قولبة الضغط

التشكيل بالضغط هو أسلوب تشكيل يتم فيه وضع كمية دقيقة من مركب التشكيل، الذي يحتوي على راتنج حراري أو مطاطي، يُسمى "الشحنة"، في النصف السفلي من تجويف قالب مُسخّن ، ثم يتدفق ليملأ التجويف عند ضغط جانبي القالب معًا. تتسبب الحرارة في بلمرة المادة وتصلبها ، وبعد ذلك يمكن إخراجها كقطعة صلبة. ^{[ 1 ]} تستخدم هذه العملية عادةً أسطوانات هيدروليكية عالية القوة لدفع جانبي القالب معًا بقوة تصل إلى مئات الأطنان. يتميز التشكيل بالضغط بانخفاض تكلفة الأدوات وهدر المواد مقارنةً ببدائل أخرى مثل التشكيل بالحقن ، ولكنه يقتصر على الأشكال الهندسية البسيطة ويتميز بمعدل إنتاج أبطأ. ^{[ 1 ]}

يُعدّ التشكيل بالضغط مناسبًا جدًا للعمل مع البوليمرات المقواة بالألياف. ويمكن إضافة مواد تقوية مثل الألياف الزجاجية والأراميد والكربونية إلى المادة الخام لإنتاج أجزاء ذات صلابة وقوة أكبر. ^{[ 2 ]} كما يُستخدم على نطاق واسع لإنتاج هياكل مركبة تتضمن لبًا منخفض الكثافة مثل هياكل قرص العسل أو رغوة البوليمر. ^{[ 3 ]}

في عملية التشكيل بالضغط، هناك ستة اعتبارات مهمة يجب على المهندس مراعاتها :

• تحديد الكمية المناسبة من المواد.
• تحديد الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لتسخين المادة.
• تحديد الحد الأدنى للوقت اللازم لتسخين المادة.
• تحديد أسلوب التسخين المناسب.
• التنبؤ بالقوة المطلوبة لضمان حصول الطلقة على الشكل المناسب.
• تصميم القالب للتبريد السريع بعد ضغط المادة داخل القالب.

التشكيل بالضغط هو عملية تشكيل يتم فيها وضع مادة بلاستيكية مباشرة في قالب معدني ساخن، ثم تلين بفعل الحرارة، مما يجبرها على اتخاذ شكل القالب عند إغلاقه. بعد اكتمال التشكيل، يمكن إزالة الزوائد البلاستيكية. عادةً ما تفتح آلات التشكيل بالضغط على طول محور رأسي.

يتميز هذا النوع من عمليات التشكيل باستخدام مركبات البلاستيك المتصلد حراريًا، مما يجعله مختلفًا عن العديد من عمليات التشكيل الأخرى. يمكن أن تكون هذه المواد المتصلدة حراريًا على شكل قوالب أولية أو حبيبات. على عكس بعض العمليات الأخرى، نجد أن المواد تُسخّن مسبقًا وتُقاس قبل التشكيل، مما يُساعد على تقليل الزوائد. كما يمكن تشكيل الحشوات، المعدنية عادةً، باستخدام هذا البلاستيك. ملاحظة هامة: يجب تجنب وجود أي تجاويف في الشكل، لأن ذلك يُصعّب عملية الإخراج. تُستخدم على نطاق واسع مصفوفات البلاستيك الحراري ذات العمر الافتراضي غير المحدد وأوقات التشكيل القصيرة، ويمكن الاطلاع على أمثلة في المرجع 3.

يُعدّ التشكيل بالضغط من أقدم تقنيات تصنيع المطاط . تشمل معايير هذه العملية وقت التشكيل ودرجة الحرارة والضغط. عادةً ما يُستخدم ضغط تثبيت يتراوح بين 300 و400 طن. يكون القالب النموذجي على شكل صدفة محارة، حيث يُمثّل الجزء السفلي تجويف القالب. تشبه مكبس التشكيل إلى حد كبير مكبسًا رأسيًا يُملأ بمغرفة، ويُستخدم في صبّ الألومنيوم. يستخدم التشكيل بالضغط قوالب أولية مصنوعة بواسطة جهاز بثق وقاطع ذي شفرتين (حيث تلتقي شفرتان في المنتصف لقطع المادة المبثوقة إلى الطول المطلوب) أو قالب أسطواني وقاطع قالب .

تُصنع زجاجات المياه المقولبة بالضغط من صفائح مقطوعة مسبقًا بأبعاد 3 بوصات × 6 بوصات. توضع صفيحة أسفل قلب معدني، وصفيحة أخرى بنفس الحجم فوقه، ثم يُخفض الجزء العلوي من القالب يدويًا أو بواسطة رافعة حتى يكاد يُغلق. بعد ذلك، يُدفع القالب إلى داخل المكبس، ويُغلق المكبس هيدروليكيًا حتى يصل إلى أقصى ضغط. تبلغ درجة حرارة القالب حوالي 350 درجة. عند انتهاء الدورة (بعد حوالي 3.5 إلى 4 دقائق)، يُفتح المكبس ويُسحب القالب باتجاه المشغل. يفتح المشغل غطاء القالب ذي الشكل الصدفي، ويسند الجزء العلوي منه على المكبس. تظهر الزجاجة مع القلب المعدني بداخلها. بينما لا تزال الزجاجة ساخنة، يُدخل المشغل شوكات بين الزجاجة والقلب المعدني، ويسحب الزجاجة من عنقها لتحريرها من القلب.

تُصنع القوالب الأولية لمراكز كرات الجولف المقولبة بالضغط عن طريق البثق . يتكون القالب الأولي من قطعة دائرية مربعة الشكل بقياس بوصة واحدة في بوصة واحدة، تُثبّت في تجويف القالب. خلال دورة الإنتاج، يقوم المشغل بتحميل القالب بالقطع الدائرية ووضعه فوق القالب. تُحرر القوالب الأولية في تجويف القالب عند سحب صينية الانزلاق. عند فتح القالب، تنخفض الصفيحة السفلية ويُدفع القالب هيدروليكيًا إلى المشغل. ثم توضع الصفيحة الحرارية (جميع الأجزاء المقولبة من تلك الدورة، والموصولة معًا بخط فاصل) في عربة نقل ليتم قطعها بالقالب.

تُستخدم ثلاثة أنواع من القوالب: قالب المكبس ذي الزوائد، وقالب المكبس المستقيم، وقالب المكبس "المُثبَّت". يتطلب قالب الزوائد كمية دقيقة من البلاستيك، ويُنتج زوائد أفقية (مادة زائدة بارزة من القالب). يسمح قالب المكبس المستقيم ببعض عدم الدقة في كمية البلاستيك، ويُنتج زوائد رأسية. أما قالب المكبس المُثبَّت، فيتطلب كمية دقيقة من البلاستيك، ولا يُنتج أي زوائد. لمزيد من التفاصيل، يُرجى مراجعة المرجع 3.

• قولبة المصفوفة