قالبگيري فشاري

[ریپورتر]

http://imanm.persiangig.com/manufacturing%20blog/Pic9/compression_molding.gif
قالب گيري فشاري ،يكي از قديمي ترين فرآيندهاي قالب گيري شناخته شده است. در اين قالبها ماده پلاستيكي در محفظه قالب قرار گرفته و با حرارت و فشار شكل مي گيرد. در اين قالبها ،معمولا از تركيبات گرما سخت(ترموست)،بصورت عمده استفاده مي شود ولي از محصولات گرما نرم (ترمو پلاستيك)در برخي موارد و به ندرت استفاده مي شود. موادي كه بعنوان شارژ اينگونه قالبها بكار مي رود،داراي اشكالي بصورت پودر ،ساچمه اي ،لايه اي و پيش فرم مي باشد.
قالبهاي فشاري عمدتا داراي يك عيب ميباشند بطوريكه ،در اثر فشار زياد موجود در داخل قالب پين هاي ضعيف و ديوارهاي نازك دفرمه ميشوند ، بنابراين طراحان اين گونه قالبها به منظور كم رنگ كردن اين عيب
،از فرايند قالب گيري انتقالي كمك گرفته اند .
فرايند قالب گيري انتقالي، در زمان جنگ جهاني دوم شناخته شد بطوريكه در ابتدا كاربرد عمده اي در صنايع نظامي داشت. این فرایند سال 1909توسط آقاي لئو بكلند ،جهت توليد پوسته راديو پيدايش يافت.

مراحل كلي فرآيند قالب گيري فشاري :
۱- در صورت لزوم قالب را تمييز و مواد آزاد كننده را داخل قالب مي ريزيم.
۲- قالب را شارژ مي كنيم.
۳- قالب توسط پرس بسته ميشود.
۴- قبل از ايتكه قالب بطور كامل بسته شود ،قالب را كمي بازكرده تا گازهاي محبوس از قالب خارج شود(تنفس قالب).
۵- حرارت و فشار را اعمال كرده تا عمل قالبگيري تثبيت شود(در كاربرد فشار قبل از بسته شدن كامل قالب بايد اندكي درنگ شود بطوريكه گازها بتوانند از محفظه قالب خا رج شوند).
۶- قالب را باز نموده و قطعه داغ را در فيكسچر خنك كننده قرار ميدهيم.
معرفي روشهاي قالب گيري :
۱- قالبگيري فشاري قالبگري انتقالي
۲- قالبگيري تحت فشار پيستون
۳- قالبگيري بصورت ريخته گي
۴- قالبگيري پرسي
لازم به ذكر است كه دو روش اول بصورت عمده براي توليد قطعات پلاستيكي اعم از مواد ترمو پلاستيكي و ترمو ستي ميباشد.

شرح فرآيند قالبگري فشاري :
در ابتدا قالب توسط شابلن بار ريز كه روي دستگاه پرس قرار دارد ،شارژ شده و قالب شروع به بسته شدن ميكند ،بطوريكه سنبه قسمت روئي قطعه را فرم داده و قسمت زيرين قطعه تا سطح جدايش قالب در داخل محفظه پائيني فرم ميگيرد. در اين قالبها دمائي در حدود 130تا200 درجه سانتي گراد توسط دو المنت گرم كننده حاصل ميشود ، ولي عمدتا دماي نيمه فوقاني قالب كمتر از نيمه تحتاني ميباشد بطوري كه معمولا قسمت فوقاني تا دماي 145درجه سانتي گراد گرم شده و قسمت تحتاني تا دماي 155درجه سانتي گراد گرم ميشود. فشار لازم در حدود 100تا500تن مي باشد ،البته اين فشار با توجه به سطح تماس قطعه با قالب تعيين مي شود.

