بسیاری از افراد و شرکتها تصور میکنند ساخت قالب تزریق پلاستیک کاری صرفاً مکانیکی است و هر کسی با کمی تجربه کار با فلز یا دستگاه تزریق میتواند این کار را انجام دهد. اما واقعیت این است که اشتباه در طراحی قالب تزریق پلاستیک یا ساخت قالب تزریق پلاستیک میتواند کل پروژه تولید را با مشکلات جدی مواجه کند: پر شدن ناقص قطعه، ضایعات بالا، ترک و خط جوش در پلاستیک، و حتی خرابی دستگاه تزریق پلاستیک. این مشکلات، هزینههای هنگفت و دوبارهکاریهای زمانبر را به همراه دارند و باعث میشوند پروژهای سودآور، به یک چالش پرریسک تبدیل شود.
در این مقاله قصد داریم بهصورت گامبهگام و کاملاً فنی فرآیند ساخت قالب تزریق پلاستیک را آموزش دهیم، از انتخاب مواداولیه تزریق پلاستیک و طراحی اولیه گرفته تا ماشینکاری، مونتاژ، تست و راهاندازی قالب. هدف ما این است که شما پس از مطالعه، دیدی عملی و مهندسی از کل فرآیند ساخت قالب داشته باشید و بتوانید با اطمینان تصمیمات درست در طراحی و ساخت قالب بگیرید.
مفاهیم پایه و اصول اولیه در ساخت قالب تزریق پلاستیک
پیش از ورود به مراحل عملی ساخت قالب تزریق پلاستیک، درک مفاهیم پایهای که مستقیماً بر عملکرد قالب، کیفیت قطعه و هزینه نهایی تولید تأثیر میگذارند، ضروری است. بسیاری از خطاهای رایج در قالبسازی، نه به دلیل ضعف ماشینکاری، بلکه به دلیل نادیده گرفتن همین اصول اولیه رخ میدهند.
قالب تزریق پلاستیک چیست و چگونه کار میکند؟
قالب تزریق پلاستیک ابزاری مهندسیشده است که مذاب مواد پلاستیکی را تحت فشار، دما و زمان کنترلشده به شکل قطعه نهایی تبدیل میکند. این قالب داخل دستگاه تزریق پلاستیک نصب شده و طی سیکلهای متوالی، فرآیندهای زیر را انجام میدهد:
- تزریق مذاب پلاستیک به داخل حفره قالب
- پر شدن کامل کاویتیها
- خنککاری و انجماد قطعه
- باز شدن قالب و پران قطعه
هرگونه ضعف در طراحی یا ساخت قالب، مستقیماً این سیکل را مختل میکند و باعث افت کیفیت یا افزایش ضایعات میشود.
اجزای اصلی قالب تزریق پلاستیک
برای درک صحیح فرآیند ساخت قالب تزریق پلاستیک، باید اجزای اصلی آن را بشناسیم:
- نیمه ثابت (Fixed Half)
بخشی که نازل دستگاه تزریق به آن متصل میشود و سیستم راهگاهی معمولاً در این سمت قرار دارد. - نیمه متحرک (Moving Half)
شامل سیستم پران است و پس از باز شدن قالب، قطعه از این سمت خارج میشود. - کاویتی (Cavity) و کور (Core)
این دو بخش شکل نهایی قطعه پلاستیکی را ایجاد میکنند و حساسترین قسمت قالب از نظر دقت ماشینکاری هستند. - سیستم راهگاهی (Runner System)
مسیر انتقال مواد مذاب از نازل تا حفره قالب که میتواند سرد یا گرم باشد. - سیستم خنککاری
کانالهایی برای گردش آب یا روغن که نقش کلیدی در کاهش زمان سیکل و کیفیت سطح قطعه دارند. - سیستم پران (Ejector System)
شامل پینها، صفحه پران و اجزای مکانیکی خروج قطعه از قالب.
