اهمیت طراحی قالب در بازدهی آن اغلب در طراحی قالب نادیده گرفته می شود. در طراحی قالب چندین مورد وجود دارد كه لازم است در مورد آنها قطعه ساز با قالب ساز در تماس و همكاری باشد تا بتوانند به نقطه ی بهینه ی بازدهی قالب برسند. یك نقطه ی خوب در رابطه با بازدهی بهینه ی قالب عبارت است از تعداد قطعات قابل فروشی كه در هر ساعت از قالب خارج می شود. تنظیم صحیح سیكل تولید و كیفیت قطعه شاخص های بحرانی و حیاتی هستند كه بر تعداد قطعات قابل فروش خروجی از قالب در هر ساعت تاثیر می گذارند . آن بخش از مواردی كه در طراحی قالب به عنوان مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر افزایش بازدهی موثر هستند عبارتند از : بوش اسپرو ، راهگاهها و گلویی ها ، سیستم راهگاه گرم ، هواكش و تهویه ، سیستم خنك كننده و سیستم پران. در حالی كه هر یك از این موارد خاص هر قالب طراحی می شوند ، در عین حال طراحی خوب برای هر یك از آنها می تواند به بهبود كیفیت قطعه و زمان سیكل تولید بیانجامد.
مشخصه های بحرانی در طراحی قالب
نخستین و مهم ترین مورد در طراحی قالب عبارت است از اندازه های بوش اسپرو ، راهگاه ها و گلویی ها. این شاخص از آن نظر اهمیت دارد كه اطمینان لازم را در این رابطه كه قالب می تواند بدون تنش پر شود ، گلویی ها به موقع بسته شوند و ماده ی مذاب در یك زمان حداقل منجمد شود و قطعه ای بهینه را تولید كند ، به وجود آورد . با استفاده از آنالیز سیلان مواد در قالب و تجربیات قطعه سازهای تزریقی ، می توان اندازه های صحیح و دقیق را برای بوش اسپرو ، راهگاه ها و گلویی ها جهت هر نوع مواد قالب گیری تعیین كرد. آن چه كه به ویژه در رابطه با طول گلویی اهمیت دارد این است كه این اندازه ها نه تنها هرگز نباید بیش از 3/1 میلی متر باشد ، بلكه تا جای كه امكان پذیر باشد باید كم تر از این مقدار در نظر گرفته شود . در نقطه ی مقابل بوش اسپروهایی كه خیلی كوچك هستند موجب ایجاد گرما و فشار زیاد در ماده ی پلاستیك شوند. به عنوان یك نقطه ی شروع ، قطر داخلی بوش اسپرو باید برابر راهگاه اصلی باشد.
مورد دیگری كه به بوش اسپرو مربوط می شود. سوزن تزریق (نازل) است . اغلب ، قطعه سازها قالب را تعویض می كنند ، بدون آن كه حتی نگاه كنند و ببینند كه آیا اندازه ی نازل با قالبی كه آنها می خواهند كار كنند . مطابقت دارد یا خیر؟ در بسیاری مواقع، همین عدم تطابق موجب افزایش غیر ضروری و بی حد فشار و دمای ماده می گردد. بنابراین ، همواره تطابق قطر نازل با قطر بوش اسپرو یك عامل اساسی به شمار می آید.
اغلب اوقات سفارش دهندگان قالب دست قالب ساز را باز می گذراند تا خودش در مورد اندازه های بوش اسپرو ، راهگاه ها و گلویی ها تصمیم بگیرد و قطعه ساز صرفا زمانی كه نخستین نمونه ها را تولید می كند . متوجه می شود كه اندازه ها در شرایط بهینه قرار ندارند.
حال آن كه می توان پیشاپیش از بروز بسیاری از این اشكالات از طریق تعقیب اصول طراحی راهگاه و گلویی جلوگیری كرد.كوچك بودن اندازه ی راهگاه ها می تواند بر فشار و دمای مواد تاثیر بگذارد و بزرگ بودن بیش از حد آنها می تواند بر فشار و دمای مواد تاثیر بگذارد و بزرگ بودن بیش از حد آنها می تواند به افزایش سیكل تولید و ضایعات غیر ضروری بیانجامد .
