شعار نصف القالب الأول

ما هو القولبة بالحقن؟ دليل من خبراء ذوي خبرة 20 عامًا من الخبرة

شارك هذه المقالة:
خط الإنتاج الأوتوماتيكي لعملية التشكيل بالحقن

يمثل القولبة بالحقن الخدمة الأساسية التي تقدمها شركة FirstMold، والتي تم صياغتها بدقة من خلال رؤى وخبرات خبراء الصناعة المخضرمين الذين يتمتعون بخبرة تزيد عن 20 عامًا. يعدك هذا المقال، وهو عبارة عن مسعى جماعي من أساتذة متمرسين، بتجاوز توقعاتك. وهو ينقسم إلى جزأين: الأساسيات والجوانب المتقدمة لقولبة الحقن. ويشمل جمهورنا الأساسي المبتدئين والطامحين إلى تعميق فهمهم في تصميم المنتجات أو الوافدين الجدد في هذه الصناعة. للباحثين عن خدمات القولبة بالحقن أو دراسات الحالة أو عروض الأسعار، نشجعك على النقر على "خدمة القولبة بالحقن" للحصول على تفاصيل شاملة.

إنتاج المنتجات البلاستيكية عن طريق عملية القولبة بالحقن
إنتاج المنتجات البلاستيكية عن طريق عملية القولبة بالحقن

قبل الغوص في تعقيدات القولبة بالحقن، دعنا نتأمل في سؤال: هل لاحظت من قبل المنتجات البلاستيكية التي تملأ حياتنا اليومية؟ أشياء مثل زجاجات المياه، وفئران الكمبيوتر، وأغلفة الأجهزة المنزلية منتشرة في كل مكان. في الواقع، يمكن القول إن البلاستيك هو المادة الأكثر استخدامًا في عالمنا المعاصر. واليوم، نسلط الضوء على القولبة بالحقن، وهي لاعب رئيسي في إنتاج هذه السلع البلاستيكية. في حين أن هناك طرقًا لا تعد ولا تحصى لصناعة البلاستيك - بما في ذلك البثق والقولبة بالنفخ والقولبة الدورانية والطباعة ثلاثية الأبعاد والتشكيل الحراري - فإن القولبة بالحقن هي الأكثر شيوعًا من حيث الشعبية والتطبيق.

ما هو القولبة بالحقن؟

شرح القولبة بالحقن القالب بالحقن

تستغل عملية القولبة بالحقن الخصائص الحرارية للبلاستيك، وتبدأ العملية بتحميل المواد في البرميل من قادوس. تقوم حلقة تسخين حول البرميل بإذابة المواد. وداخل البرميل، يدور برغي، يتم تشغيله بواسطة محرك خارجي، ويدفع المادة ويضغطها إلى الأمام من خلال أخاديدها.

يؤدي العمل المشترك للتسخين الخارجي وقوة قص البرغي إلى تلدين المادة وصهرها وتجانسها تدريجيًا. أثناء دوران البرغي، تعمل قوى الاحتكاك والقص على تحريك المادة المنصهرة نحو رأس البرغي. وفي الوقت نفسه، يتراجع البرغي تحت القوة التفاعلية للمادة، مما يخلق مساحة تخزين عند رأس البرغي لإكمال عملية التلدين.

بعد ذلك، تحت قوة الضغط العالي والسرعة العالية لمكبس أسطوانة الحقن، يتم حقن المادة المنصهرة في تجويف القالب من خلال فوهة. بعد الضغط والتبريد والتصلب في التجويف، ينفتح القالب، وتطلق آلية طرد المنتج النهائي كعنصر مؤهل.

بالنسبة للمبتدئين، قد يبدو هذا الأمر معقداً بسبب وجود الكثير من المفردات المتخصصة. يمكن اكتساب فهم أعمق من خلال الفيديو المقترح أدناه. تذكر أن هناك عنصرين أساسيين لتحويل المواد الخام البلاستيكية إلى منتجات نهائية هما قالب الحقن وماكينة القولبة بالحقن.

يعرض هذا الفيديو عملية صب بالحقن الكاملة

التاريخ الموجز لعملية القولبة بالحقن

يعود تاريخ أقدم ماكينة حقن الصب بالحقن المسجلة إلى عام 1872 في الولايات المتحدة الأمريكية، والتي اخترعها ج. و. حياة لمعالجة مشاكل اللدونة والقولبة لمزيج النيتروسليلوز والكافور. وكان هذا الجهاز، المعروف باسم "ماكينة التعبئة" (براءة الاختراع الأمريكية رقم 13329)، بمثابة لحظة محورية في تاريخ التصنيع.

وبالانتقال سريعًا إلى عام 1921، تم تصنيع أول ماكينة يمكن التعرف عليها على أنها ماكينة قولبة بالحقن بواسطة H. Buchholz. تتشابه هذه الماكينة التي تعمل يدويًا من نوع المكبس مع مكابس الضغط اللولبية في ذلك الوقت.

وبحلول عام 1926، تم تصنيع أول ماكينات حقن القوالب بالحقن التي تم إنتاجها على شكل سلسلة من قبل إيكرت وزيجلر. وتميزت هذه الماكينات بخاصية التثبيت اليدوي للقالب ولكنها أدخلت الحقن الهوائي - وهو ابتكار مهم. ولا تزال مبادئ تصميم هذه الماكينات المبكرة التي تعتمد على هيكل أفقي تؤثر على تكنولوجيا صناعة البلاستيك الحديثة.

عملية القولبة بالحقن في الماضي
عملية القولبة بالحقن في الماضي

أساسيات القولبة بالحقن

قالب الحقن

في مناقشتنا السابقة، قدمنا مفهومين أساسيين: قالب الحقن وماكينة التشكيل بالحقن. دعونا نتحدث عن قالب الحقن أولاً.

