زاوية السحب: عنصر حيوي في تصميم المنتجات المصنوعة بالقولبة بالحقن البلاستيكي
تماماً مثل سمك الجدار، تلعب زاوية السحب دوراً حاسماً في تصميم المنتجات المصنوعة بالقولبة بالحقن البلاستيكية—وهو جانب يتطلب اهتماماً من مصممي المنتجات. إهمال زاوية السحب في المراحل الأولية من تصميم المنتج، وتأجيلها بالكامل لمهندس القالب لإجراء تعديلات لاحقة، يمكن أن يزيد بشكل كبير من عبء العمل ودورة التطوير. تهدف هذه المقالة إلى تقديم مقدمة موجزة للمفاهيم الأساسية لزوايا السحب للمنتجات البلاستيكية.
فهم زاوية السحب في القولبة بالحقن
ما هو زاوية السحب؟
زاوية السحب هي عنصر حاسم في عالم القولبة بالحقن. تشير إلى زاوية الميل المحددة على الجدار الجانبي للمنتج البلاستيكي في اتجاه إزالة القالب، والتي تلعب دوراً محورياً في إزالة القالب بسلاسة للمنتج المصبوب بالحقن. ببساطة، هي الزاوية التي تسهل إزالة المنتج بسهولة من القالب.
التعبير عن زاوية السحب
هناك طريقتان شائعتان لوصف زاوية السحب. إحدى الطرق هي قياسها من حيث الزوايا، والتي تتراوح عادةً من 0.5° إلى 2.0°. بدلاً من ذلك، يمكن أيضاً وصفها باستخدام نسبة عمق التسنن (X) إلى ارتفاعه (H). بينما يكون قياس الزاوية أكثر استخداماً على نطاق واسع، تقدم الطريقة الثانية صورة أوضح لتسنن الجدار الجانبي.
أهمية زاوية السحب في القولبة بالحقن
لماذا زاوية السحب ضرورية؟
خلال عملية القولبة بالحقن، تميل المنتجات إلى الانكماش أثناء تصلبها وتبريدها داخل تجويف القالب. يؤدي هذا الانكماش إلى ملاءمة ضيقة بين الجدران الجانبية للمنتج البلاستيكي والجدران المقابلة للقالب. وبالتالي، يتم توليد كمية كبيرة من المقاومة (المقاومة الاحتكاكية) خلال عملية إزالة القالب.
من خلال دمج زاوية السحب، يتم إنشاء فجوة صغيرة بين المنتج والقالب عندما ينفصل المنتج جزئياً عن القالب. تسمح هذه الفجوة الدقيقة بانفصال أكثر سلاسة وسهولة، مما يقلل بشكل فعال أو حتى يلغي مقاومة إزالة القالب (المقاومة الاحتكاكية). وبالتالي، فإن إدراج زاوية السحب لا غنى عنه لضمان إزالة القالب بسلاسة وكفاءة للمنتجات المصنوعة بالقولبة بالحقن.
عواقب زاوية السحب غير الكافية
يمكن أن تؤدي زوايا السحب غير الكافية إلى عدة مشاكل حرجة، بما في ذلك:
خدوش على الجدران الجانبية للمنتج البلاستيكي: عندما تكون زاوية السحب غير كافية، يمكن أن تؤدي إلى الاحتكاك غير المرغوب فيه وكشط المنتج البلاستيكي ضد جدران القالب. يمكن أن يؤدي هذا إلى خدوش قبيحة على الجدران الجانبية للمنتج البلاستيكي، مما يضر بجودته العامة ومظهره.
تلف السطح واختراق السلامة الهيكلية: يمكن أن يؤدي عدم وجود زاوية سحب مناسبة إلى تلف شديد لسطح وسلامة هيكل المنتج البلاستيكي. قد يظهر هذا التلف كـ تبييض البلاستيك، أو تشوه، أو حتى تلف موضعي في مناطق معينة. هذه العيوب لا تؤثر فقط على الجماليات ولكن أيضاً على وظيفة المنتج.
تسريع تآكل القالب وتقليل عمره الافتراضي: تفرض زوايا السحب غير الكافية ضغطاً إضافياً على القالب. نتيجة لذلك، يزداد تآكل القالب بشكل كبير، مما يتسبب في تدهوره بمعدل أسرع. يقصر عمر القالب الافتراضي، مما يؤدي إلى الحاجة إلى استبدالات أو إصلاحات أكثر تكراراً، والتي يمكن أن تكون مكلفة وتعطل كفاءة الإنتاج. تساعد زوايا السحب المناسبة في التخفيف من هذه المشكلة، وإطالة عمر القالب الافتراضي وتقليل تكاليف الصيانة.
أنواع زوايا السحب وإرشادات التصميم
1. الجدران الخارجية:
للأسطح المصقولة، يُوصى عمومًا بزاوية سحب تبلغ 1-1.5°. إذا كانت متطلبات جودة السطح عالية، فإن اختيار زاوية 1.5° يكون أكثر أماناً لمنع خدش السطح.
