رفع مشکل در قالب گیری تزریقی: چگونه مشکل گیره ناهم تراز را برطرف کنیم؟

رفع مشکل در قالب گیری تزریقی: چگونه مشکل گیره ناهم تراز را برطرف کنیم؟

در میان صدها متغیر موجود در قالب گیری تزریقی، اجزای گیره و کفی ها و نحوه ی گیرش توجه کمتری نسبت به آنچه باید شده است. کارآیی خوب گیره در کمینه کردن زمان چرخه، بهینه کردن کیفیت قطعه، و برقراری ثبات فرآیند تاثیر بسزایی دارد. بنابراین، جهت گیری دو نیمه ی قالب، کفی ها، و سامانه-ی گیره بحرانی است.

وقتی که مشکل جهت گیری ناشی از خط جدایش قالب، کفی ها، یا سازوکار گیره و میل راهنماها باشد، نتیجه سایش ماشین، آسیب به قالب، شکستن میل راهنماها، پلیسه  قالب و قطعه های ضایعاتی خواهد بود.

آیا خط جدایش هم تراز است؟
یک روش برای اطمینان از جفت شدن کامل دو نیمه ی قالب در خط جدایش، داشتن یک ماشین قالب-گیری تراز شده و کفی های موازی است. ترازبندی یک ماشین به سه تراز ماشین کاری نیاز دارد. کار را با فراهم آوردن تمام پیچ های تنظیم بر روی پایه ی ترازبندی پرس با گشتاور یکسان آغاز کنید. ترازها را به شکل زیر قرار دهید: تراز اول در میان میل راهنماها یا تکیه گاه کفی نزدیک به کفی ثابت، تراز دوم در میان میل راهنماها یا تکیه گاه کفی نزدیک به انتهای پشتی ماشین، و تراز سوم به صورت طولی روی یک میل راهنما یا تکیه گاه کفی. سپس یک نفر به پایه ی ترازبندی می رود و آن را با راهنمایی فرد دیگری که به ترازها چشم دوخته است، بالا یا پایین می برد.
پلیسه یک مسئله ی مرسوم قطعه است که شماری راه حل  محتمل برای آن وجود دارد. مشکل پلیسه یا تزریق ناقص، ممکن است ناشی از مسئله ی جهت گیری قالب یا گیره باشد. اما در مورد تزریق های با سرعت زیاد و محصول هایی با دیواره ی نازک ممکن است این مشکل ناشی از نیروی گیره ناکافی باشد. برای دریافتن این که پلیسه ناشی از مسئله ی جهت گیری قالب یا گیره است، جفت شدن خط جدایش را بازبینی کنید. یک راه مرسوم بازبینیِ فشار گیره یکنواخت در خط جدایش، رنگ زدن سطح یک نیمه ی قالب است که اگر تماس در خط جدایش برقرار باشد، رنگ اعمالی صرف نظر از مقدار نیروی تماسی –زیاد یا کم- به نیمه ی دیگر قالب انتقال پیدا می کند. اطلاعات جزئی بیشتر را می توان با استفاده از کاغذ نشانگر فشار به دست آورد که در آن رنگ کاغذ بر اساس مقدار نیروی تماسی تغییر می کند. در واقع با این روش تغییر سایه ی رنگ با فشار مرتبط می شود.
کاغذ حساس به فشار (مانند Pressurex از محصولات Sensor) گستره ی فشار وسیعی از 2 تا 43000 psi را نشان می دهد. البته برای رفع مشکل خط جدایش گستره ی 7000 تا 18000 psi توصیه می-شود.
برای بازبینی نیروی تماسی خط جدایش خوب به کمک کاغذ حساس به فشار، ابتدا باید خط جدایش را با کاغذ پوشانید و قالب را به مدت 5 ثانیه بست، سپس آن را گشود و یکنواختی رنگ را روی کاغذ نگاه کرد. اگر نیروی تماسی یکنواختی روی خط جدایش اعمال نشده باشد، مشکل مربوط به قالب یا گیره است. اگر ماشین تراز شود و کفی ها موازی باشند، آن گاه خط جدایش قالب منشا عدم ناهمترازی خواهد بود. تنظیم ارتفاع قالب، تنها موجب افزایش یا کاهش نیروی گیره می شود و در تنظیم یکنواختی فشار گیره نقشی ندارد، مگر این که کفی ها خم شده باشند.

