مقدمه

یکی از رایج ترین روش ­ها برای تبدیل پلاستیک از فرم ماده خام به ماده قابل استفاده فرایندهای ترزیق پلاستیک می ­باشند. این فرایند معمولا برای مواد ترموپلاستیک که به طور مداوم ذوب می­ شوند، دوباره تغییر شکل می ­یابند و سرد می شوند، مورد استفاده قرار می­ گیرند. عناصر تزریق پلاستیک تقریبا یکی از مولفه ­های اساسی تولید درجهان مدرن هستند از محصولات اتومییل سازی گرفته تا محصولات بسته­ بندی غذایی. این فرایندهای متنوع اجازه تولید با کیفیت بالا در اشکال ساده یا پیچیده بر اساس روش خودکار در سرعت بالا از موادی که چهره تکنولوژی تولید را در ۵۰ سال گذشته تغییر داده­ اند، را به ما می­دهند.

پیشینه تاریخی

برای درک مهندسی و کاربردی از ماشین­ آلات قالب­گیری تزریق مدرن روز، نگاهی به مبدا نه چندان دور آن مفید است. اولین ماشین تزریق پلاستیک که بر اساس تکنولوژی فشار دایکست بنا شده و برای تولید فلزات،با اختراع ثبت شده در دهه ۱۸۷۰ در امریکا به طور خاص برای محصولات سلوئید، مورد استفاده قرار گرفت. تا دهه ۱۹۲۰ زمانی که یک سری از ماشین های دستی برای تولید مواد ترموپلاستیک( گرمانرم) در آلمان ساخته شدند، توسعه صنعتی بیشتری رخ نداد. یک چیدمان اهرم ساده برای گیره­ بندی قالب دو تکه به یکدیگر مورد استفاده قرار گرفت. سپس پلاستیک مذاب در قالب برای تولید قطعه قالبگیری تزریق می شود. استفاده از یک فرایند ذاتی فشار پایین در عمل دارای محدودیت بود. سیکل­ های پنوماتیک برای بستن قالب به طراحی ماشین اضافه شدند، با این حال  توسعه کمی اتفاق افتاد. سیستم­ های هیدرولیک برای اولین بار در اواخر دهه ۱۹۳۰ به ماشن­های قالب تزریق اضافه شدند و  بعنوان طیف وسیعتری از مواد دردسترس قرار گرفتند، گرچه هنوز طراحی ماشین وابستگی زیادی به تکنولوژی دایکست داشت.

توسعه در مقیاس بزرگ طراحی ماشین قالب تزریق که ما امروزه با آن آشنایی داریم تا دهه ۱۹۵۰ در آلمان اتفاق نمی­افتد. طراحی ماشین­های اولیه براساس یک چیدمان ساده پیستون برای وارد کردن مواد به داخل قالب بود.اگرچه این ماشین­ها خیلی زود برای مواد پیشرفته­تر و زمانی که الزامات فرایندی پیچیده­تر می­شوند غیرکارآمد شدند. مشکل اصلی اینگونه چیدمان­ها با پیستون مستقیم این بود که هیچ گونه اختلاط مذاب و یا همگن­ سازی به آسانی در مواد گرما نرم رخ نمیداد. این موارد با خواص انتقال حرارت ضعیف مواد پلیمری تشدید شد. یکی از تحولات مهم در طراحی ماشین ­آلات برای برطرف کردن این مشکل که هنوز هم امروزه در تجهیزات فرایند به کار گرفته می­ شود، معرفی یک چیدمان سیلندر پیستون تزریق، با پیچ مارپیچ بود.

سپس به عنوان ماشینی به نام ماشین قالبگیری تزریق ” پیچ رفت و برگشتی” شناخته شد.

چرخه قالبگیری تزریق

فرایندهای مدرن روز به طور قابل توجهی توسعه و رشد پیدا کرد­ند ، گرچه اصل فرایند قالبگیری تزریق به طور نسبی یک فرایند نسبتا ساده است.  قالبگیری تزریق پلاستیک گرما نرم به انتقال مواد پلیمری به شکل پودر و یا دانه ­ریز از یک قیف تزریق به سیلندر تزریق گرم  نیاز دارد. در سیلندر تزریق مواد گرمانرم ذوب شده و سپس به داخل یک قالب با چیدمان پیستونی تزریق می­ شود. قالب تحت فشار یک چیدمان صفحه بسته شده و در دمایی پایین­تر از دمای ذوب ترموپلاستیک نگه داشته می­شود. مواد گرمانرم مذاب به سرعت در قالب جامد می ­شوند و بعد از یک زمان سرد شدن از پیش محاسبه شده قطعه از قالب خارج می ­شود. مراحل اساسی فرایند تزریق با یک ماشین ” پیچ رفت و برگشتی” در زیر آمده است.

بسته شدن قالب و گیره ­بندی

قالب با یک چیدمان صفحه ه­ای بسته شده و در قالب در طول چرخه­ ی تزریق تحت یک نیروی لازم نگه داشته می­ شود، بنابراین از نشت پلاستیک در سطح قالب جلوگیری می­شود. رنج نیروی گیره ­بندی ۴۰۰۰_ ۱۵ تن برای ماشین ­های تزریق امروزی در دسترس است.

سیستم­ های بسیاری برای باز و بسته کردن و گیره ­بندی ابزارهای قالب موجود هستند ولی معمولا در  دو دسته کلی جای می گیرند. قفل هیدرولیکی مستقیم سیستمی است که صفحه­ های متحرک ماشین بوسیله چیدمان پیستون هیدرولیکی حرکت داده می ­شوند همچنین سیستم، نیروی لازم برای بسته نگه­ داشتن قالب در طول فرایند تزریق را فراهم می­ کند. به صورت جایگزین پیستون­ های کمکی کوچکتر ممکن است جهت انجام حرکت های اصلی صفحه مورد استفاده قرار میگرفته است، و یک چیدمان مسدود کننده مکانیکی جهت انتقال فشار قفل از یک تشدید کننده فشار در عقب ماشین استفاده می­شود که فقط چند میلیمتر از طریق صفحه و ابزار جابه جا می­ شود.

دومین روش چیدمان گیره­ بندی کلی به “قفل ضامن دار ” منتسب می شود.  در این مورد یک قطعه مفصلی مکانیکی که به پشت صفحه متحرک متصل است توسط به سیلندر نسبتا کوچک هیدرولیکی به کار انداخته می ­شود، این عامل، زمانی که اتصال ضامن­دار مانند چیدمان زانویی قفل میشود حرکت صفحه و همچنین نیروی کلمپینگ  را فراهم می کند.

منبع : اینترنت

برگردان : ایران ملد