانی بودن چرخه‌ی تولید.

قالب تزریق پلاستیک راهگاه گرم

قالب‌های تزریق پلاستیک راهگاه گرم از دو صفحه تشکیل شده‌اند که با سیستم منیفولد گرم می‌شوند. منیفولد از طریق نگه داشتن ترموپلاستیک مذاب در راهگاه‌ها در همان دمای سیلندر گرم‌کننده، باعث می‌شود که درجه حرارت ثابت بماند. راهگاه‎های گرم شده، پلاستیک مذاب را به نازل‌هایی می‌فرستند تا قالب مرکزی را پرکنند و قسمت نهایی را شکل دهند.

سیستم تزریق پلاستیک راهگاه گرم در صفحه‌ای جداگانه قرار دارد. این صفحه در طول چرخه‌ی قالب‌گیری ثابت است. در انتهای فرایند، صفحه‌ی قالب‌گیری مرکزی باز می‌شود تا قطعه‌ی قالب‌گیری شده بدون اینکه به راهگاهی بچسبد، خارج شود. در این سیستم هیچ‌گونه ضایعاتی تولید نمی‌شود و نیاز به بازیابی و بازیافت ندارد. همچنین حذف راهگاه در سیستم تزریق پلاستیک راهگاه گرم به معنای صرفه‌جویی در زمان خنک شدن راهگاه است؛ چرا که گاهی زمان لازم برای خنک شدن راهگاه در سیستم تزریق پلاستیک راهگاه سرد طولانی‌تر از زمان لازم برای خنک شدن قطعات است.

انواع مختلفی از سیستم‌های تزریق پلاستیک راهگاه گرم وجود دارد؛ اما به طور کلی آن‌ها به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند؛ سیستم راهگاه گرم دارای گرمکن خارجی و گرمکن داخلی. سیستم‌های دارای گرمکن خارجی کنترل دقیق‌تری روی دمای قالب دارند و برای پلیمرهایی که به تغییرات گرمایی حساس هستند، بسیار مناسبند. سیستم‌های دارای گرمکن داخلی، کنترل جریان بهتری را ارائه می‌دهند.

راهگاهی به نام راهگاه عایق در برخی از این سیستم‌ها وجود دارد که در آن‌ها عایق به جای گرما، پلاستیک را در حالت مذاب نگه می‌دارد. این سیستم فقط می‌تواند چند نوع پلاستیک را در خود جای دهد و به‌طور خاص برای پلیمرهای نیمه‌کریستال که قابلیت رسانایی گرمایی کمتری دارند، استفاده می‌شوند.

مزیت استفاده از راهگاه گرم

· سرعت در چرخه؛

· کیفیت پایدار؛

· ضایعات بسیار کم؛

· ایده‌آل برای قطعات بزرگ و حجیم.

مشکل استفاده از راهگاه گرم

· هزینه‌ی بالای خرید و نگهداری؛

· نامناسب برای برخی از پلیمرهای حساس به حرارت؛

· دشواری در ایجاد تغییر رنگ؛

· قیمت بالای قالب.

مقایسه سیستم تزریق پلاستیک راهگاه سرد و گرم

به‌طور معمول سیستم‌های تزریق پلاستیک راهگاه سرد نسبت به نمونه‌های گرم، مقرون به‌صرفه‌تر هستند. کل هزینه‌ی یک کالای قالب‌ریزی شده و هزینه‌های عمومی نگهداری در سیستم تزریق پلاستیک راهگاه سرد کم‌تر است و مجموع آن‌ها موجب پایین آمدن هزینه‌ی کلی می‌شود. در سیستم راهگاه سرد طیف گسترده‌ای از ترموپلاستیک‌های مهندسی و کالاهای مصرفی تولید می‌شود. علاوه بر این، راهگاه‌های سرد نسبت به راهگاه‌های گرم انعطاف‌پذیری بیشتری دارند؛ زیرا در آن‌ها جایگاه، راهگاه‌ها و دروازه‌ها قابل تغییر و ارتقا هستند و به‌موجب آن می‌توان به‌سرعت تغییراتی در طراحی ایجاد کرد.

با این‌حال یکی از معایب مهم سیستم تزریق پلاستیک راهگاه سرد، خارج کردن راهگاه است. در سیستم‌های دوصفحه‌ای سرد، بعد از هر دور باید راهگاه را به‌صورت دستی از قسمت تولید ‌شده جدا کرد. اگر این راهگاه‌ها بازیابی و بازیافت نشوند، بعد از هر دور تولید، مواد پلاستیکی به هدر می‌روند. گذشته از این، برداشت خروجی بوش تزریق، راهگاه‌ها و مدت زمانی که برای بازیافت هر راهگاه گذاشته می‌شود، موجب افزایش زمان چرخه می‌شود؛ در نتیجه، زمان تولید در سیستم تزریق پلاستیک راهگاه سرد طولانی‌تر از سیستم تزریق پلاستیک راهگاه گرم است.

در مقایسه با سیستم راهگاه سرد، زمان چرخه در سیستم تزریق پلاستیک راهگاه گرم بسیار سریع‌تر است. حذف راهگاه‌ها باعث کم شدن فعالیت‌های پس از تولید مثل برداشت خروجی بوش تزریق و راهگاه، بازیابی و بازیافت می‌شود. همچنین نبودن راهگاه‌ها موجب کاهش ضایعات احتمالی طی فرایند قالب‌گیری می‌شود. در این سیستم نیازی به دستگاه‌های خودکار برای حذف راهگاه‌ها نیست؛ این امر به کاهش کلی هزینه‌ها و افزایش فرایند اتوماسیون قالب کمک می‌کند.

از آنجایی که هر راهگاه از یک قالب اختصاصی تغذیه می‌کند، در سیستم تزریق پلاستیک راهگاه گرم امکان ساخت قطعات بزرگتر وجود دارد. هزینه‌ی ابزار در سیستم راهگاه گرم بالاتر است و در نتیجه هزینه‌ی قطعات تولید شده و هزینه‌ی کلی فرایند تولید نسبت به سیستم تزریق پلاستیک راهگاه سرد بیشتر می‌شود. تجهیزات سیستم تزریق پلاستیک راهگاه گرم پیچیده‌تر هستند و به بازرسی و نگهداری دقیق‌تری نیاز دارند و این منجر به بالا رفتن هزینه‌های نگهداری می‌شود.

در پایان باید توجه داشت که قالب تزریق پلاستیک راهگاه سرد و راهگاه گرم دارای محدودیت‌ها و مزایایی هستند و تولیدکنندگان می‌توانند با بررسی این سیستم‌ها و براساس سازگاری آن‌ها با مواد مختلف، بودجه و سایر عوامل تصمیم به استفاده از هریک از این سیستم‌ها بگیرند. در صورتی که تولیدکننده، هزینه‌ی بالای قالب‌های تزریق پلاستیک راهگاه گرم را درنظر نگیرد، می‌تواند در زمانی کوتاه محصولی با  ضایعات کمتر تولید کند.

 منابع:  www.rodongroup.com