ماشینهای تزریق پلاستیک

ماشین های تزریقی
وظایف ماشین های تزریق:
- آماده سازی مواد قابل استفاده و فشارهای مورد نیاز مرحله تزریق
- پر کردن محفظه قالب ماشین تزریق با مواد و هدایت حرکات باز کردن قالب، بیرون انداختن قطعه ریختگی و همچنین بستن و نگهداشتن قالب.
در مورد اول به عهده واحد تزریق بوده، در صورتی که مورد سوم بهوسیله واحد بستن انجام می شود .

واحد تزریق:
واحد تزریق وظیفه دارد، مواد قالب را که بیشتر به صورت گرانول است به جلو رانده، ذوب، هموژنیزه و همچنین خمیری کرده و بالاخره به درون قالب فشار دهد .
به این منظور در یک اسکترودر حلزونی پیستونی ، یک حلزون سه ناحیه ای در داخل یک سیلندر می چرخد. مواد گرانول ناحیه مکش، تراکم و رانش را طی کرده تا در محفظه جلویی حلزون به عنوان یک مذاب قابل انجام کار آماده شود.
پس از مرحله خمیری شدن، حلزونی متوقف می شود، تا اینکه به وسیله یک سیلندر هیدرولیکی با یک حرکت محوری سریع تا ناحیه 1000 mm/s، مذاب به محفظه قالب فشرده شود .
کمیتهای تنظیم
تعداد دور حلزونی علاوه بر قطر حلزون به اندازه سرعت محیطی که از ظرف شرکت های سازنده مواد داده می شود بستگی دارد (جدول 1).
جدول 1: کمیت های تنظیم برای خمیر کردن
مواد قالب
PVC PMMA
150… 180 200 … 250 دمای مواد T به

0, 08 … 0,1 0, 3 سرعت محیطی Vmax به m/s
40 …. 80 80 … 120 فشار ایست P به Bar
مقدار مقاوت مواد درنوک حلزونی در مرحله تزریق تحت واژه فشار ایست بیان می شود. این فشار فشاری است که درون مواد تجمعی در محفظه جلویی حلزونی ایجاد می شود. این فشار باغث می شود که حلزونی در حین خمیر کردن مواد به سمت عقب رانده شود. حرکت حلزونی به سمت عقب موقعی پایان می یابد که مقدار مواد تجمی در محفظه جلویی حلزون به حدی برسد که محفظه قالب را پر کند (شکل3). مقدار تنظیمی فشار ایست، تحت شرایطی به ویسکوزیته و مقدار حسایست حرارتی مواد بستگی دارد (جدول 1).
نقاط و ناحیه ای که دمای سیلندر می تواند تنظیم شود، د جدول 2 با بیان یک مثال از مواد PVC، نشان داده شده است.
جدول 2: دماهای سیلندر برای PVC به C0
محدوده قیف تغذیه MH1 MH2 MH3 DH
30..4 14…160 160…17 16…10 170..210
MH: گرمکن پوششی، DH: گرمکن نازل دار

واحد بستن
واحد بستن، نیمه های قالب را که به صفحات روبند متحرک و ثابت مرتبط هستند در بر می گیرد. باز کردن بستن و نگهداشتن قالب به وسیله یک سیستم اهرم مفصلی یا با یک سیستم محرکه تمام هیدرولیک انجام می شود.
نیروی بستن- نیروی نگهداری
نیروی بستن عبارت است از نیرویی که میلهای راهنما پس از مرحله بستن تحت تنش قرار می گیرند، میل راهنما به همان اندازه که قالب فشرده می شود دچار افزایش طول می شود . موقع تزریق مواد یک نیروی باز کننده (FA = pw:A) FA به واسطه وجود فشار داخلی میلهای راهنما را سبب می شود. مجموع نیروهایی که موقع عمل تزریق به میلهای راهنما وارد می شوند، تحت نام نیروی نگهداری عنوان می شوند. این نیور همیشه ازنیروی بستن بیشتر است.
اگر نیروی باز کندنه از نیروی نگهدرای بیشتر باشد تجهیزات بین دو نیمه قالب بلند شده و مذاب از درز قالب ها بیرون زده که منجر به ایجاد پلیسه یا تشکیل پوسته های شناور می شود.این پدیده را اضافه تزریق یا اضافه برریزی می نامند.
با وجود این باید برای جلوگیری از یک شکم دادگی صفحات حامل نیمه های قالب، مقدار نیروی نگهداری حتی الامکان در حد کم تنظیم شود. این شکم دادگی به این ترتیب ایجاد می شود که فشار داخلی قالب را موقع تزریق سعی بر این دارد که نیمه های قالب را در محدوده محفظه از یکدیگر جدا کند. در صورتی که نیروهای نگهداری فقط در محدوده انتقال مستقیم نیرو موثر است . مقدار این شکم دادگی به ویژه در صفحات با صلبیت پایین و در محدوده مقابل دهانه مرکزی قالب مربوطه به بخش نازل و قبل از همه در نقطه مفقابل سیستم پران، زیاد است . پدیده شکم دادگی باعث تشکیل پلیسه و نیز سبب می شود که فشار تزریق در حد بیشترین مقدار خود نتواند انتخاب شود.
یکی از روش های رفع عیب این است که غلتکهای تکیه گاهی با اضافه اندازه 0,03 mm تا 0.05 mm در مقابل تکیه گاه های خارجی طراحی شود (شکل 4).
همچنین برای تخلیه هوای محفظه قالب موقع تزریق از طریق سطوح تماش نیمه های قالب، نیروی بستن باید حتی الامکان کم باشد.
تلرانسهای اندازه در محله تزریق
تلرانس های قالب دستیابی، بیشتر به انقباض، مواد تزریق و نوع اندازه ها بستگی داشته که در این ارتباط کیفیت ماشین تزریق و قالب نیز نقش دارند.
مثلا رعایت تلرانس های کوچکتر در مواد آمورف نسبت به مواد نیمه کریستال آسانتر است. همچنین اندازه های وابسته به قالب دقیقتر می توان ایجاد کرد تا اندازه هایی که به قالب وابسته نبود و باید موقع بسته بودن، بین اجزای متحرک قالب به وجود آید.
DIN 16091 در تعیین تلرانس های ابتدا گروه های تلرانس را در ارتباط با مواد تزریق و ضریب انقباض (به جداول و استاندارد ر.ک) تشیکل می شده، آنگاه متناسب با این گروه های تلرانسی و نوع اندازه تعیین می شده انحرافات مجاز و محدوده های مختلف اندازه نامی مرتب می شوند. جدول 1 نشان می دهد که چگونه می توان تلرانسی عمومی برای اندازه مربوط به قالب a که باید 35 mm باشد، به دست آورد.
جدول 1: بدست آوردن تلرانس عمومی
گروه تلراسن 150 پلی اتیلن
رقم مشخصه 3 اندازه وابسته به قالب
30mm…40mm محدوده اندازه نامی
+ 0,39 mm تلرانس عمومی

