حقن أجزاء كبيرة

يتم تصنيع أغلب البلاستيك باستخدام أجزاء كبيرة مصبوبة بالحقن. ويزداد الاتجاه نحو إنشاء أجزاء بلاستيكية كبيرة باستخدام هذه التقنية يومًا بعد يوم. بدأ ذلك بعد اكتشاف آلات صب البلاستيك بالحقن في أواخر القرن التاسع عشر. كانت أول آلة صب بالحقن بسيطة. لذلك تم استخدامها لصنع أزرار بلاستيكية وأمشاط وبعض العناصر البلاستيكية الصغيرة الأخرى. لكنها الآن يمكنها أيضًا صب مواد معقدة مثل المعادن والزجاج. تعد عملية صب الحقن هي الأفضل لإنتاج كميات كبيرة من الأجزاء البلاستيكية عالية الجودة. دعونا نلقي الضوء على دور عملية صب الحقن في تصنيع الأجزاء البلاستيكية الكبيرة.

ما هو حقن أجزاء كبيرة؟

كما تعلمون، حقن أجزاء كبيرة إن عملية حقن الأجزاء الكبيرة لا تقتصر على تكبير الأجزاء الصغيرة فقط، بل إنها عملية معقدة تتطلب أدوات ومعدات متطورة.

المواد المستخدمة في عملية القولبة بالحقن الكبيرة

تُستخدم مجموعة متنوعة من المواد في تصنيع الأجزاء الكبيرة المصبوبة بالحقن البلاستيكية. ويُستخدم نوعان مختلفان من البلاستيك في عملية القولبة بالحقن. ويمكن أن يكون البلاستيك غير متبلور أو شبه بلوري. ولا تتمتع البلاستيكات غير المتبلورة بنقطة انصهار ثابتة. لذا، يمكنها التمدد والانكماش بسهولة. ومن ناحية أخرى، تتمتع البلاستيكات شبه البلورية بنقاط انصهار ثابتة. وبالتالي، فهي مفضلة على البلاستيكات غير المتبلورة. ومن بين أكثر المواد استخدامًا في عملية القولبة بالحقن للأجزاء الكبيرة:

1.    بيك (بولي إيثير إيثير كيتون)

تتمتع مادة PEEK بخواص حرارية وميكانيكية استثنائية. تتمتع بقوة شد عالية تبلغ حوالي 90 ميجا باسكال. لذا فهي جيدة للأجزاء البلاستيكية العملاقة. كما أنها مقاومة للمواد الكيميائية. علاوة على ذلك، فهي لا تمتص الرطوبة. وبالتالي، فهي تمنع التآكل. لكن مادة PEEK باهظة الثمن. وهي تصنع مكونات عالية الأداء مثل التروس والصمامات ومحامل المضخات وما إلى ذلك. تعرف على المزيد حول حقن البلاستيك من شركة PEEK.

2.    ألتيم (بولي إيثيريميد)

ULTEM عبارة عن مادة صلبة غير متبلورة. تتراوح قوتها الشد من 70 إلى 80 ميجا باسكال. وهي مقاومة للرطوبة والمواد الكيميائية. علاوة على ذلك، فهي مستقرة حراريًا. ويمكنها تحمل الظروف الجوية القاسية. وهي صديقة للميزانية. علاوة على ذلك، فهي قابلة للتعقيم. ويمكن تنظيفها بسهولة باستخدام الإشعاع أو الأوتوكلاف. تتمتع بدرجة حرارة انتقال زجاجية عالية. وبالتالي، فهي تقدم نفس خصائص PEEK بسعر معقول.

3.    البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP)

CFRP هي مادة مركبة، وهي مصنوعة من ألياف الكربون المضمنة في مصفوفة البوليمر. تتمتع بنسبة عالية من القوة إلى الوزن. لذا فهي مثالية للاستخدام في الأجزاء الكبيرة. يتم نسج ألياف الكربون في اتجاه واحد. وبالتالي، فإنها تكتسب قوة إضافية بهذه الطريقة.

