هرآنچه باید در مورد تزریق پلاستیک دانست
فرایند تزریق پلاستیک و انواع مواد پلاستیکی
هرآنچه باید در مورد تزریق پلاستیک دانست
تزریق پلاستیک چگونه صورت می پذیرد؟
تزریق پلاستیک فرآیندی است پیچیده که از ۷ مرحله اصلی تشکیل می شود که توضیح مختصری از هر مرحله به شرح زیر است .
طراحی قالب پلاستیک تزریقی
اول طراحی قالب که یک حفره خالی به شکل محصول مورد نظر دارد و با استفاده از نرم افزارهایی مثل اتوکد(CAD) ، سالیدورک (Solid Work) و کتیا (Catia) طراحی می شود. جنس این قالب ها معمولا از فولاد یا آلومینیوم است.
انتخاب مواد اولیه تزریق پلاستیک
انتخاب مواد پلاستیک مناسب برای فرآیند تزریق است. عواملی چون ویژگی‌های مواد، مقاومت و مصرف نهایی محصول نقش حیاتی در این تصمیم دارند. انتخاب مواد اولیه براساس جنس محصول یا قطعه مورد نظر مانند مقاومت در برابر حرارت، میزان انعطاف پذیری و غیره تعیین می شود این مواد اولیه معمولا از جنس ترموپلاستیک‌ها و پلیمرهای ترموستتینگ هستند.
تزریق پلاستیک ذوب شده
هنگامی که قالب آماده است و ماده انتخاب شده است، فرآیند واقعی تزریق آغاز می‌شود. ماده اولیه پلاستیک وارد ماشین تزریق پلاستیک می‌شود و تا زمانی که به حالت ذوب شده برسد، گرم می‌شود. سپس مکانیزم پیچ ماشین پلاستیک را با فشار بالا به قالب تزریق می‌کند، تا جایی که پلاستیک ذوب شده کاملا قالب را پر کند.
خنک شدن
پس از اینکه پلاستیک ذوب شده به قالب تزریق شود، به خنک شدن و انحراف می‌پردازد. این فرآیند خنک‌شدن با دمای مناسب و در زمان مناسب برای اطمینان از اینکه پلاستیک شکل مورد نظر را بگیرد و ساختار اصلی خود را حفظ کند، حیاتی است. زمان خنک شدن با دقت محاسبه می‌شود تا پلاستیک نهایی کارایی و کیفیت مورد نظر را داشته باشد.
استخراج محصول نهایی
پس از سرد شدن قالب باز می‌شود و قطعه پلاستیک تازه‌ساخته بیرون انداخته می‌شود. دقت و کارایی این فرآیند خارج شدن برای حفظ صحت محصول حیاتی است. معمولا از سیستم‌های اتوماتیک برای خارج شدن سریع و دقیق قطعات استفاده می‌شود.
پردازش
هرچند که قطعه پلاستیک تزریق‌شده معمولا کیفیت مورد نظر را دارد اما برای اطمینان بیشتر محصول خارج شده چک می شود تا در صورت نیاز پردازش شود. این فرآیند شامل تراشیدن مواد اضافی، صاف کردن سطوح یا افزودن ویژگی‌های اضافی است.
کنترل کیفیت
کنترل کیفیت جزئی از اساسی‌ترین قسمت‌های فرآیند تزریق پلاستیک است. بررسی های نهایی در این مرحله انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که همه قطعات کیفیت مورد نظر را دارند.
نحوه ی کاردستگاه تزریق پلاستیک
قالب‌گیری قطعات از طریق پر کردن یک جسم توخالی به نام قالب انجام می شود. یک قالب پلاستیک تزریقی حاوی یک حفره ای است که به شکل قسمت مورد نظر است و با استفاده از پلاستیک مایع پر می شود. وقتی مواد از قالب خارج می شود، طی فرآیندی آهسته، سرد و جامد شده و شکل حفره قالب را به خود می گیرد.
قالب‌گیری تزریقی فرآیند تولید انبوه قطعات پلاستیکی است. قلب تپنده ی فرآیند قالب گیری، دستگاه تزریق پلاستیک است. البته می توان عمل تزریق را بدون دستگاه و با استفاده از دست هم انجام داد. به عنوان مثال قالب گیری سیلیکونی، کم هزینه است و نیازی به دستگاه تزریق پلاستیک ندارد بلکه محلول سیلیکونی به صورت دستی در دو قسمت قالب ریخته می شود و برای سرد و سفت شدن به آن زمان می دهند، در نهایت قسمت نرم سیلیکون را به صورتی دستی از قالب بیرون می کشند.
