مقدمه– در هر توليدي ابزار توليد شرط لازم است ولي کافي نيست. قالب پلاستيک ابزار فلزي توليد محصول پلاستيکي است. که مواد پلاستيک در آن شکل ميگيرد.
مواد پلاستيک درون قالب پلاستيک شکل ميگيرد. لذا بتناسب نوع مواد و شکل محصول از تنوع زيادي برخوردار است.
در اين مقاله ما به فراخور عنوان فقط به معرفي اجمالي اکتفا کرده و توضيحات مشروح را به مقالات بعدي منتقل مينماييم.
بطور کلي پليمرهاي پلاستيک به دو دسته اصلي شامل ترموست (گرما سخت) و ترموپلاست(گرما نرم) تقسيم ميشوند. در سالهاي اخير گروه پليمري ديگري بنام رزين هاي چند جزيي به اين دو دسته اضافه شده که بدون نياز به گرما و طي فرايند شيميايي اجزا شکل ميگيرند. (هرچند که ممکن است از نظر بعضي از کارشناسان بعنوان پلاستيک دسته بندي نشوند).
قالبها نيز تابع اين دسته بندي هستند. بدين ترتيب که براي قالبگيري قطعات ترموست، قالب مجهز به تجهيزات گرمايشي پخت. و براي قالبگيري قطعات ترمو پلاست، قالب مجهز به سيستم خنک کاري است.
پارامتر مهم بعدي در دسته بندي قالبها، تابعيت از فرم محصولات است. و مهمترين دسته ها در قالبهاي ترموپلاست اينها هستند: قالبهاي تزريقي، قالبهاي بادي (و ترکيب تزريق و باد)، قالبهاي وکيوم فرمينگ، قالبهاي اکسترود، قالبهاي روتيشن.
نکته قابل ذکر اينکه هر دسته به فراخور الزامات فرمي و کيفي محصول، خود به واحدهاي کوچکتري تقسيم ميشود. که شما بعنوان توليد کننده يا محقق لازم است اطلاعات کافي از آن داشته باشيد.
عنوان بندي: ما در اين مقاله تابع مقدمات فوق و عناوين مورد استفاده بدين شرح است:
1– قالبهاي ترموست (که با توجه به شهرت باکاليت با اين نام شناخته ميشوند)
2- قالبهاي ترمو پلاست (که بتناسب محصول به زير شاخه هاي زير تقسيم ميگردد):
الف- قالبهاي تزريق (که با توجه به مکانيزم خروج قطعه به : پران ميله اي / / پران بادي / / بوش پران يا پران آستيني / / کف پران / / کج پران / / کشويي و از نظرمسير و نحوه ورود مواد به حفره به: راهگاه گرم / / راهگاه سرد ( راهگاه مستقيم / / راهگاه سوزني / / راهگاه تونلي / / راهگاه مخفي )) تقسيم ميشوند.
ب- قالبهاي بادي
ج- قالبهاي اکسترود
د- قالبهاي وکيوم فرمينگ
ه- قالبهاي روتيشن
1- قالبهاي ترموست يا باکاليت:
قالب ترموست با توجه به فرم محصول و نيز مواد اوليه ميتواند يا انتقالي باشد.
در روش فشاري پودر يا خمير خام درون حفره (ماده) قالب قرار گرفته و قسمت سنبه (نر) قالب بروي آن فشار مياورد. و مواد تحت فشار و حرارت قالب پخته شده و پس از باز شدن قالب توسط مکانيزم پران به خارج هدايت ميشود.
روش ديگر روش انتقالي است که در اين روش حفره ها بدور يک سيلندر با حجم مناسب چيده شده و مواد اوليه داخل سيلندر قرار ميگيرد. سپس قالب جفت شده و پيستون (توسط جک هيدروليک زير پرس) مواد را با فشار از داخل سيلندر و از مسير راهگاه بداخل حفره منتقل نموده و تحت دما و فشار، پخت انجام شده و در نهايت پس از باز شدن قالب قطعات بکمک سيستم پران از قالب خارج ميگردد. از اين رو براي اين توليد الزاما از پرس هيدروليک عمودي با مکانيزم جک پران از زير استفاده ميشود.
