آلة قولبة الحقن

لطالما كانت الآلات الهيدروليكية الخيار الوحيد المتاح لشركات التشكيل حتى طرحت شركة نيسي للصناعات البلاستيكية أول آلة حقن بلاستيك كهربائية بالكامل عام 1983. ^{[ 3 ]} ورغم أن الآلات الهيدروليكية ليست بنفس دقة الآلات الكهربائية، إلا أنها النوع السائد في معظم أنحاء العالم، باستثناء اليابان. ^{[ 4 ]} وتضمن قوتها ومتانتها هيمنتها في السوق الحالية.

تستخدم الآلات الميكانيكية نظامًا متأرجحًا لزيادة الضغط على مشابكها. يُعدّ هذا الضغط ضروريًا في جميع الآلات لضمان عدم فتح المشابك بفعل ضغط الحقن. فإذا انفتح القالب جزئيًا، سيتسبب ذلك في ظهور نتوءات في المنتج البلاستيكي.

تُقلل المكابس الكهربائية، المعروفة أيضًا بتقنية الآلات الكهربائية ، تكاليف التشغيل عن طريق خفض استهلاك الطاقة، موفرةً 0.73 كيلوواط ساعة لكل كيلوغرام من البلاستيك المُنتَج. ^{[ 5 ]} كما أنها تُعالج بعض المخاوف البيئية المُحيطة بالمكابس الهيدروليكية . وقد أثبتت المكابس الكهربائية أنها أكثر هدوءًا وسرعةً ودقةً، إلا أنها أغلى ثمنًا.

في عام 1983، طورت شركة ميلاكرون ، وهي شركة أمريكية متخصصة في تصنيع آلات حقن القوالب، آلة روبوشوت الكهربائية بالكامل، بالتعاون مع شركة فوجيتسو (التي تُعرف الآن باسم فانوك ). ^{[ 6 ]}  أُصدر أحدث إصدار من هذه السلسلة، ألفا-سيب، في عام 2021، وهو يوفر مرونة في أحجام تصنيع الأجزاء بالإضافة إلى نطاق واسع من التطبيقات.

تزعم آلات التشكيل بالحقن الهجينة (التي يُشار إليها أحيانًا باسم "الهيدروليكية المؤازرة") أنها تستفيد من أفضل ميزات كل من الأنظمة الهيدروليكية والكهربائية، ولكنها في الواقع تستهلك تقريبًا نفس كمية الكهرباء التي تستهلكها آلة التشكيل بالحقن الكهربائية، وذلك حسب الشركة المصنعة. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

غالباً ما يتم استخدام ذراع روبوتية لإزالة المكونات المصبوبة؛ إما عن طريق المدخل الجانبي أو العلوي، ولكن من الشائع أكثر أن تسقط الأجزاء من القالب، من خلال قناة إلى حاوية.

يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية:

1. القالب: يحافظ القالب على شكل القطعة المراد إنتاجها، ويجب ملؤه بأقصى كثافة ممكنة لالتقاط جميع التفاصيل. ولهذا السبب، يُعد ضغط الحقن عاملاً حاسماً في إنتاج القطع المقولبة بالحقن. ^{[ 1 ]}
2. البرغي والأسطوانة الترددية: يُعدّ البرغي مسؤولاً عن خلط حبيبات البلاستيك بالتساوي أثناء انصهارها، وعن نقل البلاستيك السائل إلى القالب. يُنقل هذا البلاستيك إلى القالب عبر الأسطوانة، التي تُطبّق ضغطًا أثناء مرور السائل لضمان توزيعه بالتساوي داخل القالب لملئه بالكامل. ^{[ 9 ]}
3. السخانات، والمزدوجات الحرارية، والمكبس الحلقي: يتم تسخين حبيبات البلاستيك داخل مكون البرغي. في أنظمة القنوات الساخنة، تسمح وحدات التسخين الإضافية للبلاستيك الموجود في القنوات بالحفاظ على درجة حرارة عالية أثناء إخراج الجزء النهائي. ^{[ 2 ]}

يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية: ^{[ 10 ]}

1. محرك التثبيت: تُعرف عملية فتح وإغلاق القالب، التي تتم عبر مشبك، سواء كان كهروميكانيكيًا أو هيدروليكيًا، بآلية التبديل. تُعد أنظمة التبديل هي المعيار الصناعي ، لا سيما في آسيا، بينما تُعد أنظمة التثبيت الميكانيكية البحتة نادرة وتوجد عادةً في الآلات القديمة. تُعد قوة خرج المشبك، مقاسةً بالطن المتري، بالغة الأهمية في الحفاظ على شكل القطعة المصبوبة؛ فإذا لم تكن القوة كافية لموازنة ضغط البلاستيك المحقون، فقد تُنتج قطع معيبة.
2. قضبان الربط: الغرض الأساسي من قضبان الربط هو تثبيت وتوجيه الألواح أثناء تحريكها لضغط القالب. مع ذلك، شهدت العقود القليلة الماضية تحسينات في آليات التثبيت، مما أدى إلى زيادة استخدام قوالب الحقن المباشر بدون قضبان ربط. تحدد المسافة بين قضبان الربط أقصى أبعاد للقوالب التي يمكن استخدامها. ^{[ 1 ]}
3. الألواح: بشكل عام، تُستخدم لوحة ثابتة ولوحة متحركة لتطبيق الضغط على القالب أثناء تبريد البلاستيك. ^{[ 2 ]} يختلف عدد الألواح في أي آلة تشكيل بالحقن؛ ومع ذلك، يستخدم المعيار الصناعي ثلاث ألواح داعمة، حيث تكون اللوحة المركزية متحركة لتمكين الفتح والإغلاق. لا يرتبط عدد الألواح بعدد قضبان الربط، وعمومًا لا يؤثر تصميم وحدة التثبيت طالما أن قوة قفل الوحدة تتجاوز الضغط الناتج عن القالب أثناء تبريد القطعة. ^{[ 1 ]} يعتمد الحد الأقصى لحجم القالب الذي يمكن استخدامه على أبعاد الألواح. ^{[ 11 ]}

تتولى وحدة القيادة مسؤولية الحركة المحورية للبرغي. تستخدم معظم آلات التشكيل بالحقن الحديثة محركًا كهربائيًا للبرغي، ولكن تُستخدم أيضًا نماذج هيدروليكية. في آلات التشكيل بالحقن الكهربائية بالكامل، تتم حركة البرغي من خلال ثلاثة محركات مؤازرة منفصلة؛ يقوم أحدها بتدوير البرغي، دافعًا تغذية البلاستيك للأمام، ويحرك الثاني البرغي باتجاه الأسطوانة، ويقوم الثالث بتبديل وضع القالب بين الفتح والإغلاق.

يراقب نظام التحكم في أي آلة حقن القوالب أداء جميع المكونات لتحقيق استقرار الضغط ودرجة الحرارة، وذلك لإنتاج قطع عالية الجودة. وبينما تؤثر عوامل أخرى، مثل درجة حرارة المصهور والقالب، وضغط التجويف والتثبيت، وسرعة الحقن، تأثيرًا طفيفًا على جودة القطعة، يُعدّ الضغط ودرجة الحرارة من أهم العوامل التي يجب الحفاظ على ثباتها. وبناءً على ذلك، تُضبط عوامل أخرى، مثل قوى التثبيت ومعدلات التدفق (وكذلك درجة حرارة الزيت وضغطه، ودرجة حرارة الأسطوانة في النماذج الهيدروليكية)، طوال عملية الإنتاج. ^{[ 1 ]}