شرح فرايند قالبگيري انتقالي :
همانطور كه در قسمت چكيده به آن اشاره شد ، اين فرايند قالبگيري به منظور بر طرف كردن عيب قالبگيري فشاري از اين روش قالبگيري استفاده ميشود. در واقع عملكرد اين روش قالبگيري به اين صورت است كه ابتدا مواد شارژ فالب بصورت سرد يا نيمه گرم داخل كانال بار ريز وارد و توسط يك سنبه فشار دهنده مواد از طريق روزنه هايي در سيستم ر اهگاهي ،به حفرهاي اصلي قالب هدايت مي شود. قالبهايي كه با اين روش طراحي مي شوند غالبا چند حفره اي ميباشند،به خاطر اينكه از نظرهزينه مقرون بصرفه شوند.

انواع روشهاي قالبگيري فشاري از نظر ساختمان قالب :
۱- قالب فلاش دار (قي) flash die
۲- قالب سنبه اي كفي يا پله اي flat die
۳- قالب مثبت positive die
۴- قالب نيمه مثبت semi positive die
لازم به به توضيح است كه اين قالبها بر مبناي اجازه ي ورود مواد به كانال فلاش دسته بندي شده اند كه در ادامه توضيح اضافي داده ميشود .
قالبهاي فلاش دار :
در اين قالب در اثر فشار حاصل از طرف پرس ،به مواد اضافي اجازه داده ميشود كه به راحتي به كانال فلاش راه پيدا كند . در اين روش قالبگيري ، فلاش معمولا به صورت افقي است .
در اين روش قالبگيري لازم است، علاوه بر هزينه طراحي و ساخت،هزينه اي براي سنگ زدن پليسه حاصل شده در اطراف قطعه در نظر بگيريم . در واقع يكي از معايب اينگونه قالبها ،همين هزينه اضافي مي باشد. مزيت اين گونه قالبها در ارزان بودن و ساده بودن آنها است .
كاربرد اين قالبها براي توليد قطعاتي از مواد پلاستيكي با ضريب بالك پايين و قطعاتي كه رعايت ضخامت يكنواخت ديوارهاي آن مهم نباشد،البته يكنواختي ضخامت ديوارها تا حد زيادي به دقت ميله هاي راهنماي قالب بستگي دارد .
تعريف ضريب بالك: حاصل تقسيم حجم مواد فرم نگرفته به مواد فرم گرفته را ضريب بالك گويند.

قالب هاي سنبه اي كفي يا پله اي :
اين قالبها شبيه قالبهاي فلاش دار ميباشند ، با اين تفاوت كه در اينجا يك محفظه بار دهي به مجموعه قالب اضافه شده است .پله ي كفي عموما 16/3 اينچ عرض دارد به منظور خروج مواد اضافي كه از بين سنبه و محفظه نشت ميكند. اين قالبها ،قطعات را با چگالي يا دانسيته بيشتري نسبت به نوع فلاشدار مي سازند. قطعات با پين هاي كوچك و مقاطع ظريف از اين راه قابل ساخت هستند.
در اين گونه قالبها نيز همانند قالبهاي فلاشدار سنگ زني فلاش يا پليسه با مقدار كمتري نسبت به قبل لازم است.
قالبهاي مثبت :
در اين قالبها فضاي خيلي كمتري نسبت به دو نوع قبل براي خروج مواد اضافي به داخل كانال فلاش تعبيه شده است .سنبه در محفظه فالب داراي انطباق كاملا جذب بوده و تلرانس در هر طرف 3 هزارم اينچ ميباشد .اين قالبها براي قالبگيري مواد با فيلر پارچه اي و قطعات عميق مانند محفظه راديو بكار ميرود و از هر قالبي براي قالبگيري مواد با فيلر پارچه اي مناسب تر هستند .مزيت اين قالبها در اين است كه پليسه يا فلاش بصورت عمودي ميبا شد و به سادگي بر طرف ميشود.
مهمترين عيب اين قالبها خراشيدگي محفظه ي قالب توسط سنبه است كه مستقيما اثر آن روي قطعه مشاهده ميشود .
قالبهاي نيمه مثبت :
اين قالبها متشكل از يك قالب سنبه اي پله دار و يك قالب مثبت هستند .از اين قالبها براي ساخت قطعات با عمق زياد ، قطعاتي كه در ته آنها مقاطع بزرگ و قطعا تي كه در برخي از مقاطعشان اختلاف ضخامت وجود دارد بكار ميروند.پليسه يا فلاش ايجاد شده به راحتي توسط سنگ بر طرف مي شوند.معمولا براي فرم دادن ملامينها و تركيبات اوره اي از اين نوع قالبها كمك مي گيرند .لقي بين سنبه و ماترس 1هزارم اينچ در هر طرف است .
معمولا اين گونه قالبه را بصورت چند محفظه اي با محفظه ي باردهي مشترك مي سازند بطوريكه به آنها قالبهاي ويژه اطلاق ميشود زيرا گاهي حتي بيشتر از يكصد محفظه درآنها تعبيه شده است.
نكته :
مكانيزم توليد قطعه در قالبهايي كه در بالا توضيح داده شد براي توليد قطعاتي بود كه در ديواره ي جانبي آنها هيچ گونه حفره يا سوراخ وجود نداشت ،حال اگر بخواهيم قطعاتي را كه ديوا ه ي آنها داراي حفره يا سوراخ مي باشد را توليد كنيم لازم است كه اين قالبها را بصورت تكه اي با سنبه ي ماهيچه جانبي و متحرك بسازد.
علاوه بر اين مكانيزم با توجه به نياز از مكانيزم صفحه ي بيرون انداز بجاي پينهاي بيرون انداز و مكانيزم فنري نيز استفاده ميشود.

