معرفی دستگاه و ماشین آلات تزریق پلاستیک:
پیش از اینکه پیرامون دستگاه و تجهیزات تزریق پلاستیک بحث کنیم بهتر است بدانیم که قالب گیری تزریقی به‌سرعت در حال تبدیل شدن به یکی از محبوب‌ترین فرآیندهای تولید برای تولید قطعات با حجم بالا است. مهمتر از همه، ناظران مونتاژ، بازرسان و مدیران عملیات در سراسر جهان در حال کشف هستند که قالب گیری تزریقی اجازه می‌دهد تا قطعات باکیفیت و کمیت با کاهش هزینه تولید شود. به‌همین دلیل مهم است که بدانید قالب گیری تزریقی چگونه کار می‌کند.
این ترکیبی از کیفیت بالا، کمیت بالا و هزینه کمتر به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا تولید را افزایش دهند و تقاضای بالاتر بازار را بدون کاهش قیمت نهایی خود برآورده کنند. بنابراین، قالب‌گیری تزریقی چگونه کار می‌کند و چرا ممکن است برای طرح‌های محصول شما مناسب باشد؟ در مقاله امروز نگاهی به که یک نمای کلی از خود فرآیند و نگاهی به مزایا و معایب استفاده از ماشین آلات قالب‌گیری تزریقی در مقایسه با سایر ابزارهای پرهزینه‌تر ارائه می‌دهد.
مطالب مرتبط:
ماشین آلات CNC چیست؟ کاربرد آن
تعمیر و نگهداری تجهیزات و ماشین آلات CNC
قالب گیری تزریقی چگونه کار می‌کند؟
فرآیند قالب گیری تزریقی شامل حرارت دادن ماشین قالب گیری و ذوب پلاستیک به مایع است. این پلاستیک ذوب شده سپس با استفاده از فشار تزریق از طریق یک نازل به داخل قالب تزریق می‌شود. قالب با پلاستیک مایع پر شده است که خنک می‌شود و محصول جامد به شکل قالب تشکیل می‌شود. بر خلاف ماشین کاری CNC، که در آن مقادیر انبوه پلاستیک از یک بلوک یا ورق پلاستیک جدا می‌شود، قالب‌گیری تزریقی با هر قطعه تولید شده ضایعات کمتری تولید می‌کند. پنج بخش در ماشین قالب گیری تزریقی وجود دارد که برای فرآیند قالب گیری تزریق پلاستیک ضروری است: قیف، بشکه، اسپرو و رانر و خود قالب.
رزین خام در قیف بارگذاری می‌شود که ابتدا وارد بشکه می‌شود. پس از ذوب شدن، از طریق فشرده‌سازی و حرارت، پلاستیک داغ از نازل بشکه از طریق اسپرو به درون خود قالب تزریق می‌شود که در امتداد رانرها (کانال‌هایی که اجازه می‌دهد پلاستیک مذاب جریان یابد) حرکت می‌کند تا به دروازه هر قسمت برسد. وارد حفره قالب شوید. در این مرحله، حفره هر قالب بطور کامل با پلاستیک داغ پر شده و خنک می‌شود تا قسمت قالب گیری واقعی ایجاد شود. در یک چرخه معمولی فقط چند ثانیه طول می‌کشد تا قطعات قبل از خارج شدن خنک شوند و تنظیم شوند.
این فرآیند را می‌توان بسرعت تکرار کرد و آن را برای تولید قطعات با حجم بالا ایده‌آل می‌کند. تنها فرآیند زمان‌بر ایجاد قالب‌های دقیق مورد نیاز برای تولید انبوه قطعه مورد نظر است. هنگامی که قالب‌های شما آزمایش و آماده استفاده شد می‌توانید بسرعت شروع به تولید کنید.
تاریخچه تزریق پلاستیک:
ماشین تزریق پلاستیک در ابتدا در آکادمی طراحی توسط دیو هاکنز در سال 2013 طراحی و توسعه یافت. سپس، در طول نسخه 2 اصلاح شد و در سال 2016 منبع باز در جهان منتشر شد. از آن زمان، به آرامی در دانلود کیت به هزاران نفر در پروژه‌های بازیافت کمک می‌کند. سادگی، هزینه ساخت بسیار کم، حمل و نقل آسان و محصولات عالی آن را به یکی از تکراری ترین ماشین‌های پلاستیکی تبدیل کرده است. ما تعداد ماشین‌های تزریق را تاکنون هزاران نفر تخمین زده‌ایم.