اصول طراحی قطعات تزریقی
• ضخامت دیوارها باید به اندازه کافی زیاد باشد تا قبل از اینکه مواد شدیداً خنک یا پخته شوند، بتوانند محفظه قالب را با اطمینان پر کنند. بنابراین باید ضخامت حداقل دیواره متناسب با طول مسیر جریان در قالب و قابلیت جریان مواد تزریق انتخاب.
• ضخامت دیواره قطعات تزریقی باید همه جا یکسان باشد. مقدار این ضخامت در حالت معمولی 1mm –3mm و در قطعات بزرگ 3mm-4mm است. ضخامت های زیر 0,4mm و بالای mm 8 فقط در شرایط کاری ویژه ای قابل تولید هستند .
باید از هرگونه تجمع موضعی مواد و تغییر مقطع ناگهانی پرهیز شود. زیرا این پدیده می تواند روی سطوح قطعه کار منجر به نقاط تو رفته و در داخل قطعه کار منجر به تشکیل مک شود . علاوه بر این در ضخامت های نامساوی دیواره ها درنتیجه خنک شدن غیر یکنواخت، تنش های داخلی در آن ایجاد شده که می تواند در گوشه های تند و لبه ها به تشکیل ترک هایی منجر شود. اگر یک قطعه تزریقی باید پایداری بالاتری داشته باشد، می توان به وسیله پره های تقویت آن را عملی کرد (شکل c3).
• برای اینکه بتوان قطعه تزریقی را به سادگی و سریع از قالب خارج کرد، تمام سطوح قطعه کار که در جهت باز دشن قالب قرار دارند، باید شیب جزئی داشته باشند. علاوه بر این بایستی اطمینان حاصل شود که قطعه تزریقی موقع باز شدن قالب روی نیمه مربوط به واحد بستن نشسته و به وسیله تجهیزات پران خارج شود .
مقادیر شیب در جدول 1 فقط به عنوان مقادیر تقریبی هستند، زیرا این مقادیر نه فقط به ارتفاع قطعه تزریقی، بلکه به شکل و قطر آن، مقدار انقباض و مرحله خروج قطعه کار از قالب نیز بستگی دارد.
انقباض
در تعیین محفظه قالب باید انقباض و انقباض نهایی احتمالی مورد توجه آن قرار گیرد.
تغییر اندازه قطعات در اثر جمع شدن مواد موقع خنک شدن را انقباض گویند. در تعیین انقباض (با جدول 1 مقایسه شود) این مشکل نیز به آن اضافه می شود که باید اختلاف انقباض و نیز انقباض نهایی مورد توجه قرار گیرد.
اختلاف انقباضی هنگامی بروز می کند که انقباضات در جهت جریان و به طور عمود بر ان برابر نباشند. اختلاف انقباض عبارت است از اختلاف طولی و عرضی انقباض.
تفاوت اندازه یک قطعه تزریقی که تا دمای محیط خنک شده، از اندازه ای که همان قطعه تحت یک دم.ای معین قرار گیرد، را انقباض نهایی می گویند. ابعاد قطعه تمام شده در اثر انقباض نهایی باز هم کوچکتر می شوند.
تعیین مقدار عددی انقباض خیلی مشکل است، زیرا چند عامل موثر به طور همزمان در این رابطه تاثیر دارند.
به عنوان مثال ترموپلاستهای آمورف (مثلا پلیستیرول) تقریبا بدون وابستگی به شرایط خارجی، انقباض کمتری دارند. مواد مصنوعی نیمه کریستال (مثلا پلی اتیلن) بالعکس محدوده انقباض بزرگتری دارند (جدول 1). فشارهای تزریق و نهایی بیشترین اثر را بر پدیده انقباض دارند. هر چقدر این فشارها بزرگتر باشند به همان نسبت هم انقباض کمتر می شود.
دمای قالب عامل موثر دیگری بر انقباض به شمار می رود. هر قدر اندازه این دما بالاتر باشد، به همان نسبت هم تشکیل کریستال مناسبتر، ولی انقباض حاصله بیشتر می شود.
جدول 1: مقادیر مهم برای شرایط فرایند کاری تزریق
شیب به % انقباض به % دمای قالب
دمای مواد
فشار نهایی pN به bar فشار تزریق ps به bar مواد تزریق
1,5 Ca. 0,45 10…5 150...280 (0,3..0,6).Ps 1000…1500 پلیستیرول
---- 0,4 …0,7 50….85 180-240 (0,3..0,6).Ps 1200…1500 ABS
0,2…2 1,5…2 20….60 140-350 (0,3..0,6).Ps 1200…1500 پلی اتیلن
1,5 1,2…2,2 20…60 150-260 (0,4..0,6).Ps 1200…1800 پروپایلن
1 0,7…0,8 58…120 230...320 (0,4..0,6).Ps 1300…1500 پلی کربنات
1,5 0,5…0,7 20…60 140...210 (0,3..0,6).Ps 800…1600 پلی‌ونیل کلراید

