قالب گیری تزریقی روش اولیه برای ایجاد قطعات، اجزا و محصولات پلاستیکی است. پلاستیک ها رایج ترین موادی هستند که با استفاده از قالب گیری تزریقی تولید می شوند. فرآیند در اصل ساده است. یک ماده پلاستیکی (معمولاً a رزین) ذوب شده و از طریق تزریق وارد قالب می شود. قالب که معمولاً بسته به پیچیدگی آن از دو یا چند قطعه تشکیل شده است، خنک شده و جدا می شود و قسمت پلاستیکی جامد را پشت سر می گذارد.
قالب گیری تزریقی یک تجارت بزرگ است که مقیاس آن بیش از آن است یک سوم تریلیون دلار هر سال در ارزش محصول در سراسر جهان. با وجود نوسانات قیمت مواد خام و نگرانی های زیست محیطی در مورد دفع دائمی زباله های پلاستیکی، اتکای بخش تولید به پلاستیک به این معنی است که انتظار نمی رود این سهم بازار در آینده نزدیک کاهش یابد. در ایالات متحده، و مسلماً در اکثر کشورهای تولیدی، این صنعت یکی از پنج صنعت برتر است که سالانه حدود 15 میلیارد پوند (تقریباً 6.8 میلیارد کیلوگرم) مواد پلیمری مصرف می کند. [1].
در این مقاله با موارد زیر آشنا خواهید شد:
- فرآیند قالب گیری تزریقی
- نحوه قالب گیری تزریقی در مقایسه با سایر فرآیندهای قالب گیری پلاستیک
- چگونه تولید نمونه اولیه و تولید انبوه متفاوت است
- ماشین آلات قالب گیری تزریقی
- تکنیک های قالب گیری تزریقی
- روندهای آینده قالب گیری تزریقی
فرآیند قالب گیری تزریقی
قالب گیری تزریقی یک فرآیند تکرارپذیر است که شامل سه مرحله اصلی است:
- پلاستیک سازی
- پر کردن قالب
- خنک سازی/انجماد
مواد اولیه معمولاً به صورت دانه یا پودر است که در واحد تزریق ذوب می شود.پلاستیک سازی) و سپس با فشار زیاد داخل قالب (پر کردن قالب). سپس این قالب خنک می شود، که به نوبه خود قسمت پلاستیکی داخل را خنک می کند قبل از اینکه در نهایت به عنوان یک قطعه جامد خارج شود.خنک سازی/انجماد). هر یک از این فرآیندها دارای پارامترهایی هستند که باید به دقت کنترل و نظارت شوند تا از کیفیت، به ویژه در چرخه های مکرر اطمینان حاصل شود.
یکی از مهمترین مزایای قالب گیری تزریقی این است که برای تولید انبوه بدون افت کیفیت در طول زمان مناسب و مقرون به صرفه است. اگر قالب با یک خط جداکننده عمودی نصب شود، می توان یک فرآیند خودکار ایجاد کرد، به این معنی که پس از باز شدن قالب، قسمت پلاستیکی به دلیل گرانش می افتد و کل فرآیند می تواند دوباره به سرعت انجام شود.
علی‌رغم محبوبیت قالب‌گیری تزریقی، چندین فرآیند دیگر وجود دارد که ممکن است به نتایج مشابهی دست یابد. مقایسه قالب گیری تزریقی با این روش های پردازش در جدول زیر نشان داده شده است. برخی از قطعات پلاستیکی ممکن است بیش از یک فرآیند برای ساخت خود داشته باشند. انتخاب نهایی فرآیند به عواملی مانند سرعت، دقت و هزینه بستگی دارد.
