أدوات حقن القوالب بالحقن

أداة القولبة بالحقن أحد أهم جوانب التصنيع الحالية لمجموعة كبيرة من الأجزاء البلاستيكية. وإلى جانب ذلك، فإن لها العديد من التطبيقات في السوق. يمكن أن تتراوح هذه المنتجات من قطع غيار السيارات إلى الأواني المنزلية وما إلى ذلك. ستساعدك هذه المقالة على تقديم تحليل أكثر تفصيلاً لأدوات القولبة بالحقن. سوف نركز على الفئات المختلفة، وتلك الموجودة حاليًا في السوق، والشركات المصنعة الرائدة.

ما هي أدوات القولبة بالحقن؟

حقن أدوات القولبة بالحقن يمكن تعريفها بأنها المعدات والأدوات المستخدمة في عملية التشكيل بالحقن. لذلك، يمكن أن تساعد في تشكيل البلاستيك المصهور إلى أجزاء نهائية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذه العملية مهمة جدًا في إنتاج المواد البلاستيكية المعقدة بكميات كبيرة، وتوفر دقة وكفاءة عالية. قد يشمل ذلك قولبة البلاستيك باستخدام مجموعة متنوعة من تصميمات المكونات. وعلاوة على ذلك، يتكون إعداد أدوات القولبة بالحقن من قاعدة القالب، وقلبه، وقنوات التبريد، ولوحة التجويف. لذلك، يضمن هذا الإعداد الكامل أن البلاستيك المنصهر سوف يتشكل بدقة ثم يبرد ويخرج من القالب.

كيف يتم تصنيع أدوات القولبة بالحقن؟ عملية كاملة

فيما يلي عملية مناسبة ومفصلة لكيفية تشكيل أدوات القولبة بالحقن.

1. مرحلة التصميم

●       تصميم مفاهيمي: يبدأ الأمر بقيام المهندسين والمصممين بعمل التصميم النظري للقالب وفقًا لمواصفات المنتج. يمكن أن تكون هذه المواصفات هندسة الجزء أو وسائط التدفق أو وسائط التبريد.

●       نمذجة CAD: ثم يتم استخدام أداة CAD لبناء نموذج ثلاثي الأبعاد دقيق للقالب الذي يجب إنتاجه. تشمل المكونات الرئيسية تخطيط المكونات، والصياغة، والبوابات، ونظام التبريد.

●       مراجعة التصميم: بمجرد الانتهاء منها ومراجعتها، يتم فحصها مرة أخرى لضمان أنها تخدم المتطلبات الوظيفية والتصنيعية. لذلك، قد يتكون ذلك من التنبؤ بكيفية تدفق المعدن داخل القالب، أو كيفية تبريد القالب، أو مكان وكيفية إخراج الأجزاء.

2. النماذج الأولية

هنا، غالبًا ما يتم تصنيع قالب النموذج الأولي باستخدام مادة أقل تكلفة، وهي الألومنيوم. يُستخدم هذا القالب النموذجي بشكل عام لاختبار التصميم والتأكد من وظائف القالب. لذا، تساعد هذه الخطوة عادةً في تحديد المشكلات المحتملة وإجراء التعديلات قبل الإنتاج النهائي.

 3. تصنيع الأدوات

●       اختيار المواد: بمجرد الانتهاء من التصميم ومواصفاته، فإن الخطوة التالية هي اختيار مادة الأدوات المناسبة. لذلك، قد تشمل المواد الشائعة فولاذ الأدوات (مثل P20 أو H13) أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم. ويعتمد اختيارها على عوامل مثل حجم الإنتاج وتعقيد الجزء واعتبارات التكلفة.

●       التصنيع الآلي: ثم يتم استخدام عمليات التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي لقطع وتشكيل المكونات المقولبة من المواد المحددة. وعادةً ما تكون هذه العمليات هي الطحن والحفر والطحن الدقيق. لذلك، يمكنها تحقيق الأبعاد والتشطيبات السطحية المطلوبة.

●       المعالجة الحرارية: بعد ذلك تمر بعض مواد الأدوات من خلال عمليات المعالجة الحرارية، أي التصلب والتلطيف. وهي تساعد على تحسين خصائصها الميكانيكية، مثل الصلابة والمتانة.