4.    بولي فينيل سلفون (PPSU)

تتكون من مجموعة سلفون مرتبطة بمجموعتين فينيل. يمكنها تحمل الصدمات والضغوط البيئية الأخرى. لذا، فهي تتمتع بمقاومة عالية للصدمات. علاوة على ذلك، فهي مقاومة للتحلل المائي والتحلل الكيميائي وامتصاص الماء. لكن هذه المادة باهظة الثمن بعض الشيء. تعرف على المزيد حول جامعة ولاية بيتسبرغ.

عمليات متقدمة لحقن الأجزاء الكبيرة

فيما يلي العمليات الحديثة التي لها العديد من التطبيقات في عملية قولبة الحقن للأجزاء الكبيرة

1. حقن بمساعدة الغاز

حقن القوالب بمساعدة الغاز إن هذه الطريقة تعتبر تحسينًا لعملية حقن البلاستيك التقليدية. حيث يتم حقن غاز النيتروجين عالي الضغط في القالب بعد ضخ الراتينج المختار. وهي طريقة مفيدة للغاية حيث أنها تمكن من توزيع المادة بالتساوي، خاصة في القوالب الكبيرة والمعقدة. كما أنها تساعد في توفير المواد وتعزز أيضًا جمالية القطعة ووقتها.

2. الطباعة بالوسادة

تعد الطباعة بالوسادة خطوة ثانية قيمة أخرى، حيث تقوم بإنشاء صور وشعارات مفصلة على المنتجات البلاستيكية المحقونة. وتتكون من استخدام المواد الكيميائية لنقش تصميم على اللوحة النحاسية. لذا، يتم غمسها في الحبر، ثم لفها على وسادة سيليكون مطاطية، وأخيراً لف الوسادة على سطح القطعة. تُفضل هذه الطريقة لأنها يمكن أن تطبع أشكالًا سميكة رقيقة وأسطحًا ذات ملمس انتقائي بجودة وثبات مناسبين.

3. النفخ

النفخ بالقولبة هو تقنية أخرى تستخدم في تصنيع الأجزاء المجوفة من البلاستيك. يتم ضخ الأنبوب البلاستيكي المسخن مسبقًا (باريسون) في القالب، ومن ثم، من خلال حقن الهواء، يتم إجباره على اتخاذ شكل تجويف القالب. وجدت هذه المادة العديد من التطبيقات في استخدامها. قد تشمل إنتاج الزجاجات والحاويات وأجزاء السيارات. توفر هذه العملية إنتاجية أكبر، ويمكن للحلول استيعاب الأشكال المعقدة. علاوة على ذلك، فإن تكلفتها منخفضة نسبيًا لتصنيع الأجزاء ذات الحجم الكبير.

القولبة بالحقن لأجزاء كبيرة مقابل القولبة بالحقن العادية

قد تتساءل عن العوامل التي تميز الأجزاء الكبيرة المصبوبة بالحقن عن الأجزاء المصبوبة بالحقن العادية. لذا، إليك مقارنة تفصيلية لراحتك.

1. تعقيد العفن

القالب له هندسة بسيطة في عملية الحقن العادية. علاوة على ذلك، يحتوي على تجاويف أقل. يتراوح حجم القالب في عملية الحقن العادية من 1000 إلى 10000 بوصة مربعة. ومع ذلك، في جزء كبير، تتراوح أحجام قوالب الحقن من 10000 إلى 50000 بوصة مربعة. القالب، في جزء كبير، له هندسة معقدة. كما يحتوي على تجاويف متعددة.