ساختمان قالب های تزریق
قالبهای تزریق از نظر ساختمان مانند قالبهای دیاکاست می باشند. این قالبها اساساً از نیمه های متحرک و ثابت، ماهیچه ها، کشوییها، سیستم راهگاهی، تجهیزات بیرون انداز و نیز سیستم خنک کن قالب تشکیل شده است.
نازلها
وظیفه ارتباط سیلندر تزریق و قالب به عهده نازلها است. نازلها طوری محکم به بوش راهگاه فشار داده می شوند که بتوانند افزون بر این نقش در یک ماده آب بندی هم داشته باشند. علاوه بر این نازلها باید مذاب آماده را حتی الامکان بدون اتلاف فشار و دما به محفظه قالب هدایت کنند.
در اثر تماس نازل با قالب خنک،مقدار زیادی گرما از بدنه نازل و در نتیجه از مذاب گرفته شود. استفاده از نازل حرارتی و همچنین بلند کردن نازل و قالب پس از اتمام زمان اعمال فشار نهایی اقدام موثری در این رابطه است .
نازل بار
اگر چقرمگی مذاب اجازه دهد، بیشتر از نازل بار استفاده می کنند. به دلیل کانالهای صاف، اتلاف فشار و دما خیلی پایین است. همچنین نازل باز به سادگی قابل تمیز شدن و شستشو است. خطر اینکه آیا مذاب از نازل می تواند خارج شود، با کوچکتر شدن سوراخ نازل (تقریباً 3 mm تا 8 mm) پیوسته کاهش می یابد.
اگر مذاب خیلی رقیق است، باید نازل های قفلی، مثلاً نازلهای قفلی کشویی یا نازل یا نازلهای قفلی سوزنی، پیش بینی شوند. این نازلها طوری طراحی شده، که سوراخ نازل پس از هر مرحله تزریق بسته شده و به این ترتیب از خروج مذاب جلوگیری می شود.
راهگاه
راهگاه یک سیستم متشکل از مسیرهای جریان است که درآنها مواد قابل جریان از نازل به محفظه قالب راه می یابد.
این سیستم از مخروط راهگاه، کانالهای توزیع و گلویی تزریق تشکیل می شود . در حالات ساده تر، این مسیر های جریان می تواند مثلاً یک سوراخ مخروطی که مستقیماً به محفظه قالب منتهی می شود خلاصه گردد. نقطه اتصال راهگاه به محفظه قالب را گلویی تزریق می نامند.
شکل راهگاه باید طوری باشد که توده مذاب از کوتاهترین مسیر ممکن و یا حداقل اتلاف گرما و فشار به محفظه قالب راه یابد. سطح مقطع مسرهای جریان باید طوری اندازه گیری شده بانشد که پر شدن راهگاه و همچنین محفظه قالب یکنواخت انجام شود.

شکل راهگاه ها
شکل راهگاه ها باید طوری انتخاب شود که برای حالت ویژه، خواسته مطرح شده برآورد شود. همچنین باید به دیگر عوامل موثر نظیر اجزای فالب، مواد قالب و نوع قالب تزریق نیز توجه شود.
راهگاه ستونی یا مخروطی
راه گاه های ستونی یا مخروطی بیشتر برای قطعات ریختگی دورانی متقارن و سنگین استفاده می شوند. این راهگاه به جهت اینکه بعداً بریده می شوند، نباید روی سطوح ظاهری ایجاد شوند.
قطر D باید طوری انتخاب شود که راهگاه همیشه از قطعه تزریقی آهسته تر خنک شود. بدین ترتیب می توان به این نکته دست یافت که هنوز مقدار مذاب کافی دیگر می تواند با اعمال فشار نهایی وارد شود.
راهگاه نقطه ای
موقع خروج قطعه کار از قالب، راهگار نقطه ای از محل کوچکترین سطح مقطع برش و به صورت یک نافی کوچک روی قطعه تزریقی . باقی می ماند. به این صورت نیاز به ماشینکاری بعدی نبوده و سطحی کاری به ظاهر نامناسبی نظیر راهگاه ستونی به وجود نخواهد آمد. علاوه بر این باید راهگاه مواد را از پیش محفظه نیز نباید خارج کند.
راهگاه نقطه ای به ویژه برای قطعات کوچک و سری کاری در قالب های یک پارچه و چند پارچه و همچنین برای راهگاه های چند تایی در یک قطعه تزریقی بزرگتر در نظر گرفته می شود.
هر قدر سوراخ راهگاه نقطه ای کوچکتر باشد، به همان نسبت هم قطع شدن آن ساده تر است. در اینجا باید علاوه بر ضخامت دیواره به چقرمگی (ویسکوزیته) مذاب و همچنین دما دقت شود.
اگر محفظه قالب از طریق راهگاه نقطه ای کوچک، نتواند دیگر با سرعت کافی پر شود، مذاب در پیش محفظه زودتر خنک شده، طوری که تحت شرایطی باید با دست خارج شود.
به این ترتیب پیش محفظه کمی بزرگتر می شود، طوری که مواد خنک شده چسبیده به جدار داخلی به عنوان یک لایه عایق عمل می کند . هسته مذاب (به اصطلاح بستر خمیری) در محدوده راهگاه بهصورت مایع باقی می ماند. اما تاخری زمانی مذاب در پیش محفظه نباید طولانی باشد. حداقل چهار تا پنج تزریق در دقیقه برای عملگرد این سیستم لازم است.
در جایی که این توالی تزریق امکان پذیر نیست، یک کلگی مسی سوراخ شده در پیش محفظه گذاشته می شود. فضای بنی کلگی مسی و جداره داخلی پیش محفظه با مواد خنک شده پر و به عنوان عایق پیش محفظه با مواد خنک شده پر و به عنوان عایق عمل می کند. کلگی مسی ا زطریق نازل، گرمای کافی دریافت کرده تا مواد میانی را به صورت مذاب نگهدارد .