قالب گیری تزریقی کمی متفاوت است. مواد مایع با فشار بسیار بالا وارد قالب می شوند(با دست قابل انجام نیست) و به تمام شکاف و گوشه های قالب می رسد. در واقع نقش دستگاه، ذوب یکنواخت ماده اولیهِ پلاستیک تزریقی، تزریق آن با فشار بالا به قالب و اطمینان از پر شدن کامل قالب است.
فرآیند قالب گیری تزریقی سریع، دقیق، بسیار تکرارپذیر و در مقادیر زیاد بسیار مقرون به صرفه است. مواد پلاستیک تزریقی برای تولیدکنندگان در زمینه هایی مانند خودرو، کالاهای مصرفی خانه و آشپزخانه، بسته بندی، لوازم پزشکی و صنعت هوافضا استفاده می شود. کیفیت این پلاستیک های تزریقی به دوام و کیفیت قالب گیری بستگی دارد. در واقع پس از ایجاد قالب مناسب، زمان تولید هر قطعه پلاستیک تزریقی حدودا ۳۰ ثانیه به طول می انجامد.
مواد اولیه پلاستیک تزریقی
مواد اولیه پلاستیک تزریقی بر اساس خصوصیات محصول نهایی مثل میزان مقاومت، چگالی، شفافیت و میزان مقاومت در برابر حرارت و معیارهای دیگر مشخص می شود. انتخاب پلیمرها اهمیت بسیار بالایی دارد زیرا عملکرد و هزینه قطعه نهایی براساس آن مشخص می شود.
مهم ترین انواع پلیمرها و مواد اولیه پلاستیک تزریقی مورد استفاده در ایران موارد زیر است :
پلی اورتان(TPU): پلی اورتان دارای مقاومت کششی و پارگی بالایی بوده و نسبت به سایر انواع رزین مقاومت تر است و جایگزینی ندارد.
پلی اتیلن(PE): پلی اتیلن یک ماده اولیه چند کاره است. LDPE نوعی از آن است که چگالی کمی دارد و برای برای ساخت قطعات منعطف استفاده می شود. HDPE گونه با چگالی بالای آن است و در ساخت محصولات سفت تر کاربرد دارد.
الاستومر(TPE):به نام پلیمر الاستیک از آن یاد می شود و در هنگام اعمال نیرو، از خود مقدار فوق‌العاده زیادی تغییر شکل الاستیک نشان می‌دهند. بسیاری از آنها می‌توانند تا چندین برابر طول اصلی خود کشیده شوند.
پلی کربنات(PC): این پلیمرِ شفاف، در برابرحرارت و ضربه مقاوم است و در ساخت عدسی عینک، قطعات الکترونیک و وسایل پزشکی استفاده می شود.
پلی پروپلین(PP): این پلیمر دمای ذوب و مقاومت شیمایی بالایی دارد و در ساخت قطعات پلاستیکی خودرو استفاده می شود.
پلی استایرنَ(PS): برای بسته بندی و ساخت مواد یکبار مصرف استفاده می شود. نوع شفاف شده پلیمر(GPPS) و مقاومت بالای آن در برابر ضربه (HIPS) نام دارد.
پلی وینیل کلراید(PVC): این ماده اولیه در صنعت ساختمان استفاده می شود که بسیار سفت و در عین حال انعطاف پذیر است.
آکریلونیتریل بوتاداین استایرن(ABS): این پلاستیک سفت و مقاوم در ساخت قطعات ماشین و لوازم خانه و آشپزخانه استفاده می شود.
پلی اکسی متیلن(POM): این پلاستیک مقاوم و پایدار در صنعت خودرو و قطعات مکانیکی کاربرد دارد.
پلی اتیلن ترفتلات(PET): این ماده اولیه برای ساخت بطری های نوشیدنی، بسته بندی مواد غذایی و فیبرهای مصنوعی استفاده می شود.
مواد اولیه پلاستیک تزریقی می توانند با یکدیگر ترکیب شده یا با اضافه شدن افزودنی هایی تغییر یابند تا مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، مقاومت در برابر آتش و خصوصیات دیگر را به‌دست آورند.
بخش های مختلف دستگاه تزریق پلاستیک
دستگاه قالب گیری تزریق پلاستیک از دو بخش تزریق و گیره تشکیل شده است. بخش تزریق وظیفه فشردن مواد مذاب به داخل حفره را بر عهده دارد و بخش گیره ای دو طرف قالب را از ابتدای فرآیند تزریق تا زمان سرد شدن آن به طور ایمن در کنار هم نگه می دارد و در انتها آن ها را آزاد می کند تا قطعه تولید شده از قالب خارج شود.
