جریان فرآیند قطعات قالب گیری تزریقی خودرو

اکثر قطعات در داخل و خارج از قالب گیری تزریقی کنسول مرکزی. قطعات پلاستیکی داخلی به طور کلی شامل لوازم جانبی پانل ابزار، لوازم جانبی صندلی، لوازم جانبی کف، لوازم جانبی سقف، لوازم جانبی فرمان، لوازم جانبی داخلی درها، آینه‌های دید عقب و سگک‌ها و اتصالات مختلف می‌شود. قطعات پلاستیکی بیرونی شامل چراغ های جلو و عقب، مشبک های ورودی هوا، گلگیرها و آینه های دید عقب است. در زیر جریان فرآیند و پارامترهای مهم مربوط به قطعات قالب گیری تزریقی خودرو آورده شده است.

1 تعریف

فرآیند قالب گیری تزریقی به فرآیند ساخت قطعات نیمه کاره با شکل خاصی از طریق پر کردن، نگه داشتن فشار، خنک سازی، قالب گیری و سایر عملیات مواد اولیه مذاب اشاره دارد.

2 جریان فرآیند

فرآیند قالب گیری تزریقی به شرح زیر است:
1 مرحله پر کردن
پر کردن اولین مرحله در کل چرخه قالب گیری تزریقی است. زمان از شروع قالب گیری تزریقی زمانی که قالب بسته می شود شروع می شود تا زمانی که حفره قالب تا حدود 95% پر شود. در تئوری، هر چه زمان پر شدن کوتاهتر باشد، راندمان قالب گیری بیشتر است. با این حال، در تولید واقعی، زمان قالب گیری (یا سرعت تزریق) تابع شرایط بسیاری است. پر کردن را می توان به پر کردن با سرعت بالا و پر کردن با سرعت کم تقسیم کرد.
1) پر کردن با سرعت بالا
در هنگام پر کردن با سرعت بالا، نرخ برش زیاد است و ویسکوزیته پلاستیک به دلیل نازک شدن برشی کاهش می یابد، که مقاومت کلی جریان را کاهش می دهد. گرمایش چسبناک موضعی همچنین ضخامت لایه جامد شده را نازک تر می کند. بنابراین، در مرحله کنترل جریان، رفتار پر شدن اغلب به حجمی که باید پر شود بستگی دارد. یعنی در مرحله کنترل جریان، به دلیل پر شدن با سرعت بالا، اثر نازک شدن برشی مذاب اغلب زیاد است، در حالی که اثر خنک کنندگی دیواره نازک آشکار نیست، بنابراین اثر سرعت غالب است.
2) پر کردن با سرعت کم
هنگامی که هدایت حرارتی پر شدن با سرعت کم را کنترل می کند، نرخ برش کم است، ویسکوزیته موضعی بالا است و مقاومت جریان زیاد است. از آنجایی که سرعت پر کردن پلاستیک داغ آهسته است و جریان آهسته است، اثر هدایت گرما آشکارتر است و گرما به سرعت توسط دیواره قالب سرد گرفته می شود. همراه با مقدار کمی گرمایش چسبناک، ضخامت لایه جامد ضخیم تر است، که مقاومت جریان را در دیواره نازک تر افزایش می دهد.
2 مرحله برگزاری
عملکرد مرحله نگهدارنده اعمال فشار مداوم، فشرده سازی مذاب، افزایش چگالی پلاستیک (تراکم) و جبران رفتار جمع شدگی پلاستیک است. در طول فرآیند نگهداری، فشار برگشتی زیاد است زیرا حفره قالب از قبل با پلاستیک پر شده است. در طول فرآیند نگهداری فشار و فشرده سازی، پیچ دستگاه قالب گیری تزریقی تنها می تواند به آرامی و کمی به جلو حرکت کند و سرعت جریان پلاستیک نیز نسبتاً کند است. جریان در این زمان جریان نگهدارنده فشار نامیده می شود. زیرا در مرحله نگهداری فشار، پلاستیک توسط دیواره قالب سریعتر سرد و جامد می شود و ویسکوزیته مذاب به سرعت افزایش می یابد، بنابراین مقاومت در حفره قالب بسیار زیاد است. در مرحله بعدی نگهداری فشار، چگالی مواد همچنان افزایش می یابد و قطعات پلاستیکی به تدریج تشکیل می شوند. مرحله نگهداشت فشار باید تا زمانی که گیت جامد و آب بندی شود ادامه یابد. در این زمان، فشار حفره در مرحله نگهداری فشار به بالاترین مقدار می رسد.
در مرحله نگهداری فشار به دلیل فشار زیاد، پلاستیک تراکم پذیری جزئی از خود نشان می دهد. در ناحیه فشار بالا، پلاستیک متراکم تر است و چگالی بالاتری دارد. در ناحیه کم فشار، پلاستیک شلتر و چگالی کمتری دارد، بنابراین توزیع چگالی با موقعیت و زمان تغییر می کند. در طول فرآیند نگهداری فشار، سرعت جریان پلاستیک بسیار کم است و جریان دیگر نقش اصلی را بازی نمی کند. فشار عامل اصلی موثر بر فرآیند نگهداری فشار است.

