عملية حقن البلاستيك الحراري

القولبة بالحقن بالحرارة أصبحت أكثر عمليات تصنيع البلاستيك قابلية للتطبيق. وتشتهر هذه العملية بإنتاج منتجات ذات جودة قياسية عالية بأقل وقت ممكن وبكميات كبيرة. عززت الحاجة المتزايدة للمنتجات البلاستيكية عالية الجودة في مختلف القطاعات من استخدام المواد البلاستيكية الحرارية.

وتعتمد هذه المواد على راتنجات البوليمر، وعند تسخينها تتحول إلى سائل متجانس يصبح صلبًا عند تبريده. يستخدم القولبة بالحقن اللدائن الحرارية والبلاستيك المتصلد بالحرارة أو حتى المواد المرنة لتشكيل أجزاء أو منتجات عالية الأداء قابلة للتشكيل. وقد مكّنت التقنيات الحديثة في قولبة اللدائن الحرارية بالحقن والقوالب الأفضل من تقليل التكاليف وتحسين المظهر وآفاق التصنيع.

لماذا تُستخدم مواد اللدائن الحرارية في القولبة بالحقن؟

 

تُستخدم اللدائن الحرارية في التشكيل بالحقن لأنها تذوب في درجات حرارة عالية وتتبلور في درجات حرارة منخفضة. وهذه الخاصية تجعلها مثالية لإعادة تدويرها وتشكيلها في أشكال وهياكل مختلفة. وهي المواد الأكثر تفضيلاً في الصناعات نظراً لمرونتها وتعدد استخداماتها.

كيف تنتج منتجات البلاستيك الحراري المصبوب بالحقن؟

يُعد القولبة بالحقن بالحرارة واحدة من أهم العمليات الأساسية في الإنتاج المعاصر. وهي تنطوي على إنشاء مجموعة متنوعة من المنتجات البلاستيكية من خلال استخدام البوليمرات البلاستيكية الحرارية.

الخطوة 1. اختيار المواد المناسبة

يحدد نوع المادة المستخدمة وظيفة المنتج النهائي ومظهره ومتانته. اختر المواد من خلال مراعاة خصائصها الميكانيكية وثباتها الحراري واستخدامها المحدد.

الخطوة 2. تحضير المواد

تستلزم هذه العملية تجفيف الكريات البلاستيكية الخام للتخلص من الرطوبة. لأن محتوى الرطوبة يؤثر بشكل كبير ويدمر عملية الصهر والجزء المقولب. يتم بعد ذلك تغذية هذه الكريات المحضرة في قادوس ماكينة قولبة البلاستيك الحراري بالحقن من خلال حزام ناقل.

الخطوة 3. الذوبان

يتم ذوبان الكريات البلاستيكية في برميل يستلزم برغيًا تبادليًا. ثم تأخذ هذه الكريات شكل الحمم المنصهرة أو السائل الأحمر الساخن. وخلال هذه المرحلة، تكون أدوات التحكم في درجة الحرارة ضرورية للحصول على القوام الصحيح وتدفق البلاستيك المنصهر بالمعيار المطلوب.

الخطوة 4. الحقن

كما يوحي الاسم، يتم حقن البلاستيك المنصهر في تجويف القالب من خلال تطبيق ضغط حقن عالي التحكم. ويحدد التحكم الدقيق في هذه العملية المواصفات والتشطيبات الدقيقة للجزء. ثم يتم تبريد الأجزاء الناتجة وتجميدها في ظروف مثالية.

الخطوة 5. الطرد

ثم يتم إخراج الجزء المطلوب من القالب باستخدام دبابيس قاذفة بعد التصلب. يجب أن تكون هذه العملية موقوتة ومضبوطة بحيث لا تضر بالجزء ويتم تحريره بشكل صحيح.

الخطوة 5. المعالجة اللاحقة

تُستخدم هذه المرحلة عادةً لتقطيع الأجزاء لتشكيل الأجزاء إلى الأشكال المطلوبة. يمكن طلاء الأجزاء أو طلاء الأجزاء بأكسيد الألومنيوم أو تشذيبها أو صقلها أو صقلها وما إلى ذلك، اعتمادًا على الوظيفة والجمالية المطلوبة.

ما هي الأجزاء الحرجة لماكينة القولبة بالحقن بالحرارة؟

تتكون ماكينة التشكيل بالحقن بالحرارة من عدة أجزاء. وتشمل بعض الأجزاء الأكثر شيوعاً ما يلي;

وحدة التثبيت

تمسك وحدة التثبيت بإحكام جزئي القالب لضمان عدم فتحهما أثناء الحقن. يجب أن تطبق قوة كافية لمقاومة القوة التي يبذلها البلاستيك المنصهر الذي يتم حقنه لضمان عدم فتح القالب وتشكيل الجزء بشكل جيد.

