ماشین های تزریقی

وظایف ماشین های تزریقی

ماشین های تزریقی

وظایف ماشین های تزریقی

آماده سازی مواد قابل استفاده و فشارهای مورد نیاز مرحله تزریق

پرکردن محفظه قالب ماشین تزریق با مواد و هدایت حرکات باز کردن قالب

بیرون انداختن قطعه ریختگی و همچنین بستن و نگه داشتن قالب

مورد اول به عهده ی واحد تزریق بوده در صورتی که مورد سوم به وسیله ی واحد بستن اجرا می شود.

ب) واحد تزریق

واحد تزریق وظیفه دارد مواد قالب را که بیشتر به صورت گرانول است به جلو رانده ، ذوب، هموژنیزه و همچنین خمیری کرده و بالاخره به درون قالب فشار دهد.

به این منظر مواد گرانول در یک اسکترودر حلزونی پیستونی، یک حلزون سه ناحیه ای در داخل یک سیلندر مراحل مکش تراکم رانش را طی کرده تا در محفظه جلویی حلزون بچرخد و به عنوان یک مذاب قابل انجام کار آماده شود.

پس از مرحله خمیری شدن حلزونی متوقف می شود تا اینکه به وسیله ی یک سیلندر هیدرولیکی مذاب به محفظه ی قالب فشرده شود.( با یک حرکت محوری سریع تا ناحیه یmm/1000s)

پ)کمیت های تنظیم

تعداد دور حلزونی علاوه بر قطر حلزون به اندازه سرعت محیطی که از ظرف شرکت های سازنده مواد داده می شود بستگی دارد(جدول ا).

جدول ا - کمیت های تنظیم برای خمیر کردن

مواد قالب

PVC-PMMA

 

250-200-180-150 دمای موادT به

0/3-0/1- 0/08 سرعت محیطیVMAX به M/S

120-80-80-40-فشار ایست P بهBAR

مقدار مقاومت مواد در نوک حلزونی در مرحله تزریق تحت واژه فشار ایست بیان می شود

این فشار فشاری است که درون مواد تجمعی در محفظه ی جلویی حلزونی ایجاد می شود این فشار باعث می شود که حلزونی در حین خمیر کردن مواد به سمت عقب رانده شود. حرکت حلزونی به سمت عقب موقعی پایان می یابد که مقدار مواد تجمعی در محفظه جلویی حلزونی به حدی برسد که محفظه قالب را پر کند (شکل3)

مقدار تنظیمی فشار ایست، تحت شرایطی به ویسکوزیته و مقدار حساسیت حرارتی مواد بستگی دارد. (جدول شماره 1)

در ضمن PVC نقاط و ناحیه ای که دمای سیلندر می تواند تنظیم شود در جدول 2 با بیان یک مثال از مواد نشان داده شده است.

جدول 2: دماهای سیلندر برای PVC به CO

محدوده ی قیف تغذیه:MH1 MH2 MH3 DH

30..4 14…160 160…17 16…10 170..210

گرمکن نازل دار: DH گرمکن پوشش: MH

واحد بستن

واحد بستن نیمه های قالب را که به صفحات روبند متحرک است مرتبط هستند در برمی گیرد. باز کردن، بستن و نگه داشتن قالب به وسیله ی یک سیستم اهرم مفصلی یا با یک سیستم محرکه تمام هیدرولیک انجام می شود.

نیروی بستن – نیروی نگهداری

نیروی بستن عبارتست از نیرویی که میلهای راهنما پس از مرحله بستن تحت تنش قرار می گیرند .میلهای راهنما به همان اندازه که قالب فشرده می شود دچار افزایش طول می شود.

در واقع به واسطه ی وجود فشار داخلی میلهای راهنما IFA=PW.AT یک نیروی باز کننده سبب تزریق مواد می شود. مجموع نیروهایی که موقع عمل تزریق به میلهای راهنما وارد می شود تحت نام (نیروی نگهداری) عنوان می شود این نیرو همیشه از نیروی بستن بیشتر است.