با توجه به خورندگي فيزيکي و شيميايي مواد ترموست، الزامي است که قالبهاي آنها از سختي و آناليز مناسب برخوردار باشد. و از آنجا که اکثر فولادها در دماي پخت ترموست سختي خود را از دست ميدهند، لذا لازم است که از فولادهاي گرمکار براي ساخت اين قالبها استفاده نماييم. معروفترين و مناسب ترين فولاد براي ساخت قالب ترموست، فولادهاي 1.2344 و 1.2510 ميباشد.
هزينه ساخت قالب ترموست: الزام استفاده از فولادهاي مرغوب و گران قيمت با حجم بيشتر (بدليل نياز به تامين فضاي مواد خام)، الزام سخت کاري و کروماته يا نيتروره، الزام ماشينکاري مجددو پوليشکاري فولاد قالب پس از سختکاري، الزام استفاده از اجزا استاندارد گرمکار، هزينه سيستم گرمايش و عايق بندي قالب، عدم امکان استفاده از فنر بدليل گرما که موجب محدوديت در اجراي مکانيزمها ميشود و تخصصي بودن ساخت و توليد با اين قالبها موجب شده قيمت اين قالبها در شرايط مشابه با قالبهاي تزريق پلاستيک تا دوبرابر بيشتر باشد.
زمان ساخت قالب ترموست: جهت رفع تابيدگي ناشي از سختکاري، قالبهاي ترموست نياز به ماشينکاري مجدد بر روي ماتريال سخت شده دارد. ماشينکاري بر روي فلز سختکاري شده عموما توسط دستگاه اسپارک انجام ميشود. اين نوع ماشينکاري ( که توسط تخليه الکتريکي بين نمونه مسي و کويته قالب انجام ميشود) نيازمند مدل سازي و زمان طولاني براي اجرا است. همچنين پوليش سطح سخت شده به مراتب زمانبر تر از سطوح با سختي کمتر است. لذا زمان ساخت نسبت به قالبهاي تزريق طولاني تر است.
دوام قالبهاي ترموست: با توجه به سايندگي اکثر مواد اوليه (پودرها، الياف فايبرگلاس) و نيز دماي کار بالا و فشار زياد مورد نياز براي توليد قطعات. حتي با وجود رعايت الزامات ساخت استهلاک قالبهاي ترموست بالا است.
لذا با توجه به عموم مسايل فوق و نيز پيشرفتهاي علم متالوژي، امروزه ترموستها جايگاه خود را بمرور در صنعت از دست داده و با ترموپلاستها و رزينها جايگزين ميشوند. ولي در نقيض اين مطلب بدليل برخي مزاياي بهداشتي و خواص فيزيکي کاربردهاي جديدي براي آنها تعريف شده. نمونه اي از اين کاربردها فريم و درب توالتها فرنگي ملامينه است که حتي با قيمتهاي خيلي بالا در بازار جايگاه بسيار درخوري پيدا کرده اند.
2- ترموپلاستها:
الف- قالبهاي تزريق پلاستيک:
همانطور که قبلا اشاره شد از قالبهاي تزريق پلاستيک براي توليد طيف بسيار گسترده اي از قطعات استفاده ميشود.نيز بدليل رقابت کيفي جهاني و کارايي فني و پيشرفت طراحي اين محصولات پيشرفت کرده و بتناسب پيشرفت دچار پيچيدگي فرم وتنوع کيفيت ظاهري شده اند. لذا در اين بخش از مکانيزمهاي مختلفي براي حصول نتيجه استفاده ميشود. اين مکانيزمها عموما در سه بخش ورود مواد به قالب، خنک کاري، خروج قطعه از قالب نمود و در نتيجه تفاوت ايجاد مينمايند. در اين مقاله سعي داريم مکانيزمهاي پرکاربرد را بررسي و تفکيک کنيم. ولي لازم همواره ممکن است که از مکانيزمهاي ديگر يا ترکيبي از چند مکانيزم استفاده شود. اکنون شروع ميکنيم به تفکيک بر اساس:
دسته بندي قالبهاي تزريق از نظر نوع راهگاه (مسير ورود مواد)راهگاه گرم (هاترانر)- هاترانر نوعي از راهگاه است که به کمک آنها ميتوانيم مواد ترموپلاست را تا محفظه قالب بصورت گرم منتقل نماييم. فلذا فاقد پرتي مواد در راهگاه بوده و از توليد مواد آسيابي جلوگيري ميشود. همچنين بدليل يکنواختي دما در طول مسير بر روي افزايش کيفيت قطعه و سرعت توليد نيز اثر مثبت خواهد داشت. دليل ديگر استفاده از هاترانر در توليد قطعات و موادي است که مجاز به داشتن راهاه آسياي نيستند. مثلا مواد pet بدليل عدم امکان استفاده مجدد از راهگاه الزاما با سيستم هاترانر تزريق ميشود. در توليد برخي از قطعات پزشکي و غدايي حساس نيز جهت جلوگيري از آلوده شدن مواد الزاما از هاترانر استفاده ميشود. اگر تيراژ توليد شما بالا است حتما به استفاده از هاترانر فکر کنيد. زيرا تايم هر سيکل را کاهش داده و در نهايت زمان و اجرت تزريق را کاهشي مينمايد. اين مزايا بعلاوع کيفيت بهتر محصول توليدي و نيز امکان توليد جداره هاي نازک مهمترين عواملي بکارگيري هاترانر هستند.
با تمام اين مزايا هاترانر معايبي نيز دارد، مهمترين عيب هاترانر هزينه بالاي خريد، نصب و نگهداري اين سيستم است. هزينه هايي مانند خريد تابلو کنترل، مانيفولد و نازلها و هزينه اجرا بر روي قالب و نيز هزينه نگهداري آن است.
راهگاه سرد (کلدرانر)- سيستم راهگاه معمولي يا سرد مسيري است در قالب که مواد را از نازل دستگاه تا حفره قالب منتقل مينمايد و پس از کامل شدن سيکل توليد همراه با قطعه از قالب خارج شده و براي بازيافت ارسال ميگردد. اولين نقطه ورودي مواد به قالب بوشي است با سوراخ مخروطي بنام بوش اسپرو که در مرکز قالب نصب شده و نازل دستگاه تزريق بر روي راس آن قرارگرفته و مواد را به داخل قالب تزريق مينمايد. نکته: در قالبهاي تک حفره اي محل تزريق بر روي محصول قرار ميگيرد. با افزايش تعداد حفره ها مسيرهاي فرعي براي انتقال مواد به حفره ها ايجاد مينماييم. اين مسيرها ممکن است در صفحه باز شدن قالب باشد که در اين صورت به بغل قطعه برخورد مينمايد يا اينکه در صفحه ديگري ايجاد شده و مواد را به مرکز قطعه منتقل نمايد. که به اين روش راهگاه سوزني يا سه صفحه اي ميگوييم. در ادامه به تشريح انواع راهگاه سرد ميپردازيم:
راهگاه سوزني (قالب سه صفحه اي)- در راهگاه سوزني مسير تقسيم مواد در پشت ماده قالب ايجاد شده و معمولا تا مرکز تقارن قطعه امتداد ميابد. و در برخي قطعات ممکن است از بيش از يک نقطه وارد حفره شود. مسير ورود عمودي از پشت صفحه ماده قالب تا حفره بصورت سوراخ مخروطي با راس تيز اجرا شده تا کمترين اثر را بر روي محصول گذاشته و بکمک زاويه خروج بتوانيم آنرا از قالب خارج نماييم. براي خروج اين نوع راهگاه لازم است که قالب از دو نقطه باز شود. يکي براي خروج محصول و ديگري براي خروج راهگاه.
راهگاه مستقيم- براي رساندن مواد پس از اسپرو مسيري ايجاد و تا محصول امتداد ميدهيم. ورودي اين مسير به محصول به سه شکل اصلي طراحي ميشود:
راهگاه مستقيم با ورودي مستقيم: مسير در نزديکي حفره تنگ شده و با شيب به حفره متصل ميگردد. اندازه دهانه ورودي تابعي از ميزان مواد عبوري، ضخامت محصول، نوع مواد پلاستيک و محدوديتهاي زيبايي قطعه است. اين نوع راهگاه همراه و متصل با قطعه خارج شده و توسط اپراتور جدا ميگردد. مهمترين مزيت اين ورودي سهولت اجرا و استفاده و استهلاک ناچيز آن است. و مهمترين عيب اين ورودي عدم امکان کنترل مسير حرکت مذاب در حفره و اثر برجا مانده بر روي محصول و نيز زمان جدا سازي آن از محصول است که اتوماسيون توليد را با چالش مواجه مينمايد.
