اعتبارات رئيسية في تصميم قوالب حقن البلاستيك للأجزاء عالية الدقة

يتطلب تصميم قوالب حقن البلاستيك للأجزاء عالية الدقة فهمًا عميقًا لسلوك المواد وبناء القالب ومعلمات العملية. يضمن القالب المصمم جيدًا دقة الأبعاد، والقدرة على التكرار، وعمر الأداة الطويل، وهي كلها أمور بالغة الأهمية لتصنيع مكونات بلاستيكية عالية الجودة.

اختيار المواد وأثرها على تصميم القالب
تتصرف المواد البلاستيكية الحرارية المختلفة بشكل مختلف أثناء عملية القولبة بالحقن. على سبيل المثال، تتمتع مواد مثل ABS، والبولي كربونات (PC)، والبولي بروبيلين (PP) بخصائص تدفق ومعدلات انكماش وخصائص حرارية فريدة من نوعها. يساعد الأخذ بعين الاعتبار هذه العوامل بدقة أثناء تصميم القالب على تجنب العيوب مثل الانحناء أو علامات الغرق أو الملء غير المكتمل.

يتعين على المصممين اختيار درجة الفولاذ المناسبة للقالب بناءً على مادة الجزء وحجم الإنتاج. تُستخدم الفولاذ الأكثر صلابة مثل H13 أو P20 عادةً في القوالب ذات الحجم الكبير لمقاومة التآكل، بينما يمكن اختيار الألومنيوم للنماذج الأولية أو عمليات التشغيل ذات الحجم المنخفض نظرًا لقابليته للتصنيع.

تصميم تجويف القالب واللب
يجب تصميم تجويف القالب (الجزء الأنثوي) واللب (الجزء الذكري) بهندسة دقيقة لتحقيق شكل الجزء النهائي المطلوب. تعتبر الميزات مثل زوايا المسودة، والأقطار، والتخفيضات أمرًا بالغ الأهمية:

زوايا المسودة: توفر تفتقًا طفيفًا لتسهيل إخراج الجزء المصبوب بسهولة دون إتلافه. عادة 1-3° اعتمادا على المادة.

الشرائح والأقطار: تعمل على تقليل تركيز الضغط وتحسين تدفق المواد.

التخفيضات: تتطلب آليات إضافية مثل الإجراءات الجانبية أو الرافعات، مما يضيف تعقيدًا ولكنه يتيح هندسة الأجزاء المعقدة.

نوع البوابة وموقعها
البوابة هي المكان الذي يدخل منه البلاستيك المنصهر إلى تجويف القالب. يؤثر اختيار نوع البوابة وموضعها الصحيح على توازن التعبئة ووقت الدورة وجماليات الأجزاء. تشمل أنواع البوابات الشائعة ما يلي::

بوابة الحافة: سهلة التصنيع، شائعة الاستخدام ولكنها قد تترك علامات بوابة مرئية.

بوابة الغواصة: يتم تقليمها تلقائيًا أثناء القذف، مما يقلل من المعالجة اللاحقة.

بوابة ذات رأس دبوس أو رأس ساخن: للقوالب متعددة التجاويف لضمان التعبئة الموحدة.

يتم اختيار موقع البوابة لتقليل خطوط اللحام ومصائد الهواء وتركيزات الإجهاد.

تصميم قناة التبريد
يعد تصميم نظام التبريد الفعال أمرًا ضروريًا للتحكم في أوقات الدورة وجودة الأجزاء. يجب وضع قنوات التبريد بالقرب من جدران تجويف القالب لاستخراج الحرارة بكفاءة وبشكل متساوٍ.

تشمل ممارسات التصميم الشائعة ما يلي::

استخدام قنوات التبريد المطابقة (التي تم إنشاؤها بواسطة التصنيع الإضافي) لمتابعة هندسة الأجزاء المعقدة.

موازنة معدلات التدفق في دوائر التبريد لمنع النقاط الساخنة.

تصميم القنوات ذات القطر والتباعد المناسبين لتحقيق أقصى قدر من انتقال الحرارة.

نظام التهوية
تسمح الفتحات للهواء المحبوس بالخروج أثناء الحقن. تمنع التهوية المناسبة علامات الحروق، والطلقات القصيرة، والعيوب الأخرى الناجمة عن الغازات المحاصرة. يتم عادةً وضع أخاديد التهوية في نقاط التعبئة الأخيرة أو بالقرب من خطوط الفصل بعمق 0.02–0.05 ملم.

نظام القذف
يقوم نظام القذف بإزالة الجزء المبرد من القالب. تشمل الآليات الشائعة دبابيس القذف، أو الأكمام، أو لوحات التجريد. يجب أن يتجنب تصميمها إتلاف الأجزاء الحساسة ويسمح بتوزيع قوة القذف بشكل ثابت.

تحليل تدفق القالب
قبل الانتهاء من تصميم القالب، يستخدم المهندسون برنامج محاكاة تدفق القالب للتنبؤ بكيفية ملء البلاستيك المنصهر للتجويف. يسلط هذا التحليل الضوء على المشكلات المحتملة مثل خطوط اللحام، أو مصائد الهواء، أو التعبئة غير المتساوية، مما يتيح إجراء تعديلات على التصميم قبل بدء استخدام الأدوات المكلفة.

التسامحات والتشطيب السطحي
تتطلب الأجزاء عالية الدقة تحمُّلات أبعادية ضيقة، غالبًا ضمن ±0.05 ملم أو أقل. ويحقق صانعو القوالب ذلك من خلال التصنيع الدقيق والمواد عالية الجودة ومعايير العملية الخاضعة للرقابة. تتطلب متطلبات تشطيب السطح أيضًا مستويات تلميع القالب، والتي تتراوح من الخشن (للأجزاء الهيكلية) إلى التشطيب المرآة (للتطبيقات التجميلية).