فكر في قالب الحقن كأداة مهمة في عملية القولبة بالحقن. خلال هذه العملية، يتم تسخين المواد الخام البلاستيكية إلى حالة الانصهار ويتم حقنها في قالب الحقن. ويتم الحصول على المنتجات البلاستيكية المرغوبة عن طريق تبريد المواد وتصلبها داخل القالب. وعلى الرغم من أن قوالب الحقن جزء لا يتجزأ من عملية التشكيل، إلا أنه من الشائع أن تمتلك بعض الشركات ماكينات التشكيل بالحقن دون إنتاج القوالب الخاصة بها. وغالباً ما تقوم هذه الشركات بشراء القوالب من الخارج لتقليل التكاليف المرتبطة باقتناء وتصنيع ماكينات صناعة القوالب.

يتكون قالب الحقن عادةً من عدة مكونات:

  • قاعدة القالب: الجزء الأساسي من قالب الحقن، وعادةً ما يكون مصنوعًا من مواد ذات صلابة عالية ومقاومة للتآكل (مثل الفولاذ والألومنيوم والنحاس وغيرها)، لضمان عمر القالب.
  • تجويف القالب: جزء من قالب الحقن حيث يتم تشكيل المنتج البلاستيكي، ويتكون عادةً من تجاويف ذات أشكال هندسية وأبعاد محددة.
  • نظام العداء والبوابات: أجزاء من قالب الحقن التي توجه البلاستيك المنصهر إلى تجويف القالب. وهي مصنوعة من مواد مناسبة (مثل البلاستيك أو المعدن) لضمان التدفق السلس ومنع التسرب.
  • أجزاء الدعم والتثبيت: المكونات التي تدعم القالب وتضمن دقته. وهي مصنوعة من مواد مناسبة لضمان قوتها وثباتها.
  • نظام التبريد: قسم داخل قالب الحقن مصمم لتبريد البلاستيك المنصهر وتجميده. وعادةً ما يتضمن وسيط تبريد مناسب (مثل الماء أو الغاز) لمنع تلف الأجزاء المصبوبة بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

يعد قالب الحقن في جوهره أداة لا غنى عنها في الإنتاج الصناعي، حيث يعزز الكفاءة بشكل كبير، ويقلل التكاليف، ويتيح تصنيع المنتجات البلاستيكية بأشكال وأحجام مختلفة. وتعتمد جميع المنتجات التي تتطلب إنتاجًا ضخمًا على القوالب، مما يمثل بداية التطور الصناعي ويكسب القالب لقب "أم الصناعة".

لن تتعمق هذه المقالة في قوالب الحقن، ولكن يمكنك النقر على "قالب الحقن" للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً.

ماكينات القولبة بالحقن

تلعب ماكينة التشكيل بالحقن دورًا حاسمًا في عملية التشكيل بالحقن، حيث تقوم في المقام الأول بتسخين البلاستيك وتطبيق ضغط عالٍ على البلاستيك المصهور، مما يضمن حقنه وملء تجويف القالب. هذه الماكينة لا غنى عنها في هذه العملية.

هناك أنواع مختلفة من آلات التشكيل، مصنفة على أساس الهيكل ونوع القالب وعوامل أخرى. على الصعيد العالمي، هناك العديد من الشركات المصنعة الشهيرة لماكينات قولبة البلاستيك، مثل "كراوس مافي" و"ديماج" و"هوسكي". لمزيد من المعلومات المتعمقة، يمكنك استكشاف "ماكينة القولبة بالحقن" الصفحة.

نظرًا للاختلافات في الدقة والعلامة التجارية، يمكن أن تختلف تكلفة ماكينات القولبة بالحقن اختلافًا كبيرًا، حيث تختلف تكلفة بعضها بمئات الآلاف من الدولارات. لذلك، بالنسبة لأولئك الذين يحتاجون إلى إنتاج المنتجات البلاستيكية، فإن النظر في مجموعة المعدات التي تمتلكها منشأة التصنيع هي طريقة شائعة لقياس قدرة الشركة.

أنواع القولبة بالحقن

في الواقع، يشمل "القولبة بالحقن" مجموعة متنوعة من العمليات. والأهم من ذلك، عندما نشير عادةً إلى "القولبة بالحقن"، فإننا عادةً ما نتحدث عن "القولبة بالحقن البلاستيكية". هذه العملية هي الأكثر شيوعًا ضمن النطاق الأوسع لقولبة الحقن، مما يؤدي إلى اختصار "قولبة حقن البلاستيك" في كثير من الأحيان إلى "قولبة الحقن". يمكنك أيضًا اعتبار "قولبة حقن البلاستيك" على أنها "قولبة الحقن القياسية".

دعونا نتعمق في العمليات المتخصصة الشائعة الموجودة في قولبة الحقن:

العمليةالمواد المستخدمةالتطبيقات الشائعةالشرح
قولبة حقن البلاستيكاللدائن الحراريةالسلع الاستهلاكية، قطع غيار السياراتيذيب حبيبات البلاستيك ويحقنها في قوالب لتشكيل مجموعة متنوعة من الأجزاء.
مطاط السيليكون السائل (LSR)سيليكونالأجهزة الطبية، ومكونات السياراتيتم حقن السيليكون السائل في قوالب ساخنة ومعالجته في أجزاء مرنة ومتينة.
القوالب بالحقن بالحرارةاللدائن الحراريةالعوازل الكهربائية، قطع غيار السياراتقوالب المواد الحرارية، التي تعالج بالحرارة بشكل لا رجعة فيه تحت الحرارة، للأجزاء المقاومة للحرارة.
ثنائي الحقن/متعدد المكوناتمواد متعددةالأجزاء المعقدة ذات الخصائص المتعددةحقن مواد مختلفة في قالب واحد لقطع متعددة المواد في وقت واحد أو بالتتابع.
المعالجة الضوئية الرقمية (DLP)الراتنجات القابلة للمعالجة بالضوءالنماذج الأولية، الإنتاج على دفعات صغيرةيستخدم الضوء لمعالجة الراتنج في طبقات، بالإضافة إلى القولبة بالحقن للحصول على أجزاء مفصّلة.
قولبة حقن المسحوق بالحقن (PIM)المعادن والسيراميكالمكونات الطبية والإلكترونية والفضائية والفضائيةخلط مساحيق معدنية أو خزفية مع مادة رابطة وحقن في قوالب، ثم التلبيد للحصول على القوة.
قولبة حقن الرغوةاللدائن الحرارية مع عوامل الإرغاءالسيارات، التعبئة والتغليفيُحقن البلاستيك بمادة رغوية لصنع قطع خفيفة الوزن بقلب رغوي.
القولبة بالحقن التفاعلي (RIM)البوليمرات المتفاعلةقطع غيار السيارات (المصدات، المصدات، المصدات)، العبواتحقن مواد كيميائية تفاعلية في قالب حيث تتمدد وتعالج إلى أجزاء كبيرة وخفيفة الوزن.

تتخصص شركة FirstMold حاليًا في كلٍ من عمليات قولبة حقن البلاستيك وصب حقن السيليكون. وضمن عملية قولبة حقن البلاستيك، نقوم بصقل خبراتنا في تقنيات محددة مثل التشكيل الزائد، والقولبة ثنائية اللقطة، والقولبة بالإدخال وغيرها. تمكننا كل عملية من هذه العمليات من تلبية احتياجات التصنيع المتنوعة ومواصفات المنتجات:

  • التشكيل الزائد يسمح لنا بدمج مادتين مختلفتين، مما يعزز التماسك والجمالية.
  • قولبة ثنائية الطلقات إنشاء منتجات معقدة ذات مواد أو ألوان متعددة بكفاءة في عملية واحدة.
  • إدراج القوالب تدمج الأجزاء المعدنية في المكونات البلاستيكية، مما يوفر وظائف وقوة معززة.

سير عمل عملية القولبة بالحقن

المرحلةالوصف
1. اختيار الموادحدد المادة البلاستيكية المناسبة، اعتمادًا على الخصائص المحددة واحتياجات الجزء النهائي المحدد.
2. تصميم القالبتصميم القالب الذي سيتم استخدامه لتشكيل المادة البلاستيكية بالشكل المطلوب. ويشمل ذلك تحديد حجم الجزء وشكله وتشطيب السطح، بالإضافة إلى تحديد موضع وتصميم أي خصائص، مثل القنوات أو الفتحات.
3. تصنيع القوالبقم ببناء القالب بمساعدة تقنيات الطحن عالية التقنية مثل الطحن باستخدام الحاسب الآلي أو EDM أو القطع بالليزر. من الأهمية بمكان أن يتم تصنيع القالب والمكونات الأخرى بتفاوتات تحمل عالية لأن ذلك يضمن الحصول على الأجزاء ذات الحجم المناسب من خلال منتج عالي الجودة.
4. إعداد ماكينة القولبة بالحقنضع القالب على ماكينة القولبة بالحقن وحدد الماكينة على الإعدادات المناسبة مع المادة المستخدمة ومع الجزء الذي يتم إنتاجه. 
5. دورة القولبة بالحقنتنفيذ عملية القولبة بالحقن، والتي تنطوي على تسخين البلاستيك حتى الوصول إلى درجة انصهاره، ويتم إدخال البلاستيك في القالب. يتم بعد ذلك تبريد المادة وتحويلها إلى حالة صلبة.
6. تشطيب الأجزاءاعتمادًا على نوع الجزء الذي تم إنشاؤه، يجب أن يتم تنظيف الجانب أو صقله أو إكماله بطريقة أخرى لتحقيق التخصيص والمظهر العام الجيد. قد تكون هناك أنشطة ملاحظات مثل الحفر أو الطلاء أو وضع العلامات.
7. مراقبة الجودةفحص الجزء النهائي للتأكد من مطابقته لمعايير الجودة والحجم والأداء. يمكن إجراء ذلك عن طريق الفحوصات البصرية المعقدة أو قياسات الأبعاد أو اختبار خصائص المواد مثل القوة والصلابة.
مخطط تدفق عملية صب القوالب البلاستيكية Firstmold
مخطط تدفق عملية صب القوالب البلاستيكية Firstmold


تشمل عملية القولبة بالحقن على نطاق واسع العديد من الخطوات الهامة. سأسلط الضوء هنا تحديدًا على الخطوات الست لدورة القولبة بالحقن. لاحظ أن الخطوة السابعة تمثل تكرار الدورة، وبدء دورة جديدة.

التثبيت

يتمثل الهدف الأول في عملية القولبة بالحقن في إغلاق القالب أو "تشبيكه" بشكل كافٍ لجعل المادة البلاستيكية مضغوطة في تجويف القالب. من الضروري وجود قوة تثبيت قوية بما فيه الكفاية لكي يتحمل القالب الضغط المتطور أثناء مرحلة الحقن وبالتالي يبقى القالب مغلقًا بإحكام.

الحقن

بعد أن يتم تثبيت القالب، يتم تسخين المادة البلاستيكية والوصول إلى درجة انصهارها، ثم يتم ضغطها بضغط عالٍ في تجويف القالب. يتم تعبئة المادة في القالب من خلال بوابة، وهي الفتحة الموجودة في القالب والتي تدخل المادة من خلالها.

المسكن

بعد أن يتم حقن المادة البلاستيكية في القالب، يجب أن تبقى تحت الضغط لفترة من الوقت، والمعروفة باسم مرحلة السكن. سيضمن ذلك تشكيل الجزء بالكامل من القالب عند اكتمال التبريد الخاص به.

