فهم الانكماش في قولبة حقن البلاستيك

1.ماذا يعني "الانكماش"؟

من الضروري فهم ما هو الانكماش، وكيف يحدث في أنواع مختلفة من البلاستيك المستخدم في التشكيل بالحقن، وكيف يحدث. يمكن أن يساعدك فهم هذه الجوانب في فهم العملية وأهميتها. ولكن يمكن أن يساعد أيضًا في الحفاظ على انكماش عملي لا يؤثر على متطلبات حجم المنتج النهائي، مما يؤدي إلى منتجات معيبة. لذا استمر في القراءة لتتعلم عن انكماش البلاستيك في التشكيل بالحقن.

تخضع عملية التشكيل بالحقن للبلاستيك لعملية تُعرف بالانكماش، والتي تتقلص أثناء تبريدها بعد حقنها. يحدث معظم الانكماش داخل القالب أثناء تبريده، ولكن لا يزال هناك بعض الانكماش بعد إخراج الجزء لأنه يستمر في التبريد.

يشير إلى مدى تقليل حجم المكون البلاستيكي بعد إزالته من القالب وتركه ليبرد. تلعب أنواع البلاستيك، وظروف التشكيل، وبناء القالب، وعوامل أخرى دورًا في انكماش البلاستيك.

هناك مجموعة واسعة من معدلات الانكماش بين المواد البوليمرية المختلفة. ثانيًا، يؤثر معدل انكماش الأشكال البلاستيكية بشكل كبير على مدى تقلص البلاستيك، ودرجة صعوبة الهيكل الداخلي للمكون، ووجود أو عدم وجود إدخالات.

يمكن أن يصل انكماش الأجزاء البلاستيكية المقولبة إلى 20% من حيث الحجم عند قياسها في درجة حرارة المعالجة ودرجة حرارة البيئة المحيطة. يؤدي هذا الانكماش في حجم البوليمرات غالبًا إلى تشوه الأجزاء واختلاف الأبعاد. تحدث هذه التغييرات بين الأجزاء المصنعة والقالب.

2.كيف تحسب معدلات الانكماش لضمان منتج نهائي متين؟

من المهم التنبؤ بالانكماش قبل بدء الإنتاج لتجنب التعديلات المكلفة والمستهلكة للوقت على الأدوات. جميع أنواع البلاستيك لديها نسبة انكماش دنيا وعظمى، ولكن يجب عليك أخذ جميع العناصر الأخرى التي تؤثر على معدل الانكماش في الاعتبار. أفضل طريقة لحساب معدل الانكماش هي تطوير أداة نموذجية لمحاكاة مواصفات التبريد والتغذية المستخدمة أثناء الإنتاج. لن يوفر ذلك قياسًا دقيقًا للانكماش فحسب، بل سيوفر أيضًا فرصة لتعديل الأدوات قبل عملية الإنتاج إذا حدثت أي عيوب. تحديد معدل انكماش التشكيل بالحقن للبلاستيك أمر حيوي للحفاظ على إنتاج سلس.

3.متى يحدث الانكماش؟

· الفرق في الطول الناتج عن التمدد الحراري والانكماش البارد في البوليمرات

عندما يحتاج القالب لعملية التشكيل بالحقن إلى أن يتم تصنيعه، من الضروري إذابة المكونات الخام للبلاستيك. في هذه المرحلة، ترتفع درجة حرارة عملية الذوبان إلى ما بين 200 و300 درجة، ويتم تسخين وتوسيع المكونات الخام للبلاستيك. ستنخفض درجة حرارة قالب الحقن أثناء عملية التبريد، مما يؤدي إلى احتمال تقليل حجمه.

· التباينات في التركيب الذري والجزيئي للبلاستيك

على سبيل المثال، أثناء عملية التشكيل للبلاستيك الحراري، تتحول بنية الجزيئات التي تشكل الراتنج من خطية إلى شكل جسمي. نظرًا لأن الكتلة الحجمية للشكل الجسمي أكبر من تلك للبنية الخطية، ولأن الحجم الكلي للبنية الخطية يتناقص، يصبح الشكل الجسمي أصغر.

