تبلیغات
×وبلاگ تخصصی مهندسی مواد × - قالب گیری فشاری
نویسنده :ehsan garechaly maleky
تاریخ:سه شنبه 8 دی 1388-09:06 ب.ظ
نوع مطلب : مطالب علمی 
قالب گیری فشاری

قالبگیری فشاری

Compression Molding

Compression Molding

قالب گیری فشاری ،یکی از قدیمی ترین فرآیندهای قالب گیری شناخته شده است. در این قالبها ماده پلاستیکی در محفظه قالب قرار گرفته و با حرارت و فشار شکل می گیرد. در این قالبها ،معمولا از ترکیبات گرما سخت(ترموست)،بصورت عمده استفاده می شود ولی از محصولات گرما نرم (ترمو پلاستیک)در برخی موارد و به ندرت استفاده می شود. موادی که بعنوان شارژ اینگونه قالبها بکار می رود،دارای اشکالی بصورت پودر ،ساچمه ای ،لایه ای و پیش فرم می باشد.

قالبهای فشاری عمدتا دارای یک عیب میباشند بطوریکه ،در اثر فشار زیاد موجود در داخل قالب پین های ضعیف و دیوارهای نازک دفرمه میشوند ، بنابراین طراحان این گونه قالبها به منظور کم رنگ کردن این عیب
 ،از فرایند قالب گیری انتقالی کمک گرفته اند .
فرایند قالب گیری انتقالی، در زمان جنگ جهانی دوم شناخته شد بطوریکه در ابتدا کاربرد عمده ای در صنایع نظامی داشت. این فرایند سال 1909توسط آقای لئو بکلند ،جهت تولید پوسته رادیو پیدایش یافت                                                                                                                                                                                         
مراحل کلی فرآیند قالب گیری فشاری :

۱- در صورت لزوم قالب را تمییز و مواد آزاد کننده را داخل قالب می ریزیم.

۲- قالب را شارژ می کنیم.

۳- قالب توسط پرس بسته میشود.

۴- قبل از ایتکه قالب بطور کامل بسته شود ،قالب را کمی بازکرده تا گازهای محبوس از قالب خارج شود(تنفس قالب).

۵- حرارت و فشار را اعمال کرده تا عمل قالبگیری تثبیت شود(در کاربرد فشار قبل از بسته شدن کامل قالب باید اندکی درنگ شود بطوریکه گازها بتوانند از محفظه قالب خا رج شوند).

۶- قالب را باز نموده و قطعه داغ را در فیکسچر خنک کننده قرار میدهیم.

معرفی روشهای قالب گیری :

۱- قالبگیری فشاری قالبگری انتقالی

۲- قالبگیری تحت فشار پیستون

۳- قالبگیری بصورت ریخته گی

۴- قالبگیری پرسی

لازم به ذکر است که دو روش اول بصورت عمده برای تولید قطعات پلاستیکی اعم از مواد ترمو پلاستیکی و ترمو ستی میباشد.


شرح فرآیند قالبگری فشاری :

در  ابتدا قالب توسط  شابلن بار ریز که روی دستگاه  پرس قرار دارد ،شارژ شده و قالب شروع به بسته شدن میکند ،بطوریکه سنبه  قسمت روئی قطعه را فرم داده و قسمت زیرین قطعه تا سطح جدایش قالب در داخل محفظه پائینی فرم میگیرد. در این قالبها دمائی در حدود   130تا200 درجه سانتی گراد  توسط دو  المنت گرم کننده حاصل میشود ، ولی عمدتا دمای نیمه فوقانی قالب کمتر از نیمه تحتانی میباشد بطوری که معمولا قسمت فوقانی تا دمای 145درجه سانتی گراد گرم شده و قسمت تحتانی تا دمای 155درجه سانتی گراد گرم میشود. فشار لازم در حدود 100تا500تن می باشد ،البته این فشار با توجه به سطح تماس قطعه با قالب تعیین می شود.