جدول 1. مقایسه انواع فرآیندهای قالب گیری پلاستیک [2]
| روند | پیچیدگی بخش | نمونه هایی از قطعات | عمل شکل دادن | قالب |
| قالب گیری تزریقی | پیچیده (جامد) | محفظه تلویزیون، دستگیره ماشین | تزریق | بسته شد |
| قالب گیری دمشی | پیچیده (توخالی) | بطری ها | تورم | بسته شد |
| اکستروژن | نسبتا ساده | پروفیل پنجره، لوله | هیچ یک | هیچ یک |
| دمیدن فیلم | بسیار ساده | کیسه های حامل، بسته بندی | تورم | هیچ یک |
| قالب گیری فشاری | ساده | قطعات سازه ای | فشرده سازی | بسته شد |
| قالب گیری انتقالی | ساده | قالب گیری ترموست | فشرده سازی | بسته شد |
| قالب گیری نفوذی | ساده | پروفیل های کم استحکام | فشرده سازی | باز کن |
| قالب گیری تزریقی – فشرده سازی | مجتمع | قالب گیری دیواره نازک | فشرده سازی | بسته شد |
تولید نمونه اولیه در مقابل تولید انبوه
تولید قطعات پلاستیکی گاهی نیاز به تولید نمونه اولیه دارد تا ابتدا امکان سنجی تولید مشخص شود، فرآیند تولید بهینه شود و گاهی اوقات خود محصول بهینه شود. فرآیند قالب گیری تزریقی ممکن است برای تولید نمونه اولیه و تولید انبوه به دلیل عواملی مانند اقتصادی، دقت و تکرارپذیری متفاوت باشد.
تولید نمونه اولیه مهم است زیرا، در این مرحله، هنوز تصمیمات نهایی زیادی مانند طراحی قالب یا ماشینکاری اضافی که ممکن است پس از قالب گیری مورد نیاز باشد، وجود دارد. معمولاً نمونه اولیه قبلاً طراحی شده یا گاهی اوقات توسط فرآیندهای دیگری مانند چاپ سه بعدی ایجاد شده است. قالب‌گیری تزریقی برای توسعه نمونه اولیه معمولاً در مقیاس کوچک با تأکید زیادی بر دقت ابعادی است. قالب‌ها اغلب از آلومینیوم یا سرامیک ساخته می‌شوند تا بتوان آنها را به‌سرعت برای اعمال تنظیمات جدید ساخت.
تولید انبوه گام بعدی پس از تولید نمونه اولیه است، جایی که قالب و مواد پلاستیکی مورد استفاده در حال حاضر نهایی شده اند. بسیاری از اطلاعات جمع آوری شده از طریق ترفندها و تنظیمات در طول تولید نمونه اولیه در این مرحله گنجانده شده است. اما به دلیل پیچیدگی های برخی از طرح ها، ممکن است نیاز به معاوضه باشد. این قالب در حال حاضر یک نوع دائمی است که معمولاً به دلیل دوام و استحکام بالاتر در برابر تغییرات دما از فولاد ساخته می شود و انتظار می رود در طول عمر خود صدها هزار قطعه تولید کند. در این مرحله، هیچ خطایی در طراحی قالب وجود ندارد.
انواع قالب گیری تزریقی
طبقه‌بندی فرآیندهای قالب‌گیری تزریقی به دسته‌های گسترده دشوار است زیرا اصل کلی در سراسر تخته یکسان است. با این حال، الزامات خاصی وجود دارد که جنبه های خاصی را به عنوان طرح های مختلف قالب و سیستم های گرمایشی می طلبد، و اینجاست که انحرافات در قالب گیری تزریقی رخ می دهد. در زیر به طور خلاصه به این نوع قالب گیری تزریقی پرداخته می شود [3]; با این حال، آنها فهرست جامعی تهیه نمی کنند زیرا روش های جدیدی برای برآورده کردن نیازهای جدید در حال توسعه هستند.
قالب گیری تزریقی ترموپلاستیک
این نوع از پلیمر ترموپلاستیک استفاده می‌کند، پلاستیکی که با گرم شدن از جامد به مایع و هنگام سرد شدن به جامد تبدیل می‌شود. پلاستیک های گرماسخت، بر خلاف پلیمرهای ترموپلاستیک، به صورت جامد دائمی سرد می شوند و نمی توان آنها را دوباره برای قالب گیری ذوب کرد.
قالب گیری بیش از حد
این فرآیند قالب‌گیری، ماده دیگری، معمولاً فلز، را با یک ترکیب لاستیک مانند (به نام الاستومر ترموپلاستیک) پوشش می‌دهد تا محصولی با خواص بهبود یافته ایجاد کند.