3 مرحله خنک کننده

در قالب تزریق، طراحی سیستم خنک کننده بسیار مهم است. این به این دلیل است که تنها زمانی که محصولات پلاستیکی قالب‌گیری شده خنک شده و تا حد خاصی جامد می‌شوند، می‌توان از تغییر شکل محصولات پلاستیکی توسط نیروهای خارجی پس از قالب‌گیری جلوگیری کرد. از آنجایی که زمان خنک‌سازی حدود 70% تا 80% کل چرخه قالب‌گیری را شامل می‌شود، یک سیستم خنک‌کننده به خوبی طراحی شده می‌تواند زمان قالب‌گیری را تا حد زیادی کوتاه کند، بهره‌وری قالب‌گیری تزریقی را بهبود بخشد و هزینه‌ها را کاهش دهد. یک سیستم خنک کننده با طراحی نادرست زمان قالب گیری را طولانی تر می کند و هزینه ها را افزایش می دهد. خنک شدن ناهموار بیشتر باعث تاب برداشتن و تغییر شکل محصولات پلاستیکی می شود. گرمای وارد شده به قالب از مذاب عموماً در دو قسمت پخش می شود که 5% آن از طریق تابش و همرفت به جو منتقل می شود و 95% باقی مانده از مذاب به قالب هدایت می شود. به دلیل وجود لوله آب خنک کننده در قالب، گرمای محصول پلاستیکی از پلاستیک موجود در حفره قالب از طریق رسانش گرما از طریق قاب قالب به لوله آب خنک کننده منتقل می شود و سپس توسط مایع خنک کننده از طریق همرفت حرارتی منتقل می شود. مقدار کمی گرما که توسط آب خنک کننده منتقل نمی شود همچنان در قالب هدایت می شود و پس از تماس با دنیای خارج در هوا پخش می شود. چرخه قالب‌گیری قالب‌گیری تزریقی شامل زمان بسته شدن قالب، زمان پر شدن، زمان نگهداری، زمان خنک‌سازی و زمان قالب‌گیری است. در میان آنها، زمان خنک کننده بیشترین نسبت را به خود اختصاص می دهد، حدود 70% تا 80%. بنابراین، زمان خنک‌سازی مستقیماً بر طول چرخه قالب‌گیری و خروجی محصولات پلاستیکی تأثیر می‌گذارد. در طول مرحله قالب‌گیری، دمای محصول پلاستیکی باید تا دمایی کمتر از دمای تغییر شکل حرارتی محصول پلاستیکی خنک شود تا از شل شدن محصول پلاستیکی به دلیل تنش‌های پسماند یا تاب برداشتن و تغییر شکل ناشی از نیروی قالب‌گیری خارجی جلوگیری شود.

