پروسه ی تزریق پلاستیک (Injection Molding)

سیستم های پران

برای سیستم پران روی ماشین تزریق تجهیزاتی وجود دارد که از این تجهیزات برای خود کار کردن سیستم پران استفاده می شود. این تجهیزات در پشت صفحه متحرک ماشین تزریق قرار دارد.

سیستم های پران: 1) شبکه پران، 2) مجموعه صفحه پران، 3) روشهای پران

شبکه پران: شبکه پران بخشی از قالب است که تکیه گاه صفحه قالب بوده و همچنین فضای مورد نیاز برای نصب و عملکرد مجموع صفحه پران را ایجاد می کند.

1) شبکه پران خطی: این شبکه شامل دو بلوک چهارگوش است که بر روی کفشک متحرک نصب شده اند.

2) شبکه پران قابی: استفاده از چهار بلوک فولادی که به صورت مناسب روی صفحه کفشک متحرک نصب می شوند.

3) شبکه پران با تکیه گاه های گرد: در این طرح فقط از تکیه گاه گرد برای صفحه قالب استفاده شده و از بلوک های تکیه گاهی خارجی چهارگوش سیستمهای قبل صرف نظر شده است. در قالبهای بزرگ کاربرد زیادی دارد.

مجموعه صفحه پران: مجموعه صفحه پران به بخضی از قالب گفته می شود که اجزای پران به آن بسته می شوند. این مجموعه در پشت صفحه قالب در بین فضای پران قرار می گیرد.

صفحه پران: هدف اصلی از کاربرد این قطعه انتقال نیرو از سیستم محرک به قطعه تزریق شده از طریق پرانهاست، صفحات پران باید ضخامت مناسبی داشته باشند تا خم نشوند.

صفحه نگهدارنده پرانها: این صفحه با پیچ به صفحه پران بسته می شود. هدف اصلی این عضو نگهداشتن اجزای پرانهاست.

میله راهنما

پنج نوع اساسی از میله راهنما در عمل استفاده می شود که عبارتند از:

1) پین راهنما

امکان دارد بر اثر استفاده زیاد قطر سوراخ بیشتر شود که برای آن یک بوش در نظر می گیرند که قابل تعویض باشد.

در صورت خم شدن پین هادی خارج کردن پین آن بدون تخریب صفحه قالب امکان پذیر نیست.

2) میله راهنما و بوش راهنمای نوع استاندارد

3) میله راهنما و بوش راهنمای نوع نافی دار

4) میله راهنما و بوش راهنمای نوع تثبیت از سطح

5) میله راهنما و بوش راهنمای نوع تثبیت از پشت

اساس کار این طرح استفاده از لبه در انتهای کاری قطعات است و توسط آن قطعات در سطح جدایش قالب تثبیت می شود.

مزیت اصلی این طرح حذف پیچها برای بستن صفحات قالب به یکدیگر کاهش تعداد سوراخهای مورد نیاز است که در صفحات مربوط می بایستی ایجاد شود.

بوش راهنما: از بوش راهنما در قالب استفاده می شود تا بتوان سطح مقاومی در برابر سایش برای میله راهنما ایجاد کرد و امکان تعویض آن در صورت سایش شدید و یا تخریب وجود داشته باشند

پارامترهای موثر در دستگاه تزریق

1) ظرفیت دستگاه

ظرفیت دستگاه یک پرس به ماکزیمم جرمی که از پلی استیرن که در یک سیکل کاری می توان تزریق نمود اطلاق می گردد.

2) نیروی گیره کردن

نیرویی که دو کفه قالب را به هم می چسباند نیروی گیره کردن نام دارد. قالب بایستی کاملاً بسته شده و سطوح سنگ زده دو کفه باید کاملاً به هم بچسبند.

3) فشار تزریق

فشاری که برای پر کردن قالب نیاز است را فشار تزریق گویند.

اندازه قطعه و فرم مقطع آن، سطح راه گاهها و طول آنها، حرارت قالب، حرارت سیلندر تزریق و اندازه مدخل ورودی مواد به محفظه، تماماً در فشار تزریق اثر دارند.