اقدام ممکن بعدی برای جلوگیری از خنک شدن مواد قالب این است که پیش محفظه به وسیله چند فشنگی حرارتی گرم شود .

راهگاه بشقابی با پولکی
راهگاه های بشقابی با پولکی برای قطعات تزریقی حلقوی پیش بینی می شوند. اگر در اینجا از یک یا دو راهگاه نقطه ای استفاده می شد یک درز اتصال یا درز جریان به وجود می آمد. دو جریان مواد به دلیل خنک شدن زودتر، دیگر به نحو مطلوب به یکدیگر جوش نمی خورند و این درز اتصال به وجود می آید. هر قدر جریان مواد برخورد کننده سردتر باشد، به همان نسبت درزهای اتصال بهتر دیده می شود. استحکام درز اتصال کمتر است.
اگر جریان های مواد بر روی یک ماهیچه باید تقسیم و دوباره به یکدیگر مرتبط شوند، باز هم درز های اتصال به وجود می آید.
راهگاه چتری
راهگاه های چتری برای قطعات تزریقی کوتاه بوش مانند به کار می روند .
راهگاه حلقوی
در قطعات تزریقی که ماهیچه از هر دو طرف مهار می شود باید از یک راهگاه حلقوی استفاده کرد
به این طریق می توان قطعات تزریقی بوش مانند نسبتاً بلند با دیوارهای یکنواخت و هم ضخامت را تولید کرد.
راهگاه فیلمی
بهتر است که قطعات تخت از طریق یک نوار جانبی یا مرکزی، اصطلاحاً راهگاه فیلمی قطع شوند. به این طریق از رفتارهای نامناسب جریان در راهگاه تک نقطه یا از به وجود آمدن درزهای اتصال در راهگاه های چند نقطه جلوگیری می شود .
راهگاه تونلی
در راهگاه تونلی، قطعه تزریقی به طریق جانبی تزریق و موقع باز شدن نیمه های قالب به صورت خودکار از سیستم راهگاه جدا می شود .
کانال توزیع در طول سطح جدایش مستقیماً وارد محفظه قالب نشده، بکله کمی جلوتر به صورت مایع نظیر یک تونل باریک شونده از طریق نیمه قالب سمت نازل وارد حفره می شود. اگر نیمه قالب سمت بستن عقب کشیده شود، بدین ترتیب قطعه تزریقی و سیستم راهگاه باید همراه برده شوند. در اینجا راهگاه تونلی در محل گلویی تزریق قیچی می شود . بالاخره قطعه تزریقی و سیستم راهگاه توسط بیرون انداز از قالب خارج می شوند.
اگر یک راهگاه تونلی پیش بینی شود، باید توجه شود که کانال های توزیع موقع باز شدن نیمه های قالب باید خمیده شوند. باری اینکه کانالهای توزیع شکسته نشوند، باید مواد قالب چقرمه الاستیک بوده و یا مواد قالب پس از خروج از قالب هنوز منجمد نشده باشند فقط در این صورت سیستم بدون عیب کار می کند.
چون در راهگاه تونلی اتلاف فشار بالا است، بیشتر برای تولید قطعات تزریقی ساده و کوچکتر در قالب های چند تایی کاربرد دارد.
راهگاه قالبهای چندتایی
در قالب های چند تایی در یک مرحله تزریق همزمان تعداد زیادی قطعه تزریقی تولید می شوند. اگر محفظه های قالب، که به حفره های قالب نیز معروفند، در سطوح جدایش قرار گیرند، از طریق کانال های عمودی با مذاب تغذیه می شوند.
اگر محفظه های قالب به طور مرکزی پیرامون مرکز مخروط راهگاه قرار گیرند، سیستم کانال های توزیع به ستاره های توزیع موسومند. طول های مسیر جریان مواد قالب در ستاره های توزیع مساوی نیستد. مزیت ستاره توزیع با کانال حلقوی در این است که، طول مجموع کانال های عمودی کوتاه تر است. طول مسیر جریان در راهگاه ردیفی نامساوی بوده که می تواند به افت کیفیت قطعه تزریقی منجر شود.
اگر قطعه تزریقی همزمان با سیستم راهگاه منجمد و پس از خروج از قالب بدان متصل باشد باید سیستم راهگاه بعداً از قطعه تزریقی بریده شود.
کانال توزیع و شکل گلویی تزریق
سطح مقطع کانال توزیع بایستی دایروی باشد، تا اینکه با بزرگترین سطح مقطع کوچکترین سطح جانبی و در نتیجه کمترین اثر خنک شدن فراهم شود. تولید این سطح مقطع گران است، زیرا این سطح مقطع در هر دو نیمه قالب باید ایجاد شود بالعکس سطح مقطع ذوزنقه ای فقط در یک صفحه قالب ایجاد می شود.
در گلویی تزریق دارویی، ماشینکاری و ایجاد حفره در هر دو نیمه قالب نیز ضروری است. اگر سطح مقطع مستطیلی انتخاب شود. باید به این نکته توجه کرد که تقریباً mm2 از قطر کانال توزیع کوچکتر باشد.
نحوه اجرا و شکل گلویی تزریق اساساً باید طوری باشد که فقط مواد داغ از منطقه بستر خمیری به محفظه قالب راه یابد. ذرات سرد شده مواد جداره کانال توزیع باید عقب نگه داشته شوند. راستای تزریق به محفظه قالب نیز با موقعیت گلویی تزریق کنترل میشود.
قالب سه صفحه ای
اگر در قطعات بلند تزریقی ماهیچه دار، گلویی تزریق در سطح جدایش قرار گیرد، ماهیچه می تواند موقع جریان مواد در اثر فشارهای جانبی خم شود. این نکته باعث اصطلاحاً جا به جایی ماهیچه شده که ضخامت نایکسان دیواره و پر شدن غیر یکنواخت قالب را در پی دارد.