موارد مربوط به کفی و میل راهنما
در بعضی موارد تزریق کارها با مسئله ی قفل نشدن کامل گیره بعد از بسته شدن قالب مواجه می-شوند. راه حل معمول، بازبینی خط جدایش و بررسی وجود پلیسه یا جرم در آن  قسمت است، زیرا وجود این موارد از بسته شدن قالب جلوگیری می کند. اگر گیره پس از ساختن قطعات به مدت به نسبت کوتاهی قفل نشود و هیچ موردی در خط جدایش وجود نداشته باشد که مانع قفل شدن گردد، آن گاه مسئله جدی است.
نقطه ی شروع بررسی دلیل، توجه کردن به دمای قالب و کفی است. دمای قالب بیشتر از ˚F 180، قادر به گرم کردن کفی نیز می باشد. انبساط کفی را در میل راهنماهای بالایی (در حالت گرم) به وسیله ی اندازه گیری فاصله ی بین میل راهنماهای بالایی و مقایسه ی آن با فاصله ی بین میل راهنماهای پایینی بازبینی کنید. اندازه گیری را در نزدیک کفی ثابت انجام دهید، زیرا پایین این کفی به بدنه ی ماشین متصل است و از این رو از انبساط گرمایی آن تا حدودی جلوگیری می شود. در صورتی که بالای کفی ثابت چنین محدودیتی را ندارد و بر اثر گرمای کفی منبسط می شود. در نتیجه این مسئله موجب می شود که فاصله ی بین میل راهنماهای بالایی در نزدیک کفی ثابت بزرگ تر از این فاصله در بین میل راهنماهای پایینی باشد. بنابراین هنگامی که کفی متحرک به سمت کفی ثابت فشار داده می شود تا قالب را ببندد، میل راهنماهای بالایی از حرکت کفی متحرک جلوگیری می کنند. اگر چنین باشد، یک نشانه ی آن وجود خراش بر روی اطراف میل راهنماها است. راه حل این مسئله، خنک نگه داشتن نسبی کفی ها می باشد.
بسیاری از فرآیندکارها گمان می کنند که عایق کاری قالب از کفی این مسئله را حل می کند، در صورتی-که با این کار تنها زمان قبل از آشکار شدن اختلاف گرمایی بین کفی های بالایی و پایینی طولانی می-شود. در واقع عایق گرما را به کفی با سرعت کمتری هدایت می نماید. راهکار بهتر قرار دادن عایق بین صفحه های گیره و قالب به جای صفحه های گیره و کفی ها است.
راه دیگر برای جلوگیری از این مشکل، پیوسته خنک کردن کفی هاست. برای این منظور می توان از مسیرهای سرمایشی در صفحه های گیره استفاده کرد تا آن ها را در دمای متوسطی-حداکثر تا˚F 130- قرار دهد. البته لازم به ذکر است که وجود ماشینی با مسیرهای سرمایش در کفی ها نادر است، اما اگر چنین شود، کفی دچار انبساط گرمایی زیادی نمی گردد و در نتیجه فرآیند به شکل با ثباتی پیش می رود زیرا کفی ها در طی فرآیند از نظر دمایی پایدارند.
میل راهنماها نیز از نظر گرمایی می توانند تحت تاثیر هوای گرم به وجود آمده در طی فرآیند قرار گیرند. از آن جایی که هوای گرم به سمت بالا حرکت می کند، ممکن است میل راهنماهای بالایی گرم تر از پایینی ها شوند. چنین اختلاف دمایی، به معنای تحت فشار قرار ندادن یکنواخت خط جدایش توسط گیره است. برای مثال اگر طول میل راهنماها 10 فوت باشد و میل راهنماهای بالایی ˚F15 گرم تر از میل های پایینی باشند، میل راهنماهای بالایی در نتیجه ی انبساط افزایش طولی برابر 012/0 اینچ خواهند داشت و بنابراین اختلاف نیروی گیرهی در بالا و پایین ایجاد می شود. در نتیجه حفره های قالب ممکن است به دلیل میل راهنماهای بالایی گرم تر و بلندتر دچار پلیسه شوند.

