قالب گیری تزریق – بخش دوم
اجزای پیش – قالب گیری شده (pre- moulded) یا ماشین کاری شده را می توان درون حفره وارد یا اینسرت نمود، در حالی که قالب باز است، اجازه می دهد تا مواد در سیکل بعدی تزریق شوند تا در اطراف آنها شکل گیرند و سفت شوند. این فرآیند را قالب گیری اینسرتی می نامند و این امکان فراهم می شود تا قطعات منفرد حاوی مواد متعددی شوند. این فرآیند غالباً برای ایجاد قطعات پلاستیکی با اینسرت پیچ فلزی بیرون زده بکار می رود، و به آنها اجازه داده می شود تا بارها سفت و رها شوند. این تکنیک می تواند برای لیبل گذاری درون قالب گیری و درپوش های نازکی که ممکن است به ظروف پلاستیک قالب گیری شده متصل باشند، مورد استفاده قرار گیرد.
خط تفکیک، شیار واسطه (sprue)، آثار حفره، و آثار پین های پران در قطعه ی نهایی دیده می شوند. معمولاً هیچکدام از این ویژگی ها مطلوب نیستند، اما به دلیل ماهیت فرآیند اجتناب ناپذیر هستند. آثار gate در حفره ای روی می دهد که راهگاه را به حفره ی شکل دهنده ی قطعه پیوند می خورد. آثار خط تفکیک و پین پران ناشی از نامیزانی جزئی، فرسایش، دریچه ی گاز، فاصله برای قطعات مجاور در حرکت نسبی، و یا تفاوت های ابعادی سطوح جفت شونده ای است که با پلیمر تزریق شده در تماس هستند. تفاوت ابعادی می تواند به دلیل غیر یکنواختی، تغییر شکل ناشی از فشار در حین تزریق، تلرانس ماشین کاری، و انبساط حرارتی غیر یکنواخت، و انقباض اجزای قالب باشد، که سیکل های سریعی را در طی فازهای تزریق، فشرده سازی، خنک سازی، و خروج (پرتاب) این فرآیند تجربه می کنند. اجزای قالب اغلب با موادی با ضرایب مختلف انبساط حرارتی طراحی شده اند. این عوامل را باید همزمان با افزایش نجومی در هزینه ی طراحی، ساخت، فرآوری، و نظارت بر کیفیت در نظر داشت. طراح ماهر قطعات و قالب گیر، در صورت امکان، این عوامل موثر بر زیبایی را در محل هایی پنهان از دید قرار می دهد.
تاریخچه
در سال ۱۸۴۷ ، Jöns Jacob Berzelius اولین پلیمر تراکمی، پلی استر را از گلیسیرین (propanetriol) و اسید تارتاریک تولید نمود. او همچنین به دلیل ایجاد عبارات شیمیایی مانند کاتالیز، پلیمر، ایزومر، و آلوتروپ معروف است، اگر چه تعاریف اولیه تفاوت قابل ملاحظه ای با کاربردهای مدرن دارند. به عنوان مثال، او اصطلاح “پلیمر” را در سال ۱۸۳۳ ابداع نمود تا ترکیبات آلی (ارگانیک) را توصیف نماید که فرمول تجربی یکسانی دارند، اما وزن مولکولی کلی آنها متفاوت است، قسمت بزرگتر ترکیبات به عنوان “پلیمرهای” کوچکترین قسمت توصیف شدند. بر طبق این تعریف (در حال حاضر منسوخ)، گلوکز (C6H12O6) پلیمری برای فرمالدئید (CH2O) می باشد.
نخستین پلاستیک تجاری ساخت انسان در سال ۱۸۶۱ در بریتانیا توسط الکساندر پارکز ساخته شد. او در نمایشگاه بین المللی ۱۸۶۲ در لندن آن را به نمایش گذاشت و ماده ی تولید شده را “Parkesine” نامید. این ماده “Parkesine” برگرفته از سلولز و اسید نیتریک (نیتروسلولز) را می توان حرارت داد، قالب گیری نمود، و به همان شکلی که سرد می شود، حفظ نمود. هر چند که تولید آن گران بود و مستعد ترک خوردگی و بسیار قابل اشتعال بود.
