تصنيع قوالب الحقن
تُعدّ عملية تصنيع قوالب الحقن عملية إنشاء قوالب تُستخدم في عمليات حقن البلاستيك باستخدام آلة حقن البلاستيك . وتُستخدم هذه القوالب عمومًا لإنتاج أجزاء بلاستيكية باستخدام قلب وتجويف.
تُصمَّم القوالب إما بلوحتين أو ثلاث ألواح، وذلك حسب نوع المكون المراد تصنيعه. يتطلب قالب اللوحتين يومًا واحدًا من العمل، بينما يتطلب قالب الثلاث ألواح يومين. يعتمد تصميم القالب على شكل المكون، مما يحدد اختيار خط الفصل ، ونظام التغذية، والبوابة، ونظام إخراج المكون. يعتمد حجم قاعدة القالب على حجم المكون وعدد التجاويف المخطط لها في كل قالب. [ 1 ]
اعتبارات التصميم
- المسودة: مطلوبة في كل من القلب والتجويف لتسهيل إخراج المكون النهائي
- بدل الانكماش: يعتمد على خاصية انكماش المادة الأساسية وحجم التجويف
- دائرة التبريد: من أجل تقليل وقت الدورة، يدور الماء من خلال ثقوب محفورة في كل من الصفائح الأساسية وصفائح التجويف.
- فجوة الإخراج: يجب أن تحافظ الفجوة بين سطح لوحة الإخراج وسطح اللوحة الخلفية للقالب على أبعادها داخل القالب. ويجب أن تسمح هذه الفجوة بإخراج المكون بالكامل من القالب.
- فتحات التهوية: تزيل الغازات المحتبسة بين القلب والتجويف (عادةً ما تكون الفجوة أقل من 0.02 مم)، لأن الفجوات المفرطة يمكن أن تؤدي إلى عيوب في الوميض.
- تلميع القالب: يجب أن يكون للقلب والتجويف والمجرى والقناة سطح نهائي جيد ويجب تلميعها على طول اتجاه تدفق المواد.
- تعبئة القالب : يجب وضع البوابة بحيث يتم ملء المكون من الجزء الأكثر سمكًا إلى الجزء الأقل سمكًا.
عناصر
- حلقة التسجيل - تقوم بمحاذاة براغي آلة قولبة الحقن مع قالب الحقن. وعادة ما تكون مصنوعة من مادة فولاذية متوسطة الكربون مُقسّاة سطحيًا (CHMCS).
- جلبة الصب - تحتوي الجلبة على فتحة مخروطية بزاوية تتراوح من 3 إلى 5 درجات، وعادة ما تكون مصنوعة من الفولاذ الكربوني المقوى بالكربون. يدخل المعدن إلى القالب من خلال جلبة الصب.
- اللوحة العلوية - تُستخدم لتثبيت النصف العلوي من القالب على النصف المتحرك من آلة التشكيل، وعادة ما تكون مصنوعة من الفولاذ الطري .
- صفيحة التجويف - الصفيحة المستخدمة لإنشاء تجويف (عبر فجوة) يتم ملؤه بالمادة البلاستيكية لتشكيل المكون البلاستيكي. عادةً ما تكون مصنوعة من الفولاذ الطري.
- لوحة القلب - تبرز لوحة القلب داخل تجويف القطعة البلاستيكية، مُشكّلةً أجزاءً مجوفة. تُصنع هذه اللوحة عادةً من فولاذ P20 المُقسّى بالحرارة، دون الحاجة إلى تقويته بعد عملية تشكيل القلب.
- جلبة ساحب الصب - تُستخدم جلبة ساحب الصب لاستيعاب دبوس ساحب الصب؛ وعادة ما تكون مصنوعة من CHMCS.
- دبوس سحب الصب - يقوم دبوس سحب الصب بسحب الصب من جلبة الصب. وهو مصنوع عادةً من فولاذ الكربون والزنك والكوبالت.
- Core back plate—It holds the core insert in place and acts as a "stiffener". It is usually made of mild steel.
- Guide pillar and guide bushing — The guide pillar and guide bush align the fixed and moving halves of a mold in each cycle. The material cases are usually made of medium carbon steel and will have higher hardness.
- Ejector guide pillar and guide bush—These components ensure the alignment of the ejector assembly so that the ejector pins are not damaged. They are usually made of CHMCS. The guide pillar typically has higher hardness than the guide bush.
