صنع القوالب للبلاستيك ضرورية لجميع أنواع التصنيع. فهي تساعد في الحصول على أشكال وتصميمات متشابهة بدقة ودقة عالية للإنتاج بكميات كبيرة. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تكون هذه القوالب بأشكال مختلفة ومصنوعة من مواد عديدة، مثل الألومنيوم والصلب والحديد والبلاستيك وغيرها. سنناقش في هذه المقالة القوالب البلاستيكية. إلى جانب ذلك، سوف نتعلم كيفية صناعة القوالب البلاستيكية وتطبيقاتها ومزاياها في مختلف المجالات.
ما هي القوالب البلاستيكية؟
تُستخدم قوالب البلاستيك بشكل شائع في الصناعات لإنشاء منتجات صغيرة، من الأواني إلى الأجزاء الصغيرة للأجهزة المنزلية والآلات الكبيرة. هذا النهج أفضل لأنه يتيح إنشاء قوالب فريدة. بالإضافة إلى ذلك، يأتي بتكاليف أقل على المدى الطويل ويخلق قوالب للمشاريع التجارية أو الشخصية النموذجية. ستشرح هذه المقالة الشاملة كيفية صنع قالب من البلاستيك وتنظر في العوامل المهمة والنصائح والحيل التي ستساعدك على القيام بذلك دون أي عوائق. انتقل إلى تكنولوجيا قوالب البلاستيك صفحة لمعرفة المزيد من المعلومات حول قوالب البلاستيك.
أنواع قوالب البلاستيك
قبل أن ننتقل إلى كيفية صنع قالب للبلاستيك، دعونا نناقش بعض أنواع قوالب البلاستيك؛
1. قوالب الحقن
يتم تطبيق قوالب الحقن في الصناعات لإنشاء عدد كبير من الأشياء. وعادة ما يتم ذلك بمساعدة حقن مادة بوليمر سائلة في تجويف القالب. وهي تساعد في تصنيع منتجات معقدة مثل الألعاب ومواد التعبئة والتغليف وقطع غيار السيارات المفصلة. وعلاوة على ذلك، تتميز هذه التقنية بمعدلات إنتاج عالية ودقة عالية ووقت ضئيل مطلوب في مرحلة ما بعد المعالجة.
2. قوالب الضغط
تستخدم قوالب الضغط البلاستيك الصلب بالحرارة، وتوضع في تجويف القالب، وتتعرض للحرارة والضغط. هذه الطريقة مناسبة أكثر للتطبيقات التي تتطلب مكونات عالية الجودة وقادرة على تحمل الحرارة. قد تشمل هذه المكونات أجزاء السيارات والأجهزة الإلكترونية. وبالتالي، فهي اقتصادية في عمليات الإنتاج المنخفضة ومثالية لإنشاء أجزاء أكثر سمكًا، وخاصة تلك الكبيرة.
3. قوالب النفخ
تستخدم قوالب النفخ على نطاق واسع في تشكيل الأجزاء المجوفة مثل الزجاجات والحاويات. وتعمل هذه الطريقة بطريقة يتم فيها تحويل البلاستيك أولاً إلى أنبوب يسمى الباريسون. ثم يُسمح له بالانتفاخ بين قالبين لتشكيل منتج مجوف نهائي. ومن بين التطبيقات الرئيسية لقوالب النفخ أنها تُستخدم على نطاق واسع في مادة البولي فينيل كلوريد (PVC) لصنع أجزاء خفيفة وفارغة بكميات كبيرة.
4. قوالب السيليكون للراتنج
قوالب السيليكون مرنة وأكثر شيوعًا بين المبتدئين وتُستخدم في مشاريع DIY الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، لها العديد من التطبيقات حتى عند العمل بالراتنج. يمكن لهذه القوالب الاحتفاظ بالهياكل الدقيقة والمعقدة. علاوة على ذلك، فهي قابلة لإعادة الاستخدام، مما يجعلها مناسبة للحرف اليدوية والعمل بالراتنج والنماذج الأولية. من الممتع التعامل معها ويمكن استخدامها بطرق عديدة في المساعي الفنية الأخرى.
