دقةصب الحقن، كما هو مفهوم بشكل شائع، يشير إلى المنتجات المصبوبة بالحقن-والتي تلبي المتطلبات الصارمة لتفاوتات الأبعاد والتفاوتات الهندسية وخشونة السطح. يتطلب تحقيق صب الحقن الدقيق العديد من العوامل المساهمة، ولكن أهمها هي العناصر الأربعة للمواد الخام البلاستيكية، وقوالب الحقن، وعملية قولبة الحقن، ومعدات قولبة الحقن (آلة قولبة الحقن).
الحقن الدقيق-للبلاستيك المقولب
يجب أن تمتلك المواد البلاستيكية المناسبة للقولبة بالحقن الدقيق خصائص مثل القوة الميكانيكية العالية، واستقرار الأبعاد الجيد، ومقاومة الزحف الممتازة، ومجموعة واسعة من القدرة على التكيف البيئي. تُستخدم الأنواع الأربعة التالية من البلاستيك بشكل شائع في صب الحقن الدقيق:
① POM وألياف الكربون (CF) POM المقوى أو POM المقوى بالألياف الزجاجية (GF). تتميز هذه المادة بمقاومة جيدة للزحف، ومقاومة التعب، ومقاومة الطقس، وخصائص العزل الكهربائي، كما أنها مقاومة للهب-. إضافة مواد التشحيم يسهل إطلاق العفن.
② PA والألياف الزجاجية المقواة PA66. الميزات: مقاومة قوية للصدمات ومقاومة التآكل، وخصائص تدفق جيدة، ويمكن تشكيلها في منتجات بسمك جدار يبلغ 0.4 مم. يتمتع PA66 المقوى بالألياف الزجاجية بمقاومة جيدة للحرارة (نقطة الانصهار 250 درجة)، لكن عيبه هو الرطوبة؛ بشكل عام، فإنه يتطلب تكييف الرطوبة بعد القولبة.
③ البوليستر المقوى PBT. الميزات: دورة صب قصيرة. مقارنة وقت التشكيل هي كما يلي: PBT أقل من أو يساوي POM ~ PA66 أقل من أو يساوي PA6.
④ الكمبيوتر الشخصي والكمبيوتر المقوى بالألياف الزجاجية. الميزات: مقاومة جيدة للتآكل، صلابة محسنة بعد التعزيز، ثبات جيد للأبعاد، مقاومة جيدة للطقس، مثبطات اللهب، وقابلية جيدة للتشكيل.
قوالب حقن دقيقة
يجب أن تمتلك القوالب المستخدمة للقولبة بالحقن الدقيق الخصائص التالية:
① دقة القالب العالية.
يعتمد هذا في المقام الأول على ما إذا كانت أبعاد تجويف القالب، أو موضع التجويف، أو دقة سطح الفراق تلبي المتطلبات.
② قابلية التشغيل والصلابة الجيدة.
في تصميم هيكل القالب، يجب ألا يكون عدد التجاويف مفرطًا، ويجب أن تكون لوحة القاعدة ولوحة الدعم وجدران التجويف أكثر سمكًا لمنع التشوه المرن الشديد للأجزاء تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع.
③ أداء جيد لقولبة المنتج.
يجب أن يحتوي القالب بشكل مثالي على عدد صغير من التجاويف، وعدد أقل وأقصر من المجاري، وخشونة سطح أعلى من القوالب العادية، مما يسهل عملية القولبة.
④ الفولاذ للقوالب الدقيقة.
-يجب اختيار سبائك فولاذية عالية القوة؛ يجب أن تخضع المواد المستخدمة في التجاويف والمجاري لمعالجة حرارية صارمة، ويجب اختيار المواد ذات الصلابة العالية (يجب أن تصل أجزاء التشكيل إلى حوالي 52 HRC)، ومقاومة التآكل الجيدة، والمقاومة القوية للتآكل.
آلة التشكيل بالحقن الدقيقة
الخصائص من حيث المعلمات التقنية
بناءً على ضغط الحقن، تعمل آلات القولبة بالحقن التقليدية عند 147-177 ميجا باسكال؛ تعمل آلات القولبة بالحقن الدقيقة عند 216-243 ميجاباسكال؛ وتعمل ماكينات القولبة بالحقن ذات الضغط العالي-العالي- عند 243–392 ميجا باسكال. يجب أن تستخدم آلات القولبة بالحقن الدقيقة آلات قولبة بالحقن عالية الضغط للأسباب التالية:
①
لتحسين دقة وجودة المنتجات الدقيقة، حيث أن ضغط الحقن له التأثير الأكبر على معدل انكماش القالب للمنتج. عندما يصل ضغط الحقن إلى 392 ميجاباسكال، يكون معدل انكماش القالب للمنتج صفرًا تقريبًا. عند هذه النقطة، تتأثر دقة المنتج فقط بالعفن أو البيئة. أظهرت الاختبارات أن زيادة ضغط الحقن من 98 ميجا باسكال إلى 392 ميجا باسكال يزيد من القوة الميكانيكية بنسبة 3%-33%.
②
لتقليل سمك جدار المنتجات الدقيقة وزيادة طول القالب. إذا أخذنا الكمبيوتر الشخصي كمثال، فإن الآلة التقليدية التي يبلغ ضغط حقنها 177 ميجا باسكال يمكنها قولبة المنتجات بسماكة جدار تتراوح بين 0.2-0.8 ملم، في حين أن الآلة الدقيقة التي تتمتع بضغط حقن يبلغ 392 ميجا باسكال يمكنها قولبة المنتجات بسماكة تتراوح بين 0.15 و0.6 ملم. يمكن لآلات القولبة بالحقن ذات الضغط العالي جدًا-- إنتاج منتجات ذات نسبة طول تدفق أكبر.
③
يمكن أن تؤدي زيادة ضغط الحقن إلى الاستفادة الكاملة من فعالية سرعة الحقن. لتحقيق سرعة الحقن المقدرة، هناك طريقتان فقط: الأولى هي زيادة ضغط الحقن الأقصى للنظام؛ والآخر هو تعديل معلمات المسمار لزيادة نسبة الطول-إلى-القطر. تتطلب آلات القولبة بالحقن الدقيقة سرعات حقن عالية. إذا أخذنا آلة التشكيل بالحقن الدقيقة -الألمانية الصنع DEMAG (60–420 طنًا) كمثال، فإن سرعة الحقن الخاصة بها يمكن أن تصل إلى 1000 مم/ثانية، ويمكن للمسمار أن يحقق تسارعًا قدره 12 م/ث².
خصائص آلات القولبة بالحقن الدقيقة من حيث التحكم
① متطلبات التكرار (الاستنساخ) لمعلمات صب الحقن.
② متطلبات جودة التلدين.
③ التحكم في درجة حرارة الزيت الهيدروليكي العامل.
④ متطلبات الضغط.
⑤ متطلبات التحكم في درجة حرارة القالب.
النظام الهيدروليكي (دائرة الزيت) لآلة التشكيل بالحقن الدقيقة
- ① يحتاج النظام الهيدروليكي إلى استخدام المكونات النسبية مثل صمامات الضغط النسبي، أو صمامات التدفق النسبي، أو المضخات المتغيرة المؤازرة.
- ② في آليات التثبيت بالضغط المباشر-، يجب فصل الدوائر الهيدروليكية لأجزاء التثبيت والحقن.
- ③ نظرًا للسرعة العالية لآلات التشكيل بالحقن الدقيقة، يجب زيادة سرعة استجابة النظام الهيدروليكي.
- ④ يجب أن يجسد النظام الهيدروليكي لآلات القولبة بالحقن الدقيقة الهندسة المتكاملة للأنظمة الميكانيكية والكهربائية والهيدروليكية وأنظمة الأجهزة.
الخصائص الهيكلية لآلات القولبة بالحقن الدقيقة
① نظرًا لضغط الحقن العالي لآلات التشكيل بالحقن الدقيقة، فإن صلابة نظام التثبيت أمر بالغ الأهمية، ويجب التحكم في توازي الألواح المتحركة والثابتة في نطاق من 0.05 إلى 0.08 مم.
② يجب حماية قوالب الضغط المنخفض-، ويجب التحكم بدقة في قوة التثبيت، حيث يؤثر حجم قوة التثبيت على درجة تشوه القالب، مما يؤثر في النهاية على تفاوتات الأبعاد للأجزاء المقولبة.
③ يجب أن تكون سرعة فتح وإغلاق القالب سريعة، بشكل عام حوالي 60 مم/ ثانية.
④ مكونات التلدين: يجب أن يتخذ المسمار، ورأس المسمار، والحلقة غير المرتجعة، والبرميل شكلًا هيكليًا يوفر قدرة تلدين قوية، وتجانسًا جيدًا، وكفاءة حقن عالية؛ يجب أن يكون عزم دوران المحرك اللولبي كبيرًا وقادرًا على تنظيم السرعة بدون خطوات. بناءً على ذلك، غالبًا ما تستخدم آلات القولبة بالحقن الدقيقة وحدات معيارية للتكيف مع احتياجات الإنتاج للأجزاء البلاستيكية الدقيقة المختلفة، كما هو موضح في الشكل.
نحن نعلم أنه، بغض النظر عن نوع آلة التشكيل بالحقن الدقيقة، يجب أن تكون في النهاية قادرة على التحكم بشكل ثابت في تكرار الأبعاد وتكرار الجودة للمنتجات المقولبة.
كبرى الشركات المصنعة لآلات القولبة بالحقن الدقيقة
في مجال تطوير آلات القولبة بالحقن الدقيقة، تضم الشركات المصنعة الرائدة التي تمثل المستوى المتقدم العالمي الحالي شركات ألمانية مثل KraussMaffei وDemag وArburg، بالإضافة إلى الشركات اليابانية مثل Nissei وJSW وSumitomo Heavy Industries. من بينها، تتميز آلة التشكيل بالحقن الدقيقة التي أطلقتها شركة Arburg الألمانية بتصميم على شكل صندوق-لآلية التثبيت الخاصة بها، مما يحسن دقة التثبيت بشكل كبير.
مشاكل الانكماش في الأجزاء البلاستيكية المصبوبة بالحقن الدقيق.
هناك أربعة عوامل تؤثر على انكماش الأجزاء البلاستيكية المقولبة: الانكماش الحراري، والانكماش الانتقالي، والانكماش الاتجاهي، والانكماش الانضغاطي.
يتم تحليل تأثير كل عامل انكماش على صب الحقن الدقيق أدناه:
① الانكماش الحراري
② انكماش المرحلة الانتقالية
③ انكماش الاتجاه
④ انكماش الضغط
① الانكماش الحراري:الانكماش الحراري هو خاصية فيزيائية حرارية متأصلة في مادة التشكيل ومواد القالب. يؤدي ارتفاع درجات حرارة العفن إلى ارتفاع درجات حرارة المنتج، مما يؤدي إلى زيادة الانكماش الفعلي. ولذلك، لا ينبغي أن تكون درجة حرارة القالب مرتفعة للغاية في صب الحقن الدقيق.
② انكماش المرحلة الانتقالية:في الراتنجات البلورية، أثناء عملية التوجيه، يحدث تبلور الجزيئات الكبيرة، مما يسبب الانكماش بسبب انخفاض حجم معين. وهذا ما يسمى انكماش المرحلة الانتقالية. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة للعفن إلى زيادة التبلور وزيادة الانكماش؛ ومع ذلك، من ناحية أخرى، فإن زيادة التبلور تزيد من كثافة المنتج، وتقلل من معامل التمدد الخطي، وبالتالي تقلل من الانكماش. لذلك، يتم تحديد معدل الانكماش الفعلي من خلال التأثير المشترك لهذين العاملين.
③ انكماش الاتجاه:نظرًا للتمدد القسري للسلاسل الجزيئية في اتجاه التدفق، تميل الجزيئات الكبيرة إلى الالتفاف من جديد- والتعافي أثناء التبريد، مما يؤدي إلى انكماش في اتجاه الاتجاه. ترتبط درجة التوجه الجزيئي بضغط الحقن، وسرعة الحقن، ودرجة حرارة الراتنج، ودرجة حرارة القالب، ولكن بشكل أساسي بسرعة الحقن.
④ انكماش الضغط:معظم المواد البلاستيكية قابلة للانضغاط، مما يعني أن حجمها المحدد يتغير بشكل كبير تحت ضغط مرتفع. في درجات الحرارة العادية، تؤدي زيادة ضغط الحقن إلى تقليل الحجم النوعي للمنتج المصبوب، وزيادة كثافته، وتقليل معامل التمدد الخطي، وتقليل الانكماش بشكل ملحوظ. بما يتوافق مع قابلية الانضغاط، فإن مادة التشكيل لها تأثير استرداد مرن، مما يقلل من انكماش المنتج.