برای قالب سازی با طرح سه بعدی از دستگاه ساخت قالب مانند ماشین CNC استفاده میکنیم و این دستگاه می تواند با قابلیت هایی که دارد طرح سه بعدی ما را ماشین کاری کرده و به ما تحویل می دهد. این دستگاه ها در حقیقت نوعی پرینتر سه بعدی صنعتی هستند که می توانند طرح های سه بعدی را برای شما بسازند. اگر قالب موردنظرمان بسیار پیچیده بود ونیاز به مونتاژ دارد، می توان قطعات و قسمت های مختلف آن را با این دستگاه ساخت و سپس آن را مونتاژ کرد. قالب های صنعتی بر اساس نوع روش تولید به چهار دسته زیر تقسیم می شوند.
- قالب ریخته گری
- قالب تزریق پلاستیک
- قالب آهنگری
- قالب پرس
قالب ریخته گری
برای تولید تمامی قطعاتی که به روش ریخته گری ساخته یم شوند نیاز به تولید قالب های مخصوص است. ریخته گری نیز خود دارای چندین روش است که این روش ها بر اساس نوع جنس و ویژگی های قطعاتی که می خواهیم بسازیم تعیین می گردد. قالبسازی به روش ریخته گری خود به سه نوع مختلف دایکاست، ریژه و ماسه ای تقسیم می گردد که در زیر هر یک از این موارد را به اختصار توضیح می دهیم.
قالب سازی ریخته گری به روش دایکاست (Die cast)
جهت ساخت قطعاتی از جنس آلومینیوم با ضخامت 1.5 تا 15 میلی متر از روش ریخته گری دایکاست یا قالبسازی ریخته گری تحت فشار استفاده می شودو در این روش مذب آلومینیوم با فشار بالا داخل قالب تزریق می شودو. از مهمترین مزایای این روش تولید قطعات بسیرا با کیفیت در تعدا بالا است. کیفیت بالا در این روش قالبسازی باعث می شود بسیاری از مراحل ساخت قالب مانند پلیسه گری، سنگ زنی و سوراخ کاری حذف شود و به همین دلیل بسیاری از هزینه های اضافی نیز حذف خواهد شد و زمان پروسه نیز به مقدار زیادی کاهش پیدا می کند. برا یقالبسازی به روش ریخته گری از قالب هایی از جنس فولاد گرمکاربا حجم و ضخامت زیاد که قابلیت تحمل فشار بالای ذوب را دارد استفاده می شود. به همین دلیل قالب هایی که برای قالبسازی ریخته گری به روش دایکاست استفاده می شوند بسیار بزرگ و گران قیمت هستند.
قالبسازی به روش ریژه (Gravity)
برای ساخت قطعات آلومینیومی که ضخامت یکنواختی ندارند و کیفیت قطعه نیز بسیار اهمیت دارد ازاینروش استفاده یم شود. قالبسازی به روش ریژه همچنین برای ساخت قطعات بدون تخلخل استفاده می شود. د. قالب هایی که به روش ریژه ساخته می شوند از نظر ابعاد کمی کوچکتر از قالب های دایکاست است. آن چیزی که باعث پیچیدگی این قالبها می شود، طراحی سیستم راهگاهی در این نوع قالب ها است. این نوع قالب های به دلیل هزینه طراحی، دانش و تکنولوژی که سازنده برای طراحی این قالب ها استفاده می کند. در حقیقت این قالب ها از دایکاست بسیار سبک تر و کوچکتر هستند، اما تکنولوژی ساخت پیچیده تری دارند و به همین دلیل این قالب ها نیز کران قیمت هستند. به این قالب ها فشار پایی نیزگفته می شود.
قالب سازی به روش ماسه ای
یکی از رایج ترین روش های تولید قطعات فلزی، ریخته گری به روش قالب ماسه ای است. این روش به این صورت است که یک قطعه فلزی با استفاده زا یک قالب ماسه ای ساخته می شود. در این روش فلز ذوب شده را درون قالب های ماسه ای می ریزند. این نوع قالب ها قابلیت تحمل دمای بسیار بالا حتی فئلاد را نیز تحمل می کند. ماسه ها را معمولا در یک چارچوب دو قاب یا چهار قاب قرار می گیرند که به آن ها فلاسک می گویند. برای ساخت این نوع قالب ها به جز ماسه از مواد چسبنده دیگری مانند خاک رس نیز استفاده می شود.
قالب تزریق پلاستیک
قالب های تزریق پلاستیک از معروفترین و مهمترین روش های قالب سازی صنعتی است. قالب سازی تزریق پلاستیک معمولا به جهت ساخت قطعات پلاستیکی استفاده می شود. ساخت قطعات به این روش از سایر روش ها مقرون به صرفه تر است. این نوع قالب ها اغلب از جنس فولاد هستند و تکنولوژی ساخت آن ها بسیار پیچیده است و از این رو هزینه ساخت آن بالا است. قسمت های تشکیل دهنده این نوع قالب ها عبارتند از کفشک، پل، کوتیه، پران، صفحه پران، اسپرو و هات رانر هستند. همچنین این قالب ها به دو بخش ثابت و متحرک تقسیم می شوند.
- بخش ثابت که تزریق مواد گرم در آن انجام می شود.
- بخش متحرک که کار بیرون اندازی قطعه را برعهده دارد و به قسمت متحرک ماشین متصل است.
قالب آهنگری
قالب سازی با استفاده از قالب آهنگری یکی دیگر از روش های قالب سازی صنعتی است. در این روش برای شکل دهی به قطعه از قالب های فولادی بسیار محکم و با چقرمگی بالا استفاده می شود. چقرمگی به معنای توانایی جذب انرژی و تغییر شکل خمیری آن قبل از وقوع شکست در ماده است. در این روش به این صورت عمل می شود که مواد اولیه قطعه مورد نظر ما بین دو نیمه قالب قرار داده می شود و سپس با فشار پرس یا با استفاده از چکش شکل قالب را به خود می گیرد. قالب های آهنگری را نیز می توان در 3 مدل مختلف به نام های زیر دسته بندی کرد:
- قالب بسته آهنگری (Impression Die Forging)
- قالب باز آهنگری (Open Die Forging)
- قالب آهنگری قالب بسته (Flash less die Forging)
قالب پرس
اخرین مدل از روش های قالبسازی که می خواهیم به آن بپردازیم قالب سازی صنعتی با استفاده از قالب پرس است. از این نوع قالب ها در کاربردهای گوناگونی از جمله فرم دادن، پرس کردن، خم کردن و کشش قطعات استفاده می کنند. بنابراین این روش در ساخت قطعاتی که جنس شکل پذیر ندارند، کاربردی ندارد. این نوع قالب ها معمولا از جنس فولاد هستند و دارای بخش های تشکیل دهنده با نام های زیر است.
- سنبه : قسمت نری قالب که اغلب در کفشک بالایی نصب می شود و باعث ایجاد فشار بر قطعه کار شده و پرس صورت می گیرد.
- ماتریس: قسمت مادگی قالب پرس است معمولا در کفشک پایینی نصب می شود.
- کفشک: به محل قرارگیری قالب ها که از جنس چدن است گفته می شود و به دو شکل کفشک بالایی و کفشک پایینی وجود دارد.
- میل راهنما: این میل مشخص کننده مسیر قالبسازی است و روی کفشک پایینی نصب است، این قطعه باعث اتصال کفشک بالایی به کفشک پایینی می گردد.
- بوش: این قطعه نیز مانند میل راهنما وظیفه تعیین مسیر را دارد و روی کفشک بالایی نصب می شود. میل راهنما از این قطعه عبور کرده و به کفشک بالایی می رسد.
قالب سازی پلاستیک
امروزه به دلیل استفاده از قالب سازی پلاستیکی در ابزارها و دستگاه های صنعتی، این صنعت بسیار گسترش یافته است. قطعات مختلف پلاستیکی را به راحتی می توان با این نوع قالب ساخت. یکی از رایج ترین روش های تولید قطعه در بخش های مختلف صنعتی استفاده از قالب سازی است. از آن جایی که این قطعات پلاستیکی در همه جا بسیار پرکاربردند، برای ساخت آن ها از فرایند قالب سازی بسیار بهره می برند.
برای مثال بطری های پلاستیکی آب معدنی یا قطعات پلاستیکی به کار رفته در صنعت خودروسازی تماما با قالب تولید می شوند. برای این کار، ابتدا با کمک صنعت ریخته گری قالب مناسبی برای قطعه طراحی می شود. سپس با روش تزریق پلاستیک به درون این قالب ها، قطعات مورد نظر ساخته می شوند. چنانچه به صنعت قالب سازی پلاستیک علاقه دارید، خواندن این متن را به شما توصیه می کنیم.
از قالب سازی پلاستیک در کجا استفاده می شود؟
روش تزریق پلاستیک به درون قالب یکی از رایج ترین محبوب ترین روش های قالب سازی است؛ چرا که با کمک این روش می توان در زمان کم تعداد زیادی قطعه تولید کرد. علاوه بر این، صنعتگر می تواند ضخامت قطعات را نیز تعیین کند. این ویژگی های موجب شده اند تا امروزه برای ساخت انواع قطعات یخچال، تلویزیون، قالب موبایل و قطعات داخلی خودرو از صنعت قالب سازی پلاستیک استفاده شود. از این فناوری در ساخت قطعات پزشکی نیز می توان بهره برد. آیا می دانستید که تمامی سرنگ ها و سرپوش ها و وسایل پلاستیکی که در دندانپزشکی ها مورد استفاده قرار می گیرد، همگی توسط همین قالب های پلاستیک ساخته می شوند؟ گسترش دامنه تولیدات قالب پلاستیک به همین جا ختم نشده و بسیار گسترده تر است. برای ساخت انواع اسباب بازی، قطعات پلاستیکی کامپیوتر و لپ تاپ، ابزارآلات کشاورزی و الکتریکی نیز از این صنعت بهره می برند.
انواع روش های تولید قطعه از قالب پلاستیک
همانطور که قبلا نیز ذکر شد، روش تزریقی یکی از رایج ترین روش ها در قالب سازی پلاستیک است؛ اما این تنها روش این صنعت نیست در ادامه این مطلب می توانید با انواع روش های دیگر نیز آشنا شوید.
قالب سازی تزریقی
یکی از پر مصرف ترین روش های ساخت قطعات پلاستیکی توسط قالب، روش تزریقی است. اگر نیاز به تولید انبوه باشد، بهتر است از این روش استفاده شود؛ چرا که با کمک روش تزریقی می توانید قطعاتی در شکل ها و طرح های متنوعی تولید کنید. همچنین سرعت تولید نیز در این روش بالا است. از دیگر ویژگی های این نوع قالب گیری می توان به کیفیت بالا و کم بودن میزان ضایعات اشاره کرد. در این روش، پلاستیک مذاب را به داخل قالب تزریق می کنند. مقدار آن بستگی به ضخامت مورد نظر دارد.
قالب سازی ضربه
در قالب سازی ضربه ای قطعات تولیدی توخالی اند. معمولا برای ساخت بطری های توخالی از این نوع قالب سازی استفاده می شود. ممکن است قطعات ساخته شده یکپارچه و یا به صورت قطعه قطعه باشند. این نوع قالب سازی خود به سه صورت انجام می شود:
- قالب سازی ضربه ای با فشار اکستروژن
- قالب سازی ضربه ای کششی تزریقی
- قالب سازی ضربه ای تزریقی
در این روش ابتدا پلاستیک مذاب وارد لوله پاریسون شده سپس با کمک هوای فشرده به داخل قالب هدایت شده و شکل قابل را به خود می گیرد. بعد از خنک شدن، قالب دو تکه از آن جدا شده و قطعه خارج می شود. ساختار قالب ضربه ای ساده بوده و بیشتر برای ساخت محصولات ترموپلاستیک از آن استفاده می شود؛ اما باید گفت که نسب به روش تزریقی گران تر است.
قالب سازی فشرده
قالب سازی فشرده، نیز نوعی فرآیند تولید قطعه است. با این تفاوت که در اینجا، قالب گرم را به پلاستیک می فشارند تا فرم بگیرد. اگر مواد مورد استفاده شما زیاد باشد، بعد از انجام قالب گیری فشرده مواد اضافی دور آن را باید با دست جدا کنید. از مزیت های این نوع قالب گیری می توان به مقرون به صرفه بودن، تولید قطعات قوی و تولید قطعات منعطف اشاره کرد؛ اما این نوع قالب سازی محدودیت هایی نیز دارد. برای مثال اگر به دنبال تولید قطعاتی با زاویه شیبدار یا جزئیات ریز هستید، این نوع قالب گیری را به شما توصیه نمی کنیم. همچنین، استفاده از روش فشرده برای تولید انبوه مناسب نیست. امروزه از این نوع قالب سازی تنها برای ساخت قطعات خودرو، رایانه ها و دستگاه های بازی، وسایل آشپزخانه و قطعات الکتریکی استفاده می شود.
قالب سازی گاز کمکی
در قالب سازی گاز کمکی در واقع تزریق به وسیله گاز انجام می شود. به این ترتیب که بعد از تزریق پلاستیک یا رزین، گاز نیتروژن فشار بالا به داخل قالب تزریق می شود تا مواد با فشار و سریع به دیواره قالب چسبیده و شکل بگیرند. این فرایند روشی با سرعت بالا و فشار پایین است که هدفش ساخت بخش ضخیم تری در قطعه و ایجاد کانال هوایی در آن است. این روش بسیار دقیق و مقرون به صرفه است؛ چرا که در آن ابتدا مقدار کمی از رزین داخل قالب تزریق شده سپس با کمک فشار گاز اقدام به شکل گیری قطعه می شود. فشرده سازی قطعه تزریق شده به داخل قالب در زمان فرآیند خنک کاری مشکل ترین بخش کار است. اگر قصد تولید قطعه به روش قالب سازی گاز کمکی را دارید باید 4 پیش نیاز زیر را در نظر گرفته باشید:
- حجم تزریق را کنترل کنید
- کنتر دقیقی روس شیب، زمان و فشار داشته باشید
- میزان نفوذ گاز نیتروژن را کنترل کنید
- ابزار مناسبی برای این کار طراحی کنید
مراحل وارد شدن گاز نیتروژن به داخل قالب به شرح زیر است:
- ابتدا حجم کمی از رزین داخل قالب تزریق می شود
- سپس گاز نیتروژن به داخل قالب تزریق شده و با کنترل آن کویته کاملا پر می شود
- بعد از اینکه کویته پر شد، فشار گاز نیز در تمامی قسمت های یکنواخت بوده و همچنان محفظه توخالی درون قطعه به واسطه گاز ایجاد می شود.
- اکنون زمان آن است که قطعه از داخل و خارج خنک شود
- بعد از خنک شدن قطعه، گاز به داخل قسمت بیرونی تخلیه شده و به این ترتیب قطعه از قالب جدا می شود
مزایای استفاده از قالب سازی گاز کمکی در این است که شما نیاز به نیروی قفل گیری کمتری دارید. زمان سیکل تولید بسیار کم بوده و مواد مصرفی نیز بسیار کمتر از سایر روشها مصرف می شود. قطعاتی که به این ترتیب ساخته می شوند مقاومت زیادی داشته و پایدارترند. تنش درونی قالب در این روش بسیار کم بوده و در آخر نیز می توان از حذف نشانه های فرورفتگی در قطعه یاد کرد.
قالب سازی چرخشی
قالب سازی چرخشی فرآیندی برای ساخت قطعات پلاستیکی توخالی است. قالب این قطعات پلاستیکی ارزان است و پسماند بسیار کمی دارد به همین دلیل است که گاه بین روش چرخشی و سایر روش های دیگر رقابت به وجود می آید؛ اما زمانی که نیاز به ساخت قطعات یک تکه توخالی و بزرگ تر از 2 متر مکعب باشد، معمولا صنعتگران این روش را ترجیح می دهند. از روش قالب سازی چرخشی برای ساخت انواع قطعات اسباب بازی، قطعات پزشکی و مخازن استفاده می شود.
در این روش، ابتدا پودر رزین یا پلاستیک وارد قالب داغ شده و سپس قالب حول محوری شروع به چرخش یا لرزش می کند. دانه های پلاستیک آرام آرام شروع به ذوب شدن نموده و تمام دیواره های قالب را می پوشاند. مرحله سرمایش آغاز شده و در آخر پلاستیک جامد از قالب خارج می شود. البته این روش را نباید با روش گریزانشی اشتباه گرفت؛ چرا که در اینجا میزان چرخش بسیار کمتر بوده و حدودا 4 تا 20 دور در دقیقه است.
از دیگر روش های قالب سازی می توان به قالب سازی فوم ساختاری، قالب سازی ترموفیلیک و قالب سازی الحاقی اشاره کرد.
قالب تزریق پلاستیک در صنعت چه کاربردی دارد؟
چنانچه به دنبال ساخت قطعات پلاستیکی سه بعدی با قابلیت بازیافت و باز تولید هستید، بهتر است از قالب سازی پلاستیک با روش تزریقی استفاده کنید. از آن جایی که این روش نسب به سایر روش ها امروزه طرفداران بیشتری دارد، در این قسمت از مقاله قدری بیشتر در مورد آن توضیح خواهیم داد.
از قالب سازی پلاستیک به روش تزریقی بیشتر در صنعت خودروسازی، پزشکی و ساخت لوازم خانگی استفاده می شود. البته این بدین معنی نیست که در سایر صنایع از آن بهره نمی برند. در ادامه این مطلب به چند نمونه از مشتقات این نوع قالب سازی اشاره خواهیم کرد.
- سوزن
- لوله ها
- تجهیزات آزمایشگاهی
- تجهیزات دندانپزشکی
- سیستم قفل درب خودرو
- سپر
- پنل و نرده
همان طور که مستحضرید، تنوع ساخت قطعه به روش قالب سازی پلاستیک تزریقی بسیار گسترده است. محبوبیت این روش به دلیل استفاده از مواد پلاستیکی مرغوب و درجه یک به خصوص برای ساخت وسایل پزشکی است.
قالب سازی پلاستیک چگونه انجام می شود؟
یکی از مهمترین کاربردهای استفاده از قالب سازی ساخت قطعات پلاستیکی است. امروزه با پیشرفت علم و استفاده از انواع پرینترهای سه بعدی و دستگاه های CNC می توان قالب های پلاستیکی را به راحتی تولید کرد. قالب سازی پلاستیکی روش های مختلفی دارند که یکی از آن ها روش تزریق پلاستیک است که درمتن بالا به اختصار توضیح داده ایم. این روش ها مواد مختلف را بر اساس وزن آن ها به داخل قالب وارد می کنند. در این نوع قالب ها نیز یم توان از مواد مختلفی از جمله شیشه، فلز، الاستومر و پلیمرهای گرما سخت استفاده می شود.
جمع بندی
بحث قالب سازی بحث بسیار گسترده ای است، که نمی توان تمام آن را در این متن جا داد. ما در متن بالا به شما برخی از روش های قالبسازی را معرفی کردیم و به قالب سازی صنعتی به طور کامل پرداختیم. قالب ها در انبوه سازی قطعات و پیشرفت صنعت از اهمیت بالایی برخوردار هستند. هر کدام از روش های قالب سازی از جمله قالب سازی صنعتی بر اساس نوع قالب، محصول و مواد اولیه تقسیم بندی می گردند و دارای شاخه های متنوعی هستند. در متن بالا به توضیح مختصری درباره انواع قالب ها در قالبسازی صنعتی ماننده ریخته گری، قالب آهنگری و غیره پرداخته شده است.