فشار اولیه: با بسته شدن قالب، سیلندر تزریق به جلو رفته، روی بوش تزریق قالب می نشیند و مدار روغن، حداکثر فشار، پشت پیستون متصل به مارپیچ، باز و در نتیجه مارپیچ به جلو رانده می شود تا مواد موجود در جلو سیلندر، به داخل قالب تزریق شود و این فشار پشت مارپیچ یا فشار تزریق، فشار اول خوانده می شود.

فشار ثانویه: اسساً فشار دوم برای اینست که مواد تزریق شده در قالب، قبل از خنک و سخت شدن از راه کانال تزریق، برگشت نکند و احیانا در قطعه مکش ایجاد نگردد.

فشار سوم: در طول مدت خنک شدن مارپیچ برای تجدید مواد گیری شروع به گردش می کند و ضمن این گردش بوسیله گامهای خود موادی که از قیف داخل آن شده بطور مداوم به جلو می آید تا به سرسیلندر برسد و جلوی آن فشرده شود چون راه خروج ندارد با فشار به مارپیچ آنرا به عقب برمی گرداند.

فشاری که ضمن گردش و بارگیری مارپیچ بر آن وارد می گردد فشار سوم خوانده می شود.

اهمیت فوق العادهء فشار در تزریق پلاستیک

در فرآیند تزریق پلاستیک سه عامل نقش دارند: فشار، دما و زمان

مهمترین عامل در حفظ و سلامتی قالب مورد استفاده شما فشار تزریق و تنظیم مناسب آن است، دما یا زمان با کم یا زیاد شدن در بدترین حالت باعث سوختگی یا نرم شدن قطعه می شوند اما فشار رابطهء مستقیم با قالب شما دارد و می تواند آنرا از کار بیانداز یا اصطحلاک آنرا به میزان قالب توجهی بالا ببرد.

در یک دستگاه کوچک تزریق پلاستیک حداقل 50 تن فشار در زمان تزریق به قالب وارد می شود که در دستگاه های بزرگتر این فشار ده ها برابر بوده که با دستکاری آن و بیشتر شدن آن از تحمل قالب می تواند خسارات جبران ناپذیری به قالب متحمل کند.

در میان قالب هایی که فشار تائیر بسیاری بر آنها می گذارد می توان به قالب های دارای گوه و کفشک اشاره کرد که به دلیل فشار بالای زمان تزریق به گوهء سمت ماتریس در زمان تزریق حساسیت بیشتری را در هنگام تزریق طلب می کنند، که اینجانب خود تجربهء خسارت دیدن قالبم در اثر عدم توجه به فشار در زمان تزریق را به عینه مشاهده کرده ام و جبران خسارات خمیدگی فولاد قالب و پرداخت نزدیک به نیمی از هزینه ساخت خود قالب را متحمل شدم

انطباق پرسی در قطعات پلاستیکی

برای اتصال قطعات پلاستیکی با استحکام بالا و کمترین هزینه از انطباق پرسی (فشاری) استفاده می شود. (از تداخل قطعات ایجاد می شود.)

ریزش نازل

در فرآیند قالب گیری تزریقی به خروج ماده مذاب از نازل حین حرکت سیلندر به عقب و توقف عملیات تزریق اطلاع می شود.

این مسئله در سرنازل یا گلویی و در قالب هایی با راهگاه گرم رخ می دهد.

دمای کنترل را کاهش دهید.

دمای ذوب را کاهش دهید.

مقدار مواد گیری را افزایش دهید.

فشار پشت مارپیچ را کاهش دهید.

گرم کن نازل و سر نازل را کنترل کنید. گرم کن باید تا حد ممکن به دهانه سر نازل نزدیک باشد. این کار باعث می شود تا بتوانیم درجه گرم کن نازل و سر نازل را بهتر کنترل کنیم

چسبیدن مواد به بوش اسپرو (بوش تزریق)

سر نازل را از لحاظ هم ردیف بودن با بوش اسپرو کنترل کنید.

خراشهای بوجود آمده در داخل بوش اسپرو را برطرف کنید. برای اینکار از برقوی مخروطی می توان استفاده کرد.