خصائص المواد المستخدمة في قوالب البلاستيك
| مادة | غاية | أنواع شائعة | الخصائص الرئيسية | القيم/النطاق النموذجي |
| مادة القالب | يساعد في تشكيل بنية القالب | الفولاذ والألمنيوم والسيليكون | المتانة، مقاومة الحرارة، قابلية التصنيع | قوة الشد: 250-1500 ميجا باسكال (الفولاذ)، 90-300 ميجا باسكال (الألومنيوم) |
| وكيل الإصدار | يمنع التصاق المادة بالقالب | رذاذ السيليكون، الشمع، PTFE | غير لاصقة، مقاومة للحرارة العالية | الحد الأقصى لدرجة الحرارة: 120 درجة مئوية - 200 درجة مئوية، معامل الاحتكاك: <0.05 |
| قاعدة القالب/الإطار | يحافظ هذا على مادة القالب في مكانها | الخشب والبلاستيك والمعادن | القوة والصلابة | الكثافة: 0.9-1.3 جم/سم3 (بلاستيك)، 2.7 جم/سم3 (ألومنيوم) |
| الكائن الرئيسي/نموذج CAD | إنه يشكل القالب | نموذج ثلاثي الأبعاد، النموذج الأولي | الدقة، النعومة، التعقيد | دقة CAD: ±0.005 مم، تشطيب السطح: Ra 0.8-1.6 ميكرومتر |
| أدوات الخلط | يخلط مكونات مادة القالب | قضبان التحريك، الخلاطات الميكانيكية | خلط متساوي، لا فقاعات هواء | عدد الدورات في الدقيقة: 300-1200 (الخلاطات الميكانيكية)، الحجم: متغير |
دليل خطوة بخطوة لصناعة القوالب البلاستيكية
فيما يلي العملية الكاملة لـ صناعة قوالب البلاستيك.
1. تصميم القالب
احصل على تصميم تقريبي للقالب وفكر في الحاجة إلى الجزء البلاستيكي الذي تريد إنتاجه. عندما يكون لديك أشكال معقدة، استخدم برنامج CAD لتصميم بطريقة تساعد في تصنيع القالب باستخدام الحاسب الآلي. تتضمن بعض الميزات هندسة الجزء وسمك جدران الجزء وزوايا المسودة. إنها تسهل إزالة المواد الزائدة من القالب. يعتمد اختيار مادة القالب مثل الألومنيوم أو الفولاذ على العمر الافتراضي المطلوب للقالب. بالإضافة إلى ذلك، يعتمد اختيار المادة أيضًا على كمية المنتجات التي تريد إنتاجها.
2. إنشاء صندوق أو إطار قالب
لصنع قوالب البلاستيك، قم بإنشاء صندوق أو إطار قالب يحمل المادة أثناء الصب. عادةً ما تكون صناديق القوالب للقوالب الآلية ذات التحكم الرقمي مصنوعة من مواد متينة. قد تشمل المعدن / البلاستيك الصلب وما إلى ذلك. لذا، أثناء التصنيع، تأكد من أن الصندوق مغلق جيدًا لتجنب أي تسرب في عملية الصب. علاوة على ذلك، تأكد من أن الصندوق قد تم تعزيزه لتحمل الضغط ودرجة الحرارة أثناء عملية الصب.
3. تحضير نماذج CAD وتشغيل القالب باستخدام آلة CNC
عادة في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي إن الكائن الرئيسي عبارة عن ملف CAD بأبعاد دقيقة وخالي من التقطيعات في تجاويف القالب. لذا، إذا كانت المواد التي تستخدمها لها أشكال وهياكل مختلفة، فإن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي سيساعدك على تنظيف السطح والخضوع للمعالجة السطحية. يتم استخدام عامل تحرير لتجنب التصاق البلاستيك بالقالب. تستمر آلة CNC في إجراء قطع دقيق للقالب لتحقيق الجدران المطحونة والنهائية الصحيحة. هذا مهم لتقليل فرص العيوب. علاوة على ذلك، فهو يسمح بالتدفق السلس للبلاستيك والقذف السهل للجزء النهائي.
4. خلط وصب مادة القالب
بعد صب القالب باستخدام آلة CNC، يتم وضع المادة البلاستيكية المنصهرة في تجويف القالب. إذا كنت تستخدم مادة ترموبلاستيكية أو راتنجية، فتأكد من أن المادة التي تستخدمها تصل إلى درجة الحرارة المناسبة وتتدفق بشكل جيد. إذا كنت تستخدم صب الحقن، فقم بتسخين وإذابة المادة البلاستيكية الموجودة في الحبيبات. علاوة على ذلك، تأكد من أنك تأخذ وقتك عند الصب لتقليل فقاعات الهواء التي إذا دخلت إلى الخليط ستقلل من قوة المنتج النهائي.
5. معالجة العفن
لذا، دع المادة تبرد وتشكل مادة صلبة في القالب المعد من مادة البلاستيك. اعتمادًا على نوع البلاستيك المستخدم، قد تستغرق عملية المعالجة بضع دقائق إلى عدة ساعات. في هذه المرحلة، من المهم ملاحظة عدم تكوين فقاعات أو أي عيب آخر في القالب. فيما يتعلق بمعالجة القوالب المصنعة باستخدام الحاسب الآلي، تكون عملية المعالجة أسرع وأكثر دقة بشكل عام لأن القوالب يتم معالجتها في ظل ظروف خاضعة للرقابة.