دستگاه تزریق پلاستیک چگونه کار می‌کند؟
اگر منصف باشیم، عملکرد اساسی دستگاه تزریق پلاستیک بسیار ساده است. پلاستیک را گرم کنید، ذوب کنید، آن را در قالب فشار دهید، خنک کنید و کارتان تمام است. بیایید با کمی جزئیات بیشتر به‌مراحل آن نگاه کنیم:
- دستگاه را روی دمای مناسب تنظیم کنید. این بستگی به پلاستیکی دارد که می‌خواهید بازیافت کنید. به مرور متوجه شدیم که دستگاه تزریق بهترین عملکرد را با PP و HDPE دارد.
- بشکه را از طریق قیف با پلاستیک بازیافتی انتخابی خود بارگیری کنید. پس از بارگیری بشکه 5-10 دقیقه صبر کنید تا پلاستیک کاملا ذوب شود.
- با استفاده از اهرم دستی، پلاستیک ذوب شده را به قالب خود تزریق کنید.
- قالب را رها کرده و چند دقیقه خنک کنید. برای تسریع روند می‌توانید از آب استفاده کنید.
- قالب را باز کنید و محصول بازیافتی خود را خواهید داشت. ممکن است هنوز نیاز به تکمیل ساده داشته‌باشید.
با دستگاه تزریق پلاستیک چه‌چیزی می‌توانید بسازید؟
دستگاه تزریق پلاستیک اغلب برای تولیدات کوچک اجسام بسیار دقیق استفاده می‌شود. اجسام نسبتاً کوچک هستند زیرا فقط به همان اندازه پلاستیک وجود دارد که می‌توانید در بشکه قرار دهید. برخی از افراد دستگاه تزریق را هک کرده اند تا بشکه بزرگتر یا بلندتری داشته‌باشند تا بتوانند اشیاء بزرگتر بسازند اما بطور پیش فرض شما می‌خواهید کوچک فکر کنید. بطور کلی با دستگاه تزریق می‌توانید محصولات بسیار متنوعی مانند شانه، گلدان، خودکار، خط کش، کارابین، کاشی، کیف تلفن، جواهرات، دستگیره در و بسیاری موارد دیگر را بسازید.
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید دستگاه و ماشین آلات تزریق پلاستیک فعالیتی ندارد.
واحدهای عملکردی دستگاه قالب گیری تزریقی:
واحد تزریق:
واحد تزریق بخش اصلی نقطه ورود موادی است که نیاز به ذوب و قالب گیری دارد. بشکه در وسط با قیف در یک سر و یک حفره قالب در سمت دیگر قرار دارد.
قیف:
پلاستیک خشک شده یا موادی که قرار است قالب‌گیری شود در قیف قرار می‌گیرد که حاوی یک خشک‌کننده نیز می‌باشد تا اطمینان حاصل شود که رطوبت از مواد داخل آن دور می‌ماند. یک قیف در انتهای بشکه قرار دارد. مواد داخل قیف با ترکیبات مورد نیاز مانند مواد تقویت کننده و رنگ آمیزی مخلوط می‌شود.
پیچ و بشکه:
مواد از قیف به بشکه می‌روند و در آنجا توسط بخاری که روی بشکه قرار داده‌شده‌است کاملاً ذوب می‌شود. یک پیچ چرخان مسیری را برای مواد در حین گرم شدن ایجاد می‌کند و بعنوان یک قوچ هیدرولیک (پمپ پودر شده توسط برق آبی) مواد گرم شده را بداخل قالب هل می‌دهد.
حفره قالب:
سپس مواد از یک سیستم دونده عبور می‌کند و وارد حفره قالب می‌شود که در انتهای دیگر بشکه قرار دارد. در حفره قالب، مواد ذوب شده حفره را بطور کامل پر می‌کند، خنک می‌شود، جامد می‌شود و از این رو شکل قالب را تطبیق می‌دهد. سپس مواد جامد از حفره قالب خارج می‌شود، روی یک تسمه نقاله قرار می‌گیرد و سپس به یک ظرف ذخیره‌سازی منتقل می‌شود. پس از این فرآیند، محصول نهایی آماده استفاده است، در بیشتر موارد نیاز به تغییر دیگری نیست.