اگر نیروی باز کننده از نیروی نگهداری بیشتر باشد تجهیزات بین دو نیمه قالب بلند شده و مذاب از درز قالب ها بیرون زده و منجر به ایجاد پلیسه یا تشکیل پوسته های شناور می شود این پدیده را اضافه تزریق یا اضافه برریزی می نامند)

با وجود این باید برای جلوگیری از یک شکم دادگی صفحات حامل نیمه های قالب باید مقدار نیروی نگهداری حتی الامکان در حد کم تنظیم شود این شکم دادگی به این ترتیب ایجاد می شود که فشار داخلی قالب موقع تزریق سعی دارد که نیمه های قالب را در محدوده ی محفظه از یکدیگر جدا کند در صورتی که نیروهای نگهداری فقط در محدوده ی انتقال مستقیم نیرو موثر است.

مقدار این شکم دادگی به ویژه در صفحات با صلبیت پایین و در محدوده ی مقابل دهانه ی مرکزی قالب مربوطه به بخش نازل قبل از همه در نقطه مقابل سیستم پران زیاد است.

پدیده ی شکم دادگی باعث تشکیل پلیسه می شود و سبب می گردد فشار تزریق در حد بیشترین مقدار خود نتواند انتخاب شود.

یکی از روشهای رفع عیب این است که غلتکهای تکیه گاهی با اضافه اندازه ی MM 0/03 تا0/05در مقابل تکیه گاه های خارجی طراحی شود.

همچنین برای تخلیه ی هوای محفظه ی قالب موقع تزریق از طریق سطوح تماس نیمه های قالب نیروی بستن باید حتی الامکان کم باشد.

تلورانس های اندازه در محل تزریق

تلورانس های قالب دستیابی بیشتر به انقباض مواد تزریق و نوع اندازه ها بستگی داشته که د این مورد کیفیت ماشین تزریق و قالب نیز نقش دارند.

مثلا رعایت تلورانس های کوچکتر در مواد آمورف نسبت به مواد نیمه کریستال آسانتر است. همچنین اندازه های وابسته به قالب را می توان دقیق تر ایجاد کرد تا اندازه هایی که به قالب وابسته نیست موقع بسته بودن بین اجزای متحرک قالب به وجود آید.

DIN16091 در تعیین تلورانس ابتدا گروه های تلورانس را در رابطه با مواد تزریق انقباض ضریب (ر.ک به جداول و استاندارد به ) تشکیل شده سپس متناسب با این گروه های تلورانسی نوع و اندازه تعیین شده و انحرافات مجاز و محدوده های مختلف اندازه نامی مرتب می شود که جدول A1 نشان می دهد که چگونه می توان تلورانس عمومی برای اندازه مربوط به قالب را بدست آورد. MM35پایه

(جدول1) بدست آوردن تلورانس عموی

گروه تلورانس 150 پلی اتیلن

رقم مشخصه 3 اندازه وابسته به قالب

30MM-40MM

محدوده اندازه نامی

MM0/39

تلورانس عمومی

اصول طراحی قطعات تزریقی

ضخامت دیواره ها باید به اندازه کافی زیاد باشد تا قبل از اینکه مواد شدیداً خنک یا پخته شوند بتواند محفظه قالب را با اطمینان پر کند، بنابراین باید حداقل ضخامت دیواره متناسب با طول مسیر جریان در قالب و قابلیت جریان مواد تزریق انتخاب شود.

ضخامت دیواره ی قطعات تزریقی باید همه جا یکسان باشد. مقدار اين ضخامت در حالت معمولي 1mm –3mm و در قطعات بزرگ 3mm-4mm است. ضخامت هاي زير 0/4mm و بالاي mm 8 فقط در شرايط كاري ويژه اي قابل توليد هستند .

باید از هرگونه تجمع موضعی مواد و تغییر مقطع ناگهانی پرهیز شود، زیرا این پدیده می تواند روی سطوح قطعه کار منجر به نقاط تورفته و در داخل قطعه کار منجر به تشکیل مک شود.

علاوه بر این در ضخامت های نامساوی دیواره ها در نتیجه خنک شدن غیر یکنواخت تنش های داخلی در آن ایجاد شده که می تواند در گونه های تند و لبه ها به تشکیل ترک هایی منجر شود. اگر یک قطعه تزریقی باید پایداری بالاتری داشته باشد، می توان به وسیله ی پره های تقویت آن را عملی کرد.