- Ejector plate—This holds the ejector pins and is usually made of mild steel.
- Ejector back plate—It prevents the ejector pins from disengaging; usually of mild steel material.
- Spacer blocks—Provides a gap for the ejector assembly, so that the finished component ejects from the core. Usually made of mild steel.
- Bottom plate—Clamps the bottom half of the mold with the fixed half of the molding machine; usually made of mild steel.
- Centering bush—Provides alignment between the bottom plate and the core back plate; usually made of CHMCS.
- Rest button—Supports the ejection assembly and reduces the area of contact between the ejection assembly and the bottom plate. It is most helpful when cleaning the injection molding machine, which is essential to ensure an "unmarked" finished component. Small foreign particles sticking to the bottom plate may cause ejection pins to project out from the core and result in ejection pin marks on the component.
The core and cavity will be usually be made of either P20, En 30B, S7, H13, or 420SS grade steel. The core is the male part which forms the internal shape of molding. The cavity is the female part which forms external shape of molding.
Gate types
The two main gate systems are manually trimmed gates and automatically trimmed gates. The following examples show where they are used:
- Sprue gate: Used for large components, the gate mark is visible in component and no runner is required. e.g.: bucket molding (backside cylindrical gate mark visible and can be felt).
- Edge gate: Most suitable for square, rectangular components
- Ring gate: Most suitable for cylindrical components to eliminate weld line defect
- Diaphragm gate: Most suitable for hollow, cylindrical components
- Tab gate: Most suitable for solid, thick components
- Submarine gate: Used when auto de-gating is required to reduce cycle time
- Reverse taper sprue gate (Pin gate): Generally used in three plate molds.
- Winkle Gate: Its mainly used for electronics product gate flow the material under the core side
Ejection system types
- إخراج الدبابيس - تقوم دبابيس أسطوانية بإخراج القطعة النهائية. في حالة القطع المربعة والمستطيلة، يلزم وجود أربعة دبابيس على الأقل (في الزوايا الأربع). أما في حالة القطع الأسطوانية، فيلزم وجود ثلاثة دبابيس متساوية البعد (أي بزاوية 120 درجة). قد يختلف عدد الدبابيس المطلوبة بناءً على شكل القطعة وحجمها ومساحة الإخراج. يترك نظام الإخراج هذا علامات إخراج مرئية على القطعة النهائية.
- طرد الغلاف - يُفضل هذا النوع من الطرد (ويقتصر عليه) مع النوى الأسطوانية، حيث تكون النواة مثبتة في اللوحة السفلية. في هذا النظام، تتكون آلية الطرد من غلاف ينزلق فوق النواة ويطرد المكون. لا تظهر أي علامات طرد مرئية على المكون.
- إخراج لوحة التجريد - يُفضل استخدام هذا النوع من الإخراج للمكونات ذات المساحات الكبيرة. يتطلب هذا النظام لوحة إضافية (لوحة التجريد) بين لوحة القلب ولوحة التجويف. لتجنب الزوائد، تبقى لوحة التجريد ملامسة للوحة التجويف مع الحفاظ على فجوة بينهما. عادةً لا تظهر علامات الإخراج على المكونات.
- طرد الشفرات - يُفضل هذا النوع من الطرد للمقاطع العرضية المستطيلة الرقيقة. تُدخل الشفرات المستطيلة في دبابيس أسطوانية (أو تُصنع الدبابيس الأسطوانية بمقاطع عرضية مستطيلة) لتوفير طول طرد مناسب للمكون. ولتسهيل تركيب رأس دبوس الطرد، يُزود لوح الطرد بفتحة مضادة.
- عن طريق تدوير القلب (المكونات الملولبة الداخلية) - يستخدم للمكونات الملولبة، حيث يتم إخراج المكون تلقائيًا عن طريق تدوير إدخال القلب.
- نظام طرد الهواء - يُستخدم لتشغيل دبوس الطرد الموجود في القلب باستخدام الهواء المضغوط. ويتم سحب دبوس الطرد باستخدام نابض.
تنسيق
تُصمَّم قوالب الحقن على شكل نصفين، نصف القلب ونصف التجويف، وذلك لإخراج القطعة. في كل دورة، يُعاد ضبط القلب والتجويف لضمان الجودة. ويتم هذا الضبط بواسطة دعامة توجيه وجلبة توجيه. عادةً ما تُستخدم أربع دعامات توجيه وجلبات توجيه، ثلاث منها بقطر واحد وواحدة بقطر مختلف، لإجبار الصفائح على التطابق التام (وفقًا لمبدأ " منع الأخطاء"). تتميز حلقة التثبيت بتداخلها مع الصفيحة العلوية وتداخلها مع نمط آلة الحقن، مما يضمن محاذاة نمط الآلة والصفيحة العلوية.
تبريد القوالب
تشمل السمات المرغوبة لتصميم تبريد القالب ما يلي:
- درجة حرارة ثابتة للقالب لضمان جودة موحدة
- تقليل وقت الدورة لزيادة الإنتاجية
- سطح نهائي محسّن خالٍ من العيوب
- تجنب التشوه عن طريق توحيد درجة حرارة سطح القالب (التشوه ناتج عن التبريد غير المنتظم)
- عمر طويل للقالب
طُرق:
- تبريد لوحة التجويف عن طريق الثقوب المحفورة - تُحفر لوحة التجويف حول حشوة التجويف وتُسد بسدادات مخروطية من النحاس أو الألومنيوم عند نهايات الفتحات. وباستخدام أنبوب متصل بمنافذ الدخول والخروج، يُضخ الماء لتبريد القالب.
- التبريد المباشر لحشوة اللب (نظام الحاجز) - يتم حفر اللب مع الحفاظ على سماكة جدار كافية. توضع صفيحة حاجز بين الفتحة المحفورة، تقسم الفتحة إلى نصفين، مما يسمح للماء بملامسة أكبر مساحة ممكنة في اللب لتبريده.
- تبريد حلقي لتجويف الإدخال - يتم عمل أخدود دائري على القلب لتدوير الماء. ولمنع التسرب، تُستخدم حلقات مانعة للتسرب أعلى وأسفل قناة التبريد.
- يتحرك القلب، بينما الجانب والتجويف ثابتان في القالب.
مواد القوالب
تُصنع قوالب الحقن عادةً من الفولاذ المقوى ، أو الفولاذ المُقسّى مسبقًا، أو الألومنيوم ، أو سبائك النحاس والبريليوم . ويعتمد اختيار المادة على عوامل مثل حجم الإنتاج المتوقع، ومدى تعقيد القطعة، ومتطلبات تشطيب السطح، والتكلفة. [ 2 ]
- يُستخدم الفولاذ المُقسّى عادةً في قوالب الإنتاج بكميات كبيرة نظرًا لمتانته ومقاومته للتآكل وقدرته على الحفاظ على الدقة على مدار دورات طويلة. تُعدّ هذه القوالب مكلفة التصنيع والتشغيل، لكنها تتميز بأطول عمر افتراضي.
- يُعدّ الفولاذ المُقسّى مسبقًا أكثر اقتصادية وأسهل في التشكيل، مما يجعله مناسبًا للإنتاج بكميات صغيرة أو لتصنيع النماذج الأولية. إلا أنه يتميز بصلابة أقل مقارنةً بالفولاذ المُقسّى بالكامل، وعمر افتراضي أقصر.
- تتميز قوالب الألومنيوم بخفة وزنها وانخفاض تكلفتها، مما يجعلها مناسبة للإنتاج بكميات صغيرة إلى متوسطة. كما أنها توفر سرعة أكبر في التصنيع وتوصيلًا حراريًا جيدًا، ولكنها أقل متانة عند استخدامها لفترات طويلة تحت ضغط عالٍ.
- تُستخدم سبائك البريليوم والنحاس عادةً في أجزاء القالب التي تتطلب موصلية حرارية عالية، مثل النوى أو الحشوات في الأجزاء ذات الجدران الرقيقة. يُسهم ذلك في تحسين كفاءة التبريد وتقليل زمن دورة الإنتاج، على الرغم من أن هذه المادة باهظة الثمن نسبيًا، ويجب التعامل معها بحذر نظرًا للمخاطر الصحية المحتملة أثناء عملية التصنيع.
انظر أيضاً
مراجع
- تصميم قوالب الحقن، منشورات آر جي دبليو باي جودوين؛ الطبعة الثالثة المنقحة (1 فبراير 1983)
فئة :
- قولبة الحقن