مطلب مرتبط: انواع تجهیزات انتقال قدرت
زمان صرف شده برای فرآیند فوق به اندازه، شکل حفره قالب، ماهیت دستگاه و مواد اولیه پلاستیکی که نیاز به قالب گیری دارد بستگی دارد. روند به طور خودکار تکرار می‌شود. هرچه دستگاه پیشرفته‌تر باشد، سریعتر و کارآمدتر خواهد بود.
چرا قالب گیری تزریقی؟
مقیاس پذیری:
سفارشات بزرگی دارید که باید به سرعت پر شوند؟ قالب‌گیری تزریقی یکی از سریع‌ترین راه‌ها برای تطبیق فرآیند شما و افزایش تولید است بهتر است و هرچه قطعات بیشتری بسازید، هزینه تولید هر قطعه کمتر می‌شود.
نرخ ضایعات پایین‌تر:
در حالی که چهار یا پنج پلاستیک وجود دارد که می‌توانند برای قالب گیری تزریقی در تولید استفاده شوند، آنها به دو دسته تقسیم می‌شوند: ترموست و ترموپلاستیک.
مواد ترموست عموماً نوعی رزین اپوکسی هستند که در تماس با هوا پخته می‌شوند و به طور کلی تا زمان سرد شدن کاملاً پخت می‌شوند. مواد ترموست را نمی‌توان مجدداً مورد استفاده قرار داد، زیرا فقط در صورت گرم شدن مجدد پس از پخت مشتعل می‌شوند و می‌سوزند. به این ترتیب، ترموست فقط در فرآیندهای قالب گیری تزریقی تخصصی استفاده می‌شود.
ترموپلاستیک‌ها:
ترموپلاستیک‌ها به دلیل کاربردهای متنوع در ساخت، نرخ ضایعات کم و قابلیت استفاده مجدد بالا، رایج ترین انتخاب برای مواد قالب گیری تزریقی هستند. مواد ترموپلاستیک مانند آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، پلی اتیلن، پلی کربنات، پلی آمید (نایلون)، پلی استایرن با ضربه بالا (HIPS) و پلی پروپیلن رایج ترین مواد خام مورد استفاده برای فرآیندهای قالب گیری تزریقی در تولید هستند.
ضایعات کمتر:
مزیت اصلی ترموپلاستیک‌ها این است که سازندگان می‌توانند از هر ماده اضافی که از قالب‌ها سرریز می‌شود یا در اسپرو و رانر باقی می‌ماند دوباره استفاده کنند. این بقایا را می‌توان در محل آسیاب کرد و سپس ذوب کرد تا دوباره در قسمت‌های دیگر استفاده شود. با این حال، با هر بار استفاده مجدد از یک ترموپلاستیک مقدار مشخصی تخریب وجود دارد، و برخی از آنها سریعتر از بقیه تخریب می‌شوند.
به این دلایل، اکثر تولیدکنندگان محدودیتی را برای مقدار مواد بازیافتی می‌توانند در هر مرحله از قطعات و اجزای قالب‌گیری تزریقی مورد استفاده قرار دهند. برای برخی از مشتریان، مانند تولیدکنندگان هوافضا یا پزشکی، مواد خرد کردن مجدد در قطعات آنها مجاز نیست. خبر خوب این است که بسیاری از تولیدکنندگان پلاستیک مواد اضافی خود را که نمی‌توانند استفاده کنند، می‌برند و آنها را با تخفیف به تولیدکنندگان یا فروشندگان دیگر می‌فروشند و هزینه‌های اضافی مواد هدر رفته را کاهش می‌دهند و متعاقباً برای اطمینان از بازیافت همه مواد بازیافت می‌شوند.
