پاورپوینت قالب گیری و روش های آن

قالب سازی : Molding
یکی از فرایندهای تولید قطعه است.

انواع قالب های صنعتی

قالب های صنعتی که از آن ها برای تولید استفاده می شود بنا به روش تولید قطعه انواع گوناگونی دارند که با توجه به قطعه نهایی و ویژگی هایی که از آن قطعه مورد انتظار است نوع قالب نیز تفاوت می کند، به طور کلی قالب ها را می توان به چهار دسته تقسیم کرد:
قالب های ریخته گری
قالب های تزریق پلاستیک
قالب های آهنگری
قالب های پرس شامل:
قالب های برش
قالب های کشش
قالب های فرم
قالب های خم
که هر یک از این نوع قالب ها به فراخور نوع قطعه به زیر مجموعه هایی تقسیم می شوند؛ ولی با توجه به این که موضوع اصلی این مقاله بررسی دو روش ساخت قالب های ریخته گری و روش ساختار متمرکز وغیر متمرکز می باشد موضوع اصلی را روی ساخت قالب های ریخته گری متمرکز می کنیم تا بیشتر بتوانیم وارد جزئیات این بحث شویم.

انواع قالب های ریخته گری

برای تولید تمام قطعاتی که به روش ریخته گری ساخته می شوند نیاز به تهیه قالب می باشد. حال جنس و ویژگی های قطعه است که روش ریخته گری را تعیین می کند و بر این اساس نوع قالب تعیین می شود. قالب های ریخته گری به سه دسته قالب های دایکاست (High pressure) قالب های ریژه (low pressure) و قالب های ماسه ای (sand) تقسیم می شوند که هر یک کاربرد خاص خود را دارند. در ذیل به جزئیات هر کدام می پردازیم.

فرآیند های قالب گیری قالب گیری تزریقی (Injection molding) واحد تزریق (Injection unit) واحد قفل کننده قالب ( Clamping unit) مشخصات ماشینهای تزریق (Clamping tonnage) مراحل قالب گیری تزریقی مزایای فرآیند قالب گیری تزریقی معایب قالب گیری تزریقی قالب گیری فشاری (Compression molding) قالب گیری انتقالی (Tranfer molding)

قالب های دایکاست Die cast

برای ساخت قطعاتی از جنس آلومینیوم که دارای ضخامت یکنواخت بین ۵ تا ۱۵ میلی متر هستند از روش ریخته گری تحت فشار استفاده می شود در این روش مذاب آلومینیوم با فشار بالا داخل قالب تزریق می شود. از مزایای این روش می توان به تولید قطعات با کیفیت سطحی بالا و تیراژ بالا نام برد. کیفیت بالا و عدم پلیسه سبب می شود بسیاری از پروسه های تولید مانند پلیسه گیری و سنگ زنی و سوراخ کاری حذف شود، از این رو تاثیر به سزایی در کاهش هزینه تولید هر واحد قطعه دارد.

قالبی که برای ریخته گری به این روش مورد نیاز می باشد قالبی است از جنس فولاد گرمکار با حجم و ضخامتی زیاد که قابلیت تحمل فشار بالای ذوب راداشته باشد از این رو قالب های دایکاست قالب هایی بزرگ و گران قیمت هستند.

قالب های ریژه Gravity

برای قطعات آلومینیمی که ضخامت قطعه یکنواخت نیست و کیفیت قطعه از نظر استحکامی مورد توجه باشد و همچنین نیاز به قطعه ای بدون ریزمک و تخلخل باشد نیاز است که این روش را برای تولید برگزید، در این روش ذوب به آرامی وارد قالب فولادی می شود. قالب های ریژه نسبت به قالب های دایکست از نظر ابعادی کوچک تر هستند (به منظور تولید یک قطعه یکسان) اما آنچه سبب پیچیدگی این قالب ها می شود طراحی سیستم راهگاهی در این قالب هاست و آنچه سبب گران قیمت شدن این قالب ها می شود هزینه طراحی، دانش و تکنولوژی ای است که سازنده برای طراحی و ساخت این قالب دریافت می کند.

قالب های ماسه ای Sand cast

به طور قطع متداول ترین روش های تولید قطعات فلزی، ریخته گری در قالب ماسه ای است. در این روش نیاز به ساخت یک مدل فلزی است که از یک قالب ماسه ای گرفته شود و ذوب را در این قالب می ریزند. مدل های فلزی برای روش های مختلف ریخته گری تهیه می شوند، برخی از این روش ها اتوماتیک هستند مانند ریخته گری به روش DIZA و هانزبرگ و واگنر یا به صورت دستی و سنتی می باشد.