در سال ۱۸۶۸، مخترع آمریکایی John Wesley Hyatt یک ماده ی پلاستیکی با نام سلولوئید (Celluloid) اختراع نمود، و اختراع پارکز را از طریق پلاستیکی نمودن نیتروسلولز با کافور بهبود داد، به طوری که توانست آن را به شکل نهایی فرآوری نماید . به عنوان فیلم عکاسی مورد استفاده قرار دهد. در سال ۱۸۷۲، Hyatt به همراه برادرش Isaiah، اولین ماشین قالب گیری تزریقی را ثبت نمود. این ماشین در مقایسه با ماشین های امروزی نسبتاً ساده بود: این ماشین مانند یک سوزن بزرگ تزریق زیر جلدی کار می کرد، از یک پیستون یا پلانجر برای تزریق پلاستیک از طریق یک سیلندر گرم به درون قالب استفاده می شد. این صنعت به آهستگی در طی سالها پیشرفت کرد و محصولاتی مانند پلاستیک های نگهدارنده یقه، دکمه، و شانه ی مو تولید شد.
شیمیدان های آلمانی Arthur Eichengrün و Theodore Becker اولین فرم های محلول استات سلولز را در سال ۱۹۰۳ اختراع نمودند، که بسیار کمتر از نیترات سلولز قابل اشتعال بود. و در نهایت به شکل پودر در دسترس شد که به راحتی قالب گیری تزریقی انجام می شد. در سال ۱۹۱۹، Arthur Eichengrün اولین پرس قالب گیری تزریقی را ایجاد نمود. در سال ۱۹۳۹، Arthur Eichengrün اختراع قالب گیری تزریق استات سلولز پلاستیکی را ثبت نمود.
این صنعت به سرعت در دهه ی ۴۰ گسترش یافت، زیرا جنگ جهانی دوم موجب تقاضای زیادی برای تولید محصولات ارزان و انبوه شد. در سال ۱۹۴۶، مخترع آمریکایی James Watson Hendry اولین ماشین تزریق مارپیچ (screw) را ساخت که امکان کنترل بسیار دقیق تر بر روی سرعت تزریق و کیفیت قطعات تولید شده را فراهم نمود. این ماشین همچنین این امکان را ایجاد نمود تا مواد قبل از تزریق مخلوط شوند، به نحوی که پلاستیک رنگی یا بازیافتی را توان به مواد اصلی اضافه نمود و کاملاً قبل از تزریق مخلوط نمود. امروزه ماشین های تزریق مارپیچی، اکثریت قریب به اتفاق همه ی ماشین های تزریق را تشکیل می دهند. در سال ۱۹۷۰، Hendry به توسعه ی اولین فرآیند قالب گیری تزریقی با کمک گاز پرداخت، که امکان تولید قطعات پیچیده و توخالی را که به سرعت سرد می شوند، فراهم نمود. این اختراع موجب افزایش انعطاف پذیری طراحی، همچنین مقاومت و تولید قطعات نهایی شد، در حالی که زمان تولید، هزینه، وزن و ضایعات کاهش یافت. صنعت قالب گیری تزریقی پلاستیک در طی سال ها از تولید شانه و دکمه تا تولید مجموعه ی گسترده ای از تولیدات برای بسیاری از صنایع، مانند خودروسازی، پزشکی، هوا فضا، محصولات مصرفی، اسباب بازی، لوله کشی، بسته بندی و ساخت و ساز و … تکامل یافته است.
نمونه هایی از مناسب ترین پلیمرها برای این فرآیند
بیشتر پلیمرها، که گاهی رزین نیز نامیده می شوند، از جمله همه ترموپلاست ها، برخی ترموست ها و برخی الاستومرها مورد استفاده قرار می گیرند. از سال ۱۹۹۵، تعداد مل مواد در دسترس برای قالب گیری تزریق به میزان ۷۵۰ مورد در سال گسترش یافته است که تقریباً ۱۸۰۰۰ ماده در دسترس هستند. مواد موجود متشکل از آلیاژها یا مخلوطی از موادی که قبلاً به وجود آمده اند، هستند، بنابراین، طراحان محصول می توانند ماده ای را با بهترین مجموعه ی خواص را از میان گزینه های گسترده ای که دارند، انتخاب نمایند. معیار های اصلی برای انتخاب یک ماده، مقاومت و عملکرد مورد نیاز برای قطعه ی نهایی، و هزینه است، همچنین باید توجه شود هر ماده پارامترهای متفاوتی برای قالب گیری دارد. پلیمرهای رایج مانند اپوکسی و فنولیک، نمونه هایی از پلاستیک های ترموست هستند، در جای که نایلون، پلی اتیلن، و پلی استایرن ترموپلاستیک هستند. تا همین چند سال پیش، ساخت فنرهای پلاستیکی امکان نداشت، اما پیشرفت در خواص پلیمر آنها را کاملاً کاربردی ساخته است. این کاربردها شامل قلاب هایی برای لنگر و شبکه های جدا سازی تجهیزات خارجی می باشند.
منبع : اینترنت
ترجمه : ایران ملد