راهگاه مستقيم با ورودي تونلي: در بعضي از قطعات لازم است ورودي مواد با زاويه وارد قطعه شود تا بتوانيم سرعت و جهت جريان مواد را در داخل حفره قالب مديريت نماييم. از مزاياي ديگر اين نوع ورودي جدا شدن راهگاه از محصول توليدي است که در اتوماسيون توليد کاربرد دارد. نکته: راهگاه تونلي فقط براي مواد منعطف قابل اجرا است.
راهگاه مستقيم با ورودي مخفي: در قطعات تزييني علي الخصوص محصولاتي که نياز به آبکاري دارد لازم است اثر راهگاه مخفي گردد. براي اين مهم مسير مواد از طريق راهگاه تونلي به بدنه پران منتقل و از کنار پران بداخل حفره راهنمايي ميگردد.
دسته بندي قالبهاي تزريق پلاسيک از نظر نوع پران و مکانيزم خروج قطعه:
قطعات پلاستيک تزريقي پس از سرد شدن در قالب دچار انقباض شده و بدور عوارض و سنبه هاي قالب ميچسبند. نيروي چسبندگي تابعي است از جنس مواد پلاستيک، صافي سطح قالب، زاويه ي خروج و اندازه سطح درگيري قطعه با قالب. از اين رو براي تکرار سيکل توليد قطعات تزريقي لازم است قطعه به ساده ترين و سريعترين روش از قالب بيرون انداخته شود. مکانيزم مورد استفاده براي بيرون راندن قطعه را مکانيزم پران مي ناميم. در ذيل سعي شده تا تعدادي از متداول ترين روشهاي بيرون اندازي نام برده شود:
مکانيزم پران ميله اي: متداول ترين و ساده ترين روش پران کردن قطعات (بيرون اندازي) استفاده از ميله هاي پران است. در اين مکانيزم تعدادي ميله هم سطح با قطعه در جهت چسبندگي قطعه به قالب تعبيه شده و تا صفحه محرک پران امتداد ميابد. پس از پايان مرحله تزريق و خنک شدن و باز شدن قالب، جک محرک پران (جک محرک پران بر روي دستگاته تزريق تعبيه شده) به صفحه محرک پران (که از اجزا قالب است) فشار وارد کرده و با حرکت دادن آن موجب بيرون راندن قطعه از قالب ميشود. قطر و تعداد پران بکار رفته در هر قطعه به تناسب نيروي چسبندگي قطعه به قالب تعيين ميگردد. شکل ميله هاي پران ميتواند گرد يا تيغه اي باشد. پرانهاي تيغه اي در ديواره هاي نازک با درگيري زياد کاربرد دارد.معمولا در اين روش عمل بازگرداندن پران به محل قبلي توسط 4 عدد ميله پران که خارج از فرم و در سطح آببندي قالب تعبيه شده و در هنگام بسته شدن قالب با سطح مقابل برخورد ميکنند صورت ميگيرد. ولي استفاده از فنر يا اتصال به جک پران دستگاه تزريق نيز متداول است. معمولا استفاده از جک و فنر هنگامي صورت ميگيرد که نياز داشته باشيم برگشت پران قبل از جفت شدن قالب صورت پذيرفته يا براي اطمينان از خروج قطعه به چند بار پران نياز داشته باشيم. بهتر است با استفاده از راهنماي صفحه پران از انتقال وزن صفحه پرانها و در نتيجه فرسايش يکطرفه پرانها جلوگيري گردد.
مکانيزم کف پران: براي بيرون اندازي قطعات نازک و داراي محيط بسته، استفاده از ميله هاي پران موجب آسيب به قطعه و حک اثر نيروي پران بر روي قطعه ميشود. از اين رو از مکانيزم کف پران بعنوان راه حل استفادم ميکنيم. بدين ترتيب که حلقه اي به شکل مقطع محصول بدور سنبه قالب تعبيه و پس از تزريق و باز شدن قالب اين حلقه را بکمک جک پران يا مکانيزمهاي کشنده به حرکت در ميآوريم تا قطعه از روي سنبه قالب رها گردد.