6. ملء القالب وتحرير القالب
عندما يصل البلاستيك إلى نقطة المعالجة، أخرج الجزء من القالب. إذا وضعت عامل التحرير بشكل صحيح، فيجب أن يخرج الجزء ولا يلتصق بسطح القالب. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك قص أو إنهاء المادة حسب متطلباتك. يمكن إجراء تشطيب إضافي على العناصر من خلال الآلات إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من التلميع للإنتاج بكميات كبيرة.
اعتبارات التصميم والبناء للقوالب البلاستيكية المخصصة
تتضمن بعض الجوانب المهمة التي يجب مراعاتها في تصميم وبناء قوالب البلاستيك المخصصة بشكل خاص ما يلي؛
- اختيار المواد: اختر مادة القالب مثل الفولاذ أو الألومنيوم لمتانتها وتكلفتها وحجم إنتاجها. تميل قوالب الفولاذ إلى أن تكون حلولاً طويلة الأجل لإنتاج القوة والحجم. في حين أن، قوالب الالمنيوم أقل تكلفة لإنتاج كميات أقل.
- هندسة الجزء: يجب أن يكون تصميم القالب مستنيرًا بجميع ميزات الجزء البلاستيكي، وخاصة التفاصيل المعقدة، والتخفيضات، وزوايا السحب. وبالتالي، يمكن تسهيل إزالتها من القالب.
- قنوات التبريد: ويجب أن يتم هذا التخفيض في زمن الدورة مع دمج قنوات التبريد في تصميم القالب في نفس الوقت.
- تحملات العفن: يجب أن تدرك أن متطلبات الأبعاد الدقيقة تعني تحكمًا أوثق في القالب. وبالتالي، يمكن تقليل كمية التشطيب المطلوبة بعد القالب، خاصة عندما تكون تفاصيل التصميم معقدة.
- تحليل تدفق القالب: قم بإجراء تحليل موجز لمظهر التجاويف وكيفية تدفق مادة القالب في التجويف. تحقق من بعض التشوهات التي من المحتمل أن تحدث مثل الانحناء أو الانكماش أو تكوين جيوب هوائية. هذا فعال في مساعدة تصميم قالب السيارة ويحسن أيضًا من كفاءة الإنتاج.
اختيار الراتينج لصنع القوالب البلاستيكية
دعونا نستكشف أنواع مختلفة من خيارات الراتنج لصنع القوالب البلاستيكية.
- راتنجات الايبوكسي: تعتبر الراتنجات الإيبوكسي العضوية قوية وبالتالي يمكن استخدامها لصنع القوالب في الصناعات التي تتطلب حرارة وضغطًا مرتفعين عند القولبة.
- راتنجات البولي يوريثين: تتميز هذه القوالب بالمرونة والمتانة، لذا فهي الأفضل للقوالب التي سيتم استخدامها حيث سيتم إجراء كمية معتدلة من الإنتاج. وبالتالي، يمكننا الحصول على هذه المقاومة ودرجة معينة من المرونة.
- راتنجات السيليكون: يعتبر السيليكون مرنًا للغاية ويمكن أن يكون مناسبًا جدًا عند التشغيل على قوالب ضيقة صغيرة ومعقدة بالإضافة إلى أنه مناسب للمشاريع المنزلية أو لعدد قليل من التشغيلات.
- راتنجات البوليستر: تعتبر هذه المواد أرخص وتفضل في القوالب الكبيرة ذات التفاصيل الأقل. بالإضافة إلى ذلك، فهي توفر قوة معقولة ولكنها تتمتع بمرونة منخفضة نسبيًا مقارنة بالسيليكون والبولي يوريثين.
- الراتنجات الصلبة بالحرارة: تُسمى هذه الراتنجات أحيانًا بالبلاستيك المتصلب بالحرارة، وهي تصبح صلبة بشكل دائم عند تعرضها للحرارة. لذا فهي مناسبة للتطبيقات الصعبة مثل صناعة الهندسة.
تشطيب وتلميع القالب البلاستيكي
اتبع دائمًا الجوانب التالية أثناء الانتهاء من تلميع القوالب البلاستيكية.
1. حفر القالب وتلميعه
حواف ناعمة لبدء تصنيع القطعة الفعلية. هنا يخضع القالب أولاً للفحص لمعرفة ما إذا كان به حواف حادة أو أسطح غير مستوية. يتم التنظيف بعناية باستخدام ورق ناعم أو آلات خاصة توفر التلميع لمعرفة جسم القالب. يؤدي هذا إلى الحصول على تشطيب ناعم للمنتج البلاستيكي الأخير وإعادة استخدام القالب دون التسبب في ضرر للأجزاء المصبوبة.