محل و اندازه ی گلویی تاثیری زیاد بر پر شدن قطعه دارند. بنابراین نوع گلویی و محل آن بایستی نخستین مواردی باشند كه به هنگام طراحی راهگاه ها مورد توجه قرار می گیرند . این موضوع به ویژه در رابطه با قالب های جند حفره ای و قطعات بزرگ ، اهمیت بیشتری پیدا می كند. از آنجا كه انواع گوناگونی از طراحی های گلویی در اختیار طراحان قالب قرار دارد ، در نتیجه گلویی مورد نظر بایستی با توجه به شكل هندسی قطعه ، تاثیر نوع گلویی و محل آن بر ابعاد قطعه ، سیلان مواد و شكل ظاهری قطعه انتخاب شود. باید توجه داشت كه بسیاری از مشكلات رایج در تولید قطعات ناقص مثل شكل بد ظاهری قطعه ، تابیدگی ، زمان سیكل تولید طولانی و اختلاف قطعات از یك سیكل به سیكل دیگر ، تا حد زیادی به اندازه و محل قرار گرفتن راهگاه ها و گلویی ها بستگی دارد . یك قاعده خوب سر انگشتی می گوید كه بهتر است اندازه ی گلویی برای پلاستیك های بلورین 60 درصد و برای مواد آمورف 75 درصد ضخامت قطعه باشد . هم چنین عرض گلویی بایستی دو یا سه برابر عمق آن باشد.
از سیستم راهگاه گرم به طور عمده در قالب های سفارشی مشتری استفاده می شود ، زیرا مشتری آماده است تا هزینه ی آن را در ساخت قالب اولیه پرداخت نماید. امتیاز استفاده از ان سیستم عبارت است از كاهش هزینه ی قالب گیری راهگاه ها و اسپروها و هم چنین حذف هزینه های آسیاب و بازیافت كه همین دو مورد می تواند در یك دوره ی كوتاه ، هزینه ی اولیه را پوشش داده و بازگرداند.
به عبارتی می توان این هزینه را ، هزینه ای برای كار انجام نشده تلقی كرد ، كه خود عبارت است از هزینه ی بازیافت موادی كه اصولا وجود نداشته است . مواد بازیافتی معمولاً گران ترین مواد برای قطعه سازها به شمار می آیند ، زیرانه فقط یك بار بهای آن را پرداخت كرده اند ، بلكه آن را قالب گیری كرده ، سپس بازیافت كرده و مجدداً مجبور به فرآیند آن هستند. ضمن آن كه گاهی اوقات فرآیند این موائ سخت تر از مواد نو می باشد. بنابراین اگر حجم سالانه ی تولیئ ایجاب نماید و به اندازه ی كافی زیاد باشد ، سرمایه گذاری برای استفاده از یك قالب دارای راهگاه گرم یك سرمایه گذاری كاملا صحیح و عاقلانه به شمار می آید.تهویه ی قال نیز یكی دیگر از سرفصل های مهم است كه اغلب توسط قالب سازها نادیده گرفته می شود و یا در بهترین حالت ، بعداً در مورد آن فكر می كنند. حال ۀن كه قسمت های تهویه بایستی از همان ابتدا در طراحی قالب پیش بینی شده و در آن تعبیه شود تا امكان خروج هوا فراهم شود.
تعداد كانال های تهویه بهتر است هر چقدر كه ممكن است زیاد باشد. ك قانون مورد قبول می گوید كه به ازای هر 3 سانت محیط قطعه ، بایستی یك هواكش وجود داشته باشد. با این حال ، گاهی اوقات ، هواكش ها دارای سطح نشست طولانی بوده ، پرداخت كاری نشده و به فضای آزاد هم راه ندارند . در چنین مواردی ، گرچه شكل ظاهری قالب خوب به نظر می رسد ، اما كار زیادی برای حذف گازهای محبوس انجام نمی دهد . ایجاد كانال های تهویه ی متعدد چه برای حفره ها و چه برای راهگاه ها می تواند به بهبود كیفیت قطعه و كاهش زمان سیكل تولید بیانجامد . در بسیاری از مواقع شاید لازم باشد كه حتی قسمت هایی مثل پین پران و كشویی های قالب هم به هواكش مجهز شوند. برخی از تولیدكنندگان مواد اولیه در جزوه های راهنمای مصرف مواد ، اندازه هایی برای هواكش ها را تو صیه كرده اند كه لازم است مورد توجه قرار گیرد تا از ایجاد پلیسه در قالب جلوگیری شود.