وحدة الحقن

وحدة الحقن، التي يقال إنها قلب الماكينة، مسؤولة عن تسخين المادة البلاستيكية وحقنها في تجويف القالب. تحتوي على برميل ساخن مع برغي يتحرك ذهابًا وإيابًا لدفع البلاستيك من خلال فوهة في القالب والحفاظ على إمدادات ثابتة من المادة.

المسكن ونظام التبريد

بمجرد أن يتم حقن البلاستيك المنصهر في القالب، يحافظ نظام المسكن والتبريد على الضغط لضمان أن البلاستيك يشغل جميع تجاويف القالب ويتصلب في الشكل الصحيح. التبريد هو عملية مهمة للغاية في تقليل وقت الدورة بالإضافة إلى تحسين جودة المنتج النهائي.

عملية الطرد

بعد ضبط البلاستيك، تبدأ عملية الطرد. يتم فتح القالب، وتقوم دبابيس القاذف الموجودة على جانب القالب بإخراج الجزء النهائي من تجويف القالب. يجب أن تتم هذه العملية بعناية وفي الوقت المناسب حتى لا يتلف الجزء وتتم الإزالة بشكل جيد.

أداة القالب

أداة القالب سالبة وهي مصنوعة من الفولاذ أو الألومنيوم وتشكل المنتج النهائي. وهي تحدد شكل السطح وحجم المنتج. تحتوي الأداة على نصفين متصلين في المنتصف ويتم حقنهما منفصلين عن بعضهما البعض.

أنواع المواد المستخدمة في قولبة حقن اللدائن الحرارية بالحرارة؟

هناك العديد من أنواع مواد القولبة بالحقن بالحرارة المستخدمة في صناعة منتجات القوالب، وتشمل;

ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين) يتميز بقوة تأثير عالية وصلابة عالية وانكماش منخفض. وهذا ما يجعلها مثالية لمكونات السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية والألعاب حيث تكون المتانة ومقاومة الإجهاد الميكانيكي ذات أهمية قصوى. اقرأ المزيد عن حقن ABS.

بولي أميد (نايلون) يتمتع بقوة عالية وثبات حراري ومقاومة للتآكل. هذه السمات تجعله مثاليًا للاستخدام في قطع غيار السيارات والمنتجات الميكانيكية وغيرها من المنتجات الاستهلاكية التي تتطلب قوة وأداءً. اقرأ المزيد عن حقن النايلون.

كلوريد البوليفينيل المتعدد الفينيل (PVC) مزايا القوة العالية والمقاومة الكيميائية الجيدة ومقاومة الحريق. ومن بعض استخداماته أنابيب السباكة والأنابيب الطبية والأثاث الخارجي، مما يجعله مادة يمكن استخدامها في العديد من المجالات.

بولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) يتم تقييمها لشفافيتها وخصائصها الميكانيكية وموافقتها على ملامسة الأغذية. تُستخدم هذه المادة في زجاجات المشروبات ومواد التعبئة والتغليف والأقمشة الاصطناعية بسبب قوتها وشفافيتها.

PMMA أو أكريليك يوفر نقلًا سليمًا للضوء ولا يتأثر بالعوامل الجوية أو الأشعة فوق البنفسجية. هذه الميزات تجعله مناسبًا للعلامات والمصابيح والنوافذ حيث تكون الشفافية والقوة مرغوبة. اقرأ المزيد عن حقن مادة PMMA.

البوليسترين (PS) هي مادة خفيفة الوزن، ورخيصة نسبيًا، وغالبًا ما تستخدم في أدوات المائدة التي تستخدم لمرة واحدة، وحافظات الأقراص المدمجة، والمواد العازلة لأنها سهلة التشكيل ورخيصة نسبيًا. اقرأ المزيد عن حقن البلاستيك PS.

بولي يوريثان لدن بالحرارة (TPU) يتميز بالمرونة العالية ومقاومة الزيت ومقاومة التآكل. يتم استخدامه في إنتاج نعال ونعال الأحذية، والأنابيب الطبية المرنة، وموانع التسرب وحشيات السيارات، إلخ. اقرأ المزيد عن صب حقن TPU.