تکرارپذیری:
از نظر قوام ساخت قطعات، قالب گیری تزریقی فرآیند ایده‌آلی است. با یک قالب تزریق بسیار مهندسی شده، هر قالب تقریباً مشابه سایر قالب‌ها در دوره تولید خود خواهد بود. به طور معمول، تلورانس‌های 0.005 اینچ را می‌توان از عکسی به عکس دیگر نگه داشت. به‌شرطی که طراحی قالب شما از همان ابتدا به درستی تنظیم شده باشد، حفظ قابلیت اطمینان و نرخ سازگاری بالا با حداقل تنظیم در فرآیند تولید بسیار آسان است.
چالش‌های تطبیق قطعه‌سازی با قالب‌گیری تزریقی:
هزینه راه اندازی و طراحی اولیه:
شروع کار با قالب گیری تزریقی دارای قیمت نسبتاً بالایی است. تولید با حجم بالا مستلزم مجموعه ای دقیق از قالب‌ها است. عواملی که در زیر فهرست شده‌اند عواملی هستند که باعث افزایش هزینه قالب‌گیری تزریقی برای اکثر تولیدکنندگان محصولات قالب‌گیری تزریقی می‌شوند.
DFM و نمونه سازی:
قبل از اینکه طرح خود را به ابزار سازی فولادی اختصاص دهید، بشدت توصیه می‌شود که قطعه شما از طریق یک DFM کامل (طراحی برای ساخت) با متخصص ابزارسازی که بطور کامل عناصر طراحی مورد نیاز برای تولید صحیح یک قطعه پلاستیکی با کیفیت را درک می‌کند، قرار گیرد. کارشناسان صنعت می‌توانند بسرعت مسائلی را در طراحی شما شناسایی کنند که منجر به مشکلات آرایشی و پرکننده در طراحی اجزای پلاستیکی شما می‌شود. همیشه توصیه می‌شود که برای تأیید تناسب و عملکرد قطعه‌تان قبل از متعهد شدن به استیل، پست DFM قطعه خود را چاپ سه بعدی کنید.
طراحی ابزار و هزینه‌های ابزار:
طراحی ابزار اولیه و ماشین کاری قالب‌های تولید نهایی بسیار زمان بر است. یک سازنده ابزار باید مدت زمان لازم را نه تنها برای طراحی مناسب ابزار، بلکه زمان سفارش مواد اولیه و ماشین آلات و مونتاژ قالب‌های تولیدی با کیفیت بالا را در نظر بگیرد. علاوه بر این، هرگونه تغییر در قالب قطعه به معنای ساعت‌های بیشتری برای نمونه‌سازی، ماشین‌کاری و تکمیل آن تغییرات است. به‌همین دلیل است که ما همیشه توصیه می‌کنیم قبل از گرفتن تصمیم، طرح خود را تأیید کنید.
آیا قالب گیری تزریقی برای فرآیند تولید شما مناسب است؟
در مجموع، اگر قصد دارید قطعات و اجزای خود را از طریق قالب‌گیری تزریق پلاستیک تغییر دهید، به راهنمایی متخصص نیاز دارید. فرآیندهای موجود برای تولید قطعات فلزی یا سایر اجزا باید برای فرآیند قالب تزریق پلاستیک تطبیق داده شوند. شما باید با تیم مهندسی و طراحی خود در مورد اینکه چه پلاستیکی برای کاربرد خاصی که برای ایجاد قطعات یا محصولات استفاده خواهید کرد بهترین است مشورت کنید.
سپس مرحله آزمایش ساخت قالب‌های نمونه اولیه و آزمایش آنها توسط خودتان است. اگر تیمی برای مدیریت این جنبه از قالب‌گیری تزریق پلاستیک ندارید، بهتر است در طراحی، ایجاد و آزمایش نمونه‌های اولیه از شخص ثالثی کمک بگیرید. علاوه بر این، اگر در حال انتقال از قطعات فلزی به پلاستیک هستید، به مشاوره یا کمک متخصصان تیمی از متخصصان در تبدیل فلز به پلاستیک نیاز خواهید داشت. در پایان، مزایای هزینه، دوام، مقیاس پذیری و ظرفیت برتر بسیار بیشتر از معایب قالب گیری تزریق پلاستیک است. همانطور که گفته‌شد، شما و تیمتان برای تغییر نیاز به کمک تخصصی دارید.
حتما بخوانید: خط تولید ظروف یکبار مصرف
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید دستگاه و ماشین آلات تزریق پلاستیک فعالیتی ندارد.