4. التجميع

●       قاعدة القالب: بعد التصنيع مباشرة، يتم تجميع قاعدة القالب والتجويف والمكونات الأخرى. لذا، فهي تشمل في المقام الأول إدخالات التثبيت، والشرائح وأي آليات ضرورية لتنفيذ عمليات طرد الأجزاء والتبريد.

●       التركيب والمحاذاة:  هنا، يتم تركيب المكونات ومواءمتها بعناية. لذا، يمكن أن تساعد في تنفيذ عمليات دقيقة أثناء التشكيل بالحقن.

5. المعالجة السطحية

هنا، تمر الأسطح الحرجة للقالب، أي التجويف والقلب، من خلال عمليات تشطيب السطح. لذلك، يمكنهم الحصول على النعومة والملمس المطلوبين. لذا، قد يشمل ذلك عمليات التلميع، أو التفريغ الكهربائي (EDM)، أو عمليات التركيب. تساعد جميع هذه العمليات على إضفاء خصائص سطحية محددة على الأجزاء المقولبة.

6. الاختبار والتحقق من الصحة

●       تجارب التشغيل التجريبي: بمجرد أن يتم إعداد القالب بالكامل، فإنه يخضع للتشغيل التجريبي. ويتم ذلك باستخدام ماكينة القولبة بالحقن المستهدفة والمواد في ظل ظروف الإنتاج. لذا، تثبت هذه المرحلة وظيفة القالب وجودة الجزء والأداء.

●       التعديلات: إذا كانت هناك أي مشكلة في العفن أو التسطيح، فمن الضروري يمكن إجراء تعديلات على أنظمة التبريد أو البوابات أو الطرد. لذا، يمكنها المساعدة في تحسين جودة القِطع وأوقات الدورات.

أنواع أدوات حقن القوالب بالحقن

دعنا نلقي نظرة على الأنواع المختلفة من أدوات التشكيل بالحقن المتاحة.

1. قوالب التجويف الواحد

يمكن للقوالب أحادية التجويف تشكيل جزء واحد في كل مرة في طلقة واحدة. تُستخدم هذه القوالب عندما يكون هناك إنتاج قصير المدى أو عندما تكون هناك حاجة لإنتاج أجزاء النماذج الأولية. نظرًا لهيكلها الأساسي، تعتبر القوالب أحادية التجويف أرخص نسبيًا وأسهل في الإنشاء من القوالب متعددة التجاويف. ومع ذلك، فإنها تعمل ببطء لأنها تنشئ الجزء مرة واحدة فقط، في دورة واحدة. وعادةً ما يتم استخدامها عندما تكون هناك حاجة إلى تفاوتات ضيقة أو عندما يكون للجزء تسمية يصعب إنشاؤها في قالب متعدد التجاويف.

2. القوالب متعددة التجاويف

تحتوي القوالب متعددة التجاويف على تجاويف متعددة داخل القالب نفسه توفر أجزاءً متطابقة مختلفة في كل دورة حقن. لذا، فهي تساعد على زيادة كفاءة الإنتاج وتجعل القوالب متعددة التجاويف مناسبة للتصنيع بكميات كبيرة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذه القوالب أكثر تعقيدًا وتكلفة في صنعها وتصميمها مقارنةً بالقوالب أحادية التجويف. ومع ذلك، فهي تساعد على زيادة الإنتاج وتقليل تكاليف كل جزء. لذلك، يمكن أن تبرر الاستثمار الأولي عندما يتعلق الأمر بسيناريوهات الإنتاج الضخم.

3. القوالب العائلية

تصنع القوالب العائلية العديد من التجاويف التي تنتج مجموعة متنوعة من الأجزاء في نفس الوقت في دورة واحدة. وهذا يعني أن كل تجويف من القالب يشكل جزءًا، وقد يكون هذا مثاليًا لبيئات التجميع حيث تكون هناك حاجة إلى العديد من الأجزاء في أغلب الأحيان في وقت واحد. غالبًا ما تُستخدم القوالب العائلية لقولبة الأجزاء التي تنتمي إلى مجموعة محددة. لأنها تمكن من التشكيل المتزامن لأعضاء هذه المجموعة، مما يقلل من الوقت. ومع ذلك، يجب أن تكون مصممة بشكل جيد للغاية من حيث وقت الملء والتبريد لجميع التجاويف في القالب. هذا الشرط يمكن أن يجعلها أكثر صعوبة في الإنتاج والاستمرار من القوالب أحادية أو متعددة التجاويف.