مکانيزم کشويي: عوارض ديواره ي بيروني قطعه مانند سوراخها، رزوه ها، خطوط و زواياي منفي، خار و زبانه ها مانع خروج قطعه از قالب شده و براي غلبه بر آن لازم است اين عوارض از قطعه فاصله بگيرد. مکانيزم مورد استفاده براي اين منظور را مکانيزم کشويي ميناميم. هنگام جفت شدن دو کف قالب کشوييها درون ريلها (با نيروي گوه يا جک هيدروليک) بسمت حفره حرکت کرده و شکل حفره را کامل مينمايند. پس از تزريق و سرد شدن قطعه و باز شدن قالب کشويي ها بوسيله فنر يا گوه يا جک از حفره دور شده و اجازه خروج قطعه را فراهم مينمايند.
مکانيزم کج پران: گاهي عوارضي مانند زبانه يا خار ممکن است بر روي ديواره هاي داخلي قطعات باشد. در چنين حالتي يکي از متداول ترين مکانيزم ها کج پرانها هستند. در اين روش پران تحت زاويه حرکت کرده و ضمن بيرون آوردن قطعه از قالب، از ديواره فاصله ميگيرد.
مکانيزم پران بادي: مکانيزم پران بادي در قطعات ته بسته با جداره نازک و منعطف بسيار کارايي دارد. اين مکانيزم تشکيل شده است از مسير باد و سوپاپ باد (valve). پس از تکميل سيکل تزريق، خنک شدن قطعه سوپاپ باد باز شده و فشار باد قطعه را از قالب بيرون ميراند. سوپ هاي باد به دو صورت عمل ميکنند. سوپاپ هاي فنري در حالت عادي بسته بوده و به فشار باد باز ميشوند. براي اين نوع سوپاپ لازم است فرمان قطع و وصل باد توسط شير باد دستگاه تزريق صادر شود. نوع ديگري از سوپاپ باد با حرکت صفحه پران تحريک ميگردد و با عقب رفتن صفحه پران بسته شده و با جلو آمدن صفحه پران باز ميشود. اين نوع سوپاپ نياز به سيستم کنترل نداشته و بصورت کاملا مکانيکي عمل ميکند.
مکانيزم بوش پران يا پران آستيني: مبوش پران (پران آستيني) عبارت است از حلقه اي بدور سنبه که توسط حرکت صفحه پران قطعه را از سنبه جدا مينمايد. بوش پران و کف پرانها بدليل سطح تماس زياد با کار امکان انتقال نيروي بيشتري نسبت به بقيه روشها داشته و از آسيب به محصول جلو گيري ميکنند.
مکانيزم سنبه جمع شونده: در برخي قطعات عوارض داخلي بگونه اي است که براي خروج قطعه از روي سنبه لازم است سنبه جمع شود. معمولا براي اين کار سنبه را به حداقل سه و حداکثر 7 قسمت تقسيم ميکنيم. در اين مکانيزم ضمن حرکت بخشهايي از سنبه بجلو، اين بخشها بتدريج (توسط ريلهاي داخل سنبه) بسمت مرکز جمع شده و از قطعه جدا ميشوند. ساخت چنين سنبه هايي نيازمند دقت بالا در اجرا، انتخاب ماتريال و سختکاري است. هزينه بالاي اجراي اين مکانيزم باعث شده که بعنوان آخرين راه حل مدنظر قرار گيرد.
مکانيزم پران دو مرحله اي (چند مرحله اي): در طراحي بعضي قطعات ناچاريم خط جدايش قالب را بگونه اي انتخاب کنيم که در قسمت فوقاني سنبه (نر قالب) باشد يا بخش مهمي از نر قالب داخل حفره قرار بگيرد. در چنين صورتي جهت کاهش اصطکاک قطعه با دو بخش قالب هنگام خروج، ناچاريم بخشي از حفره قالب را بهمراه محصول حرکت دهيم تا نيمي از ديواره ( بيروني يا داخلي) ابتدا جدا شود. و در ادامه با توقف اين قسمت عمليات پران را ادامه ميدهيم تاقطعه از بخش هاي بعدي نيز جدا شده و از قالب خارج شود.