 

 شرح فرایند قالبگیری انتقالی :

همانطور که  در  قسمت چکیده  به آن اشاره شد ، این  فرایند   قالبگیری به منظور بر طرف کردن عیب قالبگیری فشاری از این روش قالبگیری استفاده میشود. در واقع عملکرد این روش قالبگیری به این صورت است که ابتدا مواد  شارژ فالب بصورت سرد یا نیمه گرم داخل کانال بار ریز وارد و توسط یک سنبه فشار دهنده مواد از طریق روزنه هایی در سیستم ر اهگاهی ،به حفرهای اصلی قالب هدایت می شود. قالبهایی که با این روش طراحی می شوند غالبا چند حفره ای میباشند،به خاطر اینکه از نظرهزینه مقرون بصرفه شوند.

 

انواع روشهای قالبگیری فشاری از نظر ساختمان قالب :

۱- قالب فلاش دار (قی) flash die                     

۲- قالب سنبه ای کفی یا پله ای flat die               

۳- قالب مثبت positive die                           

۴- قالب نیمه مثبت semi positive die             

لازم به به توضیح است که این قالبها بر مبنای اجازه ی ورود مواد به کانال فلاش دسته بندی شده اند  که در ادامه توضیح اضافی داده میشود .

قالبهای فلاش دار :

در این قالب در اثر فشار حاصل از طرف پرس ،به مواد اضافی اجازه داده میشود که به راحتی به کانال فلاش راه پیدا کند . در این روش قالبگیری ، فلاش معمولا به صورت افقی است .

در این روش قالبگیری لازم است، علاوه بر هزینه طراحی و ساخت،هزینه ای برای سنگ زدن پلیسه حاصل شده در اطراف قطعه در نظر بگیریم . در واقع یکی از معایب اینگونه قالبها ،همین هزینه اضافی می باشد. مزیت این گونه قالبها در ارزان بودن و ساده بودن آنها است .

کاربرد این قالبها برای تولید قطعاتی از مواد پلاستیکی با ضریب بالک پایین و قطعاتی که رعایت ضخامت یکنواخت دیوارهای آن مهم نباشد،البته یکنواختی ضخامت دیوارها تا حد زیادی به دقت میله های راهنمای قالب بستگی دارد .

تعریف ضریب بالک: حاصل تقسیم حجم مواد فرم نگرفته به مواد فرم گرفته را ضریب بالک گویند.
 

قالب های سنبه ای کفی یا پله ای :

این قالبها شبیه  قالبهای فلاش دار میباشند ،  با این  تفاوت که در اینجا یک محفظه بار دهی به مجموعه قالب اضافه شده است .پله ی کفی عموما 16/3 اینچ عرض دارد به منظور خروج مواد اضافی که از بین سنبه و محفظه نشت میکند. این قالبها ،قطعات را با چگالی یا دانسیته بیشتری نسبت به نوع فلاشدار می سازند. قطعات با پین های کوچک و مقاطع ظریف از این راه قابل ساخت هستند.

در این گونه قالبها نیز همانند قالبهای فلاشدار سنگ زنی فلاش یا پلیسه با مقدار کمتری نسبت به قبل لازم است.

قالبهای مثبت :

در این قالبها فضای خیلی کمتری نسبت به دو نوع قبل برای خروج مواد اضافی به داخل کانال فلاش تعبیه شده است .سنبه در محفظه فالب دارای انطباق کاملا جذب بوده و تلرانس در هر طرف 3 هزارم اینچ میباشد .این قالبها برای قالبگیری مواد با فیلر پارچه ای و قطعات عمیق مانند محفظه رادیو بکار میرود  و از هر قالبی برای قالبگیری مواد با فیلر پارچه ای مناسب تر هستند .مزیت این قالبها در این است که پلیسه یا فلاش بصورت عمودی میبا شد و به سادگی بر طرف میشود.

مهمترین عیب این قالبها خراشیدگی محفظه ی قالب توسط سنبه است که مستقیما اثر آن روی قطعه مشاهده میشود .

قالبهای نیمه مثبت :

این قالبها متشکل از یک قالب سنبه ای پله دار و یک قالب مثبت هستند .از این قالبها برای ساخت قطعات با عمق زیاد ،  قطعاتی که در ته آنها مقاطع بزرگ و    قطعا تی که در برخی از مقاطعشان اختلاف ضخامت وجود دارد بکار میروند.پلیسه یا فلاش ایجاد شده به راحتی توسط سنگ بر طرف می شوند.معمولا برای فرم دادن ملامینها و ترکیبات اوره ای از این نوع قالبها کمک می گیرند .لقی بین سنبه و ماترس 1هزارم اینچ در هر طرف است .

معمولا این گونه قالبه را بصورت چند محفظه ای با محفظه ی باردهی مشترک می سازند بطوریکه به آنها قالبهای ویژه اطلاق میشود زیرا گاهی حتی بیشتر از  یکصد محفظه درآنها تعبیه شده است.

نکته :

مکانیزم تولید قطعه در قالبهایی که در بالا توضیح داده شد برای تولید قطعاتی بود که در دیواره ی جانبی آنها هیچ گونه حفره یا سوراخ وجود نداشت ،حال اگر بخواهیم قطعاتی را که دیوا ه ی آنها  دارای حفره یا سوراخ می باشد  را تولید کنیم لازم است که این قالبها را بصورت تکه ای با سنبه ی ماهیچه جانبی و متحرک بسازد.

علاوه بر این مکانیزم با توجه به نیاز از مکانیزم صفحه ی بیرون انداز بجای پینهای بیرون انداز و مکانیزم فنری نیز استفاده میشود.

 

انواع روشهای قالبگیری انتقالی از نظر ساختمان :

۱- قالبهای لوله راهگاهی

۲- قالبهای پیستونی

لازم به ذکر است که این تقسیم بندی توسط انجمن مهندسین امریکا صورت گرفته است.

قالبهای لوله راهگاهی :

در این قالب ها پلا ستیک ها بر اثر نیروی وزن خود، از طریق لوله راهگاه به داخل قالب هدایت میشوند.

قالبهای پیستونی :

در این قالب ها مواد پلاستیکی وارد شده به کانال بارریز توسط پیستون فشرده شده ، تا حدی که به سطح جدایش قالب فشار وارد میشود.

 

اجزاء ساختمانی پلاستیکها (شامل ترموستهاوترمو پلاستیکها) :

 رزین: عنصر چسباننده

 نرم کننده:این ماده آلی برای بهبود سختی ، مقاومت ،قابلیت ارتجاعی قطعه وسهولت در امر قالبگیری به پلاستیک اضافه میشود.

 عنصر فیلر:این عنصر نقش پر کننده گی دارد و جنس آن میتواند از گرد چوب، پارچه،سفال وغیره با شد.

 رنگ:برای بهبود شکل ظا هری محصولات پلاستیکی،به آنها اضافه میشود.

لازم به توضیح است که ترموستها کلا دارای رزین پلاستیک و عنصر پر کننده بوده وترموپلاستیک ها دارای رزین پلاستیک و رنگ می باشند،البته ماده ی نرم کننده در هر دو نوع  پلاستیک استفاده میشود.

 

کاربرد قالبهای انتقالی :

۱- تولید قطعات با مقاطع پیچیده ویا با ما هیچه های جانبی مشگل

۲- تولید قطعات با مغزیهای نازک و پیچیده

۳- تولید قطعات با سوراخهای کوچک و عمیق

۴- تولید قطعات با چگا لی یکسان تری نسبت به روش قالبگیری فشاری

۵- تولید قطعات دقیق

۶- تولید قطعات با پلیسه کمتر(خصوصا برای مواد ترموست با فیبرپارچه ای )

۷- تولید قطعات با وزن سنگینتر مثلا مواد ترموست از جنس ملا مین ،فرم آلدئید وقطعات با فیبر الیاف نساجی.