پروسه ساخت قالب

امروزه با توجه به پیشرفت تکنولوژی هم در بخش ماشین افزار (به ویژه ورود ماشین های CNC) و هم در بخش نرم افزار صنعت قالب سازی نیز هم از حیث کاهش زمان ساخت و هم از نظر قابلیت ساخت قالب هایی با فرم های پیچیده پیشرفت قابل توجهی را به خود دیده است. پروسه تولید قالب به دو بخش طراحی و ساخت تقسیم می شود.

در بخش طراحی، مهندس طراح (قالب ساز) با توجه به دانش و تجربه خود، اجراء، شکل و همچنین سیستم راهگاهی قالب را با استفاده از نرم افزارهایی مانند SOLIDWORKS، MECHANICAL DESKTOP، CATIA طراحی کرده و مدل سه بعدی قالب را می سازد که این مدل سه بعدی مبنای ماشینکاری قالب به وسیله ماشین CNC قرار می گیرد، سپس بعد از اتمام عملیات ماشینکاری فرایند مونتاژ قالب انجام می شود.

پروسه ساخت قالب به دو بخش تقسیم می شود: بخش اول مرحله طراحی قالب و بخش دوم شامل عملیات ماشینکاری و مونتاژ اجزای قالب است، برای طراحی قالب نیاز به نقشه فنی قطعه است که این نقشه از سفارش دهنده قالب دریافت می شود، سپس از روی این نقشه مدل سه بعدی قطعه با استفاده از یکی از نرم افزارهای CATIA، MECHANICAL DESKTOP یا SOLIDWORKS در کامپیوتر ساخته می شود، پس از آن اجزای قالب که از روی آن قطعه تفکیک و طراحی می شود.

بعد از مرحله طراحی نوبت به مرحله تولید می رسد، در اینجا ماشینکاری اجزای قالب روی چوب به وسیله ماشین فرز CNC صورت می گیرد. باری ماشینکاری اپراتور با نرم افزار POWERMILL برنامه ماشینکاری را روی مدل سه بعدی که طراح به او داده است در کامپیوتر اجرا می کند، سپس این برنامه به ماشین CNC داده می شود و به صورت اتوماتیک روی چوب اجرا می شود، سپس این اجزا به ریخته گری فرستاده می شوند تا از روی آن قطعه فلزی ساخته می شود سپس این اجزا تنش گیری می شوند تا از دفرم شدن و تاب برداشتن آن ها پس از عملیات ماشینکاری جلوگیری شود. پس از ماشینکاری روی اجزای فلزی قالب این اجزا توسط مونتاژکار قالب، مونتاژ می شوند.

قالب

قالب: ابزار شکل دهنده هر نوع محصول را قالب گویند به صورتی که محصول شکل دل پذیر و قابل قبول ومطلوب را پیدا کند (مصولات مانند: تصویر- صفحه ها از انواع مواد وشکل گوناگون – حجم های پر – حجم های تو خالی – میله ها). برای تولید یک محصولات به تعدادبالاازقالب درانواع گوناگون به عنوان ابزارسری سازی وتولیدانبوه استفاده می شود. نام و شیوه کار قالب ها بسته به نوع مواد مصرفی و نوع شکل دهی انها تغییر می کند. قالب ها بر اساس مواد محصول: قالب های پلاستیک – فلزی – سیمانی – گلی – گچی – ازبست – شیشه – کاغذ – پلیمر – سرامیک – چوب – پارچه – فوم – سنگ – مواد خوراکی … .

قالب ها بر اساس شکل دهی وشیوه کار روی محصول: قالب های پرسی – تزریقی – فشاری – درون گرمایی درون سرمایی – برشی – فرم دهی – خم کاری – اکسترود – لرزشی – فشار هیدرولیک – فشار باد – فشار اب – سایشی و… . قالب ها بر اساس جنس قالب: قالب های فلزی – چوبی – پلیمری – ازبستی -سیمانی – گچی -گلی – پارچه – سنگ و لاستیکی و …

در فرآیند های قالبگیری ( Molding processes)، رزینها، پودرها و دانه های پلاستیکی را می توان به محصولات مفید تبدیل نمود. نکته مشترک در همه فرآیندها ی قالب گیری این است که در تمام این فرآیند ها از نیرو Force استفاده می شود. در قالب گیری مواد پلاستیکی پودری و دانه ای باید از نیروی زیادی استفاده کرد. ولی پرکردن قالب با رزین مایع احتیاج به نیروی به مراتب کمتر دارد.
فرآیند قالب گیری پلاستیک ها بسیار زیاد است به همین دلیل ما درباره سه گروه اصلی این فرآیندها یعنی قالب گیری تزریقی Injection، فشاری Compression و انتقالی Transfer به صورت مختصر مباحثی ارائه داده ایم.

