قطعات را سبک تر و محکم تر کنیم

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
یکی از نیروهای محرک اصلی در فن آوری، کاهش وزن است. صنعت خودرو مثالی روشن از این روند است. کاهش وزن علاوه بر کم کردن مصرف سوخت، کارایی خودرو را بهبود می بخشد و همزمان باعث صرقه جویی در منابع طبیعی میشود. پلاستیک ها به دلیل چگالی کم تر، نسبت به فلزات مزیت دارند، ضمن این که فرایند آنها آسان تر است و ویژگی هایی افزون بر این نیز دارند. اکنون رقابت اصلی بین پلاستیک و فلز و بین خود پلاستیک کاران، نازک کردن محصول و یا کاهش چگالی آن بدون فدا شدن طبیعت، استحکام و دوام است. روشهای گوناگونی برای کاهش وزن محصول در اختیار فرایند کار هست که مرتب در حال بهبود هستند.


فنآوری اسفنجی کردن

یک راه کم کردن وزن قطعه، قالبگیری اسفنج ساختاری است. قطعه ی تولید شده با این روش پوسته ای غیر اسفنجی و صاف دارد و مغز آن اسفنجی است، درست شبیه ساختار استخوان. این فن آوری علاوه بر کاهش وزن مزایای دیگری مانند حذف جای مکش مواد، کم شدن تنش های داخلی، و تابیدگی کم تر قطعه نیز دارد. امکان پر کردن آسان تر قالب های طولانی تر نیز فراهم میشود زیرا ماده ی اسفنجی کننده، گرانروی مواد را کم میکند.
اسفنجهای ساختاری با مواد اسفنجی ساز فیزیکی (مثل نیتروژن ،دی اکسید کربن، پنتان) بیش از 40 سال است که سابقه ی تولید دارند. این ماشن ها دارای یک مارپیچ برای ذوب هستند و یک انباره (آکومو لاتور) کار تزریق را انجام میدهد. محصول تولید شده حفرات بزرگی دارد و ساختار سلول ها نیز یکنواخت نیست. این فرایند بیش تر برای قطعات ضخیم مناسب است.
از مواد اسفنجی کننده ی شیمیایی نیز برای ساخت اسفنج های ساختاری استفاده شده است و شرکت هایی ماشینهای تزریق دارای این قابلیت را میسازند.
محدودیت اصلی این فن آوری سطح نه چندان زیبای قطعه است که به صورت خطهای سفید و نقره ای دیده میشود. همچنین یک رابطه بین کیفیت سطح و کاهش وزن وجود دارد: با کاهش چگالی محصول، کیفیت سطح نیز کم میشود. روش هایی مانند تزریق اولیه ی گاز که در آن پلیمر به داخل قالب که از قبل با گاز تحت فشار پر شده است این مشکل را تا حدی حل میکند ولی مستلزم قالبی است که بسیار گاز بند باشد.



منبع: ماهنامه صنایع پلاستیک
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
Cellmould نام یک فرایند جدیدتر ساخت اسفنجهای ساختاری است که متعلق به شرکت ماشین ساز"Wittmann Battenfeld" است. هدف این فن آوری ساخت اسفنجی با ساختار حفرات یکنواخت و بدون فضاهای خالی بزرگ است.
زیرا حفرات یکنواخت ویژگی های مکانیکی بهتری دارند. هدف دیگر این فن آوری استفاده از ماشین های تزریق عادی با مارپیچ رفت و برگشتی است.
فن آوری "Cellmould" مناسب قطعات نازک و ضخیم هر دو میباشد سطح این قطعات نیز مانند دیگر قطعات اسفنج ساختاری، رگه های نقره ای کوچکی دارند. (شکل 1)

cellmould.jpg
فن آوری "Cellmould" با مواد اسفنجی ساز فیزیکی نسبت به انواع شیمیایی، مزیت هایی دارد. در روش فیزیکی به دلیل فشار گاز بالاتر، میتوان قطعات نازک تر با حفره های کوچک تر و چگالی پایین تر ساخت.
هدف این فن آوری، تولید قطعه ای با ریزترین حفره های نیست ،بلکه هدف اصلی ساخت قطعه ای با پوسته ی سالم، چگالی کم و حفرات ریز و یکنواخت است، این اهداف خود به تامین اهداف دیگری منجر میشوند:
وزن کم تر، صلبیت بیش تر: علاوه بر وزن، کارایی نسبت به وزن هم بسیار مهم است. به دلیل حفرات یکنواخت و ریز، قطعات تولید شده با این روش از قطعات توپر هم وزن صلب تر هستند زیرا ضخامت کلی قطعه بیش تر است. وظیفه ی لایه ی اسفنجی در واقع اتصال دو پوسته غیر اسفنجی است.
وزن کم و ظاهر عالی: برای کاربردهایی که زیبایی قطعه نیز اهمیت زیادی دارد، بعد از تزریق، قطعه مراحل اضافی لازم دارد که باعث افزایش شدید قیمت تمام شده میشود. هدف تامین ظاهر زیبا در یک مرحله میباشد که دو راه برای آن وجود دارد:
-تزریق دوگانه (co- injection). در این روش یک پوسته ی غیر اسفنجی زیباروی یک مغزی اسفنجی تزریق میشود تا مزایای هر دو حاصل آید.
-سرد و گرم کردن قالب (Variotherm) . از چهل سال پیش، تجربه نشان داده است که اگر یک پلیمر اسفنجی را داخل یک قالب گرم تزریق کنیم.، مشکلات ظاهری و رگه های نقره ای را میتوان برطرف کرد. زمان زیاد لازم برای گرم و دوباره سرد کردن قالب و مصرف بالای انرژی باعث شد تا این روش چندان مورد توجه قرار نگیرد.
پیشرفت در طراحی قالب ها باعث شده بتوان کانال های آب را بسیار نزدیک سطح حفره ی قالب در نظر گرفت که نتیجه ی آن امکان سرد و گرم کردن سریع قالب است. به عبارتی فقط حفره ی قالب سرد و گرم میشود و دمای کل قالب تغییر چندانی نمیکند.
bfmould.jpg
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
روش های زیادی برای سرد و گرم کردن قالب وجود دارد که یکی از آنها "BFMold" نام دارد (قالب پر از ساچمه) اساس این فن آوری در شکل 2 دیده میشود. کانال ها باید یک حداقل فاصله از سطح حفره داشته باشند تا توزیع دمای سطح قالب یکنواخت تر باشد. در سمت راست قالب "BFMold" دیده میشود. در این قالب با فاصله ی کمی پشت حفره یک فضای خالی وجود دارد که با ساچمه های فولادی پر شده است و داخل آن پر آب است. چون فاصله ی آب با سطح حفره ی قالب بسیار کم تر است، سرد کردن قالب بسیار موثرتر و یک نواخت تر است. با این فنآوری قالب را میشود ظرف چند ثانیه سرد و گرم کرد. ساچمه های فولادی پشتیبان سطح حفره هستند تا در اثر فشار تزریق، خم نشود. یک اثر مثبت دیگر ساچمه ها، ایجاد یک جریان یکنواخت آب است که باز به تغییر حالت از سرمایش به گرمایش کمک میکند. برای این فن آوری دو سیستم کنترل دمای قالب لازم است و دمای آب گرم کننده ممکن است به 180 درجه سانتی گراد نیز برسد.
با این فن آوری میتوان قطعاتی با سطح براق و بدون خطوط جوش تولید کرد و زمان تولید را نیز در حد تزریق عادی (فقط سرمایش) حفظ کرد. این فن آوری در نمایشگاه NPE توسط شرکت "Batlenfeld" به نمایش گذاشته خواهد شد.

