قالب تزریق پلاستیک

در این بخش به معرفی کامل انواع قالب تزریق پلاستیک، مقایسه و بررسی مزایا و معایب آنها می پردازیم:

۱- قالب تزریق پلاستیک چیست؟

۲- اجزای قالب تزریق پلاستیک

۳- انواع قالب تزریق پلاستیک

۴- مزایا و معایب روش تزریق پلاستیک نسبت به مابقی روش های تولید

۵- فرایند طراحی وساخت قالب های تزریق پلاستیک

۶- تفاوت های بین قالب های ایرانی و چینی

۱- قالب تزریق پلاستیک چیست؟

به قالبی گفته می شود که مواد اولیه پلیمری به شکل گرانول بصورت مذاب به درون آن تزریق شده و شکل دهی می شود، خنک میشود و پس از آن از قالب خارج می شود. محصول نهایی از جنس پلاستیک است. جنس قالب نیز معمولا از فولاد های  آلیاژییست .

امروزه انواع متنوعی از دستگاه های تزریق پلاستیک مانند دستگاه های تزریق پلاستیک دو مارپیچ، پلانجر، تایبارلس و … نیز با توجه به پیشرفت صنعت ساخته شده است که سهم بزرگی از تولیدات محصولات صنایع مختلف مانند پزشکی، خودرویی، اسباب بازی، پایپینگ و … را به خود اختصاص داده است.

plastic-injection-mold-parts

۲- اجزای قالب تزریق پلاستیک

اجزای اصلی قالب تزریق پلاستیک عبارتند از:

– صفحات پشت بند قالب (top & bottom clamp plates)

– صفحه حامل حفره (Cavity holder plate)

– صفحه حامل سنبه (Core holder plate)

– صفحه پران (Ejector plate)

– صفحه پشت بند پران (Ejector support plate)

– پل های قالب (Spacer block)

– متعلقات قالب (نظیر بوش تزریق ، میل راهنما ، میل پران و …)

۳- انواع قالب تزریق پلاستیک

قالب های تزریق پلاستیک به طور کلی به دو دسته تقسیم بندی می گردند:

۱- قالب های تزریق پلاستیک راهگاه گرم (Hot runner)

۲- قالب های تزریق پلاستیک راهگاه سرد (Cold runner)

از مزیت های قالب تزریق پلاستیک راهگاه گرم نسبت به راهگاه سرد، میتوان به کاهش ضایعات و هزینه ها و راحت تر پر شدن قالب و کاهش زمان تولید قطعه اشاره کرد.

از لحاظ ساختمان قالب (اجزای قالب) نیز به دو دسته تقسیم بندی می گردند:

۱- قالب های تزریق پلاستیک دو صفحه ای (که در آن، راهگاه بین دو صفحه سنبه و ماتریس تعبیه شده است)

۲- قالب های تزریق پلاستیک سه صفحه ای (که در آن، راهگاه روی صفحه ای جدا در سمت تزریق پشت ماتریس تعبیه شده است)

تفاوت این دو نوع قالب در این است که در قالب تزریق سه صفحه ای، راهگاه به صورت خودکار توسط خود مکانیزم قالب جدا می شود ولی در قالب تزریق دو صفحه ای، راهگاه پس از پران کردن قطعه، باید توسط نیروی انسانی یا ربات جدا شود.

از لحاظ کویته (حفره) نیز قالب ها به دو بخش تقسیم می شوند:

۱- قالب تزریق پلاستیک تک کویته

۲- قالب تزریق پلاستیک چند  کویته

که منظور از کویته همان تعداد حفره های قالب می باشد. مثلا اگر قالبی دو کویته باشد، یعنی با یک بار تزریق، دو عدد قطعه تولید می شود.

یک قالب تزریق پلاستیک به دو نیمه تقسیم بندی می شود:

۱- نیمه ثابت (که در سمت مارپیچ بوده و مواد از این سمت وارد قالب میشود و این سمت قالب ،به صفحه ثابت دستگاه تزریق پلاستیک نصب می گردد)

۲- نیمه متحرک (که در سمت باز شوی قالب و پران قطعه نصب می گردد و قطعه پس از باز شدن قالب معمولا در این سمت می ماند و سپس پران می شود)

۴- مزایا و معایب روش تزریق پلاستیک نسبت به دیگر روش ها

مزایا

– در صورتی که قالب با دقت ساخته شود، پس از خروج قطعه از قالب، قطعه نیازی به ماشین کاری ندارد.