للجدران غير المرتفعة جداً، يمكن استخدام زاوية سحب تبلغ 0.5° إذا لزم الأمر، ولكن من الضروري وضع مسامير الطرد بشكل صحيح لضمان إمكانية طرد المنتج بسلاسة.
للأسطح الخارجية ذات النقوش، يتم سرد زوايا السحب المقابلة في الجدول أدناه.
تُظهر هذه الصور الثلاث مقدار انبعاج الجدار الجانبي عندما تكون زاوية الميلان 0.5 درجة، و1 درجة، و2 درجة.
نصيحة: منع الالتصاق بالقالب العلوي:
في حالة القالب ثنائي الألواح حيث يفتقر القالب العلوي إلى آلية إخراج، من الضروري منع التصاق المنتج بالقالب العلوي خلال عملية فتح القالب. قد يؤدي الفشل في ذلك إلى ضرورة التدخل اليدوي باستخدام أدوات لإزالة القطعة من القالب.
يمكن أن يؤدي تكرار حدوث هذه المشكلة إلى تعطيل الإنتاج السلس وقد يؤثر على وظيفة القالب. وبالتالي، غالبًا ما يتم تصميم القالب السفلي كقالب محدب، مما يضمن التصاق المنتج البلاستيكي به بشكل أكثر إحكامًا بعد الانكماش ويكون أكثر عرضة للانفصال عن القالب المقعر.
2. الأضلاع التقوية:
وبالمثل، فإن زاوية ميلان تتراوح بين 1-1.5 درجة مناسبة لها. ومع ذلك، إذا كان هناك عدد كبير من الأضلاع وكانت طويلة، فيجب اختيار قيمة أكبر قليلاً لمنع التحديات أثناء إخراج المنتج. من ناحية أخرى، إذا كان عدد الأضلاع قليلًا وارتفاعها منخفضًا، فيمكن اختيار زاوية ميلان أصغر، مثل 0.5 درجة.
بسبب زاوية الميلان، سيكون الجزء العلوي من الأضلاع أرق من الجزء السفلي. يمكن توضيح تأثير استخدام زوايا ميلان مختلفة على سمك الجزء العلوي بثلاث صور أدناه.
ارتفاع الأضلاع
بشكل عام، يُوصى بأن يكون ارتفاع الأضلاع أقل من 3 أضعاف سمك الجدار. هذا المبدأ ليس مطلقًا؛ يمكن أن تكون الأضلاع أطول أحيانًا، لكن هذا يتطلب اختيارًا دقيقًا وتحكمًا في حجم زاوية السحب.
ومع ذلك، كلما زاد ارتفاع الأضلاع، زاد عمق الفتحات المقابلة في القالب، مما يزيد من تكاليف تشغيل القالب وصعوبة إخراج المنتج.
سمك الأضلاع
لتجنب علامات الانكماش الملحوظة على الجدران الخارجية، يوصى بأن يكون سمك الأضلاع أقل من 0.6 مرة من سمك الجدار الخارجي، مع تفضيل أن يكون أقل من 0.5 مرة لتقليل علامات الانكماش بشكل أكبر.
ومع ذلك، إذا كان تحقيق ذلك صعبًا، فقد يستلزم ذلك المساومة على مظهر المنتج. في النهاية، بعض علامات الانكماش على سطح المنتج مقبولة في بعض السيناريوهات.
البروزات
بالنسبة للبروزات، بسبب وجود أنبوب إخراج، يمكن تطبيق قوى إخراج أكبر، مما يسمح بتقليل زاوية الميلان إلى 0.5-1 درجة.
الثقوب العمياء مقابل الثقوب النافذة
في حالة الثقوب المغلقة، نظرًا لأن زاوية الميلان معاكسة لتلك الخاصة بالجدران الخارجية، فإن سمك الجدار في الجزء العلوي سيكون أقل بشكل ملحوظ منه في الجزء السفلي. لتجنب علامات الانكماش في القاع، يوصى بأن يكون سمك الجدار السفلي للبروز أقل من 0.6 مرة من سمك الجدار الخارجي.
مع الثقوب النافذة، نظرًا لأنه يمكن إمالة كل من الثقب والجدران الخارجية في نفس الاتجاه، يمكن أن يظل سمك الجدار موحدًا نسبيًا طوال الارتفاع. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن قلب الثقب النافذ مدعوم من كلا الطرفين، فإنه يسمح بجعل البروز أطول. وبالتالي، بالنسبة للبروزات الأطول، يُنصح باستخدام الثقوب النافذة.
