قالب تزریق پلاستیک چیست | اجزا قالب تزریق پلاستیک

 قالب تزریق پلاستیک چیست ؟

قالب تزریق پلاستیک برای شکل دادن مواد پلاستیکی در دستگاه تزریق پلاستیک مورد استفاده قرار می گیرد و وظیفه آن شکل دادن به پلاستیک ذوب شده و تبدیل آن به قطعه‌ای با شکل و ابعاد مشخص است. این قالب‌ها بسته به نوع کاربرد، حجم تولید و دقت مورد نیاز از فولاد یا آلومینیوم ساخته می‌شوند.

کاربرد قالب تزریق پلاستیک 

قالب تزریق پلاستیک با امکان ساخت قطعات با شکل‌ های پیچیده همچنین سرعت بالای تولید در صنایع مختلف کاربرد زیادی دارد. این قالب‌ها بسته به نوع ماده، طراحی و نیاز فنی در تولید قطعات صنعتی و مصرفی نقش مهمی دارند:

• در خودروسازی برای ساخت قطعات سبک و پیچیده مانند داشبورد، پنل درب و قطعات موتور
• در صنعت لوازم الکتریکی به‌ خاطر خواص عایقی و مقاومت در برابر طوبت و حرارت برای تولید بدنه مانیتور، قاب کیبورد و محفظه بردهای الکترونیکی
• در صنایع غذایی به دلیل استفاده از پلاستیک‌ های بهداشتی و بدون مواد مضر برای تولید بطری‌ ها، درب‌ ها و ظروف یکبارمصرف
• در صنعت پزشکی نیز قالب تزریق پلاستیک برای ساخت وسایلی مانند سرنگ، ست‌ های تزریق و ابزار های دندانپزشکی که نیازمند مقاومت و سازگاری با بدن هستند

اجزا قالب تزریق پلاستیک

اجزای اصلی قالب تزریق پلاستیک به پنج بخش تقسیم می‌شوند:

واحد تزریق مذاب

این بخش شامل نازل، رانر (راهگاه) و گیت (درگاه تزریق) که وظیفه آن هدایت پلاستیک مذاب از سیلندر دستگاه تزریق به داخل حفره قالب است. به دلیل دمای بالا و فشار زیاد، قطعات این بخش باید مقاومت بالایی در برابر سایش، حرارت و فشار داشته باشند تا از تغییر شکل و فرسایش جلوگیری شود.

سیستم گرمایشی قالب

برای جلوگیری از سرد شدن زودهنگام مواد مذاب، باندهای گرمایشی یا المنت‌هایی در نقاط حساس قالب تعبیه می‌شود. این سیستم دمای لازم برای جریان روان مواد و جلوگیری از انسداد مسیرها را فراهم می‌کند. حفظ یکنواختی حرارت در این مرحله برای دقت تزریق بسیار مهم است.

سیستم خنک‌ سازی قالب

بعد از تزریق مواد مذاب، پلاستیک باید به‌ سرعت خنک شود تا شکل نهایی قطعه تثبیت شود. به این منظور، کانال‌هایی درون قالب طراحی شده‌اند که مایعات خنک ‌کننده مانند آب یا روغن از آن‌ها عبور می‌کند که نقش مهمی در کاهش زمان چرخه تولید و حفظ ابعاد دقیق قطعه دارد.

سیستم تهویه (هواگیری)

در هنگام ورود مواد مذاب، هوای داخل حفره قالب باید تخلیه شود تا از ایجاد حباب، سوختگی یا معایب سطحی جلوگیری شود. دریچه‌ ها و شیار های ریز در قالب طراحی شده است تا هوای محبوس به راحتی خارج شود. کارایی این بخش تأثیر مستقیم بر کیفیت ظاهری و ساختاری قطعه نهایی دارد.

سیستم پران

پس از شکل‌گیری و خنک شدن قطعه، سیستم پران وظیفه جداسازی قطعه از قالب را برعهده دارد. این سیستم معمولا شامل پین‌ پران، صفحه پران، بوش پران و مکانیزم‌ مکانیکی یا هیدرولیکی است. طراحی صحیح این بخش باعث می‌شود قطعه بدون آسیب و تغییر شکل از قالب خارج شود.

