به گزارش «خبرنامه دانشجویان ایران»، ساخت قالب یک فرآیند تولیدی است که شامل شکل دادن به یک ماده خام مایع یا چکش خوار با استفاده از یک الگوی ثابت است. این الگوی ثابت به عنوان قالب یا ماتریس شناخته می‌شود. قالب به طور کلی یک ظرف حفره ای توخالی است که معمولاً از فلز ساخته می‌شود و در آن ماده اولیه، پلاستیک مایع، فلز، سرامیک یا مواد شیشه ای جهت تولید محصول ریخته می‌شود. در بیشتر موارد، قالب از الگوی اولیه یا الگوی شی نهایی الگو برداری شده است. هدف اصلی ساخت قالب بازتولید چندین نسخه یکنواخت از محصول نهایی است. با سرد شدن و سخت شدن مایع در داخل قالب، پیکربندی نهایی محصول به دست می‌آید. جدا شدن قطعه با استفاده از یک عامل رها کننده یا پین های تخلیه تسهیل می‌شود.
فرایندهای قالبسازی پلاستیک
اطراف ما توسط اشیاء معمولی و پیچیده‌ای احاطه شده است که در نتیجه فرآیند قالبسازی پلاستیک ساخته‌شده‌اند. فرآیندهای قالبسازی پلاستیک مدرن شامل قالب تزریق پلاستیک، قالب لاستیک سیلیکون مایع (LSR)، قالب‌گیری بیش از حد، قالب‌گیری اینسرت و ... می‌شود. نمونه‌های اولیه سفارشی و قطعات مصرف نهایی با فرآیند قالب تزریق پلاستیک تولید می‌شوند. فرآیند استاندارد، استفاده از خطوط گرمایش یا سرمایش تعبیه‌شده در قالب‌ها را حذف می‌کند، به طوری که قالب‌ها، که به عنوان تکنسین‌های قالب‌گیری نیز شناخته می‌شوند، می‌توانند فشار پر کردن، زیبایی‌شناسی و کیفیت کلی قطعه را به دقت کنترل کنند.
قالب گیری لاستیک سیلیکون مایع (LSR) یک ماده بسیار انعطاف پذیر است که به عنوان یک پلیمر ترموست در نظر گرفته می‌شود، به این معنی که حالت قالب گیری آن دائمی است و نمی توان آن را مانند یک ترموپلاستیک دوباره ذوب کرد. یک ابزار قالب‌گیری LSR خاص با ماشینکاری CNC طراحی شده است، بنابراین گزینه‌های مختلف پرداخت سطح را برای قسمت نهایی LSR فراهم می‌کند.
قالب گیری بیش از حد، به یک قطعه اجازه می دهد که حاوی چندین ماده باشد. پس از قالب گیری کل قسمت زیرلایه، ابزار قالب گیری روی پرس نصب می‌شود. سپس با دست در قالب قرار داده می‌شود و با مواد لاستیک سیلیکونی مایع یا ترموپلاستیک بیش از حد قالب می‌شود. قالب‌گیری اینسرت شبیه به قالب‌گیری بیش از حد است، اما معمولاً از یک قسمت زیرلایه فلزی از پیش ساخته شده استفاده می‌کند که آن را با پلاستیک بیش از حد قالب‌گیری می‌کند تا قسمت نهایی را ایجاد کند.
قالب گیری تزریقی
همانطور که از نام آن پیداست، قالب گیری تزریقی فرآیند تزریق مواد به قالب برای تولید یک قطعه است. در حالی که رایج ترین مواد مورد استفاده برای قالب گیری تزریقی فلزات، پلیمرهای ترموپلاستیک و پلیمرهای ترموپلاستیک هستند، سایر مواد ممکن شامل شیشه و الاستومرها باشند . دایکاست به طور خاص به قالب گیری تزریقی فلزات اشاره دارد.
اگرچه قالب‌گیری تزریقی فرآیندی همه‌کاره است، اما توجه دقیق به طراحی و مواد قالب، مواد مورد استفاده، شکل و ویژگی‌های مورد نظر قطعه و مشخصات دستگاه قالب‌گیری بسیار مهم است. قالب ها معمولاً از فولاد یا آلومینیوم ساخته می‌شوند و برای شکل دادن ویژگی های خاص خود با ماشین کاری دقیق انجام می‌شوند. برای تولید در حجم بالا، انواع متنوع قطعات از اجزای کوچک مانند درب بطری، آلات موسیقی تا ماشین های اسباب بازی، تا تمام پانل های بدنه خودروها و چرخ دنده ها و قطعات پلاستیکی به لطف قالب گیری تزریقی تولید می‌شوند.
به لطف پیشرفت در فناوری چاپ سه بعدی، فتوپلیمرها را می توان برای ساخت برخی از قالب های تزریقی ساده استفاده کرد، زیرا در طی قالب گیری تزریقی ترموپلاستیک های با دمای پایین ذوب نمی‌شوند.
تجهیزات مورد استفاده در قالب گیری تزریقی شامل ماشین های قالب گیری تزریقی، قالب ها و قالب های تزریقی و اجکتوری است. با توجه به هزینه بالای آنها، قالب های سفارشی با دقت زیادی با توجه ویژه به درجه حرارت و رطوبت محیط در تلاش برای جلوگیری از تاب برداشتن نگهداری می‌شوند.
دو روش اصلی برای ساخت قالب عبارتند از: ماشینکاری استاندارد (CNC) و ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM). ماشینکاری استاندارد از لحاظ تاریخی روش مرسوم‌تری بوده است و پیشرفت‌ها در CNC (کنترل عددی کامپیوتری) امکان ساخت قالب‌های پیچیده‌تر را با سرعت بیشتر فراهم کرده است. EDM، همچنین به عنوان فرسایش جرقه شناخته می‌شود، همچنین به طور گسترده ای در ساخت قالب پذیرفته شده است. فولاد رایج ترین ماده ای است که در ساخت قالب استفاده می‌شود. قالب‌های که به خوبی طراحی‌شده و از آلومینیوم سخت مدرن (آلیاژهای 7075 و 2024) ساخته شده و با نگهداری مناسب هستند، به راحتی قادرند تا 100000 قطعه یا بیشتر را به راحتی تولید کنند. فولاد ملایم، آلومینیوم، نیکل یا اپوکسی فقط برای نمونه اولیه یا دوره های تولید بسیار کوتاه مناسب هستند.
روتومولدینگ
روتومولدینگ که قالب‌گیری چرخشی نیز نامیده می‌شود، مستلزم پر کردن بار یا وزن شلیک شده از مواد در قالب توخالی گرم شده است که به دنبال آن به آرامی قالب می‌چرخد و باعث می‌شود مواد نرم شده پراکنده شوند و به دیواره‌های قالب بچسبند. قالب برای رسیدن به ضخامت یکنواخت و حفظ ضخامت یکنواخت در طول مرحله گرمایش، همواره به چرخش خود ادامه می دهد. این چرخش همچنین از افتادگی یا تغییر شکل در مرحله سرد شدن جلوگیری می کند.
مزیت متمایز روتومولدینگ این است که برای تولید قطعات بزرگ و توخالی مانند مخازن نفت یا صندلی، فرآیندی آسان‌تر از هر فرآیند دیگری است. علاوه بر این، قالب های مورد استفاده در قالب گیری روتوم به طور قابل توجهی ارزان تر از سایر انواع قالب ها هستند. مواد بسیار کمی با روتومولدینگ تلف می‌شود. مواد اضافی را اغلب می توان مجدداً مورد استفاده قرار داد که باعث اقتصادی و زیست محیطی آن می‌شود.
مزیت دیگر در خود قالب ها نهفته است. آنها نیاز به ابزار کمتری دارند، به این معنی که می توان آنها را بسیار سریعتر از سایر فرآیندهای قالب گیری تولید کرد و به تولید رساند. این به ویژه برای قطعات پیچیده ارزشمند است. قالب گیری چرخشی نیز فرآیند انتخابی برای تحویل های کوتاه مدت و عجله است. قالب ها را می توان به سرعت تعویض کرد یا از رنگ های مختلف بدون تمیز کردن قالب استفاده کرد. در فرآیندهای دیگر، ممکن است برای تبادل رنگ نیاز به پاکسازی باشد.
ایرادات اصلی عبارتند از مناطقی که در قالب به سختی قابل دسترسی هستند و مدت زمان خنک شدن طولانی که منجر به خرابی قابل توجه قالب می‌شود.
اخیراً توسعه پودرهای پلاستیکی و بهبود کنترل فرآیند منجر به افزایش قابل توجهی در کاربرد این صنعت شده است. طیف گسترده ای از اندازه های تجهیزات را می توان در بین ماشین های قالب گیری چرخشی مختلف یافت. به طور کلی، یک ماشین قالب گیری چرخشی از قالب، یک کوره، یک محفظه خنک کننده و دوک های قالب تشکیل شده است. پوشش یکنواخت پلاستیک در داخل هر قالب با نصب دوک ها بر روی یک محور چرخشی حاصل می‌شود. کیفیت قالب‌ها، معمولاً بر پایه آلومینیوم، مستقیماً با کیفیت و پرداخت محصول نهایی مرتبط است.
ماشین آلات مختلف روتومولدینگ به شرح زیر است:
-
دستگاه راک اند رول
-
دستگاه تاشو
-
ماشین چرخشی عمودی یا بالا و پایین
-
جت کردن مواد
-
ماشین چرخشی عمودی یا بالا و پایین
-
ماشین شاتل
-
دستگاه بازوی چرخشی
-
دستگاه چرخ فلک
دستگاه راک اند رول به طور عمده برای تولید قطعات باریک طولانی تخصص دارد. دستگاه تاشو یک دستگاه قالب گیری چرخشی تک بازویی است که در همان محفظه ها گرم و سرد می‌شود و نسبت به دستگاه های شاتل و بازوی چرخشی فضای کمتری را اشغال می کند. ماشین‌های چرخشی عمودی از نظر اندازه کوچک تا متوسط (در مقایسه با سایر ماشین‌های روتومولدینگ) در نظر گرفته می‌شوند و به لطف محفظه‌های گرمایش و سرمایش فشرده‌شان از نظر انرژی کارآمد هستند.
اگرچه یک ماشین شاتل تک بازویی وجود دارد، اکثر ماشین های شاتل دارای دو بازو هستند که قالب ها را بین محفظه گرمایش و ایستگاه خنک کننده به طور متناوب تغییر می دهند. بازوها مستقل از یکدیگر هستند و قالب ها را به صورت دو محوره می چرخانند. دستگاه بازوی چرخشی برای شرکت هایی با چرخه خنک کننده طولانی مدت یا زمان قالب گیری طولانی مفید است. می تواند تا چهار بازو با حرکت دو محوره داشته باشد. هر یک از بازوها مستقل از دیگری است زیرا لازم نیست همه بازوها را به طور همزمان کار کنید. ماشین چرخ و فلک یکی از رایج ترین ماشین های دو محوره در صنعت است. این می تواند تا چهار بازو و شش ایستگاه داشته باشد و در طیف وسیعی از اندازه ها موجود است.
این ها نمونه ای از خدمات قالبسازی پلاستیک و ساخت قالب در مجموعه قالب سازی فن آور پلاستیک است.
