انواع روشهای پران در قالب تزریق پلاستیک
- انواع روشهای پران
زمانی که قطعه تزریقی سرد می شود،قطعه منقبض شده و مقدار این انقباض بستگی به نوع مواد دارد.برای قطعاتی که هیچگونه شکل داخلی ندارند،برای مثال در قطعه جعبه چهار گوش شکل زیر(a) مواد مانند شکل از سمت دیواره های حفره منقبض خواهد شد.بنابراین باید از یک سیستم پران ساده استفاده شود(به عنوان مثال یک جت هوای فشرده)
شکل ۲۳:تاثیر انقباض مواد بر روی دو قطعه تزریقی:
(a):انقباض قطعه از هر دو طرف در حفره (b):انقباض مواد روی ماهیچه
قطعاتی که دارای فرم داخلی می باشند در هنگام سرد شدن روی سنبه می چسبند،بنابراین بایستی با استفاده از روش پران مناسب قطعات را از روس سنبه پران نمود(b).طراح چندین روش پران را می تواند انتخاب نماید.اما عموماٌ بسته به شکل قطعه تزریقی محدودیت هایی برای انتخاب بعضی از روشها وجود دارد.انواع روشهای پایه پران عبارتند از: ۱- پین پران ۲- بوش پران ۳- پران تسمه ای ۴- پران تیغه ای ۵- پران هوایی ۶- پران با صفحه بیرون انداز. بعضی از اجزای پران که در روشهای فوق مورد استفاده قرار می گیرند در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل ۲۴:اجزای پران
(a):پین پران (b): پین پران پله دار (c):پینD شکل (d): بوش پران (e):پران تیغه ای (f):پران والوی (g): پران تسمه ای
- پین پران
این پران رایج ترین سیستم نوع پران در قالبهای تزریق است و به طور کلی ساده ترین روش پران نیز در قالبها این روش است.در این سیستم قطعه تزریقی با تعدادی پین پران از قالب پران می شود(a).برای نصب راحت پرانها در مجموعه صفحه پران سر پین ها به شکل استوانه ای است.شکل زیر نحوه عملکرد را نشان می دهد.
شکل ۲۵: پران با پین پران
پران با پین پران
در شکل بالایی پرانها در موقعیت عقب قالب بوده و با پین برگردان در این موقعیت نگه داشته شده است.(پین برگردان در شکل نشان داده نشده است).یک حرکت نسبی بین صفحه پران و صفحه قالب ایجاد می شود.بنابراین پین پران قطعه را از داخل حفره به بیرون پران می کند.(شکل پایینی).پین پران بایستی یک انطباق سرشی مناسب در داخل سوراخ مربوطه روی صفحه قالب نصب شود.اگر این انطباق مناسب رعایت نشود مواد پلاستیک از بین لقی پران و سوراخ عبور کرده و به پشت صفحه قالب جریان می یابند.در مثال ارائه شده بهترین موقعیت برای پین پران مرکز قطعه است.قسمت انتهای پین پران در محل مربوطه روی صفحه نگهدارنده نصب می شود.پین پران روی صفحه پران قرار گرفته و در حقیقت صفحه پران پشت بند پین پران است.قطر سوراخ در صفحه نگهدارنده باید به اندازه های بزرگ باشد تا پران در محل خود لق باشد.دلیل لق بودن پین پران در مجموعه صفحه پران به شرح زیر است:همانگونه که قبلاٌ بیان شد،پین پران می بایستی یک انطباق سرشی مناسب نسبت به سوراخ صفحه قالب داشته باشد.بنابراین امتداد حرکت پین پران توسط این سوراخ کنترل می شود.امکان اینکه سوراخ نسبت یه سطح قالب عمود نباشد وجود دارد(به صورت اغراق آمیز در شکل زیر نشان داده شده است).
شکل ۲۶:نمایش حرکت جانبی پین در حالتی که انطباق وجود نداشته باشد.
نمایش حرکت جانبی پین
بنابراین در زمان حرکت مجموعه پران (شکل پایین) یک حرکت جانبی بین پین و سوراخ به دلیل عمود نبودن سوراخ به وجود می آید.اگر پین پران برای حرکت عرضی فضای کافی نداشته باشد،تحت تاثیر تنش های قابل توجه قرار گرفته و به احتمال زیاد شکسته و یا خم می شوددر شکل زیر برای سوراخ و خزینه مربوطه قطرهای مناسب پین پران نشان داده شده است.