2. حجم الماكينة

تتطلب الأجزاء الكبيرة المصبوبة بالحقن آلات ذات أحجام أكبر. يتراوح حجم تثبيتها عادةً من 1000 إلى 5000 طن. لذا، يمكنها استيعاب قوالب أكبر. من ناحية أخرى، تحتوي آلة التشكيل بالحقن العادية على ألواح أصغر. تتراوح قوة تثبيتها من 100 إلى 1000 طن.

3. اختيار المواد:

تستخدم أجزاء الحقن الكبيرة مواد خاصة ذات مقاومة حرارية عالية. وتشمل هذه المواد PEEK وULTEM والبوليمرات المملوءة بالزجاج. وعلى النقيض من ذلك، تستخدم عملية الحقن العادية البلاستيك القياسي مثل البولي كربونات والبولي بروبيلين.

4. وقت التبريد

إن عملية قولبة الحقن للأجزاء الكبيرة أكثر تعقيدًا. فهي ذات حجم أكبر. لذا، فهي تتطلب أوقات تبريد أطول. وتستمر حتى عدة دقائق. كما أن وقت الدورة أطول، ويصل إلى 30 دقيقة. وعلى العكس من ذلك، فإن عملية قولبة الحقن العادية لها وقت تبريد أقصر. ويستمر حتى بضع ثوانٍ. ويتراوح وقت الدورة أيضًا من 1 إلى 55 ثانية.

5.    طرد

تتطلب عملية حقن الأجزاء الكبيرة أنظمة قذف متخصصة. كما تتطلب نظام مناولة متقدم للتعامل مع هذه الأجزاء الكبيرة. ومع ذلك، تتطلب عملية حقن الأجزاء العادية أنظمة قذف قياسية. وبالمثل، تتطلب أيضًا معدات مناولة عامة للأجزاء الأصغر.

6.    صيانة

حجم القالب كبير، لذا فإن عملية حقن البلاستيك في الأجزاء الكبيرة تتطلب صيانة مكثفة. وعلى النقيض من ذلك، فإن عملية حقن البلاستيك العادية تتطلب صيانة أقل.

ويمكن تلخيص ذلك في جدول:

 

وجه	حقن أجزاء كبيرة	حقن القالب العادي
كفاءة التكلفة	انخفاض تكلفة كل جزء في الإنتاج الضخم	انخفاض تكلفة كل جزء في الإنتاج الضخم
تكلفة القالب الأولية	عالي	عالي
الدقة والقدرة على التكرار	عالي	عالي
تنوع المواد	خيارات المواد المتنوعة	خيارات المواد المتنوعة
سرعة الإنتاج	دورات إنتاج سريعة	دورات إنتاج سريعة
تكاليف العمالة	تم تخفيضها بسبب الأتمتة	تم تخفيضها بسبب الأتمتة
القدرة على الهندسة المعقدة	نعم	نعم
القوة والمتانة	أجزاء قوية ومتينة	أجزاء قوية ومتينة
مهلة التسليم للأدوات	طويل	طويل
تعقيد تصميم القالب	معقدة وتحدي	أقل تعقيدا
متطلبات الماكينة	يتطلب آلات كبيرة ومكلفة	يتطلب آلات قياسية
نفايات المواد	احتمالية حدوث هدر مادي	احتمالية حدوث هدر مادي
حدود حجم القطعة	محدودة بحجم الآلة والقالب	محدودة بحجم الآلة والقالب
وقت التبريد والانحناء	أوقات تبريد أطول، وخطر الانحناء	أوقات تبريد أقصر، ومخاطر أقل للتشوه

 

ماكينة قولبة بالحقن ذات حمولة كبيرة

لقد ناقشنا عملية حقن البلاستيك للأجزاء الكبيرة. لن تكتمل المناقشة دون معرفة آلة حقن الأوزان الكبيرة. إنها آلة مناسبة لإنتاج الأجزاء المعقدة. تحدد سعة الحقن وقطر اللولب وحجم القالب قدرة الآلة. تقيس سعة الحقن كمية المواد التي يمكن حقنها في جولة واحدة. يحدد قطر اللولب وحجم القالب حجم الأجزاء البلاستيكية المنتجة. بعض المواصفات الرئيسية لآلة حقن الأوزان الكبيرة هي