4. القوالب ثنائية الطلقات

تتيح القوالب ثنائية الطلقات أو القوالب متعددة المواد أو متعددة الألوان، قولبة مادتين أو لونين مختلفين في دورة واحدة. هذه التقنية هي الأفضل للعديد من الحالات، مثل التروس التي تتطلب دمج ألوان أو مواد مختلفة. لذا، يمكنهم الخروج بأجزاء ذات مقابض أو مناطق متعددة الألوان. تتضمن العملية دورتي حقن منفصلتين منفصلتين: أولاً يتم حقن المادة الأولى، ثم يتم تبريدها جزئيًا. ثانياً، يتم حقن المادة الثانية فوق المادة الأولى أو حولها. يمكن تحسين وظيفة ومظهر الأجزاء من خلال طريقة القولبة ثنائية اللقطة. ومع ذلك، تتطلب هذه العملية معدات حصرية وتصميمات دقيقة للقوالب.

5. قوالب العداء الساخن

تستخدم هذه القوالب نظام تسخين حتى يتمكنوا من الحفاظ على البلاستيك في حالة الانصهار أثناء تدفقه عبر نظام العداء إلى تجاويف القالب. يقلل هذا النهج في النسخ كما هو مصبوب من حجم الخردة البلاستيكية حيث لم يعد هناك عداءات يتم فكها وإعادة تدويرها. يمكن لأنظمة التشغيل على الساخن أن تقلل من أزمنة الدورات وتعزز جودة الجزء لأنها تساعد في الحفاظ على استمرارية البلاستيك المصهور، وبالتالي تحسين ضمانات تشطيب السطح الرديء. تعتبر أنظمة التشغيل على البارد أسهل في التصميم من القوالب ذات العداء الساخن، ولكن هذه الأخيرة مكلفة نسبيًا في التصميم والتصنيع والصيانة أيضًا.

6. قوالب عداء بارد

تحتوي قوالب التشغيل على البارد على قنوات يتدفق من خلالها ذوبان البلاستيك قبل أن يصل إلى التجاويف. وعلى النقيض من ذلك، فإن أنظمة القوالب ذات القوالب الباردة تتصلب كتل القوالب مع الجزء وتحتاج إلى إزالتها وإعادة تدويرها أو الاستغناء عنها في كثير من الأحيان. هذه القوالب بشكل عام أسهل وأرخص من القوالب ذات العداء الساخن. ولذلك، فهي مناسبة للاستخدام على نطاق واسع. وبالتالي، فإنها تنتج المزيد من الخردة وقد يكون وقت الدورة أطول بسبب ضرورة إعادة صهر القوالب المتصلبة والتعامل معها.

المعلمات والقيم الرئيسية المختلفة المرتبطة بأدوات القولبة بالحقن

فيما يلي بعض المعلمات والقيم الرئيسية التي ترتبط بشكل عام بما يلي أدوات القولبة بالحقن.

ما هي مزايا حقن أدوات القوالب بالحقن؟

●       كفاءة عالية: ومع ذلك، يمكن الإشارة إلى أنه بمجرد تصميم القوالب وتصنيعها، تكون العملية الفعلية لحقن المادة في القالب فعالة للغاية، مما يؤدي إلى إنشاء العديد من الأجزاء في فترة قصيرة.

●       الاتساق والدقة: كما ينتج عن القولبة بالحقن أيضًا تحرير دقيق ومتساوٍ للقالب، وبالتالي توفير تفاوتات متساوية للتشغيل الكبير لنفس الجزء.

●       الأشكال الهندسية المعقدة: تمكّن هذه العملية المصممين من ابتكار تصميمات متعددة الأوجه ومتقنة على الأجزاء. وهو أمر غير ممكن باستخدام تقنيات أخرى.

●       قوالب، متنوعة: ويفضل استخدام كل من البوليمرات الملدنة بالحرارة والبوليمرات المتصلدة بالحرارة، وكذلك اللدائن المرنة باعتبارها معظم المواد. لأنها تظهر مرونة في اختيارها.

