نیروی قفل قالب (clamping force)

نیروی قفل قالب (clamping force)

نیروی قفل قالب (F1) نیرویی است که قالب با آن باز و بسته می شود و نیروی نگه دارنده قالب (F2) نیرویی است که باید مانع از باز شدن قالب بسته در برابر فشارهایی مانند فشار مذاب بر سطح (Fm) فشار تزریق بر سطح (Fs) و فشار پس از تزریق (Fn) گردد.

بنابراین حداقل نیروی قفل گیره (F3) برای بسته شدن قالب نیرویی خواهد بود که بتواند نیروهای حاصل از نیروهای Fn، Fm، Fs و F1 را خنثی کند.

  

درصورتیکه نیروی نگه دارنده پشت قالب (F2) کم باشد، در این صورت فشار وارده از طرف مذاب (Fs) بر سطح قالب نسبت به فشار نگه دارنده قالب (F2) بیشتر شده و همین امر باعث باز شدن قالب خواهد شد که نتیجه آن مذاب پلیمر بصورت پلیسه از بین نیمه های قالب بیرون خواهد زد.

و در صورتیکه نیروی نگه دارنده پشت قالب (F2) بیش از حد مجاز باشد، در اینصورت فشردگی نیمه های قالب به یکدیگر افزایش می یابد و به مرور باعث سایش و خارج شدن قالب از حالت تراز و در نهایت خسارت های مکانیکی به نیمه های قالب خواهد شد.

سیستم های تشکیل دهنده نیروهای قالب

نیروی لازم برای بستن و بسته نگهداشتن قالب ممکن است مکانیکی، هیدرولیکی یا الکتریکی باشد و بدیهی است که هر سیستم نسبت به سیستم دیگر از محاسن و معایبی برخوردار است.

برای ماشین های کوچک که قفل گیره آنها نیاز به نیروی کمتری دارد، اصولا از سیستم مکانیکی استفاده می شود ولی برای ماشین های بزرگی که قطعاتی تا حجم دوهزار لیتر برای صنایع بزرگ مثل خودروسازی و یا قایق سازی تولید می کنند، لازم است که از سیستم های هیدرولیکی و یا سیستم های ترکیبی مکانیکی- هیدرولیکی استفاده گردد.

سیستم های هیدرولیکی قفل گیره در مقایسه با سیستم های دیگر از محاسنی همچون قابلیت تنظیم دقیق فشار و عدم نیاز به تنظیم ارتفاع قالب برخوردار بوده ولی وجود سر و صدای زیاد، مصرف بالای انرژی، ایجاد گرمای زیاد و همچنین نشتی روغن را می توان از معایب این سیستم برشمرد.

در سیستم های الکترومکانیکی که قفل گیره با موتورهای سروو (servo) و چرخ دنده به حرکت در می آیند. که علاوه بر کاهش مصرف انرژی مصرفی، ایجاد سر و صدا و آلودگی صوتی نیز کمتر می گردد ضمن آنکه سرعت باز و بسته شدن قالب نیز افزایش می یابد. معایب این سیستم را می توان موارد زیر برشمرد:

• محدودیت نیروی نگه دارنده گیره،
• عدم دقت لازم در تعیین فشار (تنظیم دقیق نیرو)
• هزینه سنگین طراحی و محدودیت در ساخت الکتروموتورها بویژه در زمانیکه فشار دوم طولانی لازم است.

نیروی قفل گیره این گونه سیستمها از  ۳۰۰۰۰kN تا ۱۰۰۰۰۰ kN برآورده می شود. گیره هایی که با سیستم مکانیکی(بازویی) فعال می گردند بدلیل سرعت پایین عملیات مکانیکی عموما با تاخیر در عمیات باز و بسته شدن مواجه اند که این خود باعث افزایش سیکل تولید می گردد.

در سیستم های هیدرولیکی و یا سیستم های هیدرومکانیکی که اغلب برای ماشین های برزگ تزریقی مورد استفاده قرار می گیرند، عموما از سیلندر-پیستون های هیدرولیکی با موتورهای چرخ دنده ای استفاده می شود.

صرف نظر از ماشین های خاص که جهت محصولات مخصوص طراحی و ساخته می شود، رایج ترین ماشین های تزریقی دارای مشخصات زیر هستند:

نیروی گیره در محدوده بین ۵۰۰-۵۰۰۰ kN

قطر مارپیچ از ۳۵ mm تا ۵۰ mm

حجم تزریق از ۲۰۰ cm3  تا ۲۰۰۰ cm3

اصولا نیروی قفل گیره برای هر قطعه بر اساس فشار تنظیمی ماشین تخمین زده  می شود و یا طبق فرمول F=P.A با ضریب ایمنی ۱٫۲ به صورت زیر محاسبه می شود.

P: فشار تزریق بر حسب bar برابر با ۰٫۱ N/mm2

A: سطح محاسباتی حفره قالب بر حسب میلیمتر مربع