مرحله خنك شدن قطعه ، بیشترین زمان سیكل تزریق را به خود اختصاص می دهد و از این نظر عاملی بسیار مهم در تعیین سیكل تولید به شمار می آید . اندازه و محل كانال های آب برای بهینه سازی كیفیت قطعه و سیكل تولید ، به شمار می آید . اندازه و محل كانال های آب برای بهینه سازی كیفیت قطعه و سیكل تولید ، عواملی حیاتی هستند . بهتری شیوۀ خنك كاری قطعه ، شیوه ای است كه در آن یكنواختی خنك شدن قسمت های مختلف قالب به خوبی رعایت می شود تا بتواند موجب حذف تنش های قالب گیری و همرفتگی نا یكنواخت قطعه شود . در بازبینی طراحی قالب ، باستی از وجود تعداد كافی كانال های آب كه در نقاط بهینه تراشكاری یا تعبیه شده اند تا بتوانند میزانی موثر از گرمای قالب را به شكلی كاملا یكنواخت ، منتقل سازند ، اطمینیا حاصل شود.
هم چنین اندازه ی كانال های آب بایستی به اندازه ی كافی بزرگ باشد تا امكان حفظ یك دمای ثابت برای قالب را در سراسر مراحل قالب گیری فراهم آورد . استفاده از اتصالات سریع بایستی به مواردی خاص محدود شود ، زیرا معمولاً این نوع اتصالات موجب ایجاد محدودیت در جریان مایع خنك كننده می شوند.
اطمینان از این كه هر دو نیمه ی قالب به اندازه ی كافی دارای كانال خنك كننده هستند و یك نیمه ی آن ناگهان به یك آب گرم كن تبدیل نمی شود ، بسیار حائز اهمیت است. اگر دو نیمه ی قالب را در یك مدار قرار دهیم ، تقریباً امكان حفظ دمای ثابت برای قالب نا ممكن می شود. بنابراین بهتر است كه هر نیمه برای خودش ، مواد خنك كننده خاص خود را دارا باشد.
توجه به توصیه های سازنده ی مواد در مورد دمای قالب ، به حفظ كیفیت قطعه و بهینه سازی سیكل تولید كمك می كند. طرح و نقشه ی مدارهای خنك كننده ی قالب بایستی جزیی از طراحی قالب باشد و در اختیار قطعه ساز قرار گیرد.
شیوه پراندن قطعه از قالب ، توسط هندسه ی قطعه تعیین می شود و این بخشی است كه در طراحی آن طراح قطعه و طراح قالب بایستی با یكدیگر در تماس بوده و در مورد آن تصمیم بگیرند تا پراندن قطعه هر چه آسان تر و با آسیب كمتر انجام بگیرد ، گرچه متاسفانه ، این نوع همكاری معمولاً ناممكن است.
زوایای شیب مناسب و حذف هر گونه شیارها یا برش های زیرین غیر ضروری ، اهمیت زیادی در پراندن قطعه بدون تغییر شكل قطعه و یا ایجاد اثرات تنش ناشی از پران دارند.در قالب های پیچیده تر ، رابطه ی میان میل پران ها و سایر اجزای متحرك مثل كشویی ها بایستی به دقت بررسی شود ، به گونه ای كه تداخلی میان عملكرد آنها به وجود نیاید. استفاده از میل پران ها بزرگ تر برای حذف اثرات تنشی توصیه می شود. از سیستم های پیچیده تر پران ، مثل سیستم های دو صفحه ای و یا ضربه ای شتابدار ، اغلب با موفقیت استفاده شده است. بهترین سیستم پران ، سیستمی است كه به صورت خودكار ، كار می كند.