انواع روشهاي قالبگيري انتقالي از نظر ساختمان :
۱- قالبهاي لوله راهگاهي
۲- قالبهاي پيستوني
لازم به ذكر است كه اين تقسيم بندي توسط انجمن مهندسين امريكا صورت گرفته است.
قالبهاي لوله راهگاهي :
در اين قالب ها پلا ستيك ها بر اثر نيروي وزن خود، از طريق لوله راهگاه به داخل قالب هدايت ميشوند.
قالبهاي پيستوني :
در اين قالب ها مواد پلاستيكي وارد شده به كانال بارريز توسط پيستون فشرده شده ، تا حدي كه به سطح جدايش قالب فشار وارد ميشود.

اجزاء ساختماني پلاستيكها (شامل ترموستهاوترمو پلاستيكها) :
رزين: عنصر چسباننده
نرم كننده:اين ماده آلي براي بهبود سختي ، مقاومت ،قابليت ارتجاعي قطعه وسهولت در امر قالبگيري به پلاستيك اضافه ميشود.
عنصر فيلر:اين عنصر نقش پر كننده گي دارد و جنس آن ميتواند از گرد چوب، پارچه،سفال وغيره با شد.
رنگ:براي بهبود شكل ظا هري محصولات پلاستيكي،به آنها اضافه ميشود.
لازم به توضيح است كه ترموستها كلا داراي رزين پلاستيك و عنصر پر كننده بوده وترموپلاستيك ها داراي رزين پلاستيك و رنگ مي باشند،البته ماده ي نرم كننده در هر دو نوع پلاستيك استفاده ميشود.

كاربرد قالبهاي انتقالي :
۱- توليد قطعات با مقاطع پيچيده ويا با ما هيچه هاي جانبي مشگل
۲- توليد قطعات با مغزيهاي نازك و پيچيده
۳- توليد قطعات با سوراخهاي كوچك و عميق
۴- توليد قطعات با چگا لي يكسان تري نسبت به روش قالبگيري فشاري
۵- توليد قطعات دقيق
۶- توليد قطعات با پليسه كمتر(خصوصا براي مواد ترموست با فيبرپارچه اي )
۷- توليد قطعات با وزن سنگينتر مثلا مواد ترموست از جنس ملا مين ،فرم آلدئيد وقطعات با فيبر الياف نساجي.