نصيحة لتجنب علامات الانكماش أسفل البروز
حل آخر هو إضافة هيكل فارغ أسفل البروز، يشبه بناء منزل صغير لدعم البروز. هذا يمكن أن يضمن سمك جدار كافي للبروز دون التسبب في علامات انكماش، لكنه يتطلب آلية انزلاق إضافية ويضمن تصميم بوابة مع ملء فعال، وبالتالي ستزداد التكلفة.
4. المنزلقات:
زوايا الميلان في اتجاه سحب المنزلق ضرورية لتسهيل الحركة السلسة للمنزلقات خلال عملية القولبة بالحقن.
زوايا الميلان في اتجاه سحب المنزلق حاسمة لضمان سحب المنزلقات بسلاسة. وبالمثل، يُوصى بنطاق عام لزوايا الميلان يتراوح بين 0.5-1.5 درجة، ولكن يجب تقييم ذلك على أساس كل حالة على حدة.
ملاحظة: في المثال الموضح، يتم تشكيل القطر الخارجي للأنبوب T من خلال إغلاق القالب العلوي والسفلي دون استخراج محوري. نتيجة لذلك، لا يلزم وجود زاوية سحب للقطر الخارجي.
ومع ذلك، بالنسبة للثقوب الداخلية المصنوعة بثلاث قطع إضافية، يتم دمج زاوية ميلان قدرها 1 درجة في اتجاه السحب.
كمصمم منتج، تحتاج فقط إلى التركيز على مبادئ زاوية السحب العامة. تواصل للحصول على المساعدة؛ نحن هنا لمساعدتك في فحص وتحسين زوايا السحب.
العوامل الرئيسية المؤثرة على الحد الأدنى لزاوية السحب
تؤثر عدة عوامل حاسمة على تحديد الحد الأدنى لزاوية الميلان المطلوبة للإخراج الناجح في القولبة بالحقن. تشمل هذه العوامل:
1. خشونة السطح: أحيانًا، تحتاج إلى تطبيق نسيج مختلف على سطح القطع البلاستيكية. خشونة سطح هذه النسيج ستحدد الحد الأدنى المقابل لزاوية السحب، والذي سنناقشه في القسم التالي.
2. الانكماش: المنتجات ذات الانكماش الكبير تتطلب زاوية سحب أكبر لتسهيل استخراج القالب من القطعة البلاستيكية.
3. سمك الجدار: زيادة سمك الجدار تؤدي إلى قوة لف أكبر على القالب، وبالتالي تتطلب زاوية سحب أكبر لفك القالب بشكل فعال.
4. مقاومة الاحتكاك: مستويات أعلى من مقاومة الاحتكاك تتطلب استخدام زاوية سحب أكبر لضمان فك القالب بسلاسة وكفاءة.
5. تعقيد ميزات التصميم: وجود أضلاع تقوية متعددة، ثقوب، وبروزات في التصميم يزيد من قوة الاستخراج المطلوبة، مما يجبر على زيادة مناسبة في ميل السحب لضمان فك القالب بنجاح.
العلاقة بين القوام السطحي وزاوية السحب
عامل مؤثر في تحديد الحد الأدنى المطلوب لزاوية الميلان هو خشونة السطح. من الضروري الاعتراف بأنه عند إنشاء نسيج السطح، يؤثر عمق النسيج مباشرة على زاوية الميلان اللازمة. تتطلب القوام الأعمق، التي تشير إلى خشونة سطح أعلى، زاوية ميلان أكبر لمنع إجهاد السطح أثناء إخراج القالب.
يحدد هذا الجدول الحد الأدنى لزاوية السحب المطلوبة لمختلف القوام السطحية، حيث يعمل كدليل لتحسين زاوية السحب بناءً على تعقيد التشطيب السطحي.
استخدام النوى القابلة للطي لإزالة زوايا السحب
مقدمة في تقنية النواة القابلة للطي
على الرغم من أن زوايا السحب مقبولة في معظم الحالات، إلا أن هناك سيناريوهات يرغب فيها بزاوية سحب صفرية. يمكن تحقيق ذلك باستخدام هيكل يُعرف بالنواة القابلة للطي. تتكون هذه النواة من عدة أجزاء، تتحرك مكوناتها عموديًا بالنسبة لبعضها البعض أثناء إزالة القالب، مما يؤدي إلى تقليل أفقي في حجم النواة.
رسم توضيحي لكيفية عمل النواة القابلة للطي
تأتي النوى القابلة للطي بتصميمات متنوعة، بعضها يتقلص بالكامل حول المحيط والبعض الآخر يتقلص في اتجاه واحد فقط. يحتوي الأخير على أجزاء أقل ويكلفته أقل. نظرًا لبنائه الأبسط، سنشرح مبدأ عمله برسم توضيحي أدناه.
يلي ذلك رسم تخطيطي ثلاثي الأبعاد يوضح منزلقين متصلين بقطعة وسطية مركزية عبر فتحات ذيل السن. عندما يفتح القالب، يتحرك المنزلقان لأعلى بالنسبة للقطعة الوسطى، مما يقلل