تجهیزات مورد نیاز در فرایند قالبگیری فشاری و انتقالی :

برای تولید قطعات به روش فشاری نیاز به پرسهایی داریم که :

۱- تناژ بالا داشته باشند(معمولا250 تن).

۲- به شابلن بار ریز مجهز باشند یا قابلیت نسی این قسمت راد اشته باشند.

۳- به سیستم محرکه هیدرولیکی مجهز باشند(بمنظور تنظیم سرعت حرکت پرس).

در فرایند قالبگیری انتقالی علاوه بر موارد فوق به پرسهایی با تناژ کمتر و مخصوص نیاز داریم.

پرسهای مخصوص به پرسهایی اطلاق می شود که بتوانند هم عمل بستن صفحات قالب را انجام داده وعمل بارریزی،فشار وحرارت را تواما بوجود بیاورند.

 

مزایای فرآیند قالبگیری فشاری :

۱- ضایعات کم است(در این قالبها لوله راهگاه و کانال هدایت مواد وجود ندارد).

۲- هزینه تجهیزاتی نسبتا اندک است.

۳- عملیات می تواند بصورت خودکار یا دستی انجام بگیرد.

۴- محصول تولید شده کامل می باشد.

۵- جریان مواد در زمان کوتاه انجام شده در نتیجه تنش در قطعه و سائیدگی در قالب کم است.

۶- قطعه دارای انسجام و یک پارچگی ساختار ی می باشد.

۷- قطعات طویل به راحتی با این روش تولید می شوند.

 

معایب فرایند قالبگیری فشاری :

۱- قالبگیری قطعات پیچیده دشوار می باشد.

۲- در این قالبها به قسمتهای داخلی قالب مثل پین های بیرون اندز براحتی آسیب وارد میشود.

۳- ممکن است برای تولید برخی قطعات سیکل زمانی از حد استاندارد(2الی4دقیقه)به طور چشمگیری زیاد شود.

۴- محصولات معیوب در این روش مجددا قابل باز یابی نیستنند.

 

مزایای فرایند قالبگیری انتقالی :

۱- در این فرایند نسبت به روش قبل به فشار کمتری نیاز است ،بنابراین میتوان از پرسهایی با تناژ کمتر استفاده کرد.

۲- بعلت فشار کمتر هیچ گونه صدمه ای به قالب و اجزاء داخلی آن وارد نمی شود.

۳- در این روش میتوان ابتدا مادهی اولیه را گرم کرد و سپس آن را به داخل قالب تزریق نمود که نتیجه آن بهبودتوزیع دما در ماده اولیه و تشکیل شبکهای عرضی ملکولی بطور سریع میباشد .

۴- زمان گردش عملیات کاهش یافته که نتیجتا از عیوب قطعات می کاهد.

۵- از طرفی بهبود در جریان مواد در این قالب ها ،توانایی تولید اشکال پیچیده را فراهم می آورد.

 
معایب فرایند قالبگیری انتقالی :

۱- بعلت اینکه این قالبها معمولا چند حفره ای میباشند، هزینه تولید آنها زیاد است.

۲- اینگونه قالبها بخاطر داشتن کانال بارریز جدا گانه به امکانات ویژه نظیر پرسهای مخصوص نیاز دارند.

 

نتیجه گیری :

با توجه به مزایا و معایب قالبهای فشاری به این نتیجه می رسیم که فرایند قالبگیری فشاری یک روش کاملا مناسب برای تولید قطعات فشرده،طویل وقطعاتی که دقت زیادی ندارند ، میباشد.از طرفی از این فرایند بطور عمده برای تولید قطعات ترمو ستی استفاده میشود. بخاطر اینکه در این روش قطعاتی با ساختاری فشرده تولید میشود،امروزه استفاده از این روش برای تولید قطعات حساس همچون چرخ اتومبیل روبه افزایش است.