قطعات بسیار سبک. با ترکیب فنآوری "Cellmould" با فنآوری ماهیچه های متحرک میتوان قطعاتی باز هم سبک تر و با پوسته ی صاف تولید کرد. در این روش مواد مذاب اسفنجی داخل قالبی تزریق میشود که ضخامت آن کمتر از قطعه ی نهایی است. بعد از پر شدن و تشکیل پوسته سخت، ماهیچه حرکت میکند و فضای قالب بزرگ میشود و مواد پف کرده و آن را پر میکند. با این روش قطعاتی با پوسته ی عالی و چگالی بسیار کم ساخته میشود. برای دست یابی به سطح باز هم بهتر و یا رنگ های خاص میتوان فیلم های تزیینی را در قالب قرار دارد.
img03-04.jpg
در مثال شکل 4، قطعه ی پلی استایرینی ابتدا با ضخامت 5/3 میلی متر تزریق میشود که در این مرحله، کاهش چگالی حدود 22 درصد است. با افزایش ضخامت حفره ی قالب به 5/8 میلی متر، مقدار کاهش چگالی به 66 درصد میرسد.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
تزریق به کمک گاز یا سیال
یکی از راه های دیگر کاهش وزن قطعه، تزریق پلاستیک به کمک گاز است (تزریق گاز به داخل مواد مذاب برای خالی کردن داخل قطعه) محصولات تولید شده با این روش صلبیت عالی و وزن کم را یک جا دارا هستند و کیفیت سطح خوبی نیز دارند و کم تر دچار گودی ناشی از مکش مواد میشوند.(شکل 5) فنآوری تزریق به کمک گاز را می توان روی قطعات دارای بخش های ضخیم و نازک و در اشکال گوناگون اجرایی کرد.
img05.jpg
تزریق آب به جای گاز در داخل قالب، علاوه بر کاهش وزن به سرد کردن قطعه و کاهش زمان تولید نیز کمک میکند. فرایند تزریق پلاستیک به کمک آب را میتوان برای قطعات ضخیمی مانند اسباب بازی و قطعات خودرو (کانال های هوا و پدال کلاج) به کار بست . یک فن آوری جدیدی با نام تزریق با کمک پرتابه (PIT) نیز وجود دارد. در این روش یک پرتابه ی جامد با کمک نیروی گاز و با آب، به داخل مذاب هل داده میشود و داخل قطعه را خالی میکند. در مقایسه با دو روش گاز و آب، این فنآنوری میتواند دیواره های نازک تر و یکنواخت تر ایجاد کند.(شکل 6)

img06.jpg
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
شکل 7، ترتیب مراحل این فرایند را نشان میدهد (از چب به راست):
مشاهده پیوست img07-08.jpg
-پرتابه (که خود جداگانه تزریق میشود و اغلب از جنس خود ماده اصلی است) روی سوزن تزریق گاز و آب قرار میگیرد.
-پلیمر تزریق میشود و پرتابه را به طور کامل در برمی گیرد.
-سیال (رنگ آبی: گاز یا آب) تزریق میشود و پرتاب را از میان مذاب به جلو هل میدهد. مقطع بیرونی پرتابه، مقطع داخلی کانال توخالی قطعه را شکل میدهد.
-آب یا گاز قبل از باز شدن قالب، خارج میشود.
پرتابه ممکن است در داخل قطعه باقی بماند یا به داخل یک سرریز در قالب رود. در صورت خارج شدن از قالب، پرتابه را میتوان به همراه مواد اضافی خارج شده از قالب، آسیاب و دوباره استفاده کرد. یک مزیت این فرایند، امکان طراحی پرتابه برای ایجاد سطح مقطع دلخواه در داخل قطعه است.



منبع:ماهنامه صنایع پلاستیک- شماره 5
 

Similar threads

بالا