مکانيزم پران گيربکسي: جهت حفظ کيفيت رزوه در قطعات رزوه دار لازم است هنگام پران، بخشي از قالب حرکت دوراني نمايد. اين حرکت منحصرا توسط اينسرت قالب انجام شده و در حين آن محصول دوران نخواهد داشت. در نتيجه، اين حرکت دوراني به حرکت خطي محصول منجر شده و موجب خروج آن از قالب ميگردد. براي جلوگيري از دوران محصول از شکل آن کمک گرفته يا عوارضي براي اين منظور در طراحي لحاظ ميشود. همچنين براي مکانيزم دوران اينسرت ميتوان از: الکترو موتور و گيربکس، هيدرو موتور، چرخ و شانه و جک و… استفاده کرد.
نکته:
الف) گاهي ممکن است قطعه آزاد شده سقوط ننمايد. در اين صورت لازم است قطعه را با دست يا ربات از بين قالب خارج کنيم. يا با تکرار چند باره پران (عقب و جلو کردن پران) قطعه را آزاد نماييم.
ب) ممکن است براي توليد يک محصول مجبور به ترکيب تعدادي مکانيزم؛و يا حتي نيازمند راهکاري نوآورانه باشيم. لذا داشتن اطلاعات فوق لازم ولي ناکافي است. طراح قالب بايد بتواند در طراحي قالب شما از مکانيزم يا مکانيزمهايي استفاده کند که کمترين هزينه را همراه با بالاترين سرعت و دوام داشته باشد.
ج) دسته بندي قالبهاي تزريق از نظر سيستم خنک کاري:
قالبهاي تزريق پلاستيک عموما با آب خنک ميشوند. ولي تزريق مواد صنعتي نيازمند دماي خاصي براي قالب هستند. لذا براي حصول اين دما، روغن با دماي مناسب در قالب جريان ميابد. نيز براي خنک کاري سنبه هاي بلند گاهي از جريان هواي خنک (داخل سنبه) استفاده ميشود. اثر خنک کاري در قالبهاي ترموپلاست در کيفيت محصول توليدي و سرعت توليد نمود ميابد.
مسير عبور سيال داخل قالب را اصطلاحا راه آب ميناميم. در گذشته راه آبها بصورت سوراخهايي در فولاد که با شلنگ بهم مرتبط ميشدند اجرا ميشد. امروز با پيشرفت ماشينکاري و رقابتي شدن توليد قطعات، براي مديريت زمان سيکل توليد و نيز حصول کيفيت مناسب نياز به راه آب تخصصي محسوس است. مبحث خنک کاري در طراحي قالب از انتخاب ماتريال قالب تا انتخاب نوع سيال و الزامات اجرايي هر يک را شامل ميشود. بيشرين چالش در خنک کاري سنبه هاي بلند وجود دارد (سنبه هايي که نسبت طول به قطر آنها بالا است) حفظ دوام سنبه ها و ايجاد مسير جريان سيال در آنها در حين فرآيند توليد، چالش مهم طراحي است. يک راهکار در انتقال حرارت نقاط دور از دسترس براي مسير خنک کاري، استفاده از ماتريالي با انتقال حرارت بالا است. در بين فولادها، فولادهاي گرمکار ضريب انتقال حرارت بالاتري دارند. ولي آليلژهاي مس انتخاب بمراتب بهتري هستند. در اين بين آليلژ مس بريليوم با چقرمگي بالا انتخاب مناسب تري است. انتخاب بعدي ميتواند آلياژ هاي آلومينيوم برنز و يا فسفر برنز باشد. چالش بعدي طراحي مسير خنک کاري در قطعات متحرک قالبها مانند کشويي ها و سنبه هاي گيربکسي (دوران کننده) است.