چه مقدار نیرو لازم است؟
این مهم است که بدانیم نیروی گیره لازم برای یک تزریق چقدر است تا از کوچک ترین ماشین تزریق ممکن استفاده کنیم. هم چنین قالب گیران باید کمترین نیروی گیره که منجر به ایجاد کمترین پلیسه می-شود را بیابند. نیروی گیره خیلی زیاد روی یک قالب کوچک منجر به انحنای قالب می شود. نیروی گیره کم، فشار یکنواخت تری را فراهم می آورد. یک قانون صنعتی در این رابطه نسبت 2 تا 6 تن به ازای هر اینچ مکعب از مساحت تصویر شده را توصیه می کند. پلاستیک هایی با جریان آسان در محدوده ی کمتری قرار می گیرند، در حالی که بسپار های گرانروئی نظیر پلی کربنات یا آکریلیک در انتهای این بازه قرار دارند. اگر دیواره  باریک یا مسیر جریان طولانی باشد، آن گاه میزان نیروی (تن) مورد نیاز به طور چشم-گیری افزایش خواهد یافت.
ممکن است عجیب به نظر برسد ولی کفی ها با وجود بزرگی شان می توانند در اطراف یک قالب تاب بردارند، خصوصا اگر قالب بسیار کوچکی به یک کفی بزرگ متصل شده باشد. قالب گیران برای جلوگیری از این مسئله باید اطمینان حاصل کنند که قالب 70% یا بیشتر از فاصله ی بین میل راهنماها را در بر می گیرد.
تاب برداشتن کفی چه نیروی گیره توسط اهرم مفصلی یا سیلندرهای هیدرولیکی اعمال شود، می-تواند رخ دهد. هم چنین این مسئله می تواند در پرس های بدون میل راهنما و انواع هیدرومکانیکی دوکفه ای که در آن ها سیلندرهای هیدرولیکی کفی ها را به جای فشار دادن به سمت هم می کشند، رخ دهد. در گیره های اهرمی، نیروی گیره در گوشه های کفی متحرک بیشتر اعمال می شود، در حالی-که در یک گیره تمام هیدرولیک، نیرو به وسط کفی متحرک اعمال می شود.
گواه تاب برداشتن کفی زمانی است که قالب از پرس خارج می شود و وجود زنگ زدگی به نرمی چسبیده ای بر روی کفی جایی که به قالب متصل بوده، هویداست. این زنگار همان طور که انتظار می-رود روی سطح کفی قرار گرفته است و مطابق سایر زنگ زدگی ها در جسم ماده نیستند. اگر قالبی برای بیش از چند ساعت درون پرس قرار گرفته باشد، آن گاه پس از خروج از پرس طرحی از قالب روی آن نمایان قابل است.
انحنای کفی به دلیل خستگی فلز، می تواند منجر به ترک خوردگی در حفره های قالب شود. این مسئله چنان شایع است که می توان از واحدهای کنترل دمای "فشار منفی" ویژه ای استفاده نمود که مایع خنک کننده را از میان قالب بمکد به جای این که آن را به درون مجراها با فشار وارد کند. این کار از رفتن آب به درون حفره های ترک دار جلوگیری می کند و مانع از خرابی قطعه می شود.
راه حل دیگری که به وسیله ی برخی از قالب سازها به کار گرفته می شود، بریدن گوشه های قالب است. به این ترتیب نیروی گیره به شکل یکنواخت تری در سطح قالب توزیع می گردد. با این روش یکنواختی فشار گیره بهتری ایجاد می شود، زیرا گوشه ها نقاط تحت فشار نیستند.

واژگان

اهرم مفصلی Toggle
گیره Clamp
تاب برداشتن Wrapping
تراز Level
خستگی Fatigue
خط جدایش Parting line
رفع عیب Troubleshooting
قطعه های ضایعاتی Scrap parts
کاغذ نشانگر فشار Pressure-indicating paper
کفی Platen
ماشین قالب گیری تراز Level molding machine
مساحت تصویر شده Projected area
میل راهنما Tiebar
ناهم تراز Uneven
نیروی گیرش Claming force
نیروی تماسی Touch force

منبع:

Troubleshooting: Injection Molding; How to Solve Uneven Clamping, John W. Bozzelli, http://www.ptonline.com/articles/200904ts1.html

برگردان: مرضیه ریاحی نژاد