– می توان با افزایش تعداد کویته ها، آمار تولید را چند برابر کرد و با هر ضرب چند قطعه تولید کرد.

– سرعت تولید بالا

– در صورت تولید انبوه هزینه تولید بسیار به صرفه می باشد.

– تولید قطعاتی با هندسه پیچیده

– کنترل و مدیریت کامل روی تمامی پارامتر ها مانند دما، فشار، سرعت و …

– تولید به صورت اتوماتیک بدون دخالت دست پس از تنظیم کردن ماشین

معایب

– قالب های تزریق پلاستیک اصولا قالب هایی با مکانیزم پیچیده هستند. به همین دلیل طراحی آنها نیازمند تخصص و تجربه می باشد.

– بسته به هندسه قطعه ساخت این نوع قالب مشکلات خودش را دارد.

– به علت بالا بودن هزینه های تولید، در صورت تولید با تیراژ پایین، هزینه ی این روش به صرفه نیست.

– هزینه ی بالای ماشین آلات و تجهیزات صنعتی جهت تولید به روش تزریق پلاستیک

۵- فرایند طراحی و ساخت قالب های تزریق پلاستیک

نحوه طراحی قالب تزریق پلاستیک

همان طور که قبلا گقته شد، نحوه طراحی قالب تزریق پلاستیک نیازمند دانش و تجربه می باشد.اصولا برای طراحی قالب تزریق پلاستیک در صنعت، از نرم افزار های سه بعدی مانند Catia  Solidworks  Ug و … استفاده می کنند. به این صورت که طرح قطعه را وارد کامپیوتر میکنند و سنبه و ماتریس آن را نسبت به قطعه طراحی می کنند و سپس با نرم افزار هایی مانند Power mill یا mastercam، به دستگاه CNC فرمان ماشین کاری را می دهند. البته اگر قالب ساز حرفه ای باشد، قبل از ساخت قالب، آن را با نرم افزار هایی نظیر Abaqus  Ansys و Moldflow از نظر استحکام، عملکرد قالب و شبیه سازی جریان مواد نیز تحلیل میکند.

نحوه ساخت قالب تزریق پلاستیک

جهت ساخت قالب تزریق پلاستیک، به ماشین آلاتی از جمله CNC، تراش، فرز، وایرکات، اسپارک، دریل رادیال، ماشین سنگ زنی، اره لنگ و … نیاز می باشد.

نحوه ساخت به این صورت است که متریالی مناسب (بسته به بودجه و کیفیت کار) انتخاب شده، قسمت های پیچیده مانند سنبه و ماتریس را با دستگاه CNC ماشین کاری می کنند، برای ساخت میل راهنما از دستگاه تراش استفاده می کنند (البته میل راهنما های استاندارد به صورد آماده نیز در بازار موجود می باشد)، برای ساخت مثلا صفحه پران در اندازه دقیق، پس از برش با اره از ماشین سنگ زنی میلی متری برای اندازه دقیق صفحه پران استفاده می شود، برای سوراخ کاری از دریل رادیال استفاده می شود و به همین ترتیب تا مرحله آخر ساخت قالب، یعنی رنگ آمیزی، این پروسه به دقت انجام می گردد.

۶- تفاوت های بین قالب های ایرانی و چینی

در قالب های چینی با توجه به تکنولوژی و دستاورد های صنعت پلاستیک، قالب از طراحی غنی تری برخوردار می باشد. به این معنی که در استراکچر قالب معمولا از اجزایی استفاده می گردد که عملکرد قالب را بهینه کرده و به طول عمر قالب می افزاید. مثلا حرکت باز و بسته شدن قالب با دقت بالاتر و انطباق سطوح با سهولت بیشتری انجام می شود. یا مثلا در ساخت اسلایدر (کشویی) ها از قطعات و متریال بهتری استفاده می گردد که منجر به حرکت راحت تر و استهلاک و خوردگی کمتر و در نتیجه هزینه تعمیر و نگهداری کمتر خواهد شد و همچنین وجود برخی امکانات که موجب تثبیت کشویی ها می شود مانند ساچمه و فنر یا بعضی کشنده ها.