بخش تزریق
واحد تزریق پلاستیک از سه بخش اصلی تشکیل شده است.
قیف حاوی مواد اولیه پلاستیکی
بشکه گرم شده
پیچ رفت و برگشتی
ابتدا مواد اولیه در بشکه ریخته شده و گرم می شود پس از آن به سمت نوک بشکه فشرده شده و کاملا ذوب می شود. در ادامه دستگاهی به نام رام به سرعت پیچ را به سمت قالب فشار می دهد و حجم مشخصی از پلاستیک(یک شات) را از بشکه به داخل قالب می ریزد.
بخش گیره
واحد گیره نیز ۳ بخش اصلی دارد:
قالب
درایور موتور گیره
یک صفحه متحرک و ثابت
مواد ذوب شده در فضای خالی بین دو نیمه قالب قرار می گیرند. این فضای خالی از دو بخش تشکیل شده است. پوسته(نزدیک ترین بخش به بشکه) و هسته(دورترین بخش به بشکه).
بقیه واحدها با صرف نیروی زیادی درطول فرآیند تزریق تا سرد شدن قالب را بسته نگه می دارند. موتور محرک و سیلندر گیره با استفاده از نیروی هیدرولیک یک صفحه متحرک که به هسته قالب متصل است را در جهت صفحه ثابت که به پوسته قالب متصل است هل می دهد.
در نهایت هنگامی که پلاستیک مذاب به آرامی سرد شده و به حالت جامد درآمد، صفحه متحرک عقب می رود و قالب را باز می کند تا قطعه پلاستیکی تولید شده از قالب جدا شود.
انواع دستگاه تزریق پلاستیک
دستگاه های هیدرولیک: این دستگاه ها از نیروهای هیدرولیک برای تزریق پلاستیک و اعمال نیروهای گیره استفاده می کنند و نیروی گیره ای بسیار بالایی ایجاد می کنند.
دستگاه های قالب گیری تزریقی الکتریکی: دستگاه های قالب گیری الکتریکی از سروو موتورهای برای کنترل نیروهای تزریق و گیره استفاده می کنند و بسیار سریع و کم مصرف هستند.
دستگاه‌های قالب‌گیری تزریقی عمودی: این نوع از دستگاه های قالب گیری تزریقی می‌توانند هیدرولیک، الکتریکی یا حتی هیبریدی باشند و به دلیل جهت‌گیری، ردپای کوچک‌تری را به خود اختصاص دهند و برای ساخت قالب بسیار مناسب هستند.
دستگاه‌های قالب‌گیری تزریقی رومیزی: این دستگاه‌های قالب‌گیری کم‌هزینه هستند که برای محصولات پلاستیکی ساده مناسب اند و گزینه خوبی برای شروع کسب و کارهای جدید محسوب می شوند البته این دستگاه ها فاقد نیروهای گیره قوی و دقت بالای دستگاه های صنعتی هستند.
اطلاعات تکمیلی
دستگاه های قالب گیری تزریقی چه کار می کنند؟
دستگاه‌های قالب‌گیری تزریق پلاستیک، گلوله‌های پلاستیکی(مواد اولیه) را گرم می کنند تا به حالت مذاب دربیاید سپس مواد مذاب را با فشار بالا وارد قالب می‌کنند و با استفاده از بخش گیره اطمینان حاصل می‌کنند که قالب در طول فرآیند بسته باقی می‌ماند.
هزینه خرید دستگاه قالب گیری تزریقی چقدر است؟
قیمت دستگاه های قالب گیری تزریقی بسته به میزان دقت و اتومات یا نیمه اتومات بودن در درجه صنعتی از حدود ۳۰ هزار دلار شروع تا ۲۰۰ هزار دلار شروع می‌شود اما قیمت دستگاه های بسیار بزرگ اتومات صنعتی به بالای ۱ میلیون دلار نیز می رسد.
تفاوت بین قالب گیری تزریقی و فشرده سازی چیست؟
قالب گیری فشاری نیازی به تزریق با فشار بالائی ندارد. مواد اولیه ذوب شده بدون فشار در حفره قالب ریخته می شود، سپس زمانی که حفره قالب پر شد، فرآیند فشرده سازی اعمال می شود. قالب گیری فشرده نسبت به قالب گیری تزریقی دقت کمتری دارد اما برای تولید محصولات قالب گیری پلاستیکی بسیار بزرگ مناسب است.