ملاحظات کلیدی در طراحی قالب‌های تزریق پلاستیک برای قطعات با دقت بالا
طراحی قالب‌های تزریق پلاستیک برای قطعات با دقت بالا نیاز به درک عمیق از رفتار مواد، ساختار قالب و پارامترهای فرآیند دارد. یک قالب با طراحی خوب، دقت ابعادی، تکرارپذیری و طول عمر بالای ابزار را تضمین می‌کند که همگی برای تولید قطعات پلاستیکی با کیفیت بسیار مهم هستند.
انتخاب مواد و تأثیر آن بر طراحی قالب
ترموپلاستیک‌های مختلف در طول قالب‌گیری تزریقی رفتار متفاوتی دارند. برای مثال، موادی مانند ABS، پلی کربنات (PC) و پلی پروپیلن (PP) هر کدام ویژگی‌های جریان‌پذیری، میزان انقباض و خواص حرارتی منحصر به فردی دارند. در نظر گرفتن دقیق این عوامل در طول طراحی قالب به جلوگیری از عیوبی مانند تاب برداشتن، فرورفتگی یا پر شدن ناقص کمک می‌کند.
طراحان باید بر اساس جنس قطعه و حجم تولید، گرید فولاد مناسب را برای قالب انتخاب کنند. فولادهای سخت‌تر مانند H13 یا P20 معمولاً برای قالب‌های با حجم بالا برای مقاومت در برابر سایش استفاده می‌شوند، در حالی که آلومینیوم به دلیل قابلیت ماشینکاری بالا، ممکن است برای نمونه‌های اولیه یا تیراژ کم انتخاب شود.
طراحی حفره و هسته قالب
حفره قالب (قسمت ماده) و هسته (قسمت نر) باید با هندسه دقیقی طراحی شوند تا شکل نهایی قطعه مورد نظر حاصل شود. ویژگی‌هایی مانند زاویه‌های پیش‌نویس، شعاع‌ها و برش‌های زیرین بسیار مهم هستند.:
زاویه‌های پیش‌نویس: برای تسهیل خروج آسان قطعه قالب‌گیری شده بدون آسیب رساندن به آن، کمی زاویه مخروطی ایجاد کنید. معمولاً ۱-3° بسته به مواد.
فیلت‌ها و شعاع‌ها: تمرکز تنش را کاهش داده و جریان مواد را بهبود می‌بخشند.
برش‌های زیرین: به مکانیزم‌های اضافی مانند ساید اکشن‌ها یا لیفترها نیاز دارند که پیچیدگی را افزایش می‌دهند اما هندسه‌های پیچیده قطعات را ممکن می‌سازند.
نوع و محل دروازه
دروازه جایی است که پلاستیک مذاب وارد حفره قالب می‌شود. انتخاب نوع و موقعیت صحیح دروازه بر تعادل پر شدن، زمان چرخه و زیبایی شناسی قطعه تأثیر می گذارد. انواع دروازه‌های رایج شامل موارد زیر است:
لبه‌چینی: ماشینکاری آن آسان است، معمولاً استفاده می‌شود اما ممکن است رد لبه‌چینی قابل مشاهده‌ای از خود به جا بگذارد.
دروازه زیردریایی: هنگام پرتاب به صورت خودکار برش داده می‌شود و پردازش پس از پرتاب را کاهش می‌دهد.
دریچه سوزنی یا نوک داغ: برای قالب‌های چند حفره‌ای جهت اطمینان از پر شدن یکنواخت.
محل دروازه به گونه‌ای انتخاب می‌شود که خطوط جوش، تله‌های هوا و تمرکز تنش به حداقل برسد.
طراحی کانال خنک‌کننده
طراحی سیستم خنک‌کننده مؤثر برای کنترل زمان چرخه و کیفیت قطعه ضروری است. کانال‌های خنک‌کننده باید نزدیک به دیواره‌های حفره قالب قرار گیرند تا گرما به طور مؤثر و یکنواخت استخراج شود.
شیوه‌های طراحی رایج شامل:
استفاده از کانال‌های خنک‌کننده‌ی تطبیقی (ایجاد شده توسط تولید افزایشی) برای دنبال کردن هندسه‌های پیچیده‌ی قطعات.
متعادل کردن نرخ جریان در مدارهای خنک‌کننده برای جلوگیری از نقاط داغ.
طراحی کانال‌ها با قطر و فاصله مناسب برای به حداکثر رساندن انتقال حرارت.
سیستم تهویه
دریچه‌ها اجازه می‌دهند هوای محبوس شده در حین تزریق خارج شود. تهویه مناسب از ایجاد آثار سوختگی، آتش‌سوزی‌های کوچک و سایر عیوب ناشی از گازهای محبوس شده جلوگیری می‌کند. شیارهای تهویه معمولاً در آخرین نقاط پر شدن یا نزدیک خطوط جدایش با عمق ۰ قرار می‌گیرند.02–۰.۰۵ میلی‌متر.
سیستم تخلیه
سیستم بیرون‌انداز، قطعه سرد شده را از قالب خارج می‌کند. مکانیسم‌های رایج شامل پین‌های بیرون‌انداز، غلاف‌ها یا صفحات جداکننده هستند. طراحی آنها باید از آسیب رساندن به قطعات ظریف جلوگیری کند و توزیع نیروی پرتاب یکنواختی را فراهم کند.
تحلیل جریان قالب
قبل از نهایی کردن طراحی قالب، مهندسان از نرم‌افزار شبیه‌سازی جریان قالب برای پیش‌بینی چگونگی پر شدن حفره توسط پلاستیک مذاب استفاده می‌کنند. این تجزیه و تحلیل، مشکلات بالقوه‌ای مانند خطوط جوش، تله‌های هوا یا پر شدن ناهموار را برجسته می‌کند و امکان اصلاح طراحی را قبل از شروع ابزارآلات پرهزینه فراهم می‌کند.
تلرانس‌ها و پرداخت سطح
قطعات با دقت بالا نیاز به تلرانس‌های ابعادی دقیق، اغلب در محدوده ... دارند. ±۰.۰۵ میلی‌متر یا کمتر قالب‌سازان از طریق ماشینکاری دقیق، مواد با کیفیت و پارامترهای فرآیند کنترل‌شده به این مهم دست می‌یابند. الزامات پرداخت سطح نیز سطوح پرداخت قالب را تعیین می‌کند، از خشن (برای قطعات ساختاری) تا پرداخت آینه‌ای (برای کاربردهای زیبایی).
