آشنایی با فرآیند قالب گیری تزریقی مزایا و معایب

فرآیند قالب گیری تزریقی یا به عبارتی فرایند تزریق پلاستیک، یکی از رایج ترین فرآیندهای تولید برای شکل دهی قطعات پلاستیکی است.امروزه در هر مکانی ازجمله خانه، دفترکار، مدرسه، دانشگاه، بیمارستان، کارخانه یا وسایل نقلیه، محصولات پلاستیکی در حال استفاده است. مانند بسته بندی های مواد غذایی، بعضی ظروف، بعضی قطعات تلویزیون، سرنگ، تلفن و ….. بسیاری از محصولات پلاستیکی با استفاده از قالب گیری تزریقی قابل تولید است.فرآیند قالب گیری تزریقی نیازمند به ماشین تزریق پلاستیک، مواد پلاستیکی خام و قالب تزریق پلاستیک است.مواد پلاستیک که می‌تواند شامل مواد اولیه نو یا گرانول باشد، در دستگاه قالب گیری تزریقی ذوب می‌شود و سپس به قالب تزریق می‌شود، درانجا خنک و به شکل نهایی جامد می‌شود.

مکانیسم فرایند قالب گیری تزریقی

فرآیند قالب‌گیری تزریقی باتوجه به نوع محصول تولیدی بین ۳۰ تا ۹۰ ثانیه طول می‌کشد که شامل چهار مرحله زیر است:

در ابتدا مواد اولیه که می‌تواند مواد نو یا گرانول باشد، خشک شده و در ادامه به همراه افزودنی های مورد نیاز به‌وسیله قیف وارد دستگاه تزریق می‌شود، بعد از آن این مواد توسط واحد تزریق به سمت بشکه حرکت می‌کنند.

دستگاه تزریق دارای یک محفظه فلزی است که مواد اولیه در این محفظه حرارت می‌بینند و با یکدیگر مخلوط می‌شوند. در این محفظه قطعه ای مانند پیچ درحال چرخش، پلاستیک را از درون بشکه به داخل قالب هل می‌دهد. در این مسیر، مواد پلاستیک به وسیله دستگاه گرم کن (هیتر) اطراف بشکه ذوب می‌شود. حال ماده پلاستیکی را به سرعت در قالبی که از قبل  گرم کرده تزریق می‌کنند تا از سفت شدن آن قبل از پر شدن قالب جلوگیری شود.در ادامه فشار را برای مدتی ادامه داده تا از برگشت مواد جلوگیری شود، این عمل باعث می‌شود که محصول یکدست شود و دچار چین‌خوردگی یا فرورفتگی نشود و کیفیت بهتری داشته باشد.

پلاستیک مذابی که درون قالب قرار دارد، به محض تماس با سطوح داخلی قالب، سرد شده و با پایین آمدن دمای ترموپلاستیک، ماده‌ی مذاب جامد شده و شکل قالب را به خود می‌گیرد و تا هنگامی‌که زمان مورد نظر برای خنک سازی قطعه سپری نشده باشد قالب بسته می‌ماند.

در آخرین مرحله پس از خنک سازی، قطعه تولید شده توسط پین‌های افشانک از قالب جدا می‌شود. برای جدا شدن قطعه از قالب، نیرویی باید اعمال شود زیرا در حین خنک سازی قطعه منقبض شده و به قالب می‌چسبد. در انتها قالب دوباره بسته شده و این پروسه برای تولید قطعه بعدی تکرار می‌شود.

معمولاً قطعاتی که با روش تزریق پلاستیک تولید می‌شوند به محض تولید آماده استفاده بوده و نیازی به انجام مراحل پولیش، پرداخت و پساتولید ندارند.

مواد اولیه مورد استفاده در فرآیند قالب گیری تزریقی

مواد PP, ABS, PA, GPPS PC از جمله مواد مورد استفاده در این نوع فرآیند است.یکی از مزایای روش تزریق پلاستیک، سازگاری طیف گسترده ای از ترموپلاستیک‌ها با این تکنولوژی است یکی از پرمصرف ترین ترموپلاستیک ها در این فرآیند، استفاده از پلی استایرن فشرده است.
از جمله مواد افزودنی بسیار پرکاربرد در این تکنولوژی که برای افزایش سختی محصولات استفاده می‌شود فایبرگلاس نام دارد. فایبرگلاس می‌تواند در نسبت های ۱۰ ، ۱۵ و یا ۳۰ درصد برای رسیدن به

خواص مکانیکی مختلف با انواع ترموپلاستیک ها ترکیب شود. همچنین از مواد رنگدانه برای ترکیب رنگ بندی محصولات تا نسبت ۳ درصد در این فرآیند استفاده می‌شود.

