دستگاه تزریق پلاستیک

پیش از اینکه درباره نحوه تولید قطعات پلاستیکی با روش تزریقی بحث شود، بهتر است با ساختمان دستگاه تزریق و بخش­‌های مختلف آن آشنا شوید. شکل شماتیک دستگاه تزریق پلاستیک را در ادامه مشاهده می­‌کنید:

دستگاه تزریق پلاستیک

همان­گونه که در تصور مشخص شده است، دستگاه به دو واحد کلی تزریق و گیره، تقسیم ­بندی می‌شود. در بخش تزریق مواد اولیه هم­زمان با افزایش دما ذوب شده و با چرخش مارپیچ، مخلوط می­گردد. انواع آلیاژهای فولادی در ساخت مارپیچ کاربرد دارد. از آنجا که مواد اولیه در تماس با این عضو دچار اصطکاک می­شوند، بنابراین در تولید آن باید از آلیاژ فولادی با گرید مشخص استفاده شود. فولاد آلیاژی سری ۴۰۰۰ به دلیل خواص ضد سایشی مناسب، بهترین گزینه برای ساخت مارپیچ هستند. البته امکان ساخت مارپیچ با فولادهای نیترید شده، فولاد سخت کاری شده و فولاد زنگ نزن بسته به ساختار ماده پلاستیکی وجود دارد. در صورتی که با آلیاژهای مختلف فولاد آشنایی ندارید، از کلید فولاد کمک بگیرید. توجه کنید در صورتی که ماده پلیمری مورد استفاده ماهیت خورنده داشته باشد، بایستی مارپیچ را پوشش داد.
نیرویی که مارپیچ دستگاه تزریق پلاستیک را به حرکت درمی­‌آورد، می­تواند در دو نوع الکتریکی یا هیدرولیکی باشد. البته به دلیل کمتر بودن مصرف انرژی و تکرار پذیری، اغلب روش الکتریکی مورد استفاده قرار می­‌گیرد و نوع هیدرولیکی در حال منسوخ شدن است.

در بخش گیره، دو صفحه بالایی و پایینی قالب به کمک نیروی اعمالی تایبار به هم قفل می‌­شوند. مشابه مارپیچ، قالب­­ها از جنس آلیاژهای فولادی هستند. انتخاب نوع آلیاژ برای ساخت قالب بسیار حائز اهمیت است. چرا که نوع آلیاژ تاثیر مستقیمی بر عملکرد و هزینه تولید قالب دارد. نوع فولاد مورد استفاده در قالب دستگاه تزریق پلاستیک، به صورت زیر می‌­باشد:

• پیش سخت شده
• پیر سخت شونده
• آنیل

در واقع این تقسیم ­بندی براساس نوع عملیات حرارتی است. برای آشنایی بیشتر با انواع  عملیات حرارتی فولادها بر روی لینک کلیک کنید و مقاله مربوطه را مطالعه کنید.

قالب­ های تزریق به صورت تک کویته یا چند کویته تولید می­‌شوند. منظور از کویت تعداد حفره‌هایی است که بر روی قالب تعبیه شده است. برای درک مفهوم کویت تصور کنید که قالب تزریق از نوع سه کویته باشد. در هر بار تزریق مذاب به داخل این قالب، سه قطعه تولید می­شود.

روش تزریق پلاستیک

مقرون به صرفه­بودن، استحکام کششی و مقاوت حرارتی مناسب پلاستیک موجب شده تا در تولید قطعات صنایع مختلف، کاربرد گسترده­‌ای داشته باشد. هر یک از قطعات پلاستیکی که در بازار یافت می‌­شود، روش تولید مخصوص به خود را دارد. انواع روش­های تولید مورد استفاده در این زمینه، در گروه­بندی­های زیر قرار می­گیرند:

• قالب گیری تزریقی
• قالب گیری دمشی
• اکسترود کردن

در هر یک از طبقه­ بندی­ های ذکر شده، بسته به نوع فرآیند و محصول نهایی با تجهیزات و ماشین آلات مختلفی سروکار خواهید داشت. اما هدف مورد نظر در این مقاله، بررسی روش قالب‌گیری تزریقی است.