شکل ۲۷: ابعاد شناوری پین در صفحه نگهدارنده برای جبران عدم انطباق
ابعاد شناوری پین در صفحه نگهدارنده برای جبران عدم انطباق
تماس پین های پران با قطعه به دو صورت می باشد:ممکن است پین پران روی سطح قطعه تزریقی باشد،که در این حالت پیشاپیش در تماس با سطح قطعه است مانند شکل ۲۵٫یا پین پران در روی سطح جدایش باشد که در این حالت پیشانی پین ها هم سطح با سطح جدایش قالب است وتنها بخشی از سطح پیشانی پین در تماس با قطعه می باشد.پین پران های نوع اول یکی از دو وضعیت زیر را دارند:
۱- اگر قطعه تزریقی شکل داخلی نداشته باشد،می بایستی فقط آنرا از داخل حفره پران نمود.یک مثال از این حالت در شکل زیر نشان داده شده است.در این حالت قطعه به شکل حرف”Z” بوده و دو عدد پین قطعه را پران می کند.
شکل ۲۸: پران قطعه “Z” شکل با پین پران در سطح قطعه
پران قطعه "Z"
۲- اگر قطعه تزریقی شکل داخلی داشته باشد در اکثر موارد استفاده از پران در سطح جدایش به دلیل ایجاد اثر نامطلوب ظاهری روی قطعه و یا به دلیل عملی نبودن طرح امکانپذیر نمی باشد.یک مثال در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل ۲۹:به دلیل شکل لبه های قطعه استاندارد از پین پران در سطح جدایش امکانپذیر نیست.
پین پران در سطح جدایش
اگرچه قطعه دارای دو بال است ولی فقط از پین پرانهای ساده استفاده می شود.در حالت کلی استفاده از پین های پران در سطح قطعه برای قطعات چهارگوش نامطلوب است.(شکل a-30)
شکل ۳۰: عموماٌ استفاده از پین پران در سطح قطعه برای پران قطعات جعبه ای شکل مطلوب نیست.
استفاده از پین پران در سطح قطعه برای پران قطعات جعبه ای شکل مطلوب نیست
زمانی که پین پران حرکت می کند بسته به میزان چسبندگی بین قطعه و ماهیچه،قطعه تمایل به تاب برداشتن دارد(شکل b-30)در مواد پلاستیک نرم پین پرانها احتمالا، در قطعه تزریقی فرو می روند و آنها را سوراخ می کنند.از پین های پران در سطح قطعه علاوه بر اینکه برای پران کردن قطعات در بعضی موارد برای اهداف دیگری نیز استفاده می شوند.برای مثال برای خروجی هوا از محفظه قالب که در این صورت به آن تخلیه می گویند.(شکل ۵).وقتی پین پران در موقعیت عقب می باشد ،باید پیشانی سطح پین پران هم سطح با سطح ماهیچه باشد،در غیر این صورت بسته به اینکه پران عقب یا جلو باشد یک زائده به شکل برآمدگی یا فرورفتگی در محل پران بر روی قطعه ایجاد می شود.
شکل ۳۱: در صورتی که پین پران در سطح قطعه در موقعیت خود قرار نگیرد فرورفتگی (a ) و یا برآمدگی (b ) روی قطعه تزریقی ایجاد می شود.
در صورتی که پین پران در سطح قطعه در موقعیت خود قرار نگیرد
کیفیت سطح سر پین پران می بایستی کیفیت سطح بقیه قطعات تشکیل دهنده محفظه را داشته باشد.پین پران در سطح جدایش روش استاندارد شده دیگری در کاربرد پین پرانها در قطعات جعبه ای شکل است .این پین های پران بر روی کف دیواره های کناری قطعه برای عمل پران نیرو اعمال می کنند.شکل زیر(a)
شکل ۳۲: پین های پران در سطح جدایش
پین های پران در سطح جدایش
محل پین پران نسبت به ماهیچه می بایستی به اندازه ای باشد که ۰٫۱۳ میلیمتر (۰٫۰۰۵ اینچ) بین سوراخ پین پران و دیواره ماهیچه فاصله وجود داشته باشد(شکل بالا b) .بدون این فاصله احتمالاٌ عمر قالب کاهش می یابد و پین پران روی دیواره ماهیچه خراش ایجاد می کند.کسانی که در ابتدای کار طراحی هستند تمایل دارند قطر پران را برابر ضخامت دیواره قطعه انتخاب نمایند.برای این موضوع یک دیاگرام وجود دارد.فرض کنید که ضخامت دیواره قطعه ۳ میلیمتر است.