2. إجراء الإصلاحات إذا لزم الأمر
هناك عيوب على سطح الركيزة مسبقًا، مثل الشقوق الصغيرة،
عدم التساوي أو الفقاعات المرئية. من الضروري التخلص منها بمساعدة مواد الحشو المناسبة، أي راتنجات الإيبوكسي أو السيليكات. يتيح اكتشاف هذه المشكلات وتصحيحها للشركة المصنعة منع العيوب في الأجزاء المصبوبة النهائية، انتقل إلى تشطيب سطح القالب بالحقن الصفحة لمعرفة المزيد.
الأخطاء الشائعة وكيفية تجنبها في صناعة العفن للبلاستيك
فيما يلي بعض الأخطاء الشائعة التي نرتكبها بشكل عام أثناء صنع قوالب البلاستيك.
1. فقاعات الهواء في القالب
إحدى المشاكل الشائعة مع صناعة قوالب البلاستيك هو انحباس فقاعات الهواء في مادة القالب. يمكننا تجنب ذلك من خلال التأكد من إضافة المادة ببطء وبعد صبها يتسرب الهواء المحبوس فيها. ومن الطرق الأخرى لإزالة الفقاعات استخدام غرفة تفريغ الهواء ووعاء الضغط.
2. تطبيق غير كافٍ لوكيل الإصدار
إن تطبيق عامل التحرير غير الكافي هو طريقة أخرى للتسبب في الضرر حيث قد يلتصق الجزء النهائي بالقالب لاحقًا. من المهم ملاحظة أن عامل التحرير يتم تطبيقه بشكل موحد وبالتفصيل مع التركيز بشكل خاص على المناطق المعقدة.
3. الانحناء أثناء المعالجة
التشوه هو تشوه المنتج الذي يظهر نتيجة لعملية معالجة غير دقيقة أو إجراءات تبريد الملفات العادية. يجب منع ذلك من خلال تنظيم بيئة المعالجة وضمان درجة حرارة المعالجة الصحيحة. بالإضافة إلى ذلك، تأكد أيضًا من تخصيص وقت كافٍ للمادة حتى تجف تمامًا.
خاتمة
في الختام، كيف تصنع قالبًا للبلاستيك، إن صناعة القوالب لها أهمية في العديد من الصناعات الإبداعية حيث يتم تفريخ الأفكار وتصنيع الاختراعات بدءًا من التصنيع الصناعي إلى الحرف اليدوية المنزلية. إن التعرف على صناعة القوالب والمواد المتاحة والمتطلبات المقدمة في هذه المقالة سيساعد في تصنيع قوالب دقيقة وطويلة الأمد لإنتاج الأجزاء البلاستيكية. في هذه الحالة، يتم التشطيب والتشطيب المطلوبين بإتقان، وللقوالب المخصصة تطبيقات واسعة النطاق في العديد من المجالات.
الأسئلة الشائعة
س1. ما هي المواد المستخدمة عادة في قوالب البلاستيك؟
يُعد الفولاذ والألمنيوم من أفضل المواد المستخدمة في القوالب الصناعية نظرًا لقوتهما. ويُستخدم المطاط السيليكوني غالبًا على نطاق صغير وفي المشاريع التي يتم تنفيذها بنفسك.
س2. ما هي المدة التي يستمر فيها القالب؟
يتم قياس مدى صلاحية قالب الفولاذ من خلال حقيقة أنه يمكن تشغيله لملايين الدورات. على سبيل المثال، يحتوي الألومنيوم على عشرات الآلاف من الدورات، اعتمادًا على درجة كثافة الإنتاج.
س3. كيف أمنع فقاعات الهواء في القالب الخاص بي؟
اختر سرعة خلط بطيئة لمادة القالب وانتبه إلى صب المادة. بعد ذلك، استخدم حجرة تفريغ أو وعاء ضغط للتخلص من الهواء المحبوس.
س4. ما هو أفضل عامل تحرير للقوالب البلاستيكية؟
طلاء أو تطبيق بخاخات السيليكون أيضًا تلك التي تتكون من مادة PTFE، أو بولي تترافلورو إيثيلينإنها أفضل عوامل تحرير مناسبة لتجنب التصاق البلاستيك بالقوالب.
س5. ما هو نوع القالب الأفضل للإنتاج الضخم؟
يجب تفضيل قوالب الحقن للإنتاج الضخم، فهي تتيح إنشاء أعداد كبيرة من قطع الغيار المتشابهة بدقة عالية.
س6. هل يمكن إصلاح العفن إذا تعرض للتلف؟
نعم، يمكن إصلاح الأضرار البسيطة مثل الشقوق في الواجهة أو الثقوب الصغيرة أو حتى خشونة السطح بسهولة باستخدام الإيبوكسي أو مواد الحشو. وفي حالة اتساع نطاق الضرر، فقد يكون الحل الوحيد المتاح هو استبدال القالب بالكامل.