4 مرحله تخریب

قالب گیری آخرین مرحله در چرخه قالب گیری تزریقی است. اگرچه این محصول به صورت سرد شکل گرفته است، اما قالب گیری هنوز هم تاثیر بسیار مهمی بر کیفیت محصول دارد. روش‌های نامناسب قالب‌گیری ممکن است باعث وارد شدن نیروی ناهموار به محصول در هنگام قالب‌گیری و تغییر شکل محصول در هنگام بیرون‌زدگی شود. دو روش اصلی برای قالب‌گیری وجود دارد: قالب‌گیری اجکتوری و قالب‌گیری استریپر. هنگام طراحی قالب، روش قالب گیری مناسب را بر اساس ویژگی های ساختاری محصول انتخاب کنید تا از کیفیت محصول اطمینان حاصل کنید. برای قالب‌هایی که از قالب‌گیری اجکتوری استفاده می‌کنند، اجکتور باید تا حد امکان به طور یکنواخت تنظیم شود و موقعیتی انتخاب شود که مقاومت قالب‌گیری بیشترین و استحکام و استحکام بخش پلاستیکی بیشترین باشد تا از تغییر شکل و آسیب جلوگیری شود. به قسمت پلاستیکی صفحه استریپر عموماً برای قالب گیری ظروف دیواره نازک با حفره عمیق و محصولات شفافی که اجازه ایجاد علائم میله فشاری را نمی دهند استفاده می شود. از ویژگی های این مکانیسم می توان به نیروی قالب گیری بزرگ و یکنواخت، حرکت صاف و عدم وجود آثار باقیمانده اشاره کرد.
سه پارامتر مهم
پارامترهای مهم مربوط به قالب گیری تزریقی به شرح زیر است:
1 فشار قالب گیری تزریقی
فشار قالب گیری تزریقی توسط سیستم هیدرولیک سیستم قالب گیری تزریقی تامین می شود. فشار سیلندر هیدرولیک از طریق پیچ دستگاه قالب گیری تزریقی به مذاب پلاستیک منتقل می شود. تحت فشار، مذاب پلاستیک وارد کانال جریان عمودی (همچنین کانال جریان اصلی برای برخی از قالب‌ها)، کانال جریان اصلی، کانال جریان شاخه قالب از طریق نازل دستگاه قالب‌گیری تزریقی می‌شود و از طریق داخل حفره قالب وارد می‌شود. دروازه این فرآیند فرآیند قالب گیری تزریقی است یا به آن فرآیند پر کردن می گویند. وجود فشار برای غلبه بر مقاومت در فرآیند جریان مذاب است، یا برعکس، مقاومت در فرآیند جریان باید با فشار دستگاه قالب‌گیری تزریقی جبران شود تا از پیشرفت روان فرآیند پر کردن اطمینان حاصل شود. در طی فرآیند قالب گیری تزریقی، فشار در نازل دستگاه قالب گیری تزریقی برای غلبه بر مقاومت جریان مذاب در کل فرآیند، بالاترین میزان است. پس از آن، فشار به تدریج در طول جریان تا انتهای جلوی جبهه موج مذاب کاهش می یابد. اگر اگزوز داخل حفره قالب خوب باشد، فشار نهایی در انتهای جلوی مذاب فشار اتمسفر است.
عوامل زیادی بر فشار پر شدن مذاب تأثیر می گذارند که می توان آنها را در سه دسته خلاصه کرد:
1) عوامل مادی
مانند نوع و ویسکوزیته پلاستیک؛
2) عوامل ساختاری
مانند نوع، تعداد و موقعیت سیستم دروازه، شکل حفره قالب و ضخامت محصول؛
3) عناصر فرآیند قالب گیری
2 زمان تزریق
زمان تزریق در اینجا به زمان لازم برای مذاب پلاستیک برای پر کردن حفره اشاره دارد، به استثنای زمان کمکی مانند باز و بسته شدن قالب. اگرچه زمان تزریق بسیار کوتاه است و تأثیر کمی بر چرخه قالب گیری دارد، تنظیم زمان تزریق تأثیر زیادی بر کنترل فشار دروازه، رانر و حفره دارد. زمان تزریق معقول به مذاب کمک می کند تا به طور ایده آل پر شود و برای بهبود کیفیت سطح محصول و کاهش تحمل ابعادی اهمیت زیادی دارد. زمان تزریق باید بسیار کمتر از زمان خنک شدن باشد که حدود 1/10 تا 1/15 زمان خنک شدن است. این قانون می تواند به عنوان مبنایی برای پیش بینی کل زمان قالب گیری قطعات پلاستیکی مورد استفاده قرار گیرد. هنگام انجام آنالیز جریان قالب، زمان تزریق در نتیجه آنالیز برابر با زمان تزریق تنظیم شده در شرایط فرآیند است، تنها زمانی که مذاب به طور کامل توسط پیچ فشار داده شود تا حفره پر شود. اگر کلید نگهدارنده فشار پیچ قبل از پر شدن حفره رخ دهد، نتیجه آنالیز بیشتر از تنظیم شرایط فرآیند خواهد بود.
3 دمای تزریق
دمای تزریق یک عامل مهم در فشار تزریق است. بشکه دستگاه قالب گیری تزریقی دارای 5 تا 6 بخش گرمایشی است و هر ماده اولیه دمای پردازش مناسب خود را دارد (برای دماهای پردازش دقیق لطفاً به داده های ارائه شده توسط تامین کننده مواد مراجعه کنید). دمای تزریق باید در محدوده خاصی کنترل شود. اگر دما خیلی پایین باشد، مذاب به خوبی پلاستیکی نمی شود، که بر کیفیت قطعه قالب گیری تأثیر می گذارد و دشواری فرآیند را افزایش می دهد. اگر دما خیلی بالا باشد، مواد خام به راحتی تجزیه می شود. در فرآیند قالب گیری تزریقی واقعی، دمای تزریق اغلب بالاتر از دمای بشکه است. مقدار بالاتر مربوط به سرعت تزریق و عملکرد مواد است و می تواند تا 30 درجه سانتیگراد برسد. این به دلیل گرمای زیاد ایجاد شده توسط برش هنگام عبور مذاب از درگاه تزریق است. دو راه برای جبران این تفاوت در هنگام انجام آنالیز جریان قالب وجود دارد. یکی این است که سعی کنید دمای مذاب را هنگام تزریق به هوا اندازه گیری کنید و دیگری اینکه نازل را در مدل سازی قرار دهید.
4 نگه داشتن فشار و زمان
هنگامی که فرآیند قالب گیری تزریقی به پایان می رسد، چرخش پیچ متوقف می شود و فقط به جلو حرکت می کند. در این زمان قالب تزریقی وارد مرحله نگهداری می شود. در طول فرآیند نگه‌داشتن فشار، نازل دستگاه قالب‌گیری تزریقی به طور مداوم مواد را وارد حفره می‌کند تا حجم خالی شده توسط انقباض قطعه را پر کند. اگر حفره بدون نگه داشتن فشار پر شود، قطعه حدود 25% جمع می شود، به خصوص دنده ها بیش از حد منقبض می شوند و علائم انقباض ایجاد می کنند. فشار نگهدارنده فشار به طور کلی حدود 85% از حداکثر فشار پر کردن است که باید با توجه به وضعیت واقعی تعیین شود.