برای اینکه بتوان قطعه تزریقی را به سادگی و سریع از قالب خارج کرد، تمام سطوح قطعه کار که در جهت باز شدن قالب قرار دارند، باید شیب هرمی داشته باشند علاوه بر این بایستی اطمینان حاصل شودکه قطعه تزریقی موقع باز شدن قالب روی نیمه مربوط به واحد بستن نشسته و به وسیله ی تجهیزات پران خارج شود.

مقادیر شیب در جدول 1 فقط به عنوان مقادیر تقریبی هستند زیرا این مقادیر نه فقط به ارتفاع قطعه تزریقی، بلکه به شکل و قطر آن، مقدار انقباض و مرحله خروج قطعه کار از قالب نیز بستگی دارد.

انقباض

در تعیین محفظه قالب، باید انقباض و انقباض نهایی احتمالی مورد توجه قرار گیرد. تغییر اندازه قطعات در اثر جمع شدن مواد موقع خشک شدن را انقباض گویند. در تعیین انقباض( با جدول 1 مقایسه شود) این شکل نیز به آن اضافه می شود که باید اختلاف انقباض ونیز انقباض نهایی مورد توجه قرار گیرد.

اختلاف انقباضی هنگامی بروز می کند که انقباضات در جهت جریان و به طور عمود بر آن برابر نباشند. اختلاف انقباض عبارت است از اختلاف طولی و عرضی انقباض.

تفاوت اندازه ی یک قطعه تزریقی که تا دمای محیط خنک شده، از انداز ه ای که همان قطعه تحت یک دمای معین قرار گیرد را انقباض نهایی می گویند. ابعاد قطعه تمام شده در اثر انقباض نهایی باز هم کوچکتر می شوند.

تعیین مقدار عددی انقباض خیلی مشکل است، زیرا چند عامل موثر به طور همزمان در این رابطه تاثیر دارند.

به عنوان مثال ترموپلاستهای آمورف (مثلا پلیستیرول) تقریبا بدون وابستگی به شرایط خارجی انقباض کمتری دارند. مواد مصنوعی نیمه کریستال( مثلا پلی اتیلن) برعکس محدوده انقباض بزرگتری دارند( جدول 1)

فشارهای تزریق و نهایی بیشترین اثر را بر پدیده انقباض دارند. هر چقدر این فشارها بزرگتر باشند، به همان نسبت هم انقباض کمتر می شود.

دمای قالب عامل موثر دیگری بر انقباض به شمار می رود. هر قدر اندازه این دما بالاتر باشد، به همان نسبت هم تشکیل کریستال مناسب تر، ولی انقباض حاصله بیشتر میشود.

(جدول 1) مقادیر مهم برای شرایط فرآیند کاری تزریق

شیب به درصد

انقباض به درصد

دمای قالب

دمای مواد

مواد تزریق bar به ps فشار تزریق barبه pn فشار نهایی

1,5 Ca. 0,45 10…5 150...280 (0,3..0,6).Ps 1000…1500پليستيرول

---- 0,4 …0,7 50….85 180-240 (0,3..0,6).Ps 1200…1500 ABS

0,2…2 1,5…2 20….60 140-350 (0,3..0,6).Ps 1200…1500پلي اتيلن

1,5 1,2…2,2 20…60 150-260 (0,4..0,6).Ps 1200…1800پروپايلن

1 0,7…0,8 58…120 230...320 (0,4..0,6).Ps 1300…1500پلي كربنات

1,5 0,5…0,7 20…60 140...210 (0,3..0,6).Ps 800…1600پلي‌ونيل كلرايد

ساختمان قالب های تزریق

قالبهای تزریق از نظر ساختمان مانند قالبهای دیاکاست می باشند این قالبها اساساً از نیمه های متحرک و ثابت، ماهیچه ها، کشویی ها، سیستم راهگاهی تجهیزات بیرون انداز و نیز سیستم خشک کن قالب تشکیل شده است.