●       نفايات منخفضة: يعتبر القولبة بالحقن صديقة للبيئة اليوم، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنظمة العداء الساخن. إلى جانب ذلك، فهي لا تسمح بإهدار المواد.

●       القوة والمتانة: يتيح دمج الحشوات في المادة المحقونة لتحسين قوة الأجزاء وقدرتها على التحمل.

●       الأتمتة: يمكن أن ينطوي القولبة بالحقن على مستوى عالٍ من الأتمتة؛ مما يؤثر على خفض نفقات العمالة بالإضافة إلى زيادة الإنتاجية.

ما هي عيوب أدوات حقن القالب بالحقن؟

فيما يلي بعض عيوب وقيود أدوات القوالب بالحقن.

●       ارتفاع تكلفة الأدوات الأولية: ينطوي إنشاء القوالب وتطويرها على الكثير من التكاليف نظراً لأن التصميمات قد تكون معقدة، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى تكاليف باهظة للغاية.

●       مهلة زمنية طويلة: من التصميم إلى الإنتاج، قد يستغرق الأمر وقتاً طويلاً؛ والحق يُقال، يستغرق وقتاً طويلاً عندما يتعلق الأمر بالمشاريع ذات الجداول الزمنية الضيقة.

●       قيود التصميم: تغيير القوالب أمر مكلف، وفي بعض الأحيان، يستدعي الأمر الحصول على قوالب جديدة تماماً. 

●       آلة؛ لديها قيود: من غير الممكن استخدام جميع المواد عندما يتعلق الأمر بالقولبة بالحقن، مما يضيق نوع المواد المستخدمة.

●       حدود حجم الجزء: الإنتاج مقيّد بحجم القالب والماكينة؛ فمن الصعب بالنسبة للقطع الكبيرة.

●       الصيانة المعقدة: ومن ناحية أخرى، تحتاج القوالب إلى صيانة دورية لضمان الإنتاجية والمتانة.

●       تحديات مراقبة الجودة: قد يكون من الصعب الحفاظ عليها، خاصة مع كثرة الإنتاج في الأسواق العالمية الحالية. 

●       الأثر البيئي: وباعتبارها عملية تصنيع، يمكن أن ينتج عن عملية القولبة بالحقن مواد بلاستيكية وبالتالي تنتج نفايات بلاستيكية، وبالتالي تتطلب تدابير للتخلص من النفايات. 

الخاتمة

في الختام، تحتل أدوات القولبة بالحقن مكانة مهمة للغاية في التصنيع الحديث. فهي توفر براعة وكفاءة في إنتاج الأجزاء البلاستيكية. لذلك، من المهم جدًا فهم الأنواع المختلفة من الأدوات وعوامل اختيار الشركة المصنعة المناسبة. إلى جانب ذلك، فإن الجودة والدقة ودعم العملاء والتكلفة ووقت التسليم هي أيضًا اعتبارات مهمة جدًا عند اختيار الشركة المصنعة. بالإضافة إلى ذلك، فإن مجال القولبة بالحقن يتطور باستمرار ويحقق الأداء الأمثل والاستدامة في عمليات التصنيع.

الأسئلة الشائعة

Q1. كم من الوقت يستغرق تصنيع أدوات القولبة بالحقن؟

المهلة الزمنية هي الوقت المستغرق لتصنيع المنتج. لذا، يمكن أن يستغرق ذلك من بضعة أسابيع إلى عدة أشهر، اعتمادًا على مدى تعقيد التصميم. إلى جانب ذلك، يمكن أن يتغير بمرور الوقت.

Q2. ما هي العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار الشركة المصنعة للأدوات؟

يمكن أن يكون هذا العامل الخبرة والجودة وخدمة العملاء والسعر والوقت والقدرة على معالجة مواد معينة. وإلى جانب ذلك، ينبغي أيضًا مراعاة الأجزاء المعقدة.

Q3. ما هي المشكلات الشائعة في صناعة أدوات القولبة بالحقن؟

تشمل هذه المشاكل عيوب الأجزاء، أي علامات الاعوجاج أو علامات الغرق، وتغيرات الجودة، ومتطلبات التوطين للتحكم الصارم في عوامل الحقن.