• قدرة الحقن: تبلغ سعة الحقن 100 أونصة أو 2500 جرام
• حجم القالب: يتراوح حجم القالب من 1500 إلى 4000 بوصة مربعة.
• قطر المسمار: يتراوح قطر المسمار من 4 إلى 12 بوصة
• سعة البرميل: كمية البلاستيك التي يمكن إذابتها وحقنها في دورة واحدة. تبلغ سعة برميلها حوالي 550 رطلاً
• نظام التحكم: يتكون من نظام حاسوبي متقدم يتحكم في درجة الحرارة والضغط والسرعة.
• الميزات الإضافية: المحركات الهيدروليكية، وأنظمة التحكم في درجة الحرارة متعددة المناطق، وأنظمة بوابة الصمامات، والسلامة المتقدمة هي ميزاتها الإضافية

تطبيقات عملية حقن الأجزاء الكبيرة

إن عملية حقن الأجزاء الكبيرة عملية مفيدة. وفيما يلي تطبيقاتها في مختلف الصناعات:

 

1. صناعة السيارات

تعتمد صناعة السيارات بشكل كبير على عملية حقن القوالب على نطاق واسع. حيث يتم تصنيع مواد مقاومة للصدمات عن طريق حقن القوالب الكبيرة. لذا، يتم إنشاء العديد من المكونات الكبيرة للسيارات باستخدام هذه الطريقة. ومن بينها:

• مصدات
• لوحات التحكم
• ألواح الأبواب
• مقابض الأبواب
• غلاف المرآة
• أجزاء زخرفية أخرى

2. صناعة الطيران والفضاء

تنتج عملية القولبة بالحقن العديد من المنتجات المفيدة ذات الحجم الكبير المستخدمة في صناعة الطيران والفضاء. وهي تستخدم على نطاق واسع لأنها تنتج منتجات خفيفة الوزن. وهي أيضًا طريقة ميسورة التكلفة. لذا يتم تشكيل العديد من منتجات الطيران والفضاء باستخدام هذه الطريقة. ومن بينها:

• لوحات الطائرات
• المكونات الداخلية
• أجزاء الأقمار الصناعية
• مكونات الصواريخ

3. المعدات الصناعية

تنتج عملية حقن الأجزاء الكبيرة قطعًا متينة من المعدات. ويمكنها تحمل درجات الحرارة القصوى. لذا، نقوم بإنشاء العديد من المكونات الصناعية باستخدامها. وفيما يلي بعض منها:

• أغطية الماكينة
• أجسام الصمامات
• مكونات المضخة
• صناديق التروس
• الروبوتات الصناعية

4. الأجهزة الطبية

تنتج عملية حقن الأجزاء الكبيرة منتجات معقمة. لذا، يتم استخدامها لصنع عدد كبير من الأجهزة الطبية. هذه الأجهزة الطبية سهلة التنظيف. الأجهزة دقيقة للغاية. هذه العملية ضرورية لإنشاء مكونات بالغة الأهمية. بعض الأجهزة الطبية المهمة هي:

• الأجهزة القابلة للزرع (استبدال المفاصل، زراعة الأسنان)
• الأدوات الجراحية (مقابض، علب)
• معدات التشخيص (غلاف الآلة)
• أجهزة التصوير الطبي (التصوير بالرنين المغناطيسي، التصوير المقطعي المحوسب)
• الأجهزة الاصطناعية

ما هي مزايا وعيوب عملية حقن الأجزاء الكبيرة؟

فيما يلي جدول موجز لفهم فوائد وعيوب وقيود عملية حقن الأجزاء الكبيرة.