قالب گیری را وارد کنید
این فرآیند چندین مؤلفه را برای ایجاد یک محصول واحد ترکیب می کند. می توان گفت که این یک فرآیند قالب گیری است که برای چسباندن چندین قسمت به همراه مزایای افزوده کاهش وزن و حذف مکانیسم های بست طراحی شده است.
قالب گیری تزریقی دونده سرد
این از یک دونده سرد برای رساندن پلاستیک مذاب به داخل قالب استفاده می کند. این بدان معنی است که وقتی قطعه خنک می شود، پلاستیک اضافی که اکنون جامد است، باید همراه با قسمت اصلی خارج شود که می تواند منجر به هدر رفتن شود. این اتلاف را می توان با افزودن مجدد رانر به خوراک پلاستیکی به حداقل رساند، اما این امر همچنین منجر به اتلاف زمان می شود و ممکن است باعث تغییر در خواص فیزیکی محصول نهایی شود.
قالب گیری تزریقی دونده داغ
این روش رانر را چه از داخل یا چه از بیرون گرم نگه می‌دارد تا بتوان یک جریان مداوم پلاستیک به داخل قالب داشته باشد. خنک کردن قالب برای قسمتی که قرار است خارج شود تأثیری بر دمای رانر ندارد. این باعث صرفه جویی در زمان و مواد در مقایسه با قالب گیری تزریقی سرد می شود.
مواد پردازش شده توسط قالب گیری تزریقی
در اینجا لیستی از برخی از مواد پلیمری که توسط قالب گیری تزریقی برای تشکیل قطعات و اجزای مورد نظر پردازش می شوند، با مناطق کاربرد نسبی آنها آورده شده است.
| مواد | نام تجاری | حوزه های کاربرد |
| رزین اپوکسی | اپوکسی NU 505 L | قطعات با دقت بالا برای مهندسی خودرو |
| اپوکسی NU 5680 V | کپسوله سازی وسایل الکتریکی | |
| باکلیت® | بوبین، لوازم الکترونیکی خودرو، کانکتورهای شمع | |
| پلی کربنات (PC) | PC L-1225Y | همه منظوره |
| SABIC PC Resin PC2203R | همه منظوره | |
| رزین LEXAN™ LUX2010T | روشنایی LED | |
| پلی استر | EPIMIX PBT GFR 15 NC Q1B501 (PBT) | همه منظوره |
| گرانول پلی اتیلن ترفتالات (PET) (ES306312) | همه منظوره | |
| PETG K 2012 | ورق، لوازم آرایشی، ساختمانی، غذا، نوشیدنی، فیلم تزئینی | |
| پلی اتیلن (PE) | SABIC® LDPE HP7022 | درپوش و درب، لوازم خانگی و لوازم خانگی |
| SABIC® HDPE CC453 | بطری، چند منظوره | |
| SABIC® LLDPE M300024 | بسته بندی دیوار نازک، لوازم خانگی و لوازم خانگی |
برای مطالب بیشتر، می توانید به جستجوی Matmatch بروید و مطالب مناسب خود را پیدا کنید.
روند آینده، رویداد آینده، روندی که در آینده پیش خواهد رفت
در حال حاضر قالب‌گیری تزریقی شروع به انشعاب به سایر بخش‌های پیچیده مانند میکرومولدینگ کرده است، که همانطور که از نام آن پیداست، قالب‌گیری تزریقی در مقیاس بسیار کوچک است، مقیاسی که دقت در آن از اهمیت بالایی برخوردار است. مواد مورد استفاده برای قالب گیری تزریقی جنبه دیگری است که ممکن است به زودی با ظهور فلزات، سرامیک ها و هیبریدهای آنها با پلاستیک تغییر کند. ماشین‌آلات مورد استفاده برای قالب‌گیری تزریقی نیز ممکن است شاهد تغییرات و بهبود شدیدی باشند که بر سرعت و دقت تولید قطعات تأثیر می‌گذارد. تصور بسیاری از کاربردهای فعلی قالب‌گیری تزریقی چندین دهه پیش دشوار بود. منطقی است که روندهای آینده فقط توسط تخیل ما محدود خواهد شد. اگر نیازی وجود دارد که باید برآورده شود، این فقط یک مسئله زمان است که یک فناوری قالب گیری تزریقی مناسب توسعه یابد.
