انواع تزریق پلاستیک برای تولید
قالب‌گیری تزریق پلاستیک یک فرآیند تولیدی است که امکان تولید قطعات در حجم زیاد را فراهم می‌کند. این فرایند از یک دستگاه قالب‌گیری تزریقی، مواد پلاستیکی ذوب‌شده و یک قالب ابزار برای تولید انبوه قطعات پلاستیکی استفاده می‌کند. در صنعت امروزی، قالب‌گیری تزریقی کاربردهای گسترده‌ای در محصولات مصرفی، تجاری و صنعتی بزرگ و کوچک پیدا کرده است و به‌طور قابل‌توجهیبه موفقیت‌های مادی دنیای مدرن کمک می‌کند. شاید درک آن سخت به نظر برسد؛ اما همه صنایع، از الکترونیک گرفته تا لوازم خانگی و خودروها، برای ساخت قطعات تکرارپذیر، مستحکم و پیچیده در تعداد بالا، به فرایند تزریق پلاستیک متکی هستند. چندین نوع اصلی از فناوری قالب‌گیری تزریقی در صنعت پلاستیک وجود دارد که هر کدام نتایج متفاوت و کاربردهای خاصی را ارائه می‌دهند. در این مقاله قصد داریم تا انواع تزریق پلاستیک برای تولید و مزایا، معایب و کاربردهای هر روش را بررسی کنیم.
برای خرید انواع محصولات سایپا و ایران خودرو در فروشگاه نوبخت کلیک کنید.
دسته‌بندی انواع تزریق پلاستیک برای تولید
امروزه انواع مختلفی از روش‌های قالب‌گیری تزریق براساس ویژگی‌های مختلف هر کدام به وجود آمده است. انتخاب انواع قالبتزریق پلاستیک مناسب برای پروژه بسیار مهم است؛ چون قالب بر سرعت تولید، هزینه‌های کلی و کیفیت محصولات نهایی تأثیرمی‌گذارد.
قالب‌گیری تزریقی به کمک گاز
Gas–Assisted Injection Molding یکی از انواع تزریق پلاستیک برای تولید محصولات پلاستیکی است. در قالب‌گیری تزریقیبه‌کمک گاز، یک گاز خنثی تحت فشار (معمولاً گاز نیتروژن) دقیقاً بعداز مذاب پلاستیک به داخل قالب تزریق می‌شود و مواد را بهدیواره‌های قالب هل می‌دهد. این گاز باعث می‌شود تا بخش‌های توخالی (مُک) در قطعه ایجاد شود؛ اما همچنین باعث خنک‌شدنسریع و جلوگیری از اعوجاج قطعه نهایی می‌شود. موارد استفاده برای قالب‌گیری تزریقی به‌کمک گاز شامل محصولات توخالی، طرح‌های متخلخل و هر جایی است که نیاز به کاهش مواد در ساخت قطعات بزرگ است.
مزایای این نوع قالب تزریق پلاستیک حول توانایی آن در کاهش مصرف مواد و تسریع زمان خنک‌شدن است. گاز، بخش‌های بزرگیاز قالب را پُر می‌کند و در نتیجه تاب‌خوردگی کمتر و زمان خنک‌تر‌شدن سریع‌تری را به ارمغان می‌آورد. همچنین، وجود گاز پرفشار درقالب باعث می‌شود تا پلاستیک مذاب به‌سمت دیواره‌های قالب که سردتر هستند جریان یابد. فشار همچنین باعث انقباض کمتر درهنگام خنک‌شدن قطعه نهایی می‌شود و احتمال ظاهر‌شدن لک‌های فرورفتگی را به حداقل می‌رساند. قالب‌گیری تزریقی به‌کمک گاز بهنیروهای گیره‌بندی کمتری نیاز دارد و منجر به تنش‌های پسماند کلی پایین‌تری می‌شود و در نتیجه، به‌عنوان یک فرآیند قالب‌گیریتزریقی پایدار شناخته می‌شود.
البته قالب‌گیری تزریقی به‌کمک گاز بدون محدودیت نیست و آن را فقط می‌توان در قالب‌های تک حفره‌ای اعمال کرد، درغیراین‌صورت، انتقال گاز، بسیار پیچیده می‌شود (اگر حفره‌های متعدد از یکدیگر مجزا باشند، این پیچیدگی تشدید می‌شود). همچنین، برخی ازمواد ممکن است به‌دلیل ماهیت خود در هنگام برخورد گاز با سطحشان، با گاز واکنش دهند یا مه آلود شوند. خصوصاً، پلاستیک‌هایشفاف مستعد این اثر هستند و بنابراین معمولاً قادر به قالب‌گیری تزریقی به کمک گاز نخواهند بود. موادی که معمولاً در قالب‌گیریتزریقی به کمک گاز استفاده می‌شوند، عبارت‌اند از:
قالب‌گیری دیواره نازک از انواع تزریق پلاستیک برای تولید
Thin–Wall Molding هم یکی از انواع تزریق پلاستیک برای تولید محصولات پلاستیکی است که طرفداران زیادی دارد. قالب‌گیری دیواره (جداره) نازک اجازه می‌دهد تا دیواره‌هایی با ضخامت 1-2 میلی‌متر ایجاد شود که این موضوع زمان چرخه قالب‌گیری راکاهش می‌دهد؛ اما فشار تزریق موردنیاز را افزایش می‌دهد. دستگاه‌های قالب‌گیری تزریقی دیوار نازک تخصصی دارای دقیق‌ترین مشخصات در بین دستگاه‌های قالب‌گیری تزریقی هستند؛ زیرا قالب‌گیری دیواره نازک اغلب برای قطعات کوچک استفاده می‌شود وبنابراین فرایند حساسی است. موارد استفاده برای قالب‌گیری تزریقی دیواره نازک، کاربردهای کوچک و با استحکام بالا مانند قطعات الکترونیکی، محفظه‌ها، قطعات دستگاه‌های پزشکی، لوله‌ها و غیره است.
