يشير انكماش قولبة الحقن ببساطة إلى مقدار تقلص البوليمرات خلال مرحلة التبريد. خلال عملية قولبة الحقن، يتم حقن مادة بلاستيكية مذابة في تجويف القالب تحت ضغط عالٍ، وعندما تبرد المادة البلاستيكية، تنكمش أثناء تصلبها. يمكن أن يتسبب هذا الانكماش في أن يكون الجزء المقولب أصغر من الحجم المقصود، وأن يكون له شكل غير متساوٍ يُعرف بالتشوه.
يمكن أن يختلف انكماش قولبة الحقن اعتمادًا على نوع المادة البلاستيكية المستخدمة، وتصميم الجزء، وظروف المعالجة. من المهم أخذ الانكماش المتوقع في الاعتبار خلال مراحل التصميم والتشكيل لضمان أن الجزء النهائي يلبي المواصفات المطلوبة.
لتكون آمنًا، غالبًا ما يعوض المصنعون عن الانكماش عن طريق زيادة حجم تجويف القالب أو إضافة مادة إضافية إلى الجزء، والتي يتم تقليمها أو تشكيلها بعد القولبة لتحقيق الأبعاد المطلوبة.
معدل انكماش القالب
قبل بدء الإنتاج، يجب أن يكون معدل انكماش القالب قد تم التنبؤ به للقضاء على التكلفة الإضافية والتعديلات. جميع المواد البلاستيكية لها نسبة انكماش دنيا وعظمى، مما يساعدك على تقييم التغييرات في البلاستيك من وقت تشكيله إلى حين تبريده بالكامل. يجب أخذ هذا والعوامل الأخرى التي تؤثر على معدل الانكماش في الاعتبار.
أنواع انكماش قولبة الحقن البلاستيكية
هناك حوالي أربعة أنواع من انكماش قولبة الحقن البلاستيكية، كل منها يحدث تحت ظروف فريدة؛ وتشمل ما يلي.
الانكماش الإقليمي: يحدث هذا عندما يختلف معدل الانكماش في أجزاء المنتج بين تلك الأقرب إلى بوابة القالب والمناطق الأقرب إلى نهاية منطقة الملء. يتسبب هذا في أن يكون الجزء القريب من البوابة أكثر سمكًا بينما يصبح الطرف الآخر أرق قليلاً. لذلك، تسحب الأجزاء السميكة الجزء الأرق، مما يتسبب في انكماش مشوه.
انكماش السماكة: يحدث هذا الانكماش عندما تختلف المناطق العلوية والسفلية من نفس القالب في معدل التبريد. إنها حالة حيث يبرد الجزء العلوي أسرع من الجزء السفلي، وهذا التفاوت يتسبب في انحناء الجزء المقولب نحو الجانب البارد، مما يؤدي إلى انكماش أكثر فأكثر حتى يتجمد هذا الشكل الجديد في مكانه.
الانكماش الاتجاهي: يحدث هذا نتيجة لتفاوت في محاذاة الجزيئات والألياف. يظهر الانكماش بشكل متوازي ومتعامد مع اتجاه مادة القالب واتجاه التدفق. لذلك، تنكمش المادة أكثر في الاتجاه الذي يتخذه تدفق المادة.
انكماش في المستوى: من الشائع أن تنكمش البوليمرات بشكل أقوى قليلاً في اتجاه السماكة مقارنةً بمستوى السطح. يحدث هذا بسبب حالة تُسمى تقييد القالب، وهي ببساطة نقص التقييد في الجزء السميك. هذا الاختلاف في الانكماش يتسبب في تشوه خطير من الزوايا، ويمكن أن يجعل المنتج تالفًا وغير صالح للاستخدام.
كيف تحسب انكماش القالب؟
الطريقة الأكثر إقناعًا لحساب معدل انكماش الحقن البلاستيكي هي تطوير أداة نموذجية لمحاكاة متطلبات التبريد والتغذية المستخدمة خلال الإنتاج. لن توفر هذه التقنية قياسًا دقيقًا للانكماش فحسب، بل ستتيح أيضًا فرصة لتغيير الأدوات قبل بدء الإنتاج في حالة توقع عيب محتمل.
توضح الخطوات التالية كيفية حساب انكماش القالب:
أولاً، حدد الأبعاد الأصلية للقالب.
بعد ذلك، حدد أبعاد الجزء المقولب.
ثالثًا، اطرح أبعاد الجزء المقولب من الأبعاد الأصلية للقالب.
أخيرًا، قسّم الفرق في الأبعاد على الأبعاد الأصلية للقالب واضرب في 100 للحصول على نسبة انكماش القالب.
بعد حساب نسبة انكماش القالب، تحقق من إجابتك مع المواصفات المعطاة.
ما الذي يسبب انكماش القالب
في تصنيع الأجزاء البلاستيكية، يُعتبر الانكماش عملية طبيعية في قولبة الحقن التي تشير إلى مقدار تقلص البوليمرات خلال مرحلة التبريد. السبب الرئيسي للانكماش هو الانتقال من كثافة البلاستيك المذاب إلى كثافة حالته الصلبة المبردة. بينما يحدث ذلك خلال مرحلة التبريد، يمكن أن يستمر الانكماش الطفيف بعد إخراج الجزء حيث تستقر الرطوبة ودرجة الحرارة. إذا انكمشت مناطق الجزء بشكل غير متساوٍ – المعروف بالتشوه – يمكن أن يتسبب ذلك في عيوب خطيرة في الجزء. بالإضافة إلى تغير كثافة البوليمر، هناك عوامل أخرى تسهل الانكماش المتغير أيضًا.