قالب گیری تزریقی (Injection molding)
قالب گیری تزریقی (Injection molding) یکی از رایج ترین روش های تولید قطعات پلاستیکی است. بدنه تلویزیون ها، مانیتور ها، دستگاه پخش CDها، عینک ها، مسواک ها، قطعات خودرو و بسیاری قطعات دیگر با این روش ساخته می شوند.
قالب گیری تزریقی را می توان برای همه ترموپلاست ها به جز پلی تترافلوروتین (PTFE)، پلی ایمید، بعضی پلی استر های آروماتیک و بعضی پلاستیک های خاص دیگر به کاربرد.

ماشین های قالب گیری تزریقی (IMM) خاص ترموست ها را می توان برای ساخت قطعاتی از جنس فنولیک، ملامین، اپوکسی، سیلیکون، پلی استر و الاستومر ها استفاده کرد. در قالب گیری تزریقی همه این مواد، گرمای کافی به دانه های پلاستیکی اعمال می شود تا بتوانند درون قالب و گذرگاه های آن ” جاری ” شوند. پس این ماده به درون یک قالب بسته با فشار تزریق می شود تا همه حفره قالب را پر کرده و فرم مورد نظر را به خود بگیرد. پس از سرد شدن ماده و انجماد کامل آن، قالب باز شده و پیشنهاد بیرون انداز، قطعه کار پلاستیکی را از قالب خارج میکنند. ماشین های تزریق به صورت افقی و عمودی ساخته می شوند که نشان دهنده جهت باز و بسته شدن قالب می باشد.

در ماشینهای تزریق افقی پس از باز شدن قالب قطعه کار به پایین می افتد و از طریق یک کانال یا نوار نقاله از ماشین خارج می شود. در ماشینهای تزریق عمودی این اتفاق نمی افتد. معمولا از ماشین های تزریق عمودی برای کاشت قطعات فلزی در ماده پلاستیکی استفاده می شود.
ماشین های تزریق عمودی فضای کمتری نسبت به ماشینهای افقی اشغال می کنند و با توجه به چند ایستگاهی بودن قالب آنها، هزینه استهلاک قالب در آنها پایین تر است در ماشین های تزریق پلاستیک د و قسمت مهم وجود دارد: واحد تزریق Injection unit و واحد قفل کننده قالب Clamping unit .

واحد تزریق(Injection unit)
وظیفه این واحد، ذوب کردن پلاستیک و تزریق آن به داخل قالب است. در این واحد قطعاتی از قبیل قیف تغذیه، پوسته مارپیچ، در وپوش انتهایی پوسته، نازل، مارپیچ، شیر یک طرفه، نوارهای گرم کننده ، موتور گردش مارپیچ و سیلندر هیدرولیکی برای حرکت رفت و برگشتی مارپیچ تعبیه شده است.سیستم کنترل ماشین می تواند حرارت اعمالی به پلاستیک، زمان گردش و حرکات رفت و برگشتی مارپیچ را کنترل کند.
عملکرد میله مارپیچ، تعیین کننده، سرعت و بازدهی ذوب کردن دانه های پلاستیکی می باشد.

واحد قفل کنند 5 قالب ( Clamping unit)
وظیفه این واحد باز کردن و بستن قالب و همچنین بیرون انداختن Ejecting قطعه کار از قالب است. دو روش رایج برای تامین نیروی قفل کننده قالب، استفاده از نیروی هیدرولیک به صورت مستقیم و یا استفاده از یک مکانیزم قفل کننده زانویی بامحرک هیدرولیکی میباشد
مشخصات ماشینهای تزریق (Clamping tonnage)
قماشین های قالب گیری تزریق عبارتند از ظرفیت تزریقShot size و تناژ قفل کردن قالب (Clamping tonnage).

ظرفیت تزریق
ظرفیت تزریق عبارت است از حداکثر مقدار مواد پلاستیکی که ماشین می تواند در هر سیکل به داخل قالب تزریق کند با توجه به اینکه چگالی پلاستیکهای مختلف با هم تفاوت دارد باید یک استاندارد برای مقایسه تعریف شود. پلی استایرین به عنوان پلاستیک استاندارد برای این ارزیابی پذیرفته شده است.