التبريد

وبمجرد اكتمال مرحلة المسكن، يتم تبريد القالب لتصلب المادة البلاستيكية. يجب أن نتحكم بدقة شديدة في عملية التبريد حتى يتم تبريد المنتج بشكل متساوٍ ولا تظهر عيوب مثل الاعوجاج.

فتح القالب

وبمجرد خضوع المادة البلاستيكية لعملية التبريد والتصلب، يتم فتح القالب، ويتم تحرير الجزء من القالب. تُستخدم المسامير القاذفة التي تمارس قدرًا كافيًا من القوة لدفع الجزء وإخراجه من القالب في العملية التي تنقل فيها القوة على الجزء وتخرجه من القالب.

الطرد

تتم إزالة المنتج المنفصل من الماكينة أثناء مرحلة الطرد ويتم تشذيب المواد الزائدة.

التكرار

ثم يتم تكرار دورة القولبة بالحقن لإنتاج أجزاء إضافية مرة أخرى.

إذا كنت مهتمًا بدورات القولبة بالحقن، يُرجى النقر على "دورات القولبة بالحقن" للحصول على معلومات شاملة.

دورة القولبة بالحقن الشائعة
دورة القولبة بالحقن الشائعة

تطبيقات القولبة بالحقن

قد يكون نطاق تطبيق عمليات القولبة بالحقن أكثر وضوحًا بالنسبة لك أكثر مني. نعم، معظم المنتجات البلاستيكية الشائعة في الحياة يمكن تصنيعها من خلال عملية التشكيل. على الرغم من ذلك، اسمحوا لي أن أتحدث بإيجاز عن أهم 6 تطبيقات صناعية:

بالنسبة لمعظم الصناعات، من المنطقي العثور على المواد الأكثر متانة بأقل تكلفة لإنتاج المنتجات المطلوبة. وباعتبارها تقنية تصنيع متعددة الاستخدامات، فإن القولبة بالحقن تلعب دورًا حاسمًا في تطوير وصناعة العديد من المنتجات الحديثة، بدءًا من الألعاب الاستهلاكية وحتى قطع غيار الطائرات.

المأكولات والمشروبات

تعتمد صناعة الأغذية والمشروبات اعتمادًا كبيرًا على المواد البلاستيكية لتصنيع عبوات المنتجات والحاويات. ونظرًا لأن هذه الصناعة يجب أن تمتثل للوائح النظافة والسلامة الصارمة، فمن الواضح أن القولبة بالحقن مناسبة لتلبية مختلف المواصفات، بما في ذلك اللوائح الخالية من مادة BPA، وشهادة إدارة الأغذية والعقاقير (FDA)، واللوائح غير السامة، ولوائح السلامة الخاصة بالسلامة العامة.

بدءًا من المكونات الصغيرة مثل أغطية الزجاجات إلى الصواني المستخدمة في وجبات العشاء التلفزيونية، يوفر القولبة بالحقن حلاً شاملاً لجميع احتياجات التعبئة والتغليف والحاويات في صناعة الأغذية والمشروبات.

قطع غيار السيارات

تتطلب العديد من الأجزاء في السيارات الحديثة مجموعة متنوعة من الوظائف المصممة بعناية لتعمل بشكل صحيح. ولهذا السبب، لجأ العديد من رواد صناعة السيارات إلى قولبة حقن البلاستيك لتطوير وتخطيط وتصنيع الأجزاء التي يحتاجون إليها. تشمل المكونات النموذجية المصبوبة بالحقن المصدات ولوحات العدادات والأجزاء الأصغر مثل حاملات الأكواب وأغطية مرايا الرؤية الخلفية.

الأدوية والمستحضرات الطبية والصيدلانية

ونظرًا لأن العديد من المنتجات الطبية تحتاج إلى أن تكون مقاومة للكسر وخالية من المسام ومثالية الشكل، فإن هذه العملية حيوية للإنتاج الطبي والصيدلاني. وباعتبارها منتجة على نطاق واسع، يمكن للصناعة الطبية الاستفادة من أوقات الإنتاج المختصرة ومواد الإنتاج ذات الأسعار المعقولة لقولبة الحقن، مع الحصول على منتجات طبية عالية الجودة. يمتد نطاق الأجزاء الطبية والصيدلانية المصنعة من زجاجات الأدوية إلى مكونات الأشعة السينية.

المنتجات المنزلية

بمجرد زيارة مطبخك، من المحتمل أن تجد منتجات أو أجزاء مصبوبة بالحقن. من أواني التابروير إلى مواد البناء المستخدمة في البناء، لا يمكن إنكار أن هذه الصناعة لم تكن لتصل إلى مستواها الحالي بدون القولبة بالحقن. مثل الصناعات الأخرى، من خلال الاستثمار في الإنتاج الضخم والشحن إلى منافذ البيع بالتجزئة العالمية، يمكن جعل المنتجات المنزلية بأسعار معقولة.

الزراعة

تاريخيًا، كان من المعتاد أن تستثمر الزراعة في الأجزاء المعدنية لأنها توفر حلاً متينًا. أما الآن، وبفضل المواد البلاستيكية الجديدة التي تتميز بخصائص مثل مقاومة الأشعة فوق البنفسجية ومقاومة الصدمات ومقاومة الرطوبة، أصبحت الخيارات البلاستيكية المحسنة هي المفضلة.

إن القدرة على صنع منتجات زراعية متينة تتحمل عناصر المزرعة تجعل من الواضح أن قولبة حقن البلاستيك مناسبة للصناعة الزراعية، بدءًا من أحواض الأعلاف وحتى مكونات الحصاد المتخصصة.