5 فشار برگشتی

فشار برگشتی به فشاری اطلاق می‌شود که باید هنگام برگشت پیچ و عقب‌نشینی برای ذخیره مواد بر آن غلبه کرد. استفاده از فشار برگشتی بالا برای پراکندگی رنگ ها و ذوب پلاستیک ها مفید است، اما همچنین زمان جمع شدن پیچ را طولانی تر می کند، طول الیاف پلاستیک را کاهش می دهد و فشار دستگاه قالب گیری تزریقی را افزایش می دهد. بنابراین، فشار برگشتی باید کمتر باشد، معمولاً از 20% فشار تزریق تجاوز نمی کند. هنگام تزریق پلاستیک فوم، فشار برگشتی باید بیشتر از فشار ایجاد شده توسط گاز باشد، در غیر این صورت پیچ از بشکه به بیرون رانده می شود. برخی از ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی می‌توانند فشار برگشتی را برای جبران کاهش طول پیچ در حین ذوب برنامه‌ریزی کنند، که باعث کاهش گرمای ورودی و کاهش دما می‌شود. با این حال، از آنجایی که تخمین نتیجه این تغییر دشوار است، انجام تنظیمات مربوطه در دستگاه آسان نیست.

نتیجه گیری

با توجه به نیازهای توسعه سبک وزن و مصرف انرژی کم خودروها، ترکیب مواد قطعات خودرو به طور قابل توجهی از پلاستیک به فولاد تغییر کرده است. با قضاوت از کاربرد پلاستیک خودرو در داخل و خارج از کشور، میزان قالب گیری تزریقی کنسول مرکزی به یک شاخص مهم برای سطح فناوری تولید خودرو تبدیل شده است.