تفاوت قالب خوب و قالب مشکلدار از دید مهندسی
از دید مهندسی، یک قالب تزریق پلاستیک استاندارد دارای ویژگیهای زیر است:
- پر شدن یکنواخت و کامل قطعه
- حداقل تنش داخلی و خط جوش
- زمان سیکل کوتاه و پایدار
- عمر کاری بالا
- قابلیت تولید تیراژ بالا بدون افت کیفیت
در مقابل، قالبی که بدون رعایت اصول طراحی ساخته شده باشد، حتی اگر ظاهراً سالم باشد، در عمل باعث:
- افزایش ضایعات
- مصرف بالای مواد اولیه تزریق پلاستیک
- توقف مکرر دستگاه تزریق پلاستیک
- افزایش هزینه تولید قطعه پلاستیکی
خواهد شد.
مرحله اول: بررسی قطعه و تحلیل نیازهای تولید
اولین و مهمترین مرحله در آموزش ساخت قالب تزریق پلاستیک، تحلیل دقیق قطعه نهایی است. هر تصمیم اشتباه در این مرحله، در ادامه چند برابر هزینه ایجاد میکند.
بررسی هندسه قطعه پلاستیکی
در این مرحله باید به موارد زیر توجه شود:
- ضخامت دیوارهها (یکنواخت یا متغیر)
- وجود گوشههای تیز یا فیلتها
- حفرهها، رزوهها و زیربریها
- دقت ابعادی مورد نیاز
قطعات با ضخامت نامتوازن یا گوشههای تیز، مستعد تاببرداشتن، ترک و فرورفتگی هستند و طراحی قالب باید متناسب با آن اصلاح شود.
تعیین تیراژ تولید
تیراژ تولید نقش مستقیمی در نوع قالب دارد:
- تیراژ پایین → قالب سادهتر، فولاد ارزانتر
- تیراژ متوسط تا بالا → قالب صنعتی با فولاد سختکاریشده
- تیراژ بسیار بالا → قالب چند کاویتی یا قالب با سیستم راهگاه گرم
نادیده گرفتن این موضوع، یکی از دلایل اصلی افزایش قیمت قالب تزریق پلاستیک یا کاهش عمر آن است.
انتخاب مواد اولیه تزریق پلاستیک
نوع ماده پلاستیکی تأثیر مستقیم بر طراحی و ساخت قالب دارد. برخی از پرکاربردترین مواد عبارتاند از:
- ABS
- پلیپروپیلن (PP)
- پلیاتیلن (PE، HDPE، LDPE)
- پلیاستایرن (PS)
- PVC
- PET
هر ماده دارای دمای ذوب، انقباض و رفتار جریان متفاوتی است و قالب باید دقیقاً متناسب با آن طراحی شود.
مرحله دوم: طراحی قالب تزریق پلاستیک (قلب پروژه)
طراحی قالب تزریق پلاستیک مهمترین بخش کل فرآیند است و بیش از ۶۰٪ موفقیت یا شکست پروژه به این مرحله وابسته است.
انتخاب نوع قالب
در طراحی باید مشخص شود:
- قالب تک کاویتی یا چند کاویتی؟
- قالب دو صفحهای یا سه صفحهای؟
- استفاده از راهگاه سرد یا گرم؟
این تصمیمها مستقیماً بر قیمت قالب تزریق پلاستیک، سرعت تولید و کیفیت قطعه اثر میگذارند.
طراحی سیستم راهگاهی و گیت
طراحی غلط گیت میتواند باعث:
- پر نشدن قطعه
- ایجاد خط جوش
- سوختگی پلاستیک
- تنش داخلی بالا
انتخاب محل، نوع و تعداد گیت باید بر اساس تحلیل جریان مواد انجام شود.
طراحی سیستم خنککاری
خنککاری نامناسب باعث:
- افزایش زمان سیکل
- تاببرداشتن قطعه
- افت کیفیت سطح