انواع قالب تزریق پلاستیک بر اساس ساختمان قالب

قالب‌ های تزریق پلاستیک با توجه به طراحی داخلی و مکانیزم باز و بسته شدن آنها به انواع مختلفی تقسیم می‌ شوند.

قالب دو صفحه ای

قالب دو صفحه‌ای ساده‌ ترین و رایج ‌ترین نوع قالب تزریق پلاستیک است که از دو بخش اصلی یعنی یک صفحه ثابت و یک صفحه متحرک تشکیل شده است. پلاستیک مذاب با فشار وارد فضای بین این دو بخش می‌ شود و پس از خنک شدن، قطعه شکل‌ گرفته شده در قالب باقی می‌ ماند.

هنگام باز شدن قالب، قطعه همراه با بخش متحرک جابجا شده و توسط مکانیزم پران از قالب جدا می‌شود. در این نوع قالب یک خط جدایش وجود دارد که محل تماس و باز شدن دو بخش قالب است. قالب دو صفحه‌ای به دلیل ساختار ساده و وجود تنها یک خط جدایش، برای تولید قطعات با هندسه ساده و بزرگ و تولید محصولات در حجم بالا کاربردی است.

قالب سه صفحه ای

قالب سه صفحه ای از سه بخش اصلی شامل صفحه ثابت، صفحه متحرک و یک صفحه میانی تشکیل شده است. صفحه ثابت که به دستگاه تزریق متصل بوده و محل ورود مواد پلاستیکی مذاب از طریق نازل به قالب است. پس از آن مواد مذاب به صفحه میانی هدایت شده که نقش جداکننده راهگاه از قطعه نهایی را دارند. در انتها مواد به حفره‌ های قالب برای شکل‌گیری قطعه منتقل می‌ شوند.

برخلاف قالب های دو صفحه‌ای این قالب دارای دو خط جدایش است که آن را برای ساخت قطعات متقارن یا دارای شکل هندسی پیچیده مناسب کرده است. یکی از مزایای مهم این نوع قالب، جداسازی خودکار راهگاه از قطعه نهایی در زمان باز شدن قالب است یعنی قطعه در یک خط جدایش و راهگاه در خط دیگر باقی می‌ماند که این موضوع فرآیند تولید را اتوماتیک، سریع و کاهش نیاز به عملیات بعدی را بهبود می بخشد.

انواع قالب تزریق پلاستیک بر اساس تعداد کویته

انواع قالب تزریق پلاستیک بر اساس تعداد کویته به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که هر کدام بسته به حجم تولید و اندازه قطعات کاربرد خاص خود را دارند.

قالب تک کویته

قالب تک کویته یا تک حفره‌ ای ساده‌ ترین و کم‌ هزینه‌ ترین نوع قالب تزریق پلاستیک است که شامل یک کویته و یک مغزی است یعنی در هر چرخه تزریق تنها یک قطعه تولید می‌کند. به‌ دلیل ساختار ساده، هزینه ساخت این قالب نسبت به قالب‌ های چندکویته کمتر بوده و برای تولید قطعات بزرگ با اشکال خاص مناسب است. این نوع قالب معمولا برای ساخت محصولاتی مانند سپر خودرو، سطل رنگ و سبدهای میوه که نیاز به تولید انبوه ندارند، مناسب خواهد بود.

قالب چند کویته

 قالب چند کویته شامل چندین حفره با طراحی و ابعاد یکسان که چند قطعه مشابه بطور همزمان در هر سیکل تزریق تولید می کند. طراحی و ساخت چنین قالب‌هایی پیچیده‌ است و نیازمند توزیع یکنواخت جریان مذاب مواد اولیه، کنترل دقیق دما و فشار در تمام حفره‌ ها است. این قالب ها در تولید قطعات کوچک، پرمصرف و تولید بالا مانند قطعات بسته‌ بندی، تجهیزات پزشکی، قطعات الکترونیکی و لوازم مصرفی کاربرد دارند.