علاوه بر این بخشی از هوا نمی تواند از محفظه قالب خارج شود. مواد ابتدا پیرامون قسمت پایینی ماهیچه جریان یافته و به این ترتیب کانال های مویینه سطح جدایش که معمولا هوا می تواند از آنها خارج شود. را مسدود می کند. هوا متراکم شده و می سوزد، طوری که مذاب در این نقطه سوخته می شود (پدیده دیزل). بدین جهت قطعات تزریقی بلند از سمت کف به صورت مرکزی تزریق می شوند. به این ترتیب دو سطح جدایش لازم است. در یکی از سطوح محفظه قالب و در دیگری کانال های توزیع قرار می گیرند .
اگر نیمه قالب سمت بستن به عقب کشیده شود، قطعه تزریقی به وسیله ماهیچه برده شده و در نقطه گلویی از کانال توزیع جدا می شود.
بالاخره اگر نیمه قالب سمت نازل به سمت چپ حرکت داده شود، کانال توزیع از آن بیرون کشیده شده و باید از صفحه روبند سمت نازل به کمک بیرون اندازه ها از قالب خارج شود.
قالب با کانال عایق شونده
اگر قرار است در خروج سیستم راهگاه از قالب کار مورد نیاز برای استفاده مجدد مواد صرفه جویی شود، باید از یک قالب با کانال عایق شونده استفاده کرد .
در این رابطه قطر راهگاه، کانال توزیع و کانال های ارتباطی به حدی بزرگ می شوند، که یک لایه مواد سرد شده که به عنوان عایق عمل می کند، بر جداره داخلی آنها تشکل شود. بنابراین در داخل کانالها پیوسته یک محدوده خمیری موجود است. برای اینکه از انجماد مواد در کانال ها جلوگیری شود، باید توالی عمل تزریق بالا باشد.
قالب با کانال داغ
یکی از عوامل بهینه ساز قالب با کانال عایق شونده قالب با کانال داخل است . در این قالب ها دمای موجود در کانال های توزیع پیوسته به وسیله فشنگیهای گرم کن و / یا لوله های گرم کن در حد دمای تزریق نگه داشته می شود. برای جلوگیری از انتقال گرمای محدوده کانال داغ به قالب، که خیلی سرد است یک فاصله هوایی و همچنین ورقهای انعکاس که مانند یک عایق عمل می کنند، می توانند درنظر گرفته شوند.
کننده های حرارتی در ارتباط با یک مدار تنظیم، وظیفه ایجاد دمای یکنواخت را به عهده دارند. در محدوده پیش محفظه نیز نازلهای حرارتی نازلهای قفلی سوزنی می توانند از بیرون در نظر گرفته شوند.
نشان دهنده یک راهگاه ترکیبی عایق شونده و داغ بوده که یک گرمکن فشنگی دارند. در اینجا از یک بلوک کانال داغ صرفه جویی شده و فقط پیش محفظه گرم می شود.
پیش محفظه در این حالت ها از داخل گرم می شود. این نکته به معنی این است که یک محدوده خمیری حلقه مانند وجود دارد. لایه کناری سرد شده، محکم به جداره کانال توزیع می چسبد.
قالب طبقه ای
اگر مثلا در یک راهگاه، داغ یک طرح متقارن از گلوییهای تزریق و محفظه های قالب پیش بینی شود، بدین ترتیب یک قالب طبقه ای ایجاد می شود. این قالب دو سطح جدایش داشته که محفظه های قالب در آنها قرار دارند. در اینجا تعداد تزریقی قابل تولید در هر مرحله کاری مضاعف می شود.
چون فشار در داخل قالب همیشه یکسان است، نیروی نگهداشتن قالب نسبت به قالبی که یک سطح جدایش دارد، تغییر نمی کند. در اینجا فقط ارتفاع نصب، طول مسیر باز شدن قالب و حجم تزریق مورد نیاز هر سیکل تزریق تغییر می کند.
خنک کن قالب (سیستم حرارتی قالب)
پس از مرحله تزریق باید مقداری از گرمای مواد قالب جذب شود که قطعه تزریقی در یک زمان نسبتاً کوتاه تا حدی خنک شود تا بدون هرگونه تغییر شکل از قالب خارج شود. زمان لازم برای این منظور را زمان خنک شدن می نامند.
این کار از طریق یک سیستم متشکل از کانال های خنک کن که مواد خنک کن مربوطه (بیشتر آب است) در آنها گردش دارد، انجام می شود. موقع طراحی کانال های خنک کن بایستی این نکته مد نظر باشد که محدوده گرمایی مختلفی در قالب وجود دارد که باید به طور یکنواخت سریعاً خنک شوند. ماهیچه ها که قطعه کار بر روی آن تزریق می شود گرمای بیشتری را دریافت کرده و به این ترتیب باید نسبت به اجزایی از قالب که مثلا قطعه کار از آنها جدا می شود، بیشتر خنک شوند. بنابراین بهتر است که گاهی تعداد مدار خنک کن مستقل از یکدیگر با امکانات تنظیم خود کار پیش بینی شوند. تعداد قطر و موقعیت کانالها نسبت به سطوح دیواره ها باید طوری انتخاب شوند که از یک طرف بهترین اثر خنک کنندگی حاصل و از طرف
دیگر ضخامت دیواره ها خیلی کوچک نشود.
