روند رو به رشد مصنوعات پلاستیکی از انواع اسباب بازیهای پلاستیکی گرفته تا صنایع نظامی و هوافضا باعث شده تا در دو دهه اخیر سرمایه گذاری عظیمی در این بخش صورت بگیرد. در خلال این زمان، روشهای تولید گوناگونی در زمینه تولید مصنوعات پلاستیکی ابداع شده اند.
قالبگیری تحت فشار به روش تزریق پلاستیک که از نخستین روشهای تولید انبوه قطعات پلاستیکی به شمار میرود که در طی گذشت سالیان همچنان جایگاه خود را حفظ کرده است.
در این روش ترموپلاست مذاب تحت فشار به درون حفره های قالب تزریق شده و پس از سرد شدن فرم مورد نظر بدست میآید؛
در مرحله تزریق، ابتدا پلاستیک به درون سیلندر تزریق کشیده میشود و سپس توسط ماردون سیلندر به سمت محفظه تزریق هدایت شده و همزمان بر اثر اصطکاک ناشی از مالش پلاستیک بر دیواره سیلندر و ماردون و همچنین افزایش فشار به علت طراحی خاص ماردون ذوب شده و با فشار به درون قالبهای فلزی چند پارچه و غالباً خنک شونده تزریق میشود، در نهایت در مدت زمان معین خنک شده و قطعات آماده خروج از قالب میشود.
این موضوع از دو جهت قابل بررسی است:
1. رفتار مواد ترموپلاست
2. ساختمان قالب فلزی
رفتار مواد ترموپلاست
در حالت ایده آل پلاستیک مذاب بایستی با بیشترین سرعت ممکن درون قالب تزریق شده تا کمترین تغیرات حاصل از فشار و دما حاصل گردد؛ مقاومتهای حاصله از جریان مواد درون سیستم راهگاهی و حفره قالب باعث ایجاد حفره انقباضی میشود که ساختار نامنظم مواد را در پی دارد.
رفتار ملکولی مواد در سطح و عمق قطعه
قسمتی از مواد مذاب که با دیواره در تماس اند یا به سیستم خنک کاری نزدیکتر اند، زودتر خنک شده و چقرمه تر شده و ساختار ملکولی کوچکتر و پر تنشتری نسبت به قسمت میانی قطعه که با سطح قالب برخوردی نداشته و دیرتر منجمد میشود دارد، این پدیده به وجود آورنده اعوجاج در قطعات تزریقی است.
درجه تبلور
در مواد کم کریستال، به علت خنک شدن سریع در دیواره قطعه هیچ ساختاری تشکیل نمیشود، در صورتی که قسمت هسته قطعه آن از یک ساختمان پر کریستال تشکیل شده است پس بنابراین بخش کناری قطعه بی هیچ کریستالی تشکیل میشود.
از تقسیم حجم کریستالی به حجم کل درجه تبلور به دست میاید؛ بدیهی است که مقدار درجه تبلور به ساختار مواد و شرایط تزریق بستگی دارد، در صورت افزایش زمان خنک شدن درجه تبلور نیز افزایش میابد و در نتیجه آن باعث بهبود خواص مکانیکی مواد میشود. توجه داشته باشید که میتوان با نگه داشتن مواد در دمای بالا (حدود120 الی 170) داخل قالب میتوان عمل فوق را شتاب داد؛ این حالت تمپر کردن نام دارد.
ساختمان قالب فلزی
محفظه قالب
قالب تزریق شامل مجموعه ای از قطعات است که محفظه قالب را تشکیل میدهند، این محفظه خود به دو بخش اصلی تقسیم میشود:
1. ماتریس یا حفره که شامل فرو رفته گی های محفظه قالب بوده و قسمت خارجی قطعه را تشکیل میدهد.
2. سنبه یا ماهیچه که شامل برجسته گی های محفظه قالب بوده و قسمت داخلی قطعه را تشکیل میدهد.
صفحه حفره و صفحه ماهیچه
در اکثر مواقع محفظه قالب به وسیله دو صفحه تشکیل میشود؛ با توجه به خط جدایش قطعه صفحه حفره شامل تمام حفره های موجود در محفظه قالب و صفحه ماهیچه شامل تمام برجسته گی های سطح قالب می باشد.
بوش تزریق
در هنگام تزریق پلاستیک مذاب پس از خروج از نازل ماشین تزریق تا رسیدن به محفظه قالب مسیر خاصی را طی میکند؛ در ساده ترین حالت، موتد ابتدا وارد بوش تزریق شده و از آن جا وارد محفظه قالب میشود. در این هنگام به این مسیر اسپرو و بوش را بوش تزریق میگویند
حلقه موقعیت دهنده
به منظور حفظ همراستایی نازل تزریق و بوش تزریق جهت انتقال مناسب مواد از وسیله ای تحت عنوان رینگ سنتر یا حلقه تنظیم استفاده میشود.
سیستمهای راهگاهی و دریچه تزریق
به منظور اتصال ماشین تزریق به هر محفظه باید مسیری برای عبور مواد در قالب تعبیه نمود، این مسیر سیستم تغذیه نام داشته و از سه جزء اسپرو، راهگاه و دریچه یا گیت تشکیل شده است.
راهنمای قالب
جهت انطباق صحیح دو صفحه قالب از راهنما استفاده میشود؛ راهنمایی دو صفحه قالب به طور معمول از میله و بوش راهنما استفاده میشود، لازم به ذکر است که گاهی میتوان از سایر مکانیزم ها جهت حفظ همراستایی بهره برد از جمله این روشها میتوان به روش رینگ مخروط یا گوه در قالبهای تک حفره و استوانه ای شکل نام برد؛ در هر صورت باید توجه داشت که راهنمای قالب باید به گونه ای باشد تا بدون در نظر گرفتن نیروهای اعمالی درحین قالبگیری همرستایی قالب را به طور مناسب حفظ کند.
سیستم جدا سازی و پران
مواد ترموپلاستیک پس از تزریق و در حین سرد شدن منقبض شده و به ماهیچه میچسبد و عمل خروج قطعه را با مشکل مواجه میسازد، بدین منظور لازم است تا امکاناتی برای خروج قطعه از قالب در نظر گرفته شود؛ در پشت فک متحرک ماشین تزریق امکاناتی برای این منظور تعبیه شده است به همین دلیل طراحی سیستم پران در سمت متحرک دارای عملکرد بهتری خواهد بود.
سیستم خنک کاری قالب
یک اصل اساسی در تولید قطعه به روش تزریق تولید سریع قطعات پلاستیکی می باشد، در این روش بایستی مواد به سرعت خنک شده تا از صلبیت کافی برای خروج از قالب برخوردار داشد. دمای قالب اهمیت بسیار زیادی دارد چون علی رقم اینکه دمای بالا باعث حرکت روان تر مواد به داخل محفظه قالب میشود اما زمان خنک کاری بیشتری برای انجماد لازم است و از سوی دیگر سرد بودن بیش از حد قالب باعث میشود تا مواد قبل از پر کردن کامل قالب منجمد شده و قالب را پر نمیکند.
بنابراین یک دمای متعادل باید برای قالب در نظر گرفته شود تا قالب گیری به بهترین شکل انجام گیرد. برای حفظ اختلاف دما بین قالب و مواد مذاب از سیستم خنک کاری استفاده میشود؛ انواع سیستمهای خنک کاری عبارت اند از:
شبکه خنک صفحه یکپارچه شامل(Parallel,Serise)
سیستم بابلر
سیستم بافر