انواع دستگاه‌های تزریق

دستگاه‌های فرآیند قالب گیری تزریقی به دو صورت افقی و عمودی هستند که جهت باز و بسته شدن قالب را نشان می‌دهند.در دستگاه تزریقی افقی پس از باز شدن قالب، قطعه تولید شده به سمت پایین سقوط کرده و از طریق یک مجرای تک کاناله از دستگاه خارج می‌شود. ازدستگاه های تزریق عمودی برای قرار دادن قطعات فلزی در ماده پلاستیکی استفاده می‌کنند. دستگاه تزریق عمودی فضای به مراتب کمتری نسبت به نوع افقی خود اشغال می‌کند و از نظر اقتصادی و هزینه های اضافی، نوع عمودی به صرفه تر است.

انواع دستگاه تزریق از جهت سیستم انتقال مواد

1. 1. پیستونی
   2. ماردونی (پیچی)

انواع دستگاه تزریق از جهت حرکت صفحه متحرک

1. 1. دستگاه های بازویی
   2. دستگاه های جکی

مشخصات قالب دستگاه تزریق پلاستیک

شکل محصولی  که با این روش قابل تولید است به طور مستقیم به هندسه و خواص قالب دستگاه وابسته است. قالب های این فرآیند عمدتاً توسط ماشین های CNC و از جنس آلومنیوم یا استیل هستند. استاندارد سازی این قالب‌هابا سه روش پولیش، پرداخت و پست پروسس صورت می‌گیرد.
بخش اصلی هزینه‌ی راه اندازی خط تولید این فرآیند، برای ساخت قالب های تزریق پلاستیک اختصاص دارد اخیرا به علت پیشرفت در مواد اولیه، پرینتر سه بعدی، امکان ساخت قالب های این فرآیند با پرینترهای سه بعدی فراهم شده است.قالب های تزریق پلاستیک سه بعدی، بسیار ارزان تر از قالب های معمول است.

کاربرد قالب گیری تزریقی

قالب گیری تزریقی برای تولید قطعات پلاستیکی که دیواره نازک دارند در تیراژ بالا قابل استفاده است. محفظه دیواره نازک از جمله انواع ظروف و لوازم آشپزخانه، لوازم خانگی، لوازم الکترونیکی مصرفی، قطعات خودرو، لوازم پزشکی و با روش تزریق پلاستیک تولید می‌شوند.علاوه براین می‌توان محصولات کوچک مانند در بطری، درپوش سینک ظرفشویی، اسباب بازی، ظروف پلاستیکی و قطعاتی از دوربین را نیز تولید کرد.

مشکلات دستگاه قالب گیری تزریقی

اختلالات به وجود آمده در قطعات قالب گیری تزریقی میتواند ناشی از چهار قسمت اصلی باشند:

• ایرادات فنی دستگاه قالب گیری تزریقی
• قالب
• ماده مصرفی
• اپراتور

بنابراین لازم است بدانیم که کدام یک از بخش های دستگاه دچار نقص شده است. مشکلات مربوط به دستگاه قالب‌گیری تزریقی می‌تواند بدلیل یکی از موارد زیر باشد:

• دمای بسیار بالا سیلندر
• فشار و یا زمان کم در فرآیند تزریق
• کوتاه بودن مدت زمان سرمایش
• زمان کوتاه برای اعمال فشار متراکم سازی
• لق زدن شیر یک طرفه

مزایای فرآیند قالب گیری تزریقی

• تعداد تولید بالا
• امکان قراردادن قطعات فلزی و غیر فلزی در پلاستیک
• امکان تولید قطعات کوچک با فرم‌های پیچیده
• امکان استفاده بیش از یک نوع ماده پلاستیکی در قطعه
• عدم نیاز اغلب قطعات تولیدی به عملیات تكمیلی
• امكان استفاده مجدد از ضایعات پلاستیكی تولیدی
• امكان ساخت قطعات سازه‌ای از فوم به روش قالب گیری تزریقی واكنشی
• قابلیت اتوماسیون کامل فرآیند.

معایب

• هزینه ی تولید بالا برای تولید قطعات با تیراژ کم.
• گران بودن ماشین‌های تزریق.
• رقابت زیاد در این عرصه.
• فرآیند پیچیده ساخت قالب و تولید محصول

بطور کلی، روش تزریق پلاستیک برای تولید قطعات و محصولات پلاستیکی بسیار مناسب و به صرفه است. بسیاری از محصولات پلاستیکی که در بازار تقاضا دارند با این روش قابل تولید هستند. برای کارافرینانی که بدنبال راه اندازی خط تولید هستندخط تولید تزریق پلاستیک پیشنهاد مناسبی است.