بهترین شکل سطح مقطع کانال های خنک کن مستطیل است. مقطع مستطیلی شکل در مقابل مقطع دایروی شکل، سطح بزرگتری داشته و در نتیجه اثر خنک کنندگی بیشتری دارد. هزینه بالای تولید، مشکلات پایداری و آب بندی سبب می شوند که آنجایی که همیشه امکان دارد کانال های خنک کن با سطح مقطع دایروی با مته ایجاد شوند. صفحات قالب با کانال های خنک کن سوارخکاری شده نسبت به صفحات فرزکاری شده و مرکب پایداری بهتری دارند. اندازه قطر کانال به ضخامت دیواره بستگی دارد.
اگر انتقال حرارتی سریع مورد نظر باشد، باید فاصله کانالهای خنک کن از حفره قالب کم انتخاب شود. چنانچه یک فاصله بزرگتر انتخاب شود و کانال ها نیز نسبت به یکدیگر فاصله کمتری داشته باشند یک خنک شوندگی یکنواخت سطوح حفره های قالب حاصل می شود. اگر به دلایل کمبود جا یا مسائل استحکامی هیچ کانالی نتواند پیش بینی شود می توان موادی با قابلیت انتقال حرارتی خیلی خوب مثلا آلیاژ مس- بریلیم در این نقطه به کار برد.
موقع بستن شیلنگ ها به مدارهای خنک کن باید از هر گونه اشتباه در مورد خط ورودی و خروجی جلوگیری شود. بنابراین ورودی ها و خروجی ها باید علامت گذاری شوند.
ارزانترین مایع خنک کن سریع و شدید آب است. میزان خنک کنندگی از طریق یک شیر تنظیم گذر حجمی امکان پذیر است.
در صورت نیاز شدید به خنک کن سریع نصب یک دستگاه حرارتی مفید تر است. این دستگاه مواد خنک کن را به داخل سیستم خنک کن قالب پمپاژ کرده و دمای ورود را به طور خودکار تنظیم می کند. که در آن دستگاه تبادل حرارتی به عنوان گرم کن می باشد. در خنک کن با تبادل حرارتی آرام تر، قبل از شروع تولید به دمای مناسب رسانده می شود. در زمان تولید دستگاه حرارتی صرفاً عنوان خنک کن کار می کند. واژه حرارتی این نکته را بیان می کند که سیال هم می تواند گرم و هم سرد شود.
همان طور که در بالا گفته شد اگر دمای ورود تنظیم شود باید توجه شود که به این ترتیب دمای حقیقی قالب تنظیم نمی شود. نوسانات دما در قالب نسبتاً زیاد است. زیرا کمیت های مزاحم به حساب نمی آیند.
در محصولات با سفارش بالا، دمای قالب فقط در حد خیلی کم مجاز است نوسان کند. این کار با تنظیم دمای قالب حاصل می شود. در اینجا دمای حقیقی از طریق یک حس کننده حرارتی در قالب تشخیص و سپس دمای ورودی را به دمای باید تغییر می دهد.
حس کننده حرارتی را باید جایی نصب کرد که یک دمای ثابت داشته و کانال های خنک کن، دمای دیواره قالب و سطوح صفحات روبند تا حد امکان نتواند هیچ تاثیری بر آن داشته باشد.
پران قطعه کار:
یعنی خارج کردن قطعه تزریقی از قالب یک سیستم پران که اجازه خروج خودکار را می دهد، این وظیفه را به عهده دارد. .
در باز کردن قالب باید مطمئن بود که قطعه تزریقی در نیمه قالب سمت بستن قرار دارد. همچنین پران قطعه تزریقی از نیمه قالب سمت بستن در طی باز شدن قالب از طریق تجهیزات پران هیدرولیکی انجام می گیرد.
موقع کار با پین های بیرون انداز باید این نکته در نظر گرفته شود که نقاط فشار روی قطعه تزریقی عقب بمانند. این نقاط می توانند از نظر ظاهری و کاری مزاحم باشند.
اگر تعداد پین های بیورن انداز معمولی کافی نباشد از قطعاتی نظیر مثلا بیرون انداز بشقابی حلقه های بیرون انداز با هوای فشرده به عنوان کمک بیرون انداز استفاده می شود .
هوای فشرده بیشتر موقعی استفاده می شود که خط تشکیل یک خلاء بین ماهیچه و قطعه تزریقی وجود دارد. وجود خلاء می تواند به تغییر شکل قطعه تزریقی بیانجامد.
همچنین هوای فشرده خروج از قالب را به طور کامل انجام می دهد، زیرا بیرون انداز معمولی فقط یک کورس محدود دارد.
اگر همزمان با قطعه تزریقی، کانال توزیع نیز باید از قالب خارج شود، اجزایی نظیر بوش راهگاه کش و پین بیرون انداز راهگاه با یک پین راهگاه کش در نظر گرفته شوند. اگر قطعات تزریقی و کانالهای توزیع پس از مرحله پران نباید به طور آزاد سقوط کنند، بلکه با دست از قالب خارج شوند، در سمت پیشانی پین راهگاه کش یک پله مثلا ناخنی شکل ایجاد می شود.
خروج قطعات پله دار از قالب
اگر سطوح داخل یا خارج قطعه کار پله هایی داشته باشد باید از کشویی ها یا فک‌ها استفاده شود.
کشویی:
کشویی فقط وقتی به کار می رود که در یک یا چند نقطه از محیط قطعه تزریقی یک پله در نظر گرفته شده است .
اگر تمام محیط قطعه تزریقی پله دار باشد و بخش خارجی قطعه تزریقی به طور کامل در کشویی قرار گیرد از فک استفاده می شود .
فکها بیشتر با راهنماهای دم چلچله ای یا تخت هدایت می شوند. حرکت این فکها از طریق پین های مایل تعبیه شده در سمت نازل تامین می شود.
قطعات استاندارد در قالب های تزریق
چون همه قالب های تزریق تقریبا از اجزای اصلی یکسان تشکیل می شوند، یکسان سازی این اجزا لازم است. قطعات استاندارد قالب ها عبارت است از اجزای ساختمان قالبها که اندازه هایشان از طرف شرکت های سازنده مشخص و یکسان سازی شده اند. مزیت آنها در این است که این قطعات در تیراژ بالا و دقت خیلی بالا تولید بدین ترتیب ارزانتر تمام شده و مدت زمان تولید برای قالبها کوتاهتر می شود. قالب ساز می تواند توجه خود را روی کار تخصصی اش نظیر مثلا طراحی حفره های قالب، ماهیچه ها، تجهیزات پران و ترکیب آنها متمرکز کند.
قالب ساز در صورت انتخاب قطعات استاندارد یا به قالبهای کامل مونتاژ شده آماده می رسد و یا اینکه برای نیاز ویژه اش، از اجزای مختلف ساختمانی قالب معین استفاده می کند.
در اینجا می توان از CAD استفاده کرده و به کمک کامپیوتر قالب را طراحی کرد. هر کدام از قطعات استاندارد روی صفحه مانیتور نمایش و برای ایجاد یک قالب با یکیدگر ترکیب می شوند. هر یک از اجزای مستقل استفاده شده به طور خودکار در حافظه ذخیره و در یک لیست جمع آوری و چاپ می شود .
اجزای مجموعه ساختمانی بیشتر به قطعات زیر محدود می شوند:
صفحات پشت بند (کفشک) برای بستن قالب روی ماشین،
صفحات قالب برای ایجاد حفره قالب.
صفحات ضربه گیر تکیه گاه ماهیچه ها و مغزیها و یا برای تحمل نیروهای فشاری.
پوسته های پران که محفظه کاری صفحات پران را محدود می کند و بوشهای راهنما و میل راهنما که سوراخ گیرنده آنها در تمام صفحات یکسان است.
گذشته از این قالب ساز باز هم می تواند متعلقات یکسان سازی شده را مد نظر داشته باشد، مثلا بیرون انداز، پین های ماهیچه، سیستم های حرارتی، سیستم‌های بستن قالب،نازلهای توان بالا و غیره .
جنس قالب
روش های متفاوت کاری و همچنین مواد مصنوعی گوناگون، خواسته های زیادی را برای فولاد قالب مطرح می کند. به این ترتیب قابلیت براده برداری آسان با قابلیت آهنگری سرد و قابلیت پرداخت خوب و تغیر اندازه کمتر در عملیات سطحی باید وجود داشته باشد. همچنین استحکام فشاری زیاد و مقاومت سایشی بالا و نیز مقاومت خورندگی کافی در برابر مواد مصنوعی خورنده یا در برابر مواد خنک کن موثر در پدیده خورندگی نیز انتظار می رود.
بدین ترتیب برای صفحات حفره قالب ها و مغزیها، فولادهای کربوره
مثلاً 21 MnCr5) ) استفاده می شود. خصوصاً برای محفظه های فوق پرداخت قالبها، تحت شرایطی فولاد x 19 nirmo 4 مناسب است. فولادها مغز سخت نظیر فولاد
X3 8crmov 51 که به علت استحکام فشاری بالا به ویژه برای قالبهای پر قدرت مناسب هستند. فولادهایی نظیر X42Cr 13 یا فولاد X36 crmo17 به عنوان فولادهای پایدار به خورندگی کارایی خود را اثبات کرده اند.
اکستروژن
بیشتر مواد مصنوعی ترموپلاست با یک ویسکوزیته معین حداقل در روش اکستروژن طی یک روند کاری تدریجی به شیلنگها، تسمه ها و میله های قطور،میله های باریک یا انواع پروفیلها تبدیل می شوند. همچنین کابلها و سیم های لخت را پوشش داده و نیز ریلها و صفحات را با تجهیزات ویژه تولید می کند.
برای عمل اسکتروژن، اکسترودر حلزونی استفاده می شود. . وظیفه اسکترودر حلزونی این است که مواد گرانول یا پودری را در حین حرکت به سمت جلو خمیر کرده و از طریق مجرای یک نازل تحت فشار قرار دهد. در اینجا مجرای نازل به شکل پروفیل مورد نظر می باشد .
مواد گرانول خشک از طریق یک قیف تغذیه به ناحیه مکش حلزونی وارد می شود . حلزونی چرخان مواد قالب را در جهت طولی به جلو می راند. تازه در انتهای ناحیه مکش و در ناحیه تراکم که مواد قالب نیز در آن متراکم می شود مرحله حقیقی ذوب مواد قالب آغاز می شود. این مرحله کاری از طریق اعمال انرژی گرمایی از بیرون (گرم کن سیلندری) هدایت و به وسیله گرمای برش از داخل پشتیبانی می شود. گرمای برش هم به وسیله اصطلکاک مواد قالب در دنده های حلزونی، در جداره سیلندر و نیز در خود مواد و هم در اثر خرد شدن و له شدن همزمان گرانول ایجاد می شود. نسبت گرمای برش به مقدار گرمای کل مورد نیاز برای ذوب بین 15% پلی آمیدها و 80% در مواد PVC می باشند.
ناهمگنی در مواد ناحیه رانش انتهایی از بین می رود. در اینجا مواد قالب به صورت ترموپلاستی بار دیگر در گذر تنگ حلزون اساساً خمیر و یا گاز زدایی و به این ترتیب هموژنیزه می شوند.

در اثر مقاومت جریانی قالب، فشاری بر مواد قالب وارد می شود که به فشار برگشت معروف است. اگر مقدار این فشار کم باشد مواد قالب به سرعت وارد محفظه نهایی قالب می شوند. برای افزایش این فشار بین خروجی اسکترودر و قالب یک بوش مانع یک صفحه مشبک یا یک مجموعه توری نصب می شود.

به این ترتیب می توان به این نکته دست یافت که زمان تاخیر مواد در ناحیه رانش حلزونی و در پی آن در سیلندر طولانیتر و عمل مرحله هموژنیزه بهبود یابد. به این صورت دمای درست و چقرمگی می توانند بدون اثر جانبی تحت تاثیر واقع شوند.
افزون بر این نمودار جریان مذاب هم تحت تاثیر قرار می گیرد. از آنجا که مذاب باید به یک پهنایی برسد که با مجرای ورودی قالب مطابقت داشته باشد بیشتر از صفحه مشبک استفاده می شود. زیرا این قطعه یک توده با جبهه مناسب ایجاد می کند .
انتخاب حلزونی به مواد قالب مورد نظر بستگی دارد. مثلا با ابعاد و شکل حلزونی می توان روند خمیر سازی را به مقدار زیاد تحت تاثیر قرار داد
کمیت های تنظیم
برای دستیابی به یک خمیر سازی آهسته و بی زیان باید تعداد دور حلزونی تا حد ممکن پایین انتخاب شود. اگر این توان خمیرسازی کافی نباشد، بهتر است یک حلزونی با قطر بزرگتر انتخاب شود تا افزایش تعداد دور. سرعت محیطی باید تا حد امکان از 0,7 m/s تجاوز نکند. هر تغییر دور تحت شرایط دیگر، یک تغییر گذر حجمی، زمان تاخیری مواد در سیلندر خمیر کن و دمای مواد را سبب می شود.
اگر فشار برگشت بیشتر شود، زمان تاخیر مذاب در ناحیه رانش هم بیشتر می شود. فشار برگشت مجاز نیست که در حد خیلی بالا انتخاب شود، در غیر این صورت دمای مواد بیشتر شده و در ارتباط با یک زمان تاخیر بالاتر، منجر به بروز یک آسیب حرارتی قالب می شود.
پس از انتخاب حلزونی می توان مرحله ذوب را به مقدار زیاد از طریق تنظیم دور حلزونی، فشار برگشت و دمای سیلندر تحت تاثیر قرار داد.

قالب میله توپر
در اکستروژن مفتول های گرد بسته به جنس میله ها قالب میله توپر حرارتی، وظیفه شکل دهی و سیستم خنک کن آبی، ایجاد پایداری شکلی را به عهده دارند.
یکی دیگر از وظایف قالب میله توپر این است که دسته های خروجی سوراخهای صفحه مشبک را دوباره به یکدیگر جوش دهد. برای این کار بلندی قالب باید به اندازه ای باشد که مقاومت کافی برای مواد به وجود آمده و فشار معین در آن ایجاد شود. این فشار باید به حدی باشد که تمام دسته ها به یکدیگر جوش خورده و یک دسته همگن واحد را ایجاد کنند.
در سیتسم خنک کن لازم باید توجه کرد که لایه بیرونی خنک شده در اولین فاز، زیاد ضخیم نشود. به این طریق می توان مطمئن شد که در داخل میله هنوز مواد خمیری کافی وجود دارد. این نکته لازم است تا کاهش حجم ناشی از خنک شدن جبران شود.

ماشینهای تزریق پلاستیک

مطالب مشابه :

دانلود برنامه واتس آپ جدیدWhatsApp Messenger 2013

Keywords

ماشینهای تزریق پلاستیک