 بیشتر بخوانید:  درامد ماهیانه دستگاه تزریق پلاستیک

انواع قالب تزریق پلاستیک بر اساس راهگاه

این دسته‌ بندی قالبها بر اساس نحوه هدایت و کنترل دمای مواد مذاب در مسیر راهگاه انجام می‌شود و تاثیر زیادی بر کیفیت قطعه نهایی، سرعت تولید و هزینه‌ های جانبی دارد.

قالب راهگاه سرد یا کلد رانر

قالب راهگاه سرد نوعی قالب تزریق پلاستیک است که پلاستیک ذوب شده از طریق مسیری بدون گرم کن وارد قالب شده و بخشی از مواد در این مسیر به همراه قطعه سرد و سفت می‌ شوند. این طراحی ساده هزینه ساخت کمی دارد و برای تولید کم و استفاده روی دستگاه‌ های کوچکتر مناسب است. با این حال باید بعد از تولید، راهگاه جدا شود که ممکن است باعث هدررفت مواد و تغییر شکل قطعه شده و نیاز به نیروی کار بیشتری دارد. به همین دلیل این قالب بیشتر برای تولیدات کم حجم و پروژه‌ هایی با بودجه محدود استفاده می‌شود.

قالب راهگاه گرم یا هات رانر

در این قالب مسیر عبور پلاستیک ذوب شده داخل قالب با استفاده از هیتر و عایق‌ گرمایی همیشه گرم نگه داشته می‌ شود تا مواد در راهگاه خشک و منجمد نشوند. در این حالت راهگاه بطور خودکار از قطعه جدا شده و نیازی به جدا کردن

دستی آن نخواهد بود که نتیجه آن کاهش ضایعات و کاهش نیاز به نیروی انسانی است. این نوع قالب بیشتر برای تولید با حجم بالای قطعات و ضایعات کم کاربرد دارد.

سایر قالب های تزریق پلاستیک

علاوه بر قالب‌ های رایج گفته شده انواع تخصصی‌ تری از قالبها نیز وجود دارند که متناسب با نیازهای خاص تولید، طراحی می‌شوند. این قالب‌ها برای افزایش دقت، بهبود کیفیت قطعات یا پاسخ به الزامات عملکردی خاص کاربرد دارند.

قالب اینسرت

قطعاتی از جنس فلز یا سرامیک که پیش از تزریق پلاستیک درون قالب قرار داده می‌شوند و سپس پلیمر مذاب در اطراف آن‌ها تزریق می‌شود. نتیجه این فرآیند تولید قطعه‌ای ترکیبی است که خواص مکانیکی و عملکردی هر دو ماده یعنی پلاستیک و فلز را به‌ طور همزمان داراست. این روش زمانی کاربرد دارد که قطعه نهایی به استحکام بالا، رسانایی، دقت ابعادی یا دوام مکانیکی و حرارتی بیشتری نیاز داشته باشد.

 بیشتر بخوانید:  قیمت دستگاه تزریق پلاستیک 200 گرمی

قالب دو شات یا تزریق دو جداره

در تولید قطعات پلیمری که در آن دو ماده مختلف از نظر رنگ، سختی یا خواص فنی به طور پی در پی در یک سیکل تزریق، درون قالب شکل‌دهی می‌شوند. این فرآیند امکان تولید قطعات چندبافتی یا دو رنگ را بدون نیاز به مونتاژ جداگانه دارد. همچنین قطعات تولیدشده می‌توانند در برابر سایش، لغزش، شوک مکانیکی یا حتی رطوبت عملکرد بهتری داشته باشند زیرا ترکیب مواد با خواص متنوع در یک قطعه ممکن می‌شود.

قالب چرخشی

قالب چرخشی برای ساخت قطعات بزرگ، توخالی و بدون درز با شکل‌های پیچیده استفاده می‌شود. این روش برای ساخت قطعاتی مثل مخازن آب، بشکه‌های پلاستیکی، اسباب‌بازی‌های توخالی و قطعات بدنه خودرو کاربرد دارد. مزایای این قالب شامل ضخامت یکنواخت دیواره قطعه، ساخت قطعات یک ‌تکه بدون نیاز به جوش یا وصل کردن، هزینه کمتر ساخت قالب و کاهش ضایعات مواد است.

جنس قالب تزریق پلاستیک | انواع فولاد برای ساخت قالب تزریق پلاستیک

فولادهای مخصوص قالب‌سازی تزریق پلاستیک باید ترکیبی از سختی سطحی بالا و چقرمگی مناسب در بخش مرکزی داشته باشند. در جدول زیر انواع فولاد با ویزگی ها و کاربرد برای ساخت قالب تزریق پلاستیک نوشته شده است:

قیمت ساخت قالب تزریق پلاستیک

قیمت ساخت قالب تزریق پلاستیک بسته به مواردی که در ادامه قصد بررسی آن ها را داریم تقریبا بین ۲۰۰ میلیون تومان تا ۷ میلیارد تومان حتی بیشتر نیز می تواند باشد و به عوامل زیر بستگی دارد:

هزینه مواد اولیه تزریقی: مواد پلاستیکی مختلفی مانند ABS، PP، PE و TPU در قالب‌گیری تزریقی استفاده می‌شوند که قیمت آنها به ازای هر کیلوگرم به طور میانگین بین ۹۰ هزار تا ۴۵۰ هزار تومان است.

هزینه ابزارآلات و تجهیزات ساخت قالب: ساخت قالب با ماشین‌ کاری CNC و EDM انجام می‌شود. هزینه استفاده از این تجهیزات برای هر قالب بین ۲۰۰ تا ۷۰۰ میلیون تومان متغیر است که به تعداد کویته‌ها، نوع فلز و طراحی قالب بستگی دارد.

نیروی کار متخصص: نیروی انسانی ماهر باید توانایی تحلیل نقشه‌های فنی و کار با ماشین ‌آلات را داشته باشند و حقوق ماهانه هر یک معمولا بین ۱۰ تا ۳۰ میلیون تومان است.

هزینه‌ های جانبی و اتوماسیون: راه‌ اندازی، تنظیم و نظارت بر دستگاه‌های تزریق پلاستیک نیازمند هزینه‌هایی است که معمولا بین ۲۰ تا ۵۰ میلیون تومان برای هر پروژه برآورد می‌شود.

انتخاب نوع قالب تزریق پلاستیک: قالب‌های پرینت سه‌ بعدی ارزان‌ترین گزینه با قیمت 9 میلیون تومان، قالب‌های آلومینیومی (تولید قطعه 1000 تا 5000 قطعه) با قیمت 180 تا 450 میلیون و برای تولیدات بیشتر قالب های چند کویته که از 450 میلیون تا چند میلیارد قیمت دارد.

 بیشتر بخوانید:  قیمت دستگاه تزریق پلاستیک 300 تن

مراحل طراحی و ساخت قالب تزریق پلاستیک

در تولید قطعات پلاستیکی به روش تزریق، طراحی و ساخت قالب تزریق پلاستیک نقش بسیار مهمی در کیفیت نهایی محصول دارد. مراحل طراحی و ساخت قالب تزریق پلاستیک شامل مراحل زیر است:

• تحلیل قطعه و ارزیابی فنی اولیه:

در این مرحله مواردی چون کاربرد قطعه، جنس ماده پلاستیکی، تعداد تولید، شرایط کاری بررسی می‌شوند تا تصمیمات مهمی در مورد نوع قالب، فولاد مورد استفاده، خنک ‌کاری و سیستم راهگاه گرفته شود.

• طراحی سه‌ بعدی قطعه و قالب:

 سپس با استفاده از نرم‌افزارهای CAD مانند SolidWorks یا CATIA مدل سه‌ بعدی قطعه طراحی می شود.

• تایید مدل قطعه:

پس از تایید مدل قطعه، طراحی قالب شامل اجزای اصلی مانند کویته، کور، راهگاه، سیستم خنک‌کننده و اجزای مکانیکی انجام می‌شود.

• انتخاب نوع قالب و طراحی مکانیزم‌ های حرکتی و جداسازی قطعه:

در ادامه نوع قالب (دو صفحه‌ای یا سه صفحه‌ای) و سیستم تزریق با توجه به شکل قطعه انتخاب می‌شود. طراحی مکانیزم‌های جدایش مانند پران، کشویی‌ها و اجزای متحرک نیز در این مرحله انجام می‌گیرد.

• ماشین کاری قالب:

پس از کامل شدن طراحی، قالب از بلوک‌های فلزی (معمولا فولاد) توسط دستگاه‌های سی ان سی ساخته می‌شود. پس از آن تمام قطعات قالب بهم متصل شده تا برای نصب روی دستگاه تزریق آماده باشد. قالب تولید شده بر روی دستگاه تزریق نصب و با مواد اولیه یا پارافین تست می‌شود تا مواردی مانند کیفیت سطح، وجود پلیسه، هواگیری و خنک‌کاری بررسی و اصلاح شوند.

 بیشتر بخوانید:  قیمت دستگاه تزریق پلاستیک 250 تن

مشکلات رایج در قالب تزریق پلاستیک و راه حل ان

در ساخت قالب تزریق پلاستیک بروز مشکلات فنی می‌تواند باعث کاهش کیفیت قطعات، توقف تولید یا آسیب به تجهیزات شود. موارد زیر رایج‌ترین مشکلات این تولید را همراه دلایل، تأثیرات و راه‌حل‌های پیشنهادی معرفی می‌کند.

نشت آب در قالب تزریق پلاستیک

نشت آب از مجاری خنک‌کننده معمولا به دلیل خرابی اورینگ‌ها، رسوب‌گرفتگی یا ترک در نواحی آب‌بند اتفاق می‌افتد. این مشکل باعث افزایش دمای قالب، تغییر ابعاد قطعه و ایجاد بخار یا حباب در محصول می‌شود. راه‌ حل آن شامل تعویض اورینگ، رسوب‌زدایی منظم و ترمیم ترک‌ها با نوار فولادی است.

تغییر شکل قالب بر اثر فشار در قالب

استفاده از دیواره‌های نازک یا مواد بی‌کیفیت در طراحی قالب می‌تواند باعث تغییر شکل یا شکست آن تحت فشار تزریق شود. این مشکل معمولا به دفرمگی قطعه و کاهش عمر قالب منجر می‌شود. تقویت نواحی پرتنش و استفاده از فولاد مقاوم راه‌حل مناسب برای جلوگیری از آن است.

ایجاد نقاط سیاه یا سوختگی روی قطعه در قالب

وجود هوا در قالب یا تنظیم نبودن فشار و دما باعث ایجاد لکه‌های سیاه، سوختگی یا فضای خالی در قطعه می‌شود. این موارد بر ظاهر و استحکام قطعه تأثیر منفی دارد که تنظیم دقیق پارامترها و طراحی مناسب مسیر خروج هوا می‌تواند این مشکل را برطرف کند.

 بیشتر بخوانید:  با دستگاه تزریق پلاستیک چی میشه تولید کرد؟

زنگ‌ زدگی و خوردگی قالب

استفاده از مواد خورنده مانند PVC یا مواد بازیافتی می‌تواند به زنگ‌ زدگی قالب منجر شده و سطح قالب را تخریب کند. برای جلوگیری از این مشکل باید از فولاد ضدزنگ استفاده شده و قالب به‌ طور منظم تمیز، خشک و روغن‌ کاری شود.

سخن پایانی

قالب دستگاه تزریق پلاستیک یکی از مهم‌ترین اجزا در تولید قطعات پلاستیکی است. این قالب‌ها از فولاد یا آلومینیوم ساخته شده و شامل بخش‌های مختلفی مانند هسته و حفره قالب، کانالهای هدایت مواد مذاب و سیستم خنک ‌کننده هستند. طراحی قالب به گونه‌ای انجام می‌شود که جریان مواد مذاب به صورت یکنواخت و بدون ایجاد حباب یا نقص وارد حفره قالب شود. سیستم‌های خنک‌ کننده داخل قالب باعث کنترل دمای مواد و تسریع فرایند انجماد قطعه می شوند. علاوه بر این قالب‌ها معمولا دارای مکانیزم‌های پران  هستند که قطعه شکل‌گرفته را پس از سرد شدن از قالب خارج می‌کنند.