شکل ۳۳:نمایش اثر افزایش قطر پین پران در سطح جدایش
نمایش اثر افزایش قطر پین پران در سطح جدایش
زمانی که از یک پین پران به قطر ۲٫۵ میلیمتر استفاده شود کل مساحت پران برابر ۴٫۹۲ میلیمتر مربع است(شکل بالا a) ،هرچه قطر پران افزایش یابد مساحت پران نیز افزایش می یابد(شکل بالا b) از (۵ و ۱۰ میلیمتر) به (۹٫۸ میلیمتر مربع و ۱۵٫۳ میلیمتر مربع).شکل یزر نموداری است که در آن ارتباط ضخامت دیواره ،قطر پین و مساحت پین و مساحت پران به صورت یک منحنی نشان داده شده است.
شکل ۳۴: مساحت سطح موثر پران برای انواع پین های پران در سطح جدایش و ضخامت دیواره قطعات ابعاد متریک و تقریبی است.
مساحت سطح موثر پران
در قطعات بزرگ بهتر است که از هر دو دسته پین های پران در سطح جدایش و پین های پران در سطح قطعه استفاده شود .از نوع اول برای پران نمودن محیط قطعه استفاده شده و از نوع دوم برای آزاد ساختن برآمدگی ها و تورفتگی های موضعی و امثالهم استفاده می شود و همچنین در جاهایی که نیاز باشد سطح کلی پران افزایش یابد.محل و تعداد پرانها بستگی به اندازه و شکل اجزا دارد.هدف اصلی یک طراح در طراحی پرانهای قطعه ایجاد کمترین تغییر شکل ممکن در اثر پران بر روی قطعه است.بنابراین پین های پران روی قطعه بایستی در محلی قرار گیرند تا عمل پران قطعه از روی ماهیچه به صورت یکنواخت انجام شود.تغییرات ناگهانی در شکل (مثلاٌ در گوشه ها) مانعی برای پران قطعات است،بنابراین در این نقاط از تعداد بیشتری پین پران بایستی استفاده کرد.هرچه قطر پین پران کوچکتر انتخاب شود،باید تعداد بیشتری از آنها را بکار برد.پرانهای بزرگتر نیروی موثر پران را افزاش می دهند ولی احتمال به وجود آمدن تغییر شکل براثر پران در قطعه نیز افزایش می یابد،به همین دلیل بهتر است تا از تعداد پین پران بیشتری در مقایسه با تعداد کمتر با قطر بزرگتر استفاده شود. سیستم پین پران از کم هزینه ترین سیستم های مکانیکی پران است.سوراخهای پران در صفحات قالب با سوراخکاری و برقوزنی ایجاد می شوند.پین پرانها با عملیات ماشین کاری مانند تراشکاری و سنگ زنی تولید می شوند.یک نمونه از پین پرانهای سر مخروطی در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل ۳۵: پین پرانهای سر مخروطی
پین پرانهای سر مخروطی
در صفحه نگهدارنده پرانها یک حفره (مطابق شکل) برای سر این نوع پران بایستی ایجاد شود.سر پران توسط صفحه پران در محل خود تثبیت می شود.زاویه مخروطی سر پین پران استاندارد برابر˚۶۰ است.هر دو نوع پین پران های سر مخروطی و سر استوانه ای در دامنه وسیع قطری از ۱٫۵ میلیمتر تا قطر ۳۲ میلیمتر قابل دستیابی است.به عنوان مثال شرکت DME مدل پران”A” خود را در ۳۵ قطر مختلف از قطرهای ۲ تا ۳۲ میلیمتر تولید می کند.هر قطر در طولهای مختلف عرضه می شود.برای مثال قطر ۵ میلیمتر در ۹ طول مختلف عرضه شده است.بدیهی است که طول پران توسط قالبساز با توجه به ابعاد مورد نیاز در قالب اندازه خواهد شد.در واحدهای انگلیسی قطر پین پرانهای ارائه شده توسط این شرکت از ۶۴/۳ تا ۱ اینچ است.پین پرانها قطعاتی هستند که در معرض اصطکاک شدید و تنش های حرارتی و مکانیکی قرار دارند.بنابراین بایستی سختی بالا در سطح (بالاتر ۴۰Rc) داشته و دارای مز نرم باشند.فولاد نوع کروم- وانادیم اغلب برای این کار مناسب است،این فولاد عملیات سخت کاری شده و یا عملیات سخت کاری و سپس نیتروره می شود.
منبع:
طراحی قالب تزریق پلاستیک
تالیف:آر جی ویلیام پای
مترجم: مهندس اصغر رئوفی