الإلكترونيات

على الرغم من أن العديد من الأشخاص يعتبرون المكونات الإلكترونية أجزاءً ميكانيكية معدنية في المقام الأول تعمل بالكهرباء بشكل أساسي، إلا أن استخدام أغلفة بلاستيكية مقاومة للتآكل لإطالة عمر الأنظمة يمكن أن يعزز الأداء العام. وكما قد تكون خمنت، يُفضل تصنيع الأغلفة من خلال عملية قولبة حقن البلاستيك. فأرة الكمبيوتر التي تستخدمها حاليًا، وكذلك التلفاز في غرفة المعيشة الخاصة بك، من المحتمل أن تكون بعض المكونات مصنوعة باستخدام عملية قولبة حقن البلاستيك.

منتجات فيرستمولد في مجال السيارات والطيران
منتجات فيرستمولد في مجال السيارات والطيران

مزايا القولبة بالحقن

بالمقارنة مع عمليات تصنيع البلاستيك الأخرى، يوفر القولبة بالحقن مزايا كبيرة. وبطبيعة الحال، تخدم عمليات تصنيع البلاستيك المختلفة أغراضها بشكل جيد في سيناريوهات محددة، مثل القولبة بالنفخ كونها الأنسب لصنع الزجاجات. دعونا نلخص مزايا القولبة بالحقن:

ميزة التكلفة:

في القولبة بالحقن، الشرط الوحيد هو أن يكون لإطار الماكينة قوة كافية لدعم المادة والقالب ووزن الإطار لمنع تسرب المواد مع قوة تثبيت كافية. بالإضافة إلى ذلك، لا تتأثر المادة تقريبًا بالقوى الخارجية طوال عملية التشكيل، باستثناء الجاذبية الطبيعية. وينتج عن ذلك سهولة التشغيل الآلي والتصنيع ودورات قصيرة وتكلفة منخفضة.

ميزة الجودة:

تتمتع المنتجات المصنوعة من خلال القولبة بالحقن بجودة وهيكل أكثر ثباتًا طوال عملية الإنتاج، حيث أنها لا تولد إجهادًا داخليًا.

ميزة المرونة وتعدد الاستخدامات:

إن سهولة تصنيع الماكينة والقوالب تجعلها مناسبة بشكل خاص لإنتاج أصناف متعددة ودُفعات صغيرة في تطوير المنتجات الجديدة.

ميزة التخصيص والتصميم:

يسمح القولبة بالحقن بتغييرات لونية سهلة في المنتجات ويمكنها تحقيق تصميمات مجوفة. يمكن أن تشمل المعالجات السطحية النقوش، والخشب، والحجر، والتأثيرات المعدنية، مما يلبي طلب المستهلك الحديث على المنتجات الشخصية.

مواد للقولبة بالحقن

هناك مجموعة كبيرة من المواد المتاحة للقولبة، وكلها مصممة لأغراض محددة. ويشمل ذلك المواد القياسية مثل PC-ABS والمواد الخاصة مثل PEEK القابلة للحقن بالحقن. أوصي بشدة بالنقر على "مواد القولبة بالحقن" لفهم كيفية أداء المواد المختلفة في القولبة بالحقن.

بعد ذلك، سنقدم لمصممي المنتجات بعض النصائح حول اختيار المواد اللازمة لتصميماتهم.

بالنسبة لكل جزء تقوم بتصميمه، يجب أن يكون اختيارك للمواد مدروسًا. وفي هذا السياق، يجب مراعاة فائدة الجزء وكفاءته وتكلفته بعناية. سيرتبط اختيارك للمواد دائمًا بشكل مباشر بتطبيق الجزء.

يمكن أن يساعد التفكير بطريقة عكسية في العثور على المادة المناسبة لقطعتك.

فيما يلي بعض الأسئلة المفيدة لعكس هندسة اختيار المواد التي تستخدمها:

  • في ماذا سيستخدم الجزء؟
  • ما نوع الضغط الذي ستتحمله؟
  • هل تتجاوز تكلفته الميزانية؟
  • أين سيتم وضعه؟

ضع في اعتبارك المعايير التالية لفهم عوامل الأولوية للمادة التي اخترتها:

01. الموقع

يجب عليك التفكير في مكان وضع الجزء الخاص بك، سواء كان في الخارج أو في الداخل أو تحت غطاء المحرك أو في بيئة مظلمة أو رطبة أو في مكان آخر.

02. درجة الحرارة

درجة الحرارة أمر بالغ الأهمية عند اختيار المواد. هل سينتهي الأمر بالمنتج في الثلاجة أو في مكان دافئ أو حار جداً؟

03. دورة الحياة

كم من الوقت تتوقع أن يدوم الجزء؟ 5 سنوات أو 25 سنة أو أكثر؟

04. الضمان

ضع في اعتبارك الضمان. خاصة بالنسبة لصناعة السيارات، يجب أن تفكر في تكلفة الضمان إذا تعطلت الأجزاء بعد سنوات.

05. قيود التكلفة

هناك نوعان مختلفان من المواد. يمكنك الحصول على المواد البلاستيكية السلعية (مثل البولي إيثيلين عالي الكثافة أو البولي بروبلين) التي عادة ما تكون عالية الكثافة ومنخفضة الحرارة ويمكن الحصول عليها بسهولة ورخيصة نسبياً.

الفئة الثانية هي اللدائن الهندسية، بما في ذلك مواد مثل PEEK وPEI. وهي أغلى ثمناً وأصعب في العثور عليها، ولكنها تتحمل درجات الحرارة العالية وتتسم بالصلابة.

06. المتطلبات الجمالية

هل يجب أن يكون الجزء شفافًا بالكامل أو بلون معين؟ إذا كان الجزء الخاص بك يحتاج إلى مطابقة الأجزاء الأخرى في التجميع، فقد تكون مطابقة الألوان ضرورية.