در مجموع، در قالب های تزریق پلاستیک ساخت کشور چین، از قطعات استانداردی استفاده می شود که طول عمر قالب و دقت و عملکرد آن را افزایش و استهلاک آن را کاهش می دهد. علاوه بر این با توجه به تعداد زیاد تقاضا و تنوع بسیار زیاد قطعات پلاستیکی، قالبسازان، از قدرت طراحی و خلاقیت بالاتری در زمینه ی طراحی قالب تزریق پلاستیک برخوردار هستند.

طراحی قالب تزریق پلاستیک در کشور چین مبتنی بر اصول و قواعد علمی است. مثلا ابعاد و اندازه کانال های آب قالب، فاصله ی کانال های آب قالب از سطح سنبه و ماتریس، ابعاد پاکت سنبه، ماتریس که سنبه و ماتریس درون آن قرار می گیرند، طول و قطر میله های راهنمای قالب و همچنین راهنمای کشویی ها، ابعاد گیت، سیستم های پران، تعداد پران در واحد سطح قطعه که در مجموع قیمت تمام شده  و هزینه ها بهینه تر (نه کمتر!!!) است و ابعاد قالب نیز استاندارد است. یعنی قالب نه خیلی کوچک، نه خیلی بزرگ  و نه خیلی سنگین است.

مورد دیگر این که در انتخاب متریال، دست قالب ساز چینی باز تر است و طیف وسیع تری از متریال مثلا  انواع فولاد ها یا آلیاژ هایی که در ساخت قالب استفاده می شود پیش رو دارد. مثلا آلیاژ هایی مانند Beryllium Copper که برای انتقال حرارت بیشتر باید در بعضی از قالب های تزریق پلاستیک استفاده شود، در کشور چین به سهولت یافت می شود. یا این که نسبت به هندسه قطعه، قالب ساز می تواند برای مثال از پران تیغه ای (Blade ejector)  استفاده نماید که در کشور چین یافت می گردد و ساختن این نوع پران نیز به صرفه نیست.

مثلا در بسیاری از قالب ها، مثل قالب های قطعات بزرگ خودرویی که حدودا  تعداد زیادی گیت تزریق دارند (مانند قالب سپر یا داشبورد)، نیاز به Hot runner از نوع Valve gates می باشد که در ایران وجود ندارد.

از همه مهمتر؛ سرعت ساخت قالب در چین است که به هیچ وجه قابل مقایسه با زمان ساخت قالب در ایران نیست، بخصوص در مواردی که پروژه شامل ساخت یک سری کامل انواع قالب های یک محصول خاص باشد!

چه زمانی در ایران و چه زمانی در چین قالب بسازیم؟

در مجموع می توان این مطلب را به این صوت جمع بندی کرد که ما زمانی از قالب های چینی استفاده می کنیم که  بخواهیم محصولی را تولید کنیم که نیاز به چندین قالب داشته باشد یا محصولی که بسیار حساس و دقیق باشد، کیفیت و جزئیات آن بسیار مهم باشد، امکان ساخت بدون چالش و دردسر آن در ایران قطعا وجود نداشته باشد.

برای ساخت قالب های ساده و با حساسیت کیفی پایین که از جزئیات فنی خاصی برخوردار نیست، ساخت قالب در چین پیشنهاد نمی گردد. برای ساخت قالب های تزریق پلاستیک مربوط به یک محصول واحد که از حساسیت کیفی و مونتاژی خاصی برخوردارند و در بازه زمانی دقیقی می بایست ساخته شوند، قالب سازی در چین قویا پیشنهاد می گردد همچنین برای ساخت تک قطعه – محصولی که حساسیت ظاهری و عملکردی و پیچیدگی دارد ساخت قالب چینی توصیه می گردد .

برای ارتباط و گرفتن مشاوره از متخصصین ما می توانید از صفحه ارتباط با ما استفاده کنید