مزایای قالب‌گیری تزریقی جداره نازک، همان‌طور که قبلاً ذکر شد، صرفه‌جویی در هزینه و سرعت است. قطعات پلاستیکی جدار نازکبه مواد اولیه کمتری نیاز دارند و در نتیجه در مقایسه با روش‌های قالب‌گیری تزریقی سنتی، هزینه‌های مواد و مصرف کلی منابع راکاهش می‌دهند. در این فرایند زمان چرخه نیز به‌شدت کاهش می‌یابد و قطعات به‌دلیل کاهش وزن، راحت‌تر حمل‌و‌نقل می‌شوند. یک قالب تزریق دیواره نازک همچنین می‌تواند از پلاستیک قابل‌بازیافت ساخته شود.
معایب قالب‌گیری تزریقی جداره نازک این است که قالب‌ها و ماشین‌های قالب‌گیری دیواره نازک گران‌تر هستند و کار با آن‌ها به تکنسین‌های آموزش‌دیده نیاز دارد. در این فرایند، جای کمی برای خطا وجود دارد؛ زیرا قالب‌های تزریق دیواره نازک به دقت بسیار زیاد و تلورانس کم نیاز دارند. تکنسین‌ها و طراحان باید پروژه را برای یافتن نقص‌ها و بهینه‌سازی‌های بالقوه بررسی کنند، که منجر به طولانی‌تر‌شدن زمان کار بر روی قالب‌ها و کل پروژه می‌شود. این دستگاه‌ها همچنین به فشارهای بالاتری نیاز دارند؛ به این معنی که ماشین‌ها باید با اجزای مقاوم در برابر تنش مجهز شوند تا بتوانند در هزاران چرخه به‌درستی کار کنند.
موادی که معمولاً در قالب‌گیری تزریقی دیوار نازک استفاده می‌شوند عبارت‌اند از:
قالب‌گیری تزریقی سیلیکون مایع
به‌عنوان سومین مورد، قصد داریم Liquid Silicone Injection Molding را به‌عنوان یکی از انواع تزریق پلاستیک برای تولیدمحصولات پلاستیکی معرفی کنیم.
قالب‌گیری تزریقی سیلیکون مایع امکان تولید انبوه محصولات لاستیکی سیلیکونی را فراهم می‌کند. این نوع قالب‌گیری تزریقی متمایزاز سایرین است؛ زیرا لاستیک سیلیکونی از نظر فنی یک لاستیک گرماسخت (ترموست) است؛ بنابراین نیاز به ولکانیزاسیون دارد(فرآیندی که خواص لاستیکی مانند دوام و انعطاف‌پذیری را فراهم می‌کند). برخلاف قالب‌گیری تزریقی معمولی که در آن پلاستیکمذاب به یک قالب سردتر تزریق می‌شود، در این فرایند لاستیک سیلیکون سرد به داخل حفره قالب گرم‌شده تزریق و ولکانیزه می‌شود. این فناوری قالب‌گیری تزریقی به تجهیزات تخصصی مانند میکسرها، واحدهای اندازه‌گیری، قالب‌های کاملاً مهر و موم شده و سایراجزا نیاز دارد. موارد استفاده شامل محصولاتی برای آب‌بندی، اتصال‌دهنده‌ها، محصولات پزشکی زیست‌سازگار، تجهیزات پخت‌وپز، محصولات عایق و غیره است.
قالب‌گیری تزریق سیلیکون مایع چندین مزیت منحصربهفرد دارد. این ماده نیازی به ذوب ندارد و می‌توان آن را به‌شکل مایع و آمادهاستفاده نگهداری کرد. سیلیکون عموماً به‌راحتی و سریع جامد می‌شود و درصورتی‌که ماشین به‌درستی مهندسی شده باشد، ضایعاتکمی ایجاد می‌کند. فرآیند تزریق در این فناوری معمولاً خودکار است تا خطاهای اپراتور حذف شود و فرآیند ریسک کمتری داشتهباشد؛ زیرا در هیچ نقطه‌ای به جز داخل قالب، ماده داغ نیست. محصولات سیلیکونی یکی از معدود مواد زیست‌سازگار هستند وبه‌طور قابل‌توجهی در برابر مواد شیمیایی، دما و الکتریسیته مقاوم هستند.