بمجرد الإجابة على هذه الأسئلة الأولية، لا يزال بإمكانك التفكير في بعض خيارات المواد المختلفة. فكر في سلسلة من الأسئلة للمساعدة في تضييق نطاق المواد:

07. وظائف التصميم

ضع في اعتبارك الجوانب الهندسية الميكانيكية للجزء. هل يجب أن يكون مرنًا أو قابلًا للانضغاط أو قابلًا للربط، إلخ؟ هل يحتاج إلى قوة شد (بمعنى أنه لا يمكن تفكيكه)؟

08. الامتثال

يمكن أن تؤدي إضافة بعض الامتثاليات إلى زيادة تكلفة القطعة بسرعة، ولهذا السبب من المهم تقييم ما هو ضروري وما قد يكون زائداً عن الحاجة.

هل يجب أن يكون الجزء الخاص بك آمنًا للطعام، ومتوافقًا مع متطلبات إدارة الغذاء والدواء الأمريكية؟ أو هل يجب أن يكون من الدرجة الطبية، أو أن يكون مطابقًا للمواصفات الطبية أو ISO، أو متوافقًا مع الكهرباء، إلخ؟

بعض المواد البلاستيكية التمثيلية القليلة
بعض المواد البلاستيكية التمثيلية القليلة

الطلاءات والتشطيبات

تُعد المعالجة السطحية للأجزاء المصبوبة بالحقن، وهي في الأساس المعالجة السطحية للبلاستيك، خطوة حاسمة. وهي تنطوي على طرق فيزيائية أو كيميائية لتشكيل طبقة ذات خاصية أو أكثر من الخصائص الخاصة على سطح المادة، مما يعزز مظهر المنتج وملمسه ووظائفه.

الرش

يتضمن الرش استخدام مسدسات الرش لتذرية الطلاء وتطبيقه على قطعة العمل. العملية هي: الأجزاء المقولبة ← الطلاء التمهيدي ← الطلاء التمهيدي ← الطلاء العلوي ← الطلاء العلوي ← التجفيف.

  • الإيجابيات: ألوان غنية؛ يمكن معالجة الهياكل المعقدة؛ قابلة للتطوير للإنتاج بكميات كبيرة؛ شفافية ولمعان عاليان.
  • السلبيات: عالية التكلفة، غير مناسبة للمنتجات منخفضة التكلفة؛ عملية معقدة، عائد أقل.

NCVM

تتضمن عملية تفريغ المعادن غير الموصلة (NCVM) ترسيب طبقة من المعدن والمركبات العازلة لتحقيق مظهر معدني دون التأثير على الاتصال اللاسلكي.

  • الإيجابيات: مناسب لمختلف أنواع البلاستيك؛ صديق للبيئة؛ بديل للطلاء بالكروم؛ مثالي لمنتجات 3C مع نقل الإشارة.
  • السلبيات: خاص بالمنتجات غير الموصلة للكهرباء.

الطلاء الكهربائي

الطلاء بالكهرباء يعطي البلاستيك سطحًا معدنيًا بمعدل إنتاجية مرتفع وتكلفة منخفضة. وعلى غرار الطلاء بالطباعة بالرقائق الكهروضوئية PVD ولكنه كيميائي بطبيعته، ويشمل الطلاء بالتفريغ والطلاء بالماء.

  • الإيجابيات: خفيفة الوزن؛ فعالة من حيث التكلفة؛ خطوات معالجة أقل؛ تحاكي الأجزاء المعدنية.
  • السلبيات: لا يمكن أن تتغير الحشوات المعدنية أثناء الصب؛ أكثر صعوبة من الصب بالقالب للأجزاء الكبيرة؛ خطر الحريق لبعض التطبيقات المنزلية.

الطباعة

تتضمن الطباعة طباعة الوسادة وطباعة الشاشة وطباعة الشاشة وطباعة النقل لتطبيق الأنماط على السطح البلاستيكي.

  • الإيجابيات: طرق متعددة الاستخدامات لتأثيرات مختلفة؛ مفصلة وقابلة للتخصيص.
  • السلبيات: تختلف المتانة ومقاومة التآكل حسب التقنية.

النقش بالليزر

يستخدم النقش بالليزر مبادئ بصرية لمعالجة السطح، مما يسمح بكتابة النصوص أو الأنماط.

  • الإيجابيات: تطبيق واسع النطاق، موثوق؛ دقيق وسريع؛ فعال من حيث التكلفة وصديق للبيئة.

النقش

يستخدم الحفر مواد كيميائية مثل حمض الكبريتيك المركز لتآكل الأجزاء الداخلية للعفن، مما يخلق نسيجاً مثل جلد الثعبان أو الحقول المحروثة.

  • الإيجابيات: يعزز المظهر المرئي واللمسي؛ مضاد للانزلاق؛ يزيد من مساحة السطح لتحسين تبديد الحرارة؛ يسهل عملية التفكيك.

قولبة الحقن المتقدمة

غالبًا ما تتوقف جودة المنتجات المصبوبة بالحقن على التصميم الأولي للقالب. مثل مصممي المنتجات، يجب على مصممي القوالب فهم العديد من المفاهيم. لقد قمنا هنا بإدراج نقاط المعرفة الرئيسية التي يحتاج مصممو القوالب إلى فهمها أثناء عملية التشكيل بالحقن:

انكماش البلاستيك

يشير الانكماش في البلاستيك المصبوب بالحقن إلى انخفاض الحجم بسبب التغيرات الفيزيائية والكيميائية والهيكلية بعد التشكيل، وعادةً ما يتم التعبير عنه كنسبة مئوية. يؤثر الانكماش بشكل كبير على دقة أبعاد المنتجات.

