انواع فشار در ماشین قالبگیری تزریقی

انواع فشار در ماشین قالبگیری تزریقی

در فرایند قالبگیری تزریقی از فرایندهای تزریقی گاهی به عنوان فرایندهای فشاری- تزریقی بیان شده است. دلیل اینگون هنامگذاری این است که برخی از مراحل عملیاتی این فرایند فقط تحت تاثیر فشار مناسب انجام پذیر است. فشارهای ضروری در فرایندهای قالبگیری تزریقی به ترتیب زیر است:

۱-      فشار تزریق

۲-      فشار پشت تزریق (holding pressure)

۳-      فشار برگشت یا فشار پشت مارپیچ (back pressure)  فشار تزریق

ورود مواد مذاب پلیمری از طریق نازل وارد راهگاه  و از آنجا به حفره قالب فقط توسط یک فشار تزریق مناسب امکان پذیر خواهد بود یعنی فشار تزریق باید آنقدر بزرگ باشد که قادر باشد هم بر نیروی مقاومت خود مذاب و هم بر نیروی مقاومتی که در بستر جریان (راهگاه و قالب) در برابر حرکت مذاب بوجود می آید، برتری داشته باشد تا بتواند مذاب را با سرعتی مناسب بداخل قالب تزریق نماید.

با توجه به تنوع پلیمرها و ویژگی های متفاوت آنها و نیز پیچیدگی محصولات تزریقی، بدیهی است که شدت و ضعف فشار تزریق نیز تابعی از عوامل گوناگون خواهد بود.

بنابراین بدیهی است که جهت تزریق مذابی با ویسکوزیته بالا نسبت به تزریق ماده ای با ویسکوزیته پایین، به فشار تزریق بیشتری نیاز باشد و یا اینکه برای تولید قطعه ای با دیوار ضخیم نسبت به محصولات با دیواره نازکتر، نیاز به فشار تزریق بیشتری است.

اصولا ضخامت دیواره محصول خود یکی از پارامترهای تعیین کننده فشار تزریق است. بر همین اساس طول مسیری که مذاب قادر به طی کردن آن است عملا بعنوان معیاری برای تعیین تعیین ضخامت محصول در نظر گرفته می شود.

لذا طبق این ارزیابی مواد پلیمری باویسکوزیتی پایین مثل PMMA و PS و غیره می تواند علی رغم داشتن دیواره های ضخیم مسیر طولانی تری را طی کند بدون آنکه قطعه از نظر کیفی دچار نواقص کیفی گدد در حالیکه پلیمرهایی مانند PE از چنین خاصیتی برخوردار نمی باشد.

فشار تزریق می تواند بر حسب مورد بین ۵۰۰-۱۵۰۰ bar تنظیم گردد. اصولا زمان اعمال فشار تزریق تابعی از مسیر طی شده مارپیچ (حجم انتقالی مذاب) می باشد. فشار تزریق در این فرایند از نظر کمیت بزرگ ترین مقدار عددی فشار در ماشین های تزریقی را بخود اختصاص می دهد.

۲-      فشار پشت تزریق (holding pressure)

بلافاصله پس از تزریق مذاب در قالب، فشار پشت تزریق که شاید مهمترین فشار در فرایند تزریق باشد، فعال می گردد. وظیفه این فشار جلوگیری از تشکیل حباب های حجمی، فرورفتگی های ناشی از انجماد و کاهش حجمی مواد و دیگر نواقص سطحی در قطعه تزریقی می باشد. فشار پشت از نظر مقدار نسیت به فشار تزریق همیشه کمتر است ولی مدت آن نسبت به فشار تزریق همیشه بیشتر است.

اصولا تعیین مقدار و زمان پشت (از کم به زیاد) طوری تنظیم می گرددکه از یک طرف هیچ گونه نقص سطحی و یا عمقی در قطعه تزریق نداشته باشد و از طرف دیگر آنقدر زیاد نباشد که سطح قطعه هنگام بیرون آمدن از قالب دچار خمیدگی (خمش) و یا دچار تنش ذاتی گردد. زمان و مقدار این فشار از پارامترهای است که مستقیما روی برخی ویژگی های محصول نهایی تاثیرگذار است.

۳-      فشار برگشت یا فشار پشت مارپیچ (back pressure)

فشار پشت مارپیچ، فشاری است که باید هنگام ذوب و انتقال پلیمر جامد به جلو، به پشت مارپیچ اعمال شود تا مانع از برگشت مارپیچ به عقب برگردد. با تجمع و افزایش مذاب در محفظه انباره (جلوی مارپیچ)، فشار مذاب جهت عقب زدن مارپیچ نیز به مراتب بیشتر و بیشتر می گردد و درصورتیکه فشار برگشت یا فشار متقابلی به پشت مارپیچ اعمال نشود، در این صورت فشار مذاب جلوی مارپیچ میتواند مارپیچ را به عقب زده و فرایند را قطع نماید. برگشت مارپیچ به عقب از یک طرف باعث کاهش حجم مواد جامد به ماشین شده و از طرف دیگر فشار تزریق را کاهش می دهد.

بنابراین بمنظور جلوگیری از این نواقص و نیز جلوگیری از برگشت مارپیچ به عقب باید فشار مناسبی بر پشت مارپیچ اعمال گردد. اعمال این فشار بر پشت مارپیچ عموما توسط سیستم هیدرولیکی انجام می گیرد و مقدار آن نیز عموما حدود ۱۰-۲۰% فشار تزریق در نظر گرفته می شود که در برخی موارد حتی به ۲۵۰ bar هم می رسد. اما افزایش فشار پشت نیز تنها در محدوده خاصی امکان پذیر خواهد بود بطوریکه با افزایش بیش از حد آن ممکن است نواقص دیگری در محصول تزریقی ایجاد گردد مانند:

– تخریب دمایی مذاب به دلیل افزایش بیش از حد نیروهای برشی و درنتیجه افزایش دمای اضافی در انباره مذاب جلوی مارپیچ

– طولانی شن زمان ذوب شدگی ماده جامد پلیمری

– طولانی تر شدن زمان داخل کشیدن پلیمر جامد و در نتیجه افزایش سیکل تولید و غیره.