تجهيزات مورد نياز در فرايند قالبگيري فشاري و انتقالي :
براي توليد قطعات به روش فشاري نياز به پرسهايي داريم كه :
۱- تناژ بالا داشته باشند(معمولا250 تن).
۲- به شابلن بار ريز مجهز باشند يا قابليت نسي اين قسمت راد اشته باشند.
۳- به سيستم محركه هيدروليكي مجهز باشند(بمنظور تنظيم سرعت حركت پرس).
در فرايند قالبگيري انتقالي علاوه بر موارد فوق به پرسهايي با تناژ كمتر و مخصوص نياز داريم.
پرسهاي مخصوص به پرسهايي اطلاق مي شود كه بتوانند هم عمل بستن صفحات قالب را انجام داده وعمل بارريزي،فشار وحرارت را تواما بوجود بياورند.

مزاياي فرآيند قالبگيري فشاري :
۱- ضايعات كم است(در اين قالبها لوله راهگاه و كانال هدايت مواد وجود ندارد).
۲- هزينه تجهيزاتي نسبتا اندك است.
۳- عمليات مي تواند بصورت خودكار يا دستي انجام بگيرد.
۴- محصول توليد شده كامل مي باشد.
۵- جريان مواد در زمان كوتاه انجام شده در نتيجه تنش در قطعه و سائيدگي در قالب كم است.
۶- قطعه داراي انسجام و يك پارچگي ساختار ي مي باشد.
۷- قطعات طويل به راحتي با اين روش توليد مي شوند.

معايب فرايند قالبگيري فشاري :
۱- قالبگيري قطعات پيچيده دشوار مي باشد.
۲- در اين قالبها به قسمتهاي داخلي قالب مثل پين هاي بيرون اندز براحتي آسيب وارد ميشود.
۳- ممكن است براي توليد برخي قطعات سيكل زماني از حد استاندارد(2الي4دقيقه)به طور چشمگيري زياد شود.
۴- محصولات معيوب در اين روش مجددا قابل باز يابي نيستنند.

مزاياي فرايند قالبگيري انتقالي :
۱- در اين فرايند نسبت به روش قبل به فشار كمتري نياز است ،بنابراين ميتوان از پرسهايي با تناژ كمتر استفاده كرد.
۲- بعلت فشار كمتر هيچ گونه صدمه اي به قالب و اجزاء داخلي آن وارد نمي شود.
۳- در اين روش ميتوان ابتدا مادهي اوليه را گرم كرد و سپس آن را به داخل قالب تزريق نمود كه نتيجه آن بهبودتوزيع دما در ماده اوليه و تشكيل شبكهاي عرضي ملكولي بطور سريع ميباشد .
۴- زمان گردش عمليات كاهش يافته كه نتيجتا از عيوب قطعات مي كاهد.
۵- از طرفي بهبود در جريان مواد در اين قالب ها ،توانايي توليد اشكال پيچيده را فراهم مي آورد.

معايب فرايند قالبگيري انتقالي :
۱- بعلت اينكه اين قالبها معمولا چند حفره اي ميباشند، هزينه توليد آنها زياد است.
۲- اينگونه قالبها بخاطر داشتن كانال بارريز جدا گانه به امكانات ويژه نظير پرسهاي مخصوص نياز دارند.

نتيجه گيري :
با توجه به مزايا و معايب قالبهاي فشاري به اين نتيجه مي رسيم كه فرايند قالبگيري فشاري يك روش كاملا مناسب براي توليد قطعات فشرده،طويل وقطعاتي كه دقت زيادي ندارند ، ميباشد.از طرفي از اين فرايند بطور عمده براي توليد قطعات ترمو ستي استفاده ميشود. بخاطر اينكه در اين روش قطعاتي با ساختاري فشرده توليد ميشود،امروزه استفاده از اين روش براي توليد قطعات حساس همچون چرخ اتومبيل روبه افزايش است.

مراجع و مآخذ :

Plastic mold engineering
Internet
Plastic mold design
Plastic mold technology