نازل ها:

وظیفه ارتباط سیلندر تزریق و قالب به عهده ی نازلها است . نازلها طوری محکم به بوش راهگاه فشار داده می شوند که بتوانند افزون بر این نقش در یک ماده آب بندی هم داشته باشند علاوه بر این نازلها باید مذاب آماده را حتی الامکان بدون اتلاف فشار و دما به محفظه قالب هدایت کنند. در اثر تماس نازل با قالب خنک مقدار زیادی گرما از بدنه نازل و در نتیجه از مذاب گرفته می شود. استفاده از نازل حرارتی و همچنین بلند کردن نازل و قالب پس از اتمام زمان اعمال فشار نهایی اقدام موثری در این رابطه است.

نازل بار

اگر چقرمگی مذاب اجازه دهد، بیشتر از نازل بار استفاده می کنند. به دلیل کانال های صاف، اتلاف فشار و دما بسیار پایین است. همچنین نازل باز به سادگی قابل تمیز شدن و شستشو است. خطر اینکه آیا مذاب از نازل می تواند خارج شود، با کوچکتر شدن سوراخ نازل تقریباً8 MM تا 3MM پیوسته کاهش می یابد.

اگر مذاب خیلی رقیق است باید نازل های قفلی مثلا نازل های قفلی کشویی یا نازل از نازلهای قفلی سوزنی پیش بینی شوند، این نازلها طوری طراحی شده که سوراخ نازل پس از هر مرحله تزریق بسته شده و به این ترتیب از خروج مذاب جلوگیری می شود.

راهگاه

راهگاه یک سیستم متشکل از مسیرهای جریان است که در آنها مواد قابل جریان از نازل به محفظه قالب راه می یابد.

این سیستم از مخروط راهگاه،کانال های توزیع و گلویی تزریق تشکیل می شود. در حالات ساده تر، این مسیرهای جریان می تواند مثلا به یک سوراخ مخروطی که مستقیما به محفظه قالب منتهی می شود خلاصه گردد.

نقطه اتصال راهگاه به محفظه قالب را گلویی تزریق می نامند شکل راهگاه باید طوری باشد که توده ی مذاب از کوتاهترین مسیر ممکن و یا حداقل اتلاف گرما و فشار به محفظه قالب راه یابد. سطح مقطع مسیرهای جریان باید طوری اندازه گیری شده باشد که پر شدن راهگاه و همچنین محفظه ی قالب یکنواخت انجام شود.

شکل راهگاه ها:

شکل راهگاهها باید طوری شود که برای حالت ویژه و خواسته مطرح شد، مناسب باشد. همچنین باید به عوامل موثرتر نظیر اجرای قالب مواد قالب و نوع قالب تزریق نیز توجه شود.

راهگاههای ستونی یا مخروطی

راهگاههای ستونی یا مخروطی بیشتر برای قطعات ریختگی دورانی متقارن و سنگین استفاده می شوند این راهگاه به جهت اینکه بعداً بریده می شوند، نباید روی سطوح ظاهری ایجاد شوند.

باید طوری انتخاب شوند که راهگاه همیشه از قطعه تزریق آهسته تر خنک شود. به این ترتیب می توان به این نکته دست یافت که هنوز مقدار مذاب کافی می تواند با اعمال فشار نهایی وارد شود.

راهگاه نقطه ای

موقع خروج قطعه کار از قالب راهگاه نقطه ای از محل کوچکترین سطح مقطع برش وبه صورت یک نافی کوچک روی قطعه تزریقی باقی می ماند به این صورت نیاز به ماشین کاری بعدی نبوده و سطح کاری به ظاهر نامناسبی نظیر راهگاه ستونی به وجود نخواهند آمد علاوه بر این نباید راهگاه مواد را از پیش محفظه خارج کرد.

راهگاه نقطه ای به ویژه برای قطعات کوچک و سری کاری در قالب های یک پارچه وچند پارچه و همچنین برای راهگاه های چند تایی در یک قطعه تزریقی بزرگتر در نظر گرفته میشود.

هر قدر سوراخ راهگاه نقطه ای کوچکتر باشد به همان نسبت هم قطع شدن آن آسان تر است در این جا باید علاوه بر ضخامت دیواره به چقرمگن (ویسکوزیته) مذاب و همچنین دما دقت شود.