قالبهاي بادي:خلاصه: روش بادي (blow molding) روشي است که براي توليد احجام توخالي جداره نازک استفاده ميشود. در اين روش قالب فاقد سنبه بوده و فقط از حفره (کويتي) تشکيل ميشود. و وظيفه سنبه بعهده فشارهوا نهاده شده. بدين ترتيب که مذاب پلاستيک بصورت لوله مابين قالب قرار گرفته و قالب بر روي آن جفت ميشود. بلافاصله نازل باد در محل پيش بيني شده قرار گرفته و با فشار هوا مذاب را به ديواره قالب ميچسباند. پس از سرد شدن محصول بهمراه مازاد در دوسر آن از قالب خارج ميشود. اين مازاد بخشي از مذاب لوله اي شکل است که وارد قالب گرديده. با جدا کردن مازاد محصول نهايي آماده ميگردد.
شرح: براي توليد احجام تو خالي اي که امکان دسترسي به داخل آنها بصورت کامل مهيا نيست ناچاريم از فشار باد کمک بگيريم. آشنا ترين نمونه محصولات اين روش شامل توپ، دبه، گالن و بطري هاي پلاستيکي خانگي و صنعتي ميشود. قالبهاي بادي از دو بخش اصلي تشکيل ميشود. بخش تيغ که وظيفه بريدن مازاد را از محصول ذارد و تحت فرسايش است. بخش فرم که فقط تحت تاثير گرماي مواد و فشار باد است. از اين رو جنس تيغ ها از فولاد مقاوم به سايش استفاده شده ولي در بخش فرم بهتر است از ماتريالي با ضريب انتقال حرارت بالا استفاده نماييم. فولاد پر مصرف و پيشنهادي ما براي لب تيغ قالب ck45 يا spk با سختي 50 تا 55 راکول ميباشد. ماتريال مناسب براي قسمت فرم آلومينيوم گروه 7 هزار است. که ضمن داشتن سختي کافي ضريب انتقال حرارت بالايي دارد. لازم بذکر است سيستم آبگردان در قالبهاي بادي بايد بگونه اي باشد که بتواند تمام بخشهاي قالب اعم از لب تيغ هاي بالا و پايين و فرم را بخوبي خنک نمايد. همچنين براي تداوم انتقال حرارت و ثبات کيفيت محصول لازم است قالب در دوره هاي منظم سرويس و رسوب گيري شده و لب تيغ ها احيا گردد. قالبهاي بادي بتناسب شکل و اندازه محصول ممکن است از چند حفره تشکيل شده و يا مجهز به مکانيزم کشويي باشد. در اصطلاح بازار به نازل باد فوتک گفته ميشود. نازل باد در دستگاه هاي مختلف ممکن است در بالا، پايين يا پشت قالب تعبيه گردد. جهت افزايش ظرفيت دستگاههاي بادي امروزه از دو گيره استفاده ميشود که هر گيره به يک ست قالب (ممکن است قالب يک يا چند کويتي باشد) مجهز است. هر گيره به نوبت روي روده قرار گرفته و همراه با آن به کنار ميرود. نازل باد عمليات را تکميل و قطعه به پرتگير منتقل ميگردد. در اين زمان گيره دوم در حال دريافت روده است. از مهمترين مزاياي روش توليد بادي ميتوان به هزينه کم قالبسازي و توليد با آن اشاره نمود ضمن آنکه براي فرمهاي توخالي تنها روش وجو است. مهمترين معايب اين روش محدوديت در کيفيت سطح و نيز محدوديت در انتخاب مواد پلاستک است. لازم بذکر است امکان توليد قطعات چند رنگ و يا چند لايه با تداخل چند رنگ يا چند نوع مواد در شير دستگاه وجود دارد.(شير به بخشي از دستگاه گفته ميشود که محل خروج مواد پلاستک لوله اي شکل بوده و وظيفه ي تنظيم ضخامت و قطر روده را بر عهده دارد)
در سالهاي اخير و با فراگير شدن ظروف pet روش ترکيب شده اي از تزريق پلاستيک و باد گسترش يافته. در اين روش قطعه بصورت پيش فرم با ضخامت بالا تزريق شده و در مرحله بعد دوباره گرم شده و با فشار باد بفرم نهايي ميرسد. بدين ترتيب از مزاياي دو روش استفاده ميگردد. يعني از مزيت دقت و ضخامت تزريق پلاستيک در قسمت درب بطري و از مزيت حجم بالا ضمن وزن کم و نيز ايجاد فرم پيچيده حاصل از روش بادي در قسمت حجيم ظرف استفاده ميشود.
قالبهاي اکسترود پلاستيک:
براي توليد پروفيلهاي پلاستيکي با طول زياد مانند انواع ورق، شلنگ، پروفيلهاي upvc، داکتهاي برق، تيغه هاي شيشه پاک کن و امثال اينها از روش اکسترود استفاده ميگردد. بدين ترتيب که مواد مذاب تحت فشار دايم ماردون دستگاه تزريق از قالب مورد نظر که در محل نازل نصب گرديده خارج شده و پس از خروج در مسير بوسيله ي آب يا هوا خنک ميگردد. با کوپل کردن چند ماردون ميتوانيم محصول چند جزيي يا چند رنگ توليد کنيم.
نوع خاصي از توليد اکستروژن وجود دارد که مذاب پس از خروج از نازل مابين دو قالب تحت وکيوم قرار گرفته و بفرم قالب در ميايد. ولي از آنجا که اين يک توليد پيوسته است پس لازم است قالب همراه با محصول حرکت نمايد.. پس دو کامواير که قالبهاي زيادي بر روي آن نصب شده از دوطرف به هم رسيده و روده را در بين خود شکل ميدهند. و اين توليد بصورت سيکل دايم ادامه ميابد.
قالبهاي وکيوم فرمينگ:
وکيوم فرمينگ براي توليد محصول از ورق بکابرده ميشود. بدين ترتيب که ورق پلاستک را گرم ميکنيم و سپس بر روي قالب قرار داده و با وکيوم کردن هواي بين قالب و ورق (و يا دميدن هواي پر فشار) ورق بفرم قالب شکل ميگردد. نمونه آشنا براي اين روش بدنه داخلي يخچال ها است که معمولا از ورق abs با ضخامت 3 ميليمتر توليد شده. نمونه ديگر ظروف يکبار مصرف است . با توجه به تيراژ بالاي اين گروه از محصولات و جهت مديريت زمان و هزينه ي انرژي دستگاه وکيوم با دستگاه توليد ورق ترکيب شده و مواد مذاب پس از شکل گرفتن بصورت ورق، بلافاصله تحت وکيوم در قالب قرار ميگيرد. بدين ترتيب از هدر رفتن انرژي براي گرم کردن مجدد ورق جلوگيري شده و توليد بصورت مدار پيوسته شکل ميگيرد.
قالبهاي روتيشن:
روتيشن روش ساده ولي هوشمندانه اي است. در روتيشن مواد تحت فشار قرار نميگيرد. پس نيازي نيست قالب آن براي فشارهاي بالا طراحي شود. در روتيشن قالب بهمراه مواد پلاستيک داخل کوره شده و ضمن دوران (در محورهاي مختلف فضا) گرم ميشود. فرآيند تا ذوب کامل تمام مواد پلاستيک ادامه ميابد. (مذاب به تمام ديواره هاي قالب ماليده ميشود) سپس قالب در حال دوران از کوره خارج شده و بوسيله دميدن هوا خنک ميگردد. سيکل خنک کاري نيز تا سرد شدن کامل مواد ادامه خواهد داشت. در نهايت قالب از دوران باز ايستاده و از هم باز ميشود تا قطعه بصورت دستي از آن خارج ميگردد. اين سيکل بسيار طولاني و کم دقت براي کاربردهاي خاصي توسعه يافته. مهمترين نمونه قطعات توليد شده با اين روش مخازن و وان هاي بزرگ پلاستيکي است که حجم آنها ممکن است به 10000 ليتر برسد. که احجامي به اين بزرگي اگر با روشهاي ديگر (روش بادي تنها رقيب روتيشن است) قابل اجرا باشد، قطعا توجيه اقتصادي نخواهد داشت.
در ادامه مطالب مربوط به طراحي قالب پلاستيک و نيز اصول و الزامات ديگر قالبها در سايت بارگزاري ميگردد.لطفا نظرات و سوالات خود را از طريق ايميل: aryamold1372@gmail.com با ما در ميان بگذاريد.