· تغيير في الإجهاد المتبقي

يمكن أن تؤثر قوة الضغط أثناء التشكيل، والتباين في الخواص، والخلط غير المتساوي للإضافات، ودرجة حرارة القالب على الأدوات أثناء استخدامها في صنع البلاستيك بالتشكيل بالحقن.
بعد التشكيل، سيظل هناك بعض الإجهاد المتبقي في القالب بالحقن. سيقل هذا الإجهاد المتبقي تدريجيًا ويعيد توزيع نفسه مع مرور الوقت. كنتيجة مباشرة، سيصبح القالب بالحقن أصغر مرة أخرى. يُشار إلى هذا النوع من الانكماش أحيانًا باسم الانكماش اللاحق.

· حجم قسم البوابة

هناك مجموعة واسعة من الأحجام المتاحة للمقاطع العرضية للقوالب بالحقن. يزيد البوابة الكبيرة من ضغط التجويف ويطيل وقت إغلاق البوابة، مما يتيح تدفق المزيد من المادة المنصهرة إلى التجويف. يتم تحقيق ذلك بزيادة تدفق الذوبان.

· نوع البلاستيك

البوليمرات البلورية، مثل البولي بروبيلين (PP) والبولي أميد (PA)، لديها انكماش أكبر بعد إزالة القالب ونطاق انكماش أوسع من البلاستيك غير البلوري، مثل البولي كربونات (PS) والأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS).

4.ماذا يحدث إذا انكمشت الأجزاء المقولبة بشكل غير متساوٍ؟

يُطلق على الانكماش غير المتساوي اسم التشوه. إذا انكمشت مناطق الجزء بشكل غير متساوٍ، فإنها تخلق ضغوطًا داخل الجزء. تعتمد هذه الضغوط على صلابة الجزء التي قد تتسبب في تشوه الجزء أو تغيير شكله. يؤدي ذلك إلى تشققات في الأجزاء أثناء الاستخدام طويل الأمد.

5.ما السبب الذي سيؤدي إلى الانكماش عند تشكيل البلاستيك بالحقن؟

التباينات في الانكماش هي السبب الجذري للتشوه، والذي قد يبدو معقدًا ولكنه بسيط للغاية. بعبارة أخرى، عندما ينكمش مكون ما بشكل متساوٍ في جميع الاتجاهات، فإنه لا يصبح أصغر فحسب، بل يحتفظ أيضًا بشكله الأصلي. من ناحية أخرى، إذا انكمش جزء واحد بمعدل مختلف عن الأجزاء الأخرى، فإن الفرق سيتسبب في توترات داخل الجزء. عندما يتم إخراج الجزء من القالب، سيصبح مشوهًا إذا تجاوزت القوى المطبقة عليه قدرته على الحفاظ على سلامته الهيكلية.

هناك أربعة أنواع رئيسية من الانكماش، وهي كما يلي:

· إقليمي

يحدث هذا عندما يكون معدل انكماش كل جزء مختلفًا عن المناطق الأقرب إلى البوابة والمناطق الأقرب إلى نهاية الملء (EOF)؛ عادةً ما يحدث هذا التباين بين المناطق الأكثر سمكًا (منطقة البوابة) والمناطق الأرق (منطقة EOF). ينكمش أحد المناطق بمعدل أسرع من الآخر.

· بعيدًا عن المادة الكثيفة

يحدث هذا الاختلاف في الانكماش عندما يختلف الانكماش في الجزء العلوي من الجزء عن الانكماش في الجزء السفلي عند قطع الجزء إلى نصفين. بسبب هذا الاختلاف، يمكن أن ينحني المكون لأن جانبًا واحدًا يمكن أن ينكمش أكثر من الآخر وبالتالي سيكون أصغر من الجانب الآخر.

· في اتجاه معين

يمكن أن تحدث اختلافات في الانكماش بالتوازي مع الاتجاه العمودي على اتجاه تدفق المادة، المعروف غالبًا باتجاه التدفق. يمكن أن يسبب ترتيب الجزيئات أو الألياف هذا. كما ذكر سابقًا، تميل المادة غير المتبلورة إلى الانكماش أكثر في اتجاه موازٍ لاتجاه التدفق. يكون انكماش المواد البلورية أكبر عادة في الاتجاه العمودي على اتجاه التدفق.

· مقارنة الاتجاه السطحي بالسمك

في كثير من الأحيان، تنكمش البوليمرات في اتجاه سمكها بدلاً من اتجاه سطحها. يحدث هذا التأثير بسبب منع العفن. يمكن أن يؤدي وجود اختلاف بين مقدار الانكماش في الاتجاه السطحي واتجاه السمك إلى التواء. غالبًا ما يحدث ذلك في زوايا الجزء، التي تكون أحيانًا أكثر سمكًا من السمك الاسمي للجدار.

6. كيفية التحكم في الانكماش أثناء قولبة الحقن؟

كل مادة لها معدل انكماش يتم تقديمه من قبل الشركة المصنعة. يمكن استخدام هذا للمساعدة في التنبؤ بالتغيرات في البلاستيك من وقت تشكيله وبعد أن يبرد تمامًا. كل مادة تتمدد عند تسخينها وتنكمش عندما تبرد إلى درجة حرارة الغرفة. كل بُعد من أبعاد المنتج البلاستيكي سينكمش بمقدار معين خلال فترة التبريد. التحكم في هذا الانكماش يمكن أن يكون المفتاح لتحسين منتجك النهائي. دعونا نتحدث عن بعض الطرق التي يمكن من خلالها التحكم في الانكماش أثناء عملية قولبة الحقن.

درجة حرارة المادة

تعديل درجة حرارة الراتنج البلاستيكي أثناء تسخينه مهم للتحكم في الانكماش. كلما زادت درجة حرارة المادة قبل صبها، زادت تمدد الجزيئات. عندما تبرد، تنكمش هذه الجزيئات مرة أخرى. كلما كانت درجة حرارة البلاستيك أقل في وقت الصب، قل الانكماش الذي سيحدث أثناء عملية التبريد.

درجة حرارة القالب

يمكن التحكم في الانكماش عن طريق التحكم في درجة حرارة القالب. استخدام قالب بارد يسمح للجوانب الخارجية للجزء بالجفاف قبل أن يتمكن من ملء وضغط المساحة بالكامل بشكل صحيح. استخدام قالب ساخن سيخلق انكماشًا أقل من القالب البارد. يسمح لجزيئات المادة البلاستيكية بالاستمرار في التحرك بحرية أثناء ملء القالب وتحقيق الضغط الصحيح قبل أن تبدأ في التبريد.

تعديلات الضغط

قوة الضغط المستخدمة لحقن المادة البلاستيكية تحدث فرقًا مباشرًا عندما يتعلق الأمر بمعدلات الانكماش. إنه الضغط المطلوب لحزم المادة في مكانها. كلما كانت المادة محكمة أكثر، قل السماح بالحركة أثناء تبريدها. كلما زاد الضغط عند الحقن، قل انكماش البلاستيك.

طالما يتم تطبيق الضغط حتى يتصلب البلاستيك، سيتم تقليل الانكماش. إذا تم تحرير الضغط قبل أن يبرد البلاستيك تمامًا، فسوف يزداد الانكماش سوءًا. الحفاظ على البلاستيك مقيدًا في مكانه أثناء تبريده لعكس نمط الانكماش المعتاد يتحكم في الانكماش ولكن العملية تستغرق وقتًا أطول وتكلف أكثر. يساعد دفع الهواء فوق الأجزاء البلاستيكية أيضًا في استقرارها.

غمر الماء البارد

طريقة أخرى لتبريد الجزء البلاستيكي بسرعة هي إسقاطه في ماء بدرجة حرارة الغرفة. يبرد هذا المادة إلى ما دون نقطة انصهارها ويوقف الانكماش بعد التشكيل. يساعد هذا في تصلب الجدران الداخلية للبلاستيك بشكل أسرع حيث تستغرق هذه المناطق وقتًا أطول لتبرد وتتصلب من الجدران الخارجية. إنها مخاطرة بعض الشيء بسبب الإجهاد الذي تسببه على المنتج. قد يتسبب في كسر أو تشقق إذا تعرض البلاستيك لدرجات حرارة قصوى في المستقبل.
تحديد كيفية انكماش وانحناء المنتج البلاستيكي أثناء تبريده مهم للحصول على منتج نهائي مثالي. العثور على طرق للتحكم في كيفية تبريد المادة يساعد في ضمان أن تكون أجزاؤك كما يجب في كل مرة. تريد نتائج متسقة عندما يتعلق الأمر بمشاريع قولبة الحقن. ستؤثر صياغة المواد وأبعاد القالب وتفاصيل المعالجة على الانكماش.

7. الخاتمة

في معظم الظروف، قد تتداخل تأثيرات متعددة أو تعزز بعضها البعض، مما يجعل من المستحيل فصل مساهمة كل تأثير. فهم كيفية ولماذا ينكمش البلاستيك في قولبة الحقن يمنح المهندسين ميزة تنافسية عند التحليل من خلال المحاكاة لبناء منتج بلاستيكي مناسب يتوافق مع ميزانيتهم وإطارهم الزمني.