اگر محفظه قالب از طریق راهگاه نقطه ای کوچک دیگر نتواند با سرعت کافی پر شود، مذاب در پیش محفظه زودتر خنک شده، طوری که تحت شرایطی باید با دست خارج شود.

به این ترتیب پیش محفظه کمی بزرگتر می شود طوری که مواد خنک شده چسبیده به جدار داخلی به عنوان یک لایه عایق عمل کند هسته مذاب به اصطلاح بستر خمیری در محدوده راهگاه به صورت مایع باقی می ماند اما تاخیر زمانی مذاب در پیش محفظه نباید طولانی باشد.

حداقل چهارتا پنج تزریق در دقیقه برای عملکرد این سیستم لازم است.

در حالی که این توالی تزریق امکان پذیر نیست یک کله گی مسی سوراخ شده در پیش محفظه گذاشته می شود.

فضای بین کله گی مسی و جداره داخلی پیش محفظه با مواد خنک شده پر و به عنوان عایق عمل می کند.

کله گی مسی از طریق نازل گرمای کافی دریافت کرده تا مواد میانی را به صورت مذاب نگه دارد.

اقدام بعدی ممکن است این باشد که برای جلوگیری از خنک شدن مواد قالب به وسیله ی چند فشنگی حرارتی گرم شود.

راهگاه بشقابی با پولکی:

راهگاههای بشقابی با پولکی برای قطعات تزریقی حلقوی پیش بینی می شوند. اگر در اینجا از یک یا دو راهگاه نقطه ایی استفاده می شد یک درز اتصال یا درز جریان به وجودمی آمد. دو جریان مواد به دلیل زودتر خنک شدن دیگر به صورت مطلوب به یکدیگر جوش نمی خورند و این درز اتصال به وجود می آید. هر قدر جریان مواد برخورد کننده سردتر باشد، به همان نسبت درزهای اتصال بهتر دیده می شود. استحکام درز اتصال کمتر است.

اکثر جریان های مواد بر روی یک ماهیچه تقسیم ودوباره به یکدیگر مرتبط شوند باز هم درزهای اتصال به وجودمی آید.

راهگاه چتری

راهگاه چتری برای قطعات تزریقی کوتاه بوش مانند به کار می روند

راهگاه حلقوی

در قطعات تزریقی که ماهیچه از هر دو طرف مهار می شود باید از یک راهگاه حلقوی استفاده کرد. به این طریق می توان قطعات تزریقی بوش مانند نسبتا بلند را با دیوارهای یکنواخت و هم ضخامت را تولید کرد.

راهگاه فیلمی

بهتر است که قطعات تخت از طریق یک نوار جانبی یا مرکزی، اصطلاحا راهگاه فیلمی قطع شوند. به این طریق از رفتارهای نامناسب جریان در راهگاه تک نقطه یا از به وجود آمدن درزهای اتصال در راهگاههای چند نقطه جلوگیری می شود.

راهگاه تونلی

در راهگاه تونلی، قطعه تزریقی به طریق جانبی تزریق و موقع باز شدن نیمه های قالب به صورت خودکار از سیستم راهگاه جدا می شود.

کانال توزیع در طول سطح جدایش مستقیما وارد محفظه قالب نشده، بلکه کمی جلوتر به صورت مایع نظیر یک تونل باریک شوند. از طریق نیمه قالب سمت نازل وارد حفره می شود.

اگر نیمه قالب سمت بستن عقب کشیده شود، به این ترتیب قطعه تزریقی قیچی میشود. بالاخره قطعه تزریقی و سیستم راهگاه توسط بیرون انداز از قالب خارج می شود.

اگر یک راهگاه تونلی پیش بینی شود، باید توجه شود که کانال های توزیع موقع باز شدن نیمه های قالب باید خمیده شوند.

برای این که کانالهای توزیع شکسته نشوند، باید مواد قالب چقرمه الاستیک بوده ویا مواد قالب پس ازخروج از قالب هنوز منجمد نشده باشند، فقط در این صورت سیستم بدون عیب کار می کند.

;