المزايا	العيوب
انخفاض تكلفة كل جزء في الإنتاج الضخم	تكلفة القالب الأولية عالية
دقة عالية وإمكانية التكرار	وقت طويل لإنشاء القالب
خيارات المواد المتنوعة	تصميم القالب المعقد والصعب
دورات إنتاج سريعة	يتطلب آلات كبيرة ومكلفة
انخفاض تكاليف العمالة بسبب الأتمتة	احتمالية حدوث هدر مادي
القدرة على إنشاء أشكال هندسية معقدة	حدود حجم الجزء
أجزاء قوية ومتينة	خطر الانحناء وأوقات التبريد الطويلة

التحديات المرتبطة بقولبة الحقن للأجزاء الكبيرة

لا يوجد شيء مثالي في هذا العالم. كل شيء له بعض العيوب والتحديات المرتبطة به. لذا، دعونا نتحدث عن حدود حقن أجزاء كبيرة:

1.    استثمار عالي

نحتاج إلى قوالب كبيرة لصنع أجزاء كبيرة. لذا فإن إنشاء قوالب كبيرة يتطلب استثمارًا وخبرة كبيرة. علاوة على ذلك، فإن تصميم قالب ذي هندسة معقدة أمر صعب. يجب أن تكون مواد القالب قادرة على تحمل درجات الحرارة والضغط العاليين.

2.    انكماش

الأجزاء الكبيرة أكثر عرضة للانكماش. أثناء عملية التبريد، قد تتقلص أو تتشوه. قد يؤدي التبريد غير المتساوي أيضًا إلى الانحناء. يمكن أن يؤدي هذا إلى تشويه البنية البلاستيكية. قد يؤثر أيضًا على أبعاد القطعة.

3.    التوافق المادي

تحتاج الأجزاء الكبيرة إلى مواد ذات خصائص محددة. يجب أن تتمتع بالقوة والصلابة المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون متوافقة مع القالب. إن تلبية هذين المتطلبين في وقت واحد أمر صعب.

4.    من الصعب إخراجه

يصعب إخراج الأجزاء الأكبر حجمًا. فهي تتطلب نظام إخراج متخصص. وإذا لم تتم إزالتها بشكل صحيح، فقد يتشوه الجزء المشكل. لذا، يجب التحكم في إخراج القالب بعناية لمنع التشوه. ويجب تنظيم عملية الإخراج للحصول على منتجات عالية الجودة.

خاتمة:

حقن أجزاء كبيرة هي عملية تنتج أجزاء كبيرة من البلاستيك. هذه الطريقة هي الأفضل للإنتاج الضخم للمنتج المطلوب. تستخدم بلاستيك شديد التحمل مثل PEEK أو ULTEM كمواد خام. وهي تختلف عن حقن الأجزاء التقليدية في نواح كثيرة. فهي تستخدم قوالب وتصميمات أكثر تعقيدًا مقارنة بالقوالب التقليدية. وهي تنتج كميات كبيرة من المنتج باستخدام آلة حقن الأجزاء الكبيرة. ومن عيوبها الانكماش والتشوه وعدم توافق المواد.

الأسئلة الشائعة

س1. ما هو الحجم الأقصى لقوالب الحقن ذات الأجزاء الكبيرة؟

الحجم الأقصى لـ حقن القالب تتراوح أحجام الأجزاء الكبيرة من 10 إلى 100 بوصة. ويعتمد ذلك على عوامل مختلفة. كما يلعب تصميم القالب وتصميم الماكينة دورًا في تحديد الحجم.

س2. كيف يمكنك ضمان دقة الأبعاد في الأجزاء الكبيرة المصبوبة بالحقن؟

عادة ما يتم ضمان دقة الأبعاد من خلال تصميم قالب دقيق. علاوة على ذلك، يمكننا التحقق من دقة الأبعاد باستخدام طرق فحص الجودة مثل المسح ثلاثي الأبعاد والمسح المقطعي المحوسب.