نكات متعدد و مهم دیگری در مورد اهمیت یك طراحی خوب قالب رابطه ی آن با بازدهی قطعه وجود دارند. با این حال ، اگر همین نكاتی كه تا به حال مورد اشاره قرار گرفت رعایت شود ، قالب سازها می توانند در مسیری مناسب برای ساخت یك قالب با طراحی خوب قرار گیرند ، كه از بازدهی مناسب نیز برخوردار است.
منبع: مجله صنایع پلاستیك
مشخصه های بحرانی در طراحی قالب
نخستین و مهم ترین مورد در طراحی قالب عبارت است از اندازه های بوش اسپرو ، راهگاه ها و گلویی ها. این شاخص از آن نظر اهمیت دارد كه اطمینان لازم را در این رابطه كه قالب می تواند بدون تنش پر شود ، گلویی ها به موقع بسته شوند و ماده ی مذاب در یك زمان حداقل منجمد شود و قطعه ای بهینه را تولید كند ، به وجود آورد . با استفاده از آنالیز سیلان مواد در قالب و تجربیات قطعه سازهای تزریقی ، می توان اندازه های صحیح و دقیق را برای بوش اسپرو ، راهگاه ها و گلویی ها جهت هر نوع مواد قالب گیری تعیین كرد. آن چه كه به ویژه در رابطه با طول گلویی اهمیت دارد این است كه این اندازه ها نه تنها هرگز نباید بیش از 3/1 میلی متر باشد ، بلكه تا جای كه امكان پذیر باشد باید كم تر از این مقدار در نظر گرفته شود . در نقطه ی مقابل بوش اسپروهایی كه خیلی كوچك هستند موجب ایجاد گرما و فشار زیاد در ماده ی پلاستیك شوند. به عنوان یك نقطه ی شروع ، قطر داخلی بوش اسپرو باید برابر راهگاه اصلی باشد.
مورد دیگری كه به بوش اسپرو مربوط می شود. سوزن تزریق (نازل) است . اغلب ، قطعه سازها قالب را تعویض می كنند ، بدون آن كه حتی نگاه كنند و ببینند كه آیا اندازه ی نازل با قالبی كه آنها می خواهند كار كنند . مطابقت دارد یا خیر؟ در بسیاری مواقع، همین عدم تطابق موجب افزایش غیر ضروری و بی حد فشار و دمای ماده می گردد. بنابراین ، همواره تطابق قطر نازل با قطر بوش اسپرو یك عامل اساسی به شمار می آید.
اغلب اوقات سفارش دهندگان قالب دست قالب ساز را باز می گذراند تا خودش در مورد اندازه های بوش اسپرو ، راهگاه ها و گلویی ها تصمیم بگیرد و قطعه ساز صرفا زمانی كه نخستین نمونه ها را تولید می كند . متوجه می شود كه اندازه ها در شرایط بهینه قرار ندارند.
حال آن كه می توان پیشاپیش از بروز بسیاری از این اشكالات از طریق تعقیب اصول طراحی راهگاه و گلویی جلوگیری كرد.كوچك بودن اندازه ی راهگاه ها می تواند بر فشار و دمای مواد تاثیر بگذارد و بزرگ بودن بیش از حد آنها می تواند بر فشار و دمای مواد تاثیر بگذارد و بزرگ بودن بیش از حد آنها می تواند به افزایش سیكل تولید و ضایعات غیر ضروری بیانجامد .