مواد باید باندازهء کافی خنک شده تا بتوانند براحتی از بوش اسپرو جدا شوند.

زمان چرخه عملیات خنک کاری را افزایش دهید.

شعاع قسمت کروی سر نازل باید با شعاع قسمت کروی بوش اسپرو بطور دقیق و با تلرانس بسیار نزدیک یکی باشد

خطوط جوش و خطوط پیوستگی

خطوط جوش نتیجه اتصال بوجودآمده از برخورد دو با چند ماده مذاب به همدیگر است. هنگامیکه خطوط جوش به هم می پیوندند اغلب اوقات یک خط کم رنگ ایجاد می شود. در برخی از موارد یا رنگ ها این خطوط مشخص تر و واضح تر است.

حفره

حفره ها در هنگام سرد شدن قطعه و معمولاً در مقاطع ضخیم ایجاد می شوند. در اغلب اوقات حفره ها قابل دیدن نیستند. ولی در قطعاتی که مسئله بحرانی باشد ممکن است قطعه را بریده تا از عدم وجود حفره مطئن شوند. حفره ها باعث تضعیف استحکام قطعه می شوند.

راه حل ها عبارتند از:

فشار تزریق یا فشار نگهداری را افزایش دهید.

زمان اولیه تزریق را افزایش دهید.

دمای قالب را افزایش دهید.

قالب های گرمتر باعث افزایش سیکل کار قالب می شوند.

اگر پرشدن قالب از دیواره نازک به ضخیم باشد یا حفره هوا ایجاد می شود یا فرورفتگی

تابیدگی

یعنی می توان گفت دلیل اول تابیدگی ناشی از اختلاف زمان انقباض در قطعه می باشد. اختلاف زمان انقباض می تواند ناشی از خنک کاری نامتعادلی که بر اثر طرح قطعه یا طرح قالب به وجود آمده ایجاد گردد.

راه حل ها عبارتند از:

دمای نیمه قالب را تنظیم کنید.

فشار پر شدن قالب را کاهش یا افزایش دهید.

زمان اولیه تزریق را کاهش دهید.

بیرون انداز را از نظر کافی بودن سطح و نیروی بیرون اندازی کنترل کنید

ناصافی سطح

خوردگی و ساییدگی قالب می تواند بر اثر سوختن هوا که نتیجه تهویه هوای غلط رخ می دهد، ایجاد شود.

دمای ذوب را افزایش دهید.

فشار پر شدن مواد را افزایش دهید.

نرخ پر شدن یا سرعت تزریق را افزایش دهید.

ابزار مسی نرم برای برطرف کردن مواد چسبیده به قالب بهترین انتخاب می باشند. برای تمیز کردن فولادهای خیلی سخت می توان از ابزار برنجی خاصی استفاده کرد

خراش های مدور

خراشهای مدور اغلب اوقات نتیجه استفاده از مواد خشک نشده می باشد. دلیل دیگر برای وجود این نقص حرارت زیادی است که باعث می شود رطوبت ایجاد شود.

خراشهای مدور ممکن است در حین برگشت مارپیچ و عمل مکش برای موادی که به خوبی خشک نشده و با رطوبت هوا ترکیب می شوند، بوجود آید

فرورفتگی

فرورفتگی در قطعه معمولاً در نزدیکی یا مقابل دیواره هایی از قطعه که ضخیمتر از دیگر دیواره ها هستند رخ می دهد. فرورفتگی اغلب ولی نه همیشه نزدیک ریبها، بر آمدگی ها یا دیگر پستی و بلندی ها که باعث افزایش ضخامت می شوند بوجود آید.

راه حال ها عبارتند از:

فشار پرشدن مواد و یا نگهداری مواد را افزایش دهید.

زمان اولیه تزریق را افزایش دهید.

سرعت تزریق را تنظیم کنید.

دمای ذوب را کاهش دهید.

تزریق ناقص

گاهی اوقات محصول به دست آمده ناقص بوده و تکه بزرگی از آن قالب گیری نشده است.

معمولاً این نقص وقتی رخ می دهد که ماشین را پس از یک وقفه دوباره روشن می کنیم.

بعد از وقفه ایجاد شده قالب نسبت به حالت عادی سردتر می شود، وقفه کوتاه در قالب باعث تعادل حرارتی می گردد ولی وقفه طولانی باعث قی کردن مواد از اطراف قالب می شود.

پر نشدن کامل

گاهی اوقات قسمتی از قالب بواسطه وجود هوای حبس شده پر نمیشود. و دلیل آن هم عدم تخلیه هوا می باشد. البته کم بودن زمان پرشدن قالب هم می تواند این نقص را در قطعه بوجود آورد.

راه حل ها عبارتند از:

وضعیت تخلیه هوا را اصلاح کنید. در برخی مواقع لازم است به غیر از مسیرهای تخلیه هوای استاندارد مسیرهای دیگری نیز به قالب اضافه کنیم.

مواد ته نشین قالب

برخی از عیوب ظاهری قطعه ناشی از مواد ته نشین شده قبلی است که در قالب باقی مانده است. مواد ته نشین شامل اضافات رزین، رنگ، مواد ضد استاتیک و غیره می باشد.

سطح قالب را از نظر وجود نقاط خیلی داغ کنترل کنید. زیرا مواد غیرکریستالی مانند PET به آن نقاط می چسبند. توضیح اینکه بک لایه نازک از محصول کنده شده و مانند چسب به سطح قالب می چسبد. برای کندن و جداکردن این لایه از قالب می توان از ابزار خاصی با جنس مس نرم استفاده کرد.

قالب را هر 600 ساعت کار تمیز کنید.

هم ردیف نبودن

وضعیتی است که که جفت نشدن نیمه های قالب یا اجزایی که می بایست در هم فرو روند را وصف می کند.

الف- ضعف در طراحی یا ساخت قالب

ب- فرسودگی بوش میله های راهنما یا قفل قالب

پ- مونتاژ غلط قالب

ت- نیمه های قالب ممکن است در ماشین سر بخورند.

فوران

گاهی اوقات به فوران، رد پای کرمی نیز می گویند. این پدیده عبارت است از جریان مذاب از نقطه ورود رزین و پاشش فواره وار و نامنظم آن به اطراف.

راه حل ها عبارتند از:

نرخ تزریق یا سرعت تزریق را کاهش دهید.

دمای ذوب را افزایش دهید.

دمای قالب را افزایش دهید.

آلودگی

آلودگی در مواد گاهی به شکل لکه های قهوه ای یا سیاه ظاهر می گردد. در اغلب مواقع مواد آسیابی و دوباره رنگ شده منبع آلودگی می باشد.

می توان از قیف های آهنربایی برای جدا کردن ذرات آهنی از رزین ها استفاده کرد.

راه حل ها عبارتند از:

1- حمل و نقل رزین ها از نظر چگونگی آلودگی را کنترل کنید.

2- سیلندر را تمیز کنید.

3- قیف، آهن ربا، مواد پرکن و خط تغذیه مواد را تمیز کنید.

4- رزین های 100% تمیز و دست اول

5- آسیاب را تمیز کنید

6- خط مواد را به رزین و یا رنگ خاصی اختصاص دهید

7- هواکش های قالب و پین های پران را تمیز کنید.

پلیسه

پلیسه یا قی به زیاده های قطعات پلاستیکی گفته می شود که در نتیجه نفوذ پلاستیک مذاب به درزهای بین قسمتهای نر و ماده قالب حین عملیات قالبگیری ایجاد شده و پس از اتمام فرآیند، به محصول تولید شده متصل باقی می ماند.

اگر ایجاد پلیسه هنگام پر شدن قالب رخ می دهد، فشار پر شدن را کاهش دهید. و اگر پلیسه هنگام بسته بودن قالب رخ میدهد، فشار نگهداری را کم کنید.

علایم بیرون انداز

علایم بیرون انداز فرورفتگی قطعه که بواسطه نیروهای وارده از جک بیرون انداز به صورت موضعی روی محصول ایجاد می شود، می باشد. گاهی اوقات این فرورفتگی همراه با تنش است.

تعداد پین ها را افزایش دهید. حتی الامکان نیروی جک بیرون انداز را کم کنید.

جک پران زود عمل می کند و قطعه هنوز گرم است.

جک پران دیر عمل می کند و در نتیجه انقباض قطعه بیشتر است.

نابرابر بودن طول میله های پران که باعث می شود قطعه به درستی از قالب خارج نشده و فشار بیش از حد به آن وارد شود.

نوع دیگر این مشکل این است که قطعه به راحتی از قالب جدا شده و روی سینی دستگاه سقوط کرده و در نتیجه قطعه لهیده می شود.

مفهوم انقباص

پلاستیک ها در طی عملیات قالب گیری حرارت می بینند.

هنگامی که پلاستیک ها حرارت می بینند منبسط می شوند.

انقباض در نتیجه موارد ذیل تحت تاثیر قرار می گیرد:

الف- فرایند فشارهای نگهداری

ب- نرخ خنک شدن

پ- ضخامت دیواره

ت- جهت جریان مواد.

رزین های کریستالی نسبت به مواد غیرکریستالی دارای انبساط و انقباض حرارتی بیشتری هستند که آن هم به واسطه نظم مولکولی و نزدیک بودن مولکولها به یکدیگر است.

اگر پلاستیک در همه جهات به طور یکسان خنک شود قطعه ایجاد شده را ایزوتروپیک می نامند. یعنی خواص فیزیکی از جمله انقباض در همه جهات یکسان می باشد. و اگر جز این باشد قطعه را غیر ایزوتیروپیک نامند. یعنی خواص فیزیکی و انقباض در همه جهات یکسان نیست.

مسائل ابعادی

مسائل ابعادی مسایلی هستند که به خارج از اندازه بودن محصول اشاره دارند. قالب تک حفره ای سریعتر از قالب های چند حفره ای پر می شود. قالب را باید مورد آزمایش قرار داد و پس از 48 ساعت کار مقدار انقباض قالب را بدست آورد.

فشار شکل دهی را افزایش دهید.

نرخ پر شدن را افزایش دهید تا کار سریعتر شده و افت فشار کمتر شود.

زمان اولیه تزریق را افزایش دهید.

زمان بسته بودن قالب را افزایش دهید.

دمای قالب را کاهش دهید.

دمای ذوب را افزایش دهید.

قلاب های ماهی و خطوط جریان

این مسئله اکثراً در قالب گیری موادی چون پلی کربنات و آکریلیک به وجود می آید ولی احتمال بوجود آمدن آن در دیگر مواد نیز هست. گاهی اوقات خش ها و خطوط به شکل قلاب ماهی یا حرف J یا U ظاهر می شود.

نرخ یا سرعت جریان تزریق را کاهش دهید. سرعت تزریق را به تدریج و مرحله به مرحله کم کنید تا سرعت ایده آل را بدست آورید، درجه حرارت ذوب را افزایش دهید.

تغییر شکل یافتگی

تغییر شکل یافتگی ممکن است در نتیجه چسبیدن قطعه یا قسمتی از آن به قالب با در طی عملیات بیرون اندازی به وجود آید. نخست شما می بایست متوجه شوید که این نقص از چسبیدن قطعه به نیمه غلط قالب ایجاد شده و یا از عملیات بیرون اندازی قطعه.

روش حل این مسئله استفاده از اسپری جدا کننده مواد است.

دمای نیمه ای از قالب که پران در آن نیست را افزایش دهید.

سرعت باز شدن قالب را کاهش دهید.

سرعت پران را کاهش دهید.

شیب قالب را در صورت امکان افزایش دهید.

کدر بودن

هرگاه متوجه شدید با وجود استفاده از مواد تمیز محصول کدر بدست می آید به احتمال زیاد مواد بازیافت و آسیاب شده می باشد. ولی این احتمال نیز وجود دارد که مواد رنگی که قبلاً استفاده کرده اید در لابه لای مارپیچ و درون سیلندر باقیمانده باشد، که می توانید آنرا تمیز کنید. احتمال دیگر آن است که ممکن است قالب بدرستی صیقل نخورده باشد و با طرح قالب ایراد داشته باشد.