بولي أوكسي ميثيلين (POM) صلابة عالية، ومعدل تآكل منخفض، ومقاومة جيدة للانكماش والتورم. وهو مناسب للاستخدامات التي تتطلب القوة والدقة، مثل التروس والمحامل، والأجزاء الكهربائية، والمنتجات الاستهلاكية. اقرأ المزيد عن حقن البولي أوم.

البولي بيوتيلين تيريفثاليت (PBT) يتمتع بخصائص كهربائية جيدة ومقاومة للحرارة والمواد الكيميائية. يتم تطبيقه على نطاق واسع في الأجزاء الكهربائية وقطع غيار السيارات والأجزاء تحت غطاء المحرك بسبب قوته العالية ومقاومته للحرارة.

البوليسترين عالي التأثير (HIPS) يتميز بقوة تأثير عالية وقابلية معالجة جيدة. يُستخدم في صناعة النماذج وكتابة اللافتات وفي تغليف المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية حيثما كانت القوة والثبات مطلوبان.

اللدائن المرنة بالحرارة أو TPE هي مواد تتميز بخصائص كل من اللدائن الحرارية والمطاط وهي مرنة ومرنة. يتم استخدامها في تطبيقات الختم والحشيات، والأجزاء ذات الملمس الناعم في السلع المنزلية، والمقابض. اقرأ المزيد عن حقن TPE.

أكسيد البوليفينيلين (PPO)) معروف بمقاومته للحرارة ومعامل التمدد الحراري المنخفض والعزل الكهربائي. يتم استخدامه في قطع غيار السيارات والأجزاء الكهربائية والأجهزة التي تحتاج إلى أن تكون صلبة ومقاومة للحرارة.

يتميز LCP بالقوة الميكانيكية العالية والثبات في درجات الحرارة العالية والمقاومة الكيميائية الجيدة. يتم استخدامه في التلامسات الكهربائية عالية الجهد، وأجزاء أفران الميكروويف وغيرها من الاستخدامات الحرجة.

بولي إيثيريميد (PEI) يتميز بالحرارة العالية والقوة ومقاومة اللهب. ويستخدم في أجزاء الطيران والمعدات الطبية والأماكن الأخرى التي تتعرض لضغط عالٍ.

كيتون الإيثر متعدد الإيثر (PEEK) يتميز بالثبات في درجات الحرارة العالية وعدم النشاط الكيميائي والخصائص الميكانيكية. ويتم استخدامه في أجزاء الطيران وتطبيقات السيارات والتطبيقات الطبية التي تحتاج إلى القوة والمتانة. اقرأ المزيد عن حقن القالب PEEK.

بوليفينيلين كبريتيد (PPS) يتميز بمقاومة عالية للحرارة ومقاومة كيميائية وانكماش حراري منخفض. يُستخدم في صناعة السيارات والكهرباء والإلكترونيات وفي الطلاءات التي تتطلب ثباتاً كيميائياً وحرارياً. اقرأ المزيد عن حقن PPS.

أكريلونيتريل الستايرين (SAN) يُفضل استخدامه لوضوحه وصلابته ومقاومته للمواد الكيميائية. هذه الخصائص تجعله مناسبًا للاستخدام في حاويات الطعام حيث أن الدهون والزيوت هي بعض الأشياء التي يجب أن تكون الحاويات قادرة على تحملها. وغالباً ما يُستخدم SAN أيضاً في أدوات المطبخ بسبب مقاومته العالية للحرارة وفي تجهيزات الحمامات بسبب مقاومته للمواد الكيميائية.

أسيتال (بولي أوكسي ميثيلين، بوم) شديدة الصلابة وذاتية التشحيم وذات ثبات أبعاد جيد. يستخدم الأسيتال أيضًا في العوازل الكهربائية والسلع الاستهلاكية. وتشمل بعض الأمثلة الشائعة؛ السحابات ومزاليج النوافذ، حيث تتطلب القوة ومقاومة التآكل.

أسيتات فينيل الإيثيلين فينيل الإيثيلين (EVA) تشتهر بمرونتها وقوتها عالية التأثير ووضوحها. وهي مادة شبيهة بالمطاط يمكن تشكيلها وإعادة تدويرها وتستخدم في المنتجات الرغوية المستخدمة في حشوة المعدات الرياضية، والأحذية مثل النعال والنعال الداخلية وأغشية التغليف المرنة.

البولي يوريثين (PU)) هو عبارة عن بوليمر مرن يُستخدم في الأثاث الرغوي ومقاعد السيارات لما يتميز به من راحة ومتانة. كما يُستخدم البولي يوريثان في عجلات وإطارات المركبات الصناعية والترفيهية والأجزاء الداخلية للسيارات مثل لوحات العدادات.