محل و اندازه ی گلویی تاثیری زیاد بر پر شدن قطعه دارند. بنابراین نوع گلویی و محل آن بایستی نخستین مواردی باشند كه به هنگام طراحی راهگاه ها مورد توجه قرار می گیرند . این موضوع به ویژه در رابطه با قالب های جند حفره ای و قطعات بزرگ ، اهمیت بیشتری پیدا می كند. از آنجا كه انواع گوناگونی از طراحی های گلویی در اختیار طراحان قالب قرار دارد ، در نتیجه گلویی مورد نظر بایستی با توجه به شكل هندسی قطعه ، تاثیر نوع گلویی و محل آن بر ابعاد قطعه ، سیلان مواد و شكل ظاهری قطعه انتخاب شود. باید توجه داشت كه بسیاری از مشكلات رایج در تولید قطعات ناقص مثل شكل بد ظاهری قطعه ، تابیدگی ، زمان سیكل تولید طولانی و اختلاف قطعات از یك سیكل به سیكل دیگر ، تا حد زیادی به اندازه و محل قرار گرفتن راهگاه ها و گلویی ها بستگی دارد . یك قاعده خوب سر انگشتی می گوید كه بهتر است اندازه ی گلویی برای پلاستیك های بلورین 60 درصد و برای مواد آمورف 75 درصد ضخامت قطعه باشد . هم چنین عرض گلویی بایستی دو یا سه برابر عمق آن باشد.
از سیستم راهگاه گرم به طور عمده در قالب های سفارشی مشتری استفاده می شود ، زیرا مشتری آماده است تا هزینه ی آن را در ساخت قالب اولیه پرداخت نماید. امتیاز استفاده از ان سیستم عبارت است از كاهش هزینه ی قالب گیری راهگاه ها و اسپروها و هم چنین حذف هزینه های آسیاب و بازیافت كه همین دو مورد می تواند در یك دوره ی كوتاه ، هزینه ی اولیه را پوشش داده و بازگرداند.
به عبارتی می توان این هزینه را ، هزینه ای برای كار انجام نشده تلقی كرد ، كه خود عبارت است از هزینه ی بازیافت موادی كه اصولا وجود نداشته است . مواد بازیافتی معمولاً گران ترین مواد برای قطعه سازها به شمار می آیند ، زیرانه فقط یك بار بهای آن را پرداخت كرده اند ، بلكه آن را قالب گیری كرده ، سپس بازیافت كرده و مجدداً مجبور به فرآیند آن هستند. ضمن آن كه گاهی اوقات فرآیند این موائ سخت تر از مواد نو می باشد. بنابراین اگر حجم سالانه ی تولیئ ایجاب نماید و به اندازه ی كافی زیاد باشد ، سرمایه گذاری برای استفاده از یك قالب دارای راهگاه گرم یك سرمایه گذاری كاملا صحیح و عاقلانه به شمار می آید.تهویه ی قال نیز یكی دیگر از سرفصل های مهم است كه اغلب توسط قالب سازها نادیده گرفته می شود و یا در بهترین حالت ، بعداً در مورد آن فكر می كنند. حال ۀن كه قسمت های تهویه بایستی از همان ابتدا در طراحی قالب پیش بینی شده و در آن تعبیه شود تا امكان خروج هوا فراهم شود.
تعداد كانال های تهویه بهتر است هر چقدر كه ممكن است زیاد باشد. ك قانون مورد قبول می گوید كه به ازای هر 3 سانت محیط قطعه ، بایستی یك هواكش وجود داشته باشد. با این حال ، گاهی اوقات ، هواكش ها دارای سطح نشست طولانی بوده ، پرداخت كاری نشده و به فضای آزاد هم راه ندارند . در چنین مواردی ، گرچه شكل ظاهری قالب خوب به نظر می رسد ، اما كار زیادی برای حذف گازهای محبوس انجام نمی دهد . ایجاد كانال های تهویه ی متعدد چه برای حفره ها و چه برای راهگاه ها می تواند به بهبود كیفیت قطعه و كاهش زمان سیكل تولید بیانجامد . در بسیاری از مواقع شاید لازم باشد كه حتی قسمت هایی مثل پین پران و كشویی های قالب هم به هواكش مجهز شوند. برخی از تولیدكنندگان مواد اولیه در جزوه های راهنمای مصرف مواد ، اندازه هایی برای هواكش ها را تو صیه كرده اند كه لازم است مورد توجه قرار گیرد تا از ایجاد پلیسه در قالب جلوگیری شود.
مرحله خنك شدن قطعه ، بیشترین زمان سیكل تزریق را به خود اختصاص می دهد و از این نظر عاملی بسیار مهم در تعیین سیكل تولید به شمار می آید . اندازه و محل كانال های آب برای بهینه سازی كیفیت قطعه و سیكل تولید ، به شمار می آید . اندازه و محل كانال های آب برای بهینه سازی كیفیت قطعه و سیكل تولید ، عواملی حیاتی هستند . بهتری شیوۀ خنك كاری قطعه ، شیوه ای است كه در آن یكنواختی خنك شدن قسمت های مختلف قالب به خوبی رعایت می شود تا بتواند موجب حذف تنش های قالب گیری و همرفتگی نا یكنواخت قطعه شود . در بازبینی طراحی قالب ، باستی از وجود تعداد كافی كانال های آب كه در نقاط بهینه تراشكاری یا تعبیه شده اند تا بتوانند میزانی موثر از گرمای قالب را به شكلی كاملا یكنواخت ، منتقل سازند ، اطمینیا حاصل شود.
هم چنین اندازه ی كانال های آب بایستی به اندازه ی كافی بزرگ باشد تا امكان حفظ یك دمای ثابت برای قالب را در سراسر مراحل قالب گیری فراهم آورد . استفاده از اتصالات سریع بایستی به مواردی خاص محدود شود ، زیرا معمولاً این نوع اتصالات موجب ایجاد محدودیت در جریان مایع خنك كننده می شوند.
اطمینان از این كه هر دو نیمه ی قالب به اندازه ی كافی دارای كانال خنك كننده هستند و یك نیمه ی آن ناگهان به یك آب گرم كن تبدیل نمی شود ، بسیار حائز اهمیت است. اگر دو نیمه ی قالب را در یك مدار قرار دهیم ، تقریباً امكان حفظ دمای ثابت برای قالب نا ممكن می شود. بنابراین بهتر است كه هر نیمه برای خودش ، مواد خنك كننده خاص خود را دارا باشد.
توجه به توصیه های سازنده ی مواد در مورد دمای قالب ، به حفظ كیفیت قطعه و بهینه سازی سیكل تولید كمك می كند. طرح و نقشه ی مدارهای خنك كننده ی قالب بایستی جزیی از طراحی قالب باشد و در اختیار قطعه ساز قرار گیرد.
شیوه پراندن قطعه از قالب ، توسط هندسه ی قطعه تعیین می شود و این بخشی است كه در طراحی آن طراح قطعه و طراح قالب بایستی با یكدیگر در تماس بوده و در مورد آن تصمیم بگیرند تا پراندن قطعه هر چه آسان تر و با آسیب كمتر انجام بگیرد ، گرچه متاسفانه ، این نوع همكاری معمولاً ناممكن است.
زوایای شیب مناسب و حذف هر گونه شیارها یا برش های زیرین غیر ضروری ، اهمیت زیادی در پراندن قطعه بدون تغییر شكل قطعه و یا ایجاد اثرات تنش ناشی از پران دارند.در قالب های پیچیده تر ، رابطه ی میان میل پران ها و سایر اجزای متحرك مثل كشویی ها بایستی به دقت بررسی شود ، به گونه ای كه تداخلی میان عملكرد آنها به وجود نیاید. استفاده از میل پران ها بزرگ تر برای حذف اثرات تنشی توصیه می شود. از سیستم های پیچیده تر پران ، مثل سیستم های دو صفحه ای و یا ضربه ای شتابدار ، اغلب با موفقیت استفاده شده است. بهترین سیستم پران ، سیستمی است كه به صورت خودكار ، كار می كند.
نكات متعدد و مهم دیگری در مورد اهمیت یك طراحی خوب قالب رابطه ی آن با بازدهی قطعه وجود دارند. با این حال ، اگر همین نكاتی كه تا به حال مورد اشاره قرار گرفت رعایت شود ، قالب سازها می توانند در مسیری مناسب برای ساخت یك قالب با طراحی خوب قرار گیرند ، كه از بازدهی مناسب نیز برخوردار است.
منبع: مجله صنایع پلاستیك