العوامل المؤثرة في انكماش البلاستيك:

  1. تركيبة البلاستيك: الأنواع المختلفة من البلاستيك لها معدلات انكماش متفاوتة. فعلى سبيل المثال، لكل من البولي بروبيلين بولي بروبيلين والبولي بروبيلين ABS والـ PC و PA و POM معدلات انكماش مختلفة.
  2. حجم المنتج: تميل المنتجات الكبيرة المصبوبة بالحقن إلى معدلات انكماش أعلى.
  3. ضغط الحقن: يؤثر الضغط أثناء عملية القولبة بالحقن أيضًا على معدل الانكماش.
  4. درجة حرارة القالب: تؤثر درجة حرارة القالب بشكل كبير على انكماش المنتج. يمكن أن يؤدي كل من درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة بشكل مفرط إلى زيادة معدلات الانكماش.
  5. وقت المكوث في خزان التبريد: تؤدي فترات المكوث الأطول في خزان التبريد إلى ارتفاع معدلات انكماش المنتج.

كيفية تقليل انكماش البلاستيك المصبوب بالحقن:

  1. اختر مادة بلاستيكية مناسبة: يمكن أن يؤدي اختيار المادة البلاستيكية المناسبة إلى تقليل انكماش المنتج.
  2. تحسين تصميم القالب: يمكن أن يقلل تصميم القالب المدروس جيدًا من الانكماش.
  3. ضبط معلمات عملية القولبة بالحقن بالحقن: يمكن أن يؤثر تعديل ضغط الحقن ودرجة الحرارة ووقت التبريد أثناء عملية التشكيل على الانكماش.

قابلية التدفق البلاستيكي

تُعرف قدرة ذوبان البلاستيك على ملء تجاويف القالب تحت درجات حرارة وضغوط معينة باسم قابلية تدفق البلاستيك.

أثناء عملية التشكيل، تؤثر قابلية تدفق البلاستيك بشكل كبير على معلمات عملية التشكيل مثل درجة حرارة التشكيل والضغط والدورة والأبعاد والمعلمات الهيكلية الأخرى لنظام بوابات القالب. عند تحديد حجم وسُمك جدار الأجزاء البلاستيكية، يجب أيضًا مراعاة تأثير قابلية التدفق.

ترتبط قابلية التدفق بالبنية الجزيئية للبلاستيك. وتتمتع الراتنجات ذات الجزيئات الخطية والقليل من الروابط المتقاطعة أو بدونها بقابلية تدفق عالية. تقلل إضافة مواد الحشو من قابلية تدفق الراتنج، في حين أن الملدنات أو مواد التشحيم يمكن أن تعززها. يمكن أن يحسن التصميم الهيكلي المدروس أيضًا من قابلية التدفق، مثل استخدام زوايا مستديرة عند تقاطعات العدّادات والأجزاء لتسهيل تدفق الذوبان.

Plastic flowability greatly affects part quality, mold design, and the molding process. Plastics with poor flowability may not fully fill cavities, leading to defects like short shots أو weld lines, requiring higher molding pressures. Conversely, plastics with good flowability can fill cavities at lower pressures but may cause excessive flash.

Therefore, when molding parts, select plastic materials with appropriate flowability based on the part’s structure, size, and molding method to achieve satisfactory results. Additionally, mold design should consider plastic flowability when planning parting lines, gating systems, and feed directions; choosing molding temperatures should also take flowability into account.

تبلور البلاستيك

يمكن تقسيم اللدائن الحرارية إلى فئتين رئيسيتين بناءً على سلوكها عند التبريد: اللدائن البلورية واللدائن غير المتبلورة (غير البلورية).

يشير مصطلح التبلور إلى الظاهرة التي تتحول فيها جزيئات البلاستيك من حالة الانصهار عندما تبرد المواد البلاستيكية من حالة الانصهار من الحركة بشكل مستقل في حالة غير منتظمة إلى التوقف عن الحركة الحرة. وتتخذ هذه الجزيئات مواضع ثابتة بعض الشيء مع ميلها إلى الاصطفاف في نمط منتظم.

أحد المعايير الملحوظة للتمييز بين هذين النوعين من البلاستيك هو شفافية الأجزاء البلاستيكية السميكة الجدران. وعموماً، تكون المواد البلورية غير شفافة أو شفافة (مثل POM)، بينما تكون المواد غير المتبلورة شفافة (مثل PMMA).

ومع ذلك، هناك استثناءات. على سبيل المثال، البولي (4-ميثيل-1 بنتن) هو بلاستيك بلوري شفاف للغاية، والبولي (ABS) مادة غير متبلورة غير شفافة.

عيوب حقن القوالب بالحقن الشائعة

For product developers, various challenges arise during the development process, and resolving issues during the late stages of mold trials is particularly crucial. Injection molding defects can be a significant headache, appearing despite best efforts to avoid them. Different injection molding companies have their unique approaches to handling these defects, largely depending on the supplier’s experience.

تشمل عيوب القولبة بالحقن الشائعة ما يلي:

  • فلاش/بيرز
  • بقع سوداء، خطوط سوداء
  • الرخويات الباردة
  • اللقطات القصيرة/التعبئة غير الكاملة
  • التصفيح/انفصال الطبقات، والتجاعيد، وقشر البرتقال
  • الالتواء/التشوه
  • خطوط اللحام/خطوط المياه
  • علامات الحرق/المصائد الهوائية
  • علامات البالوعة/فقاعات/فراغات التفريغ
  • الانكماش/الانبعاجات
  • علامات انبساط/خطوط فضية/خطوط فضية/علامات هوائية
  • عدم تطابق اللون
  • الإفراط في السبر/المتسابقين
  • عدم استقرار الأبعاد
  • موقع البوابة غير مناسب
  • حجم البوابة غير متساوٍ

تمثل عيوب حقن القوالب بالحقن موضوعًا معقدًا يستحق الدراسة المتعمقة، والتي لن يتم تفصيلها هنا. غالبًا ما تتطلب معالجة هذه المشكلات مزيجًا من تعديل عملية القولبة بالحقن، أو إعادة تصميم القالب، أو اختيار مواد أكثر ملاءمة للتخفيف من تأثيرها على جودة المنتج النهائي.

مراقبة الجودة للأجزاء المصبوبة بالحقن المصبوبة بالحقن

في إنتاج القولبة بالحقن، يعد الفحص الكامل أمرًا بالغ الأهمية لضمان جودة المنتج وتحسينها. إليك ما يشمله ذلك بالنسبة للأجزاء الكبيرة المصبوبة بالحقن:

  1. فحص المظهر الخارجي: يتضمن الفحص الأساسي فحصاً بصرياً لمظهر المنتج وأبعاده وجودة سطحه وخيوطه.
  2. فحص الأبعاد: قياس القطر الخارجي للمنتج، والارتفاع، والعمق، والعرض، وما إلى ذلك، للتأكد من مطابقته للمواصفات.
  3. فحص المواد: التحقق من أن المنتج يستخدم المواد الصحيحة والمحددة.
  4. فحص عيوب السطح: يبحث عن مشاكل السطح مثل الخدوش والشقوق والمسامية.
  5. فحص الخيط: يفحص درجة اللولب والملف الجانبي للتأكد من دقته وثباته.
  6. فحص اللحام: فحص مناطق اللحام لضمان جودة اللحام.
  7. فحص الصلابة: تقييم صلابة المنتج للتأكد من استيفائه للمعايير المطلوبة.

بالإضافة إلى ذلك، يشمل الفحص الكامل أيضاً ما يلي:

  • الفحص الهيكلي: يفحص هيكل المنتج للتأكد من صحته وثباته.
  • فحص الملاءمة: يفحص كيفية تناسب المنتج مع المكونات الأخرى، مما يضمن الدقة.
  • فحص الوظائف: التأكد من أن وظائف المنتج تفي بالمتطلبات المقصودة.
  • فحص الملاءمة البيئية: تقييم قدرة المنتج على التكيف مع بيئة الاستخدام المقصود.
فحص الجودة ومراقبة الجودة ضروريان
فحص الجودة ومراقبة الجودة ضروريان

أتمتة حقن القوالب بالحقن

الأذرع الروبوتية عبارة عن أجهزة آلية قادرة على محاكاة الحركات الأساسية للأيدي والأذرع البشرية، مبرمجة للإمساك بالأشياء أو تحريكها أو تشغيل الأدوات ضمن روتين ثابت.

وعلى وجه التحديد، تم تصميم الأذرع الروبوتية للقولبة بالحقن لمساعدة ماكينات القولبة بالحقن، مما يسهل اتباع نهج متكامل لمهام القولبة والإمساك. تلعب هذه الأذرع الروبوتية دورًا حاسمًا في المرحلة النهائية من دورة القولبة بالحقن، حيث تقوم بإزالة الأجزاء المقولبة من قلب القالب بعد إزالة القوالب. تنطوي هذه العملية على مفاهيم إزالة القوالب الآلية واليدوية، والتي يمكن تفصيلها في مقال مخصص.

مع اشتداد المنافسة في مجال القولبة بالحقن، تصبح جودة وكفاءة القولبة أمرًا حيويًا لبقاء الأعمال التجارية. تعتمد جودة الصب على أداء ماكينة القولبة بالحقن نفسها، وتكنولوجيا القوالب، والبيئة المحيطة، بينما ترتبط الكفاءة بدقة القالب، وتقنيات القولبة، وحجم الإنتاج. ومع تزايد ندرة المشغلين وارتفاع تكاليف العمالة، أصبح استخدام الأذرع الآلية لإزالة الأجزاء أكثر انتشارًا.

أغراض الأذرع الآلية

تطبيق الأتمتة في صب البلاستيك شائع للغاية، حيث تخدم الأذرع الروبوتية الأغراض الرئيسية التالية:

  1. الإزالة التلقائية للقطع: تقوم الأذرع الروبوتية بإزالة المنتجات من القالب، مما يحول الإنتاج من العمليات شبه الآلية إلى العمليات الآلية بالكامل.
  2. عمليات القوالب الخارجية: تتعامل الروبوتات مع المنتجات خارج القالب، بما في ذلك إدخال العناصر في القالب (مثل الملصقات أو الأجزاء المعدنية لقولبة الإدخال أو القوالب الثانوية).
  3. التعبئة والتغليف والتخزين الآلي: بعد الإزالة، يمكن للأذرع الآلية أتمتة تعبئة المنتجات وتخزينها.
  4. أنظمة التلقيم الآلي للمواد وإعادة تدوير النفايات: تعمل هذه الأنظمة على أتمتة توريد المواد الخام للقولبة وإعادة تدوير الخردة.
  5. أنظمة التحكم في إنتاج المصنع بالكامل: تندمج الأذرع الروبوتية في أنظمة التحكم في الإنتاج الأوسع نطاقًا لزيادة الكفاءة والرقابة.
الأتمتة بعد إزالة القوالب
الأتمتة بعد إزالة القوالب

الخاتمة

على الرغم من أنني كتبت مقالاً يتجاوز 4500 كلمة للتعريف بـ "ما هو القولبة بالحقن"، إلا أنه يخدش فقط سطح المعرفة في مجال القولبة بالحقن. ولمساعدة مصممي المنتجات على فهم أفضل للبلاستيك وعمليات القولبة بالحقن، أخطط لإصدار سلسلة من المقالات القصيرة سهلة الفهم حول الموضوعات ذات الصلة للرجوع إليها ومناقشتها.

أنا راي ليو. أنا أعمل في مجال القولبة بالحقن منذ أكثر من عقد من الزمان، ويجب أن أقول إنه مجال رائع للغاية. إذا أعجبك هذا المقال، فلماذا لا تشاركه مع أصدقائك؟ وإذا كنت لا تزال تشعر بالضياع قليلاً، فلا تقلق - فقط اتصل بي وسأشرح لك الأمر. نرحب بأي وجميع الأسئلة حول عملية القولبة بالحقن!

جدول المحتويات
الوسوم
التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *