استراتژی های کاهش نقص در فرآیند قالب بندی تزریقی

تصور کنید یک قناد ماهر هستید که در حال تهیه یک کیک نفیس است. شما با دقت مواد اولیه مرغوب را انتخاب می کنید و خمیر عالی را آماده می کنید. با این حال، اگر مقدار خمیر کافی نباشد، کیک فرو می ریزد. اگر بیش از حد باشد، سرریز می شود و خلل ایجاد می کند. به طور مشابه، در قالب‌گیری تزریقی پلاستیک - یک شگفتی صنعتی مدرن - کنترل دقیق «حجم تزریق» به همان اندازه حیاتی است.

حجم تزریق به عنوان پارامتر اساسی تعیین کننده کیفیت محصول، راندمان هزینه و اثربخشی تولید در تولید پلاستیک عمل می کند. تسلط بر این عنصر، متخصصان را به توانایی تولید محصولات پلاستیکی برتر و دستیابی به موفقیت تجاری مجهز می کند.

قالب‌گیری تزریقی نشان دهنده یک روش بسیار کارآمد و دقیق برای تولید قطعات پلاستیکی است. این فرآیند شامل تزریق پلاستیک مذاب به داخل حفره های قالب از پیش طراحی شده است، جایی که خنک می شود و به محصولات نهایی جامد می شود. حجم تزریق نقش محوری را با تعیین مقدار دقیق مواد پلاستیکی وارد شده در هر چرخه ایفا می کند.

چندین مفهوم مهم نیاز به تمایز دارند:

• ظرفیت تزریق دستگاه: حداکثر حجم پلاستیکی که پیچ دستگاه تزریق می تواند در هر چرخه تحویل دهد، که معمولاً بر حسب وزن (گرم/اونس) یا حجم (سانتی متر مکعب/اینچ) اندازه گیری می شود. این نشان دهنده قابلیت تجهیزات است و به عنوان یک مرجع اصلی برای انتخاب دستگاه عمل می کند.
• وزن تزریق محصول/قالب: کل مقدار پلاستیک مورد نیاز برای پر کردن محصول و سیستم دونده، که معمولاً بر حسب وزن اندازه گیری می شود. این اساس محاسبات حجم تزریق و کنترل هزینه را تشکیل می دهد.
• حجم تزریق محصول/قالب: مسافت جابجایی پیچ مورد نیاز برای پر کردن محصول و سیستم دونده، که معمولاً بر حسب میلی متر/اینچ اندازه گیری می شود. این پارامتر مستقیماً بر سرعت و فشار تزریق تأثیر می گذارد و با قطر پیچ و طول ضربه همبستگی دارد.

کنترل دقیق حجم تزریق فراتر از دقت عددی است - اساساً بر کیفیت محصول، راندمان تولید و مدیریت هزینه تأثیر می گذارد. حجم های تزریق ناکافی و بیش از حد می توانند چندین مشکل را ایجاد کنند، نرخ رد را افزایش دهند، بهره وری را کاهش دهند و هزینه های عملیاتی را افزایش دهند.

هنگامی که مقادیر تزریق خیلی کم می شود، چندین خطر کیفیتی ظاهر می شود:

• تخریب مواد: زمان ماندگاری طولانی در دماهای بالا باعث تجزیه مولکولی می شود و خواص مکانیکی، مقاومت در برابر حرارت و پایداری شیمیایی را به خطر می اندازد.
• بی ثباتی فرآیند: کاهش طول ضربه پیچ، کنترل دقیق فشار، سرعت و دما تزریق را مختل می کند و منجر به ناسازگاری های ابعادی و نقص های سطحی می شود.
• پر کردن ناقص: مواد ناکافی منجر به ایجاد حفره، حباب و ضعف ساختاری در محصول می شود.
• فشار پلاستیک سازی ناکافی: به ویژه در ماشین های بزرگ، حجم های تزریق کم، فشار پیچ را کاهش می دهد و بر همگن سازی مواد تأثیر منفی می گذارد.

پر کردن بیش از حد، چالش های عملیاتی متمایزی را ایجاد می کند:

• کیفیت ذوب ضعیف: مدت زمان ذوب کوتاه شده باعث جریان ناهموار مواد می شود و منجر به ایجاد گلوله های سرد و ذرات مخلوط نشده می شود.
• بازیابی پیچ طولانی: افزایش حجم تزریق، زمان چرخه دستگاه را طولانی می کند و خروجی کلی را کاهش می دهد.
• تشکیل فلش: مواد اضافی از طریق شکاف های قالب فرار می کنند و باعث ایجاد ضایعات می شوند و نیاز به کار تکمیلی اضافی دارند.
• الزامات نیروی گیره بالاتر: جلوگیری از فلش نیازمند فشار گیره قالب بیشتر است که باعث افزایش تقاضا برای تجهیزات و هزینه های نگهداری می شود.

محاسبه حجم تزریق محصول نیازمند در نظر گرفتن جامع چندین متغیر است:

• حجم سیستم دونده: شامل تمام کانال ها (اسپرو، دونده ها، دروازه ها) که پلاستیک را به حفره های قالب منتقل می کنند.
• حجم محصول: الزامی اساسی، قابل اندازه گیری از طریق نرم افزار CAD یا روش های جابجایی آب.
• نرخ انقباض مواد: بسته به نوع پلاستیک متفاوت است و نیاز به تنظیم حجم برای حفظ دقت ابعادی دارد.
• اثرات افزودنی: پرکننده ها و اصلاح کننده ها، چگالی مواد و ویژگی های جریان را تغییر می دهند و بر مقادیر تزریق مورد نیاز تأثیر می گذارند.

متخصصان صنعت اغلب به «قانون 20/80» برای بهینه سازی حجم تزریق اشاره می کنند:

• رزین های با هدف عمومی (PP، PE، PS): حجم های تزریق بهینه بین 20 تا 80 درصد از ظرفیت دستگاه است.
• رزین های مهندسی (ABS، PC، POM، نایلون): محدوده های توصیه شده به 30-50٪ از ظرفیت محدود می شود.

این دستورالعمل ها نیاز به انطباق بر اساس کاربردهای خاص دارند. محصولات با دیواره نازک ممکن است برای پر کردن کامل به استفاده بیشتر نیاز داشته باشند، در حالی که اجزای دقیق ممکن است به نسبت های کمتری برای کنترل ابعادی بهتر نیاز داشته باشند.

حجم تزریق محصول/قالب = حجم اسپرو + حجم دونده + حجم محصول + جبران انقباض

برای اسپروهای مخروطی: V = (1/3) × π × h × (R² + Rr + r²)
برای اسپروهای استوانه ای: V = π × r² × h

برای دونده های دایره ای: V = π × r² × h
برای دونده های نیم دایره ای: V = (1/2) × π × r² × h

بهترین روش تعیین از طریق تجزیه و تحلیل نرم افزار CAD یا تکنیک های جابجایی آب است.

محاسبه شده به صورت: حجم انقباض = حجم محصول × نرخ انقباض مواد

حجم تزریق = مساحت پیستون پیچ × ضربه
فشار تزریق = نیروی تزریق / مساحت پیستون پیچ
ظرفیت دستگاه = حداکثر حجم تزریق (cm³) × حداکثر فشار (bar/kg/cm³) / 1000

ظرفیت دستگاه = حداکثر حجم بشکه × چگالی مواد

حجم = جرم / چگالی
حجم بشکه = π × D² × فاصله تزریق / 4
فاصله تزریق = 4V / (π × D²) میلی متر

این روش ها تولیدکنندگان را قادر می سازد تا تجهیزات با اندازه مناسب را انتخاب کنند و در عین حال استفاده از مواد و راندمان تولید را بهینه کنند.