جامعة ولاية بيتسبرغ شديد المقاومة للحرارة وقوي للغاية ويمكنه تحمل التعقيم بالبخار، مما يجعله مناسبًا للظروف الصعبة. يُستخدم PPSU على نطاق واسع في الأدوات الطبية التي غالبًا ما يتم تعقيمها، والأجزاء الداخلية للطائرات التي تتعرض لدرجات حرارة وإجهاد عالية، والسباكة حيث تكون الحرارة والإجهاد الميكانيكي ضروريين. اقرأ المزيد عن حقن صب PPSU.

بولي إيثيلين النفثالينات (PEN) هو أحد أنواع البولي إيثيلين تيرفثالات البولي إيثيلين تيرفثالات ولكنه يتميز بخصائص حاجز أفضل ومقاومة للحرارة والمواد الكيميائية. يُستخدم القلم PEN في مواد التغليف التي تحتاج إلى أن تكون قوية للغاية وذات خصائص حاجز جيدة، وفي الإلكترونيات حيث تحتاج الأجزاء إلى أن تكون ثابتة الأبعاد وعازلة للكهرباء.

البولي بيوتيلين الخصائص المميزة، مثل مقاومة الحرارة والضغط، تجعلها مثالية للاستخدام في أنظمة الأنابيب في توزيع المياه الساخنة والباردة وأنظمة التدفئة تحت الأرضية حيث يتطلب الأمر درجة حرارة وضغط مرتفعين.

بولي ميثيل بنتن (PMP) هو نوع خاص نوعًا ما من اللدائن الحرارية نظرًا لشفافيته ومقاومته للحرارة. يُستخدم PMP في معدات المختبرات التي تتطلب مقاومة المواد الكيميائية والشفافية وفي أواني الطهي بالميكروويف بسبب مقاومته للحرارة وجودة إعداد الطعام.

بولي سلفون (PSU) يتميز بمقاومة عالية للحرارة والقوة والشفافية. وهذه الخصائص تجعله مثاليًا للاستخدام في الأجهزة الطبية، خاصة تلك التي يمكن إعادة استخدامها وتحتاج إلى التعقيم، وأنظمة تنقية المياه بسبب ثباتها وقوتها، والأجزاء الكهربائية التي يكون فيها العزل ومقاومة الحرارة مهمين.

القولبة بالحقن بالحرارة مقابل القولبة بالحقن بالحرارة: الاختلافات الرئيسية

حقن البلاستيك الحراري

تستخدم تقنية التشكيل بالحرارة هذه مواد مثل؛ البولي إيثيلين والنايلون التي يمكن إعادة تسخينها وإعادة تدويرها للاستخدام مرة أخرى. وهي مثالية لإنتاج العديد من المكونات التي تتطلب مرونة أو قوة تأثير أو وضوح.

القوالب بالحقن بالحرارة

تستخدم هذه الطريقة مواد مثل الإيبوكسي والبوليستر، والتي تخضع لتفاعل كيميائي عند تعرضها للحرارة وتتصلب إلى شكل معين. لا يمكن إعادة تشكيلها بمجرد أن تبرد. تُستخدم هذه الطريقة عندما تكون هناك حاجة إلى قوة عالية أو مقاومة للحرارة أو مقاومة كيميائية عالية، ولكن على عكس اللدائن الحرارية، لا يمكن إعادة تدويرها

ولذلك، فإن الفرق الرئيسي هو أن اللدائن الحرارية يمكن إعادة تدويرها من خلال الصهر بينما اللدائن الحرارية مصبوبة بشكل دائم ولا يمكن إعادة تشكيلها، مما يوفر قوة مختلفة حسب المتطلبات.

التطبيقات الصناعية لقولبة حقن اللدائن الحرارية بالحرارة

صناعة السيارات: يتم تطبيق قولبة حقن البلاستيك الحراري على نطاق واسع لتصنيع المكونات الداخلية والخارجية للسيارات مثل أجزاء لوحة العدادات والمصدات وألواح أبواب السيارات. كما أنها مفيدة أيضًا في صناعة الأجزاء الموجودة تحت غطاء المحرك مثل خزانات السوائل والأغطية بسبب قوتها ودقتها.

الصناعة الطبية: في قطاع الرعاية الطبية، يعتبر قولبة حقن البلاستيك الحراري بالحرارة مهمًا جدًا في تصنيع المحاقن والأدوات الجراحية ومرفقات الأجهزة الطبية. ونظرًا لدقتها في تطوير الأنماط المعقدة، فهي ضرورية لتطوير الأجزاء المستخدمة في أدوات التشخيص والأطراف الصناعية.

الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية: في مجال الإلكترونيات، تُستخدم عملية التشكيل هذه في إنتاج أغلفة الهواتف الذكية وأجهزة التحكم عن بُعد وأجزاء الكمبيوتر وغيرها. كما أنها تُستخدم في تصنيع أغلفة البطاريات والموصلات بسبب قوتها وتعدد أشكالها.

صناعة التشييد والبناء: في مجال البناء، يتم استخدام قولبة حقن البلاستيك الحراري في إنتاج تجهيزات الأنابيب وأجزاء السباكة والحاويات الكهربائية بسبب قوة ومتانة المادة. كما يتم تطبيقها في إنتاج المواد العازلة وإطارات النوافذ بسبب قوتها ومقاومتها للحرارة.

الألعاب والترفيه: تُستخدم عملية التشكيل هذه في صناعة المجسمات والألغاز والألعاب اللوحية ذات التصميمات المعقدة. كما أنها تُستخدم في تصنيع الأدوات الخارجية مثل أدوات الحدائق ومعدات لعب الأطفال لأنها يمكن أن تنتج منتجات قوية وآمنة.

المنتجات المنزلية: يُعد قولبة حقن البلاستيك الحراري أمرًا حيويًا في إنتاج أدوات المطبخ والحاويات والأواني بسبب مقاومته للحرارة والمواد الكيميائية. كما أنها تُستخدم في صناعة حاويات التخزين وأدوات التنظيف نظراً لقوتها وبساطتها.

قولبة الحقن بالحرارة: العيوب الشائعة والعلاجات

فيما يلي التحديات النموذجية التي تواجهها أثناء العملية واستراتيجيات معالجتها بفعالية:

تعبئة غير كافية: هذا هو الحال عندما لا يتم ملء القالب بالكامل. لمعالجة ذلك، يمكن زيادة سرعة الحقن أو الضغط، أو التحقق من درجة حرارة المادة، أو زيادة حجم البوابة.

تشكيل الوميض: هذه هي الحالة التي تتشكل فيها طبقة رقيقة من البلاستيك على حافة الجزء بعد قولبته. يمكن حل هذه الحالة إما عن طريق خفض ضغط الحقن أو قوة التثبيت أو عن طريق فحص القالب بحثًا عن أي أضرار.

الالتواء: إذا كان الجزء مشوهًا أثناء التبريد، ففكر في درجة حرارة التبريد المنتظمة، وزمن الدورة إلى الحالة المثلى.

علامات الحوض: هذه هي خطوط صغيرة على سطح الجزء وتحدث عادةً بأحجام مختلفة. لمنع ذلك، قم بزيادة وقت التبريد أو تقليل ضغط التثبيت.

علامات الحروق: يحدث ذلك عند ارتفاع درجة حرارة المادة أو احتباس الهواء وقد يتسبب في تغير لون سطح الجزء إلى اللون الأسود أو البني. يمكن التغلب على هذه المشكلة عن طريق تقليل درجة حرارة الذوبان والقالب وفي نفس الوقت زيادة سرعة الحقن لتجنب السخونة الزائدة أو تكوين جيوب هوائية.

يجب أن تعزز هذه التغييرات من جودة وإنتاجية عملية القولبة بالحقن.

تلخيص

يظل القولبة بالحقن بالحرارة أحد أهم ركائز الابتكار التي توفر المرونة والفعالية في تطوير منتجات عالية الجودة. وهي تُستخدم في صناعات السيارات والصناعات الطبية والإلكترونيات الاستهلاكية والعديد من الصناعات الأخرى التي تثبت تنوعها وكفاءتها.

تُعد شركات مثل Sincer Tech أفضل الأمثلة على خدمات قولبة حقن البلاستيك التي تقدم حلولاً متكاملة الخدمات مع التركيز على الجودة والدقة. تتخصص شركتنا في التشكيل الزائد والقولبة الإدخالية وتستخدم مجموعة متنوعة من المواد لضمان أن يكون كل منتج من أعلى مستويات الجودة.

تقدم مجموعة واسعة من اللدائن الحراريةوخبرتهم في صب النماذج الأولية والإنتاج الضخم تجعلهم من بين الأفضل. وسواء كان نموذجًا أوليًا أو مشروع إنتاج ضخم، فإن تفاني شركة Sincere Techs في تطوير التكنولوجيا وإنتاج منتجات عالية الجودة واضح في جميع أعمالهم.