أسباب أخرى لانكماش قولبة الحقن
يتأثر الانكماش بتركيب البلاستيك وخصائص المادة، ويمكن أن تساهم ظروف المعالجة – مثل معدل التدفق ودرجة الحرارة – وتصميم الجزء أيضًا. دعونا نراجع بعض هذه الأسباب:
تركيب البلاستيك: تتمتع البلاستيكات شبه البلورية مثل البولي إيثيلين بمعدل انكماش أعلى من البلاستيكات غير البلورية، مثل ABS. يتكون التركيب الجزيئي للبلاستيكات شبه البلورية من بلورات صغيرة، وهي بنية أصغر وأكثر كثافة من البوليمرات غير البلورية، مثل البولي كربونات.
الوزن الجزيئي: الراتنجات ذات الوزن الجزيئي العالي تميل إلى أن تكون لزوجتها أعلى عند ملء قالب الحقن وانخفاض الضغط أثناء وجودها في التجويف. هذا الضغط المنخفض يمكن أن يؤدي إلى معدلات انكماش أعلى في الجزء النهائي.
المضافات: الحشوات، مثل الألياف الزجاجية والسيراميكية، لديها تمدد حراري منخفض، لذا أثناء عملية التبريد، تميل إلى الانكماش بشكل أقل.
مستوى الإجهاد: أثناء عملية التشكيل، يمكن أن يتسبب الوقت ودرجة الحرارة التي يتم فيها وضع الجزء تحت الإجهاد في كمية زائدة من السائل مما يمكن أن يؤدي إلى انكماش مفرط وهشاشة.
بالإضافة إلى هذه الأسباب، تشمل المتغيرات الأخرى ضغط الحقن، ودرجات حرارة الذوبان والقالب، وهندسة الجزء. نظرًا لوجود العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على الانكماش، من الضروري العمل مع مصنع يمكنه حساب معدل انكماش الجزء بدقة لتجنب العيوب.
كيف يمكن التحكم في الانكماش أثناء قولبة الحقن؟
كل مادة لها معدل انكماش يتم تقديمه من قبل الشركة المصنعة. يمكن استخدام هذا للتنبؤ 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، كلما تمددت الجزيئات أكثر. عندما تبرد هذه الجزيئات تنكمش مرة أخرى. كلما كانت درجة حرارة البلاستيك أقل في وقت الصب، كلما قل الانكماش الذي سيحدث أثناء عملية التبريد.
درجة حرارة القالب
التحكم في درجة حرارة القالب يمكن أن يتحكم في الانكماش. 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 محزمة بإحكام، كلما قل السماح للحركة أثناء تبريدها. كلما زاد الضغط عند الحقن، كلما قل انكماش البلاستيك.
طالما يتم تطبيق الضغط حتى يتصلب البلاستيك، فإن الانكماش سيكون محدودًا. إذا تم تحرير الضغط قبل أن يبرد البلاستيك تمامًا، فإن الانكماش سيتفاقم. الحفاظ على البلاستيك مقيدًا في مكانه أثناء تبريده لعكس نمط الانكماش المعتاد يتحكم في الانكماش ولكن العملية تستغرق وقتًا أطول وتكلف أكثر. إجبار الهواء على الأجزاء البلاستيكية يساعد أيضًا في استقرارها.
الغمر في الماء البارد
طريقة أخرى لتبريد الجزء البلاستيكي بسرعة هي إسقاطه في ماء بدرجة حرارة الغرفة. هذا يبرد المادة إلى ما دون نقطة انصهارها ويوقف الانكماش بعد التشكيل. هذا يساعد الجدران الداخلية للبلاستيك على التصلب 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 ذلك في حدوث 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 أجزائك تخرج كما يجب في كل مرة. تريد نتائج متسقة عندما يتعلق الأمر بمشاريع قولبة الحقن. صياغة المواد، أبعاد القالب، وتفاصيل المعالجة كلها ستؤثر على الانكماش. دعنا نجد أفضل طريقة للتحكم في الانكماش ومساعدتك في تحقيق أفضل النتائج الممكنة لمشروع قولبة الحقن التالي الخاص بك.
الخاتمة
انكماش قولبة الحقن هو مشكلة شائعة في تصنيع الأجزاء البلاستيكية. ولكن يمكن تجنبها باتباع بعض الخطوات، والتي تشمل تقييم معدل انكماش الراتنج للتحقق من موثوقية البوليمر، وتكوين البوليمر، وعملية قولبة الحقن، وشكل الجزء البلاستيكي. كل هذه العناصر تلعب دورًا حاسمًا في منع حدوث الانكماش.
بشكل عام، فهم أسباب وكيفية حل الانكماش في قولبة حقن البلاستيك هو عامل حاسم لنجاح كل عملية قولبة بالحقن.