بااین‌حال، ولکانیزاسیون مواد سیلیکونی یک فرآیند غیرقابل برگشت است، به این معنی که پس‌از تنظیم یک قطعه، دیگر بازگشتی وجودندارد. هیچ بازیافتی از محصولات سیلیکونی وجود ندارد و اگر اشتباهی مرتکب شوید، نمی‌توانید مواد را مانند سایر انواع تزریقپلاستیک بازیافت کنید. همچنین، سیلیکون مایع به تجهیزات منحصربهفرد خود نیاز دارد که ممکن است تهیه و نگهداری منظم آن‌هادشوارتر باشد.
موادی که معمولاً در قالب‌گیری تزریقی سیلیکون مایع استفاده می‌شوند عبارت‌اند از:
قالب‌گیری فوم ساختاری از انواع تزریق پلاستیک برای تولید
Structural Foam Molding یا قالب‌گیری فوم ساختاری امکان تولید انبوه قطعات بسیار بزرگ را به‌لطف معرفی یک ماده کامپوزیتیکه از پلیمر مخلوط‌شده با گاز بی‌اثر (مانند نیتروژن) تشکیل شده است، می‌دهد. در این فرایند، مواد به‌صورت جدا در حالت مایع نگهداری می‌شوند و سپس در داخل قالب با هم مخلوط می‌شوند. سپس گاز به مخلوط اضافه می‌شود و با یک واکنش شیمیایی منجربه تشکیل فوم با چگالی کم و انبساط سریع می‌شود. سپس همان‌طور که فوم منبسط و سخت می‌شود، قسمت داخلی آن تخلخل بالاییپیدا می‌کند، درحالی‌که سطح مشترک بین فوم و قالب به‌صورت یکپارچه تشکیل می‌شود و یک پوسته محافظ با چگالی بالا در قسمتبیرونی قطعه ایجاد می‌کند؛ بنابراین محصول نهایی یک فوم سبک، انعطاف‌پذیر و قوی خواهد بود. موارد استفاده برای قالب‌گیری فوم ساختاری که از انواع تزریق پلاستیک برای تولید است، شامل سقف خودرو، محفظه تجهیزات پزشکی، تجهیزات اسکی، قطعات داخلی و خارجی خودرو و سایر قطعات بزرگ است.
مزایای قالب‌گیری تزریقی فوم ساختاری شامل توانایی این فرایند در ساخت قطعات بزرگ، سبک، قوی و مقرون‌به‌صرفه است. قطعات فوم سازه‌ای به‌دلیل تخلخل ذاتی خود می‌توانند در ساخت قطعات خیلی بزرگ از مواد کمتری استفاده کنند. همچنین، این ماهیت متخلخل به کاهش وزن قطعه نهایی کمک می‌کند، بدون اینکه تغییری در استحکام آن داشته باشد. قطعات فوم ساختاری قوی، بادوامو تا 8 برابر سفت‌تر از پلیمرهای جامد هستند. قالب‌گیری فوم به‌آسانی انجام می‌شود؛ زیرا به‌راحتی دیواره‌های قالب را پُر می‌کند، درطول فرآیند تنش کمی وجود دارد، در برابر تاب‌خوردگی مقاوم و احتمال آسیب به قالب‌ها و دستگاه تزریق کم است. قطعات فوم ساختاری به‌راحتی رنگ می‌شوند و تا حد زیادی تحت تأثیر تغییرات دما قرار نمی‌گیرند.
معایب قالب‌گیری فوم ساختاری عمدتاً به‌خاطر ویژگی‌های ذاتی مواد فومی است؛ زیرا پوشش‌های سطحی این مواد ناهموار هستند، ضخامت دیواره‌ها نمی‌تواند کمتر از یک‌چهارم اینچ ضخامت داشته باشد و معمولاً نسبت به سایر انواع قالب‌گیری تزریقی نیاز به پردازش بیشتر دارد. همچنین قالب‌گیری فوم ساختاری نسبت به سایر تکنیک‌های قالب‌گیری تزریقی سرعت تولید پایین‌تری دارد.
موادی که معمولاً در قالب‌گیری تزریقی فوم ساختاری استفاده می‌شوند عبارت‌اند از:
سخن پایانی
امروزه از انواع تزریق پلاستیک برای تولید محصولات پلاستیکی در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود. به‌طورکلی انواع تزریق پلاستیک برای تولید محصولات پلاستیکی که تکرارپذیر هستند و باید تعداد زیادی از آن‌ها در یک پروسه تولید شوند، مورداستفاده قرار می‌گیرند. این محصولات شامل اقلام تولیدی مانند قرقره‌های سیمی، لوازم بسته‌بندی، بطری، اسباب‌بازی، شانه، آلات موسیقی (و اجزاء)، صندلی، میزهای کوچک، ظروف ذخیره‌سازی، قطعات مکانیکی و اجزای خودرو است.
مقالات بیشتر
انژکتور خودرو؛ قلب تپنده سوخترسانی و تاثیر آن بر شتاب و مصرف سوخت