انواع مواد ترموپلاستیک و ترموپلاست، که در گروه مواد پلیمری قرار می­‌گیرند، پس از ذوب، تحت نیروی فشاری به داخل قالب آماده شده، تزریق می‌­شوند. به دلیل تزریق مذاب پلاستیکی از طریق نازل به درون قالب، این روش به نام قالب گیری تزریقی شناخته شده ­است.

روش تزریقی پس از موفقیت جان وسلی هایت در تولید توپ بیلیارد با این روش، به دنیای تولید قطعات پلاستیکی راه پیدا کرد. دستگاه تزریق پلاستیک در آغاز راه بسیار ساده بود. در واقع ساختمان اولیه آن به گونه­‌ای طراحی شده بود که تزریق مذاب پلاستیک از سیلندر به قالب، به کمک پیستون انجام می­گرفت. با تکامل ساختمان دستگاه تزریق پلاستیک با گذشت زمان، امروزه این ماشین قابلیت تولید قطعات پلاستیکی در اشکال مختلف را دارد.

فرایند تولید در دستگاه تزریق پلاستیک

تزریق

مواد اولیه از طریق قیف تغذیه وارد دستگاه می‌­شوند. مواد ورودی در اثر نیروهای فشاری ناشی از ورود مواد اولیه بعدی و حرارت گرم کن، ذوب شده و با چرخش مارپیچ به سمت نازل منتقل می­‌گردد.

خنک‌ کاری

در مرحله بعدی پس از پر شدن حفره­های قابل که به آن کویته نیز می­گویند، در اثر تماس با سطح قالب فلزی، قطعه پلاستیکی خنک می­شود. در اثر خنک شدن و انقباض قطعه، فضای خالی در قابل به وجود می‌­آید. این فضای خالی با تزریق پیوسته مذاب، پر می‌­شود. دو صفحه قالب تا پایان زمان خنک شدن قفل خواهند ماند.

خروج قطعه

پس از اتمام زمان سرد کاری، تایبار نیمه دوم قالب را جدا کرده و تحت نیروی فشاری قطعه خارج می­شود. برخی تولید کنندگان به منظور جدا شدن راحت قطعه پلاستیکی، سطح داخل قالب فلزی را با ماده کمکی اسپری می­‌کنند.

تولید قطعات پلاستیک با روش تزریق همچون سایر روش‌­ها از مزیت­‌ها و معایب مختلفی برخوردار است. در ادامه ویژگی‌­های مثبت و منفی این روش مرور خواهد شد.

مزایای استفاده از دستگاه تزریق پلاستیک

• امکان تولید در حجم­های بالا
• قابلیت تولید قطعات پیچیده
• امکان تولید چند قطعه در یک سیکل کاری
• عدم نیاز به پرداخت محصولات
• قابلیت تولید قطعه از ضایعات پلاستیکی
• قابلیت اتوماسیون کامل فرایند

معایب

• گران قیمت بودن ماشین
• بالا بودن هزینه برای تولید قطعات در تعداد کم
• پیچیده بودن فرایند تولید قالب

امروزه به دلایلی که پیشتر به آن اشاره شد، تولید قطعات در صنایع مختلف با پلاستیک رواج پیدا کرده‌­است. معمولا قطعات پلاستیکی تولید شده به روش­های مختلف، مورد ارزیابی قرار می­گیرند. تست کشش از جمله آنالیزهای مورد استفاده در بررسی محصولات فلزی و غیر فلزی می­باشد. برای آشنایی با این روش می­تواند بر روی لینک کلیک کنید و نحوه انجام تست را مشاهده کنید.

امیدواریم با مطالعه این مقاله با دستگاه تزریق پلاستیک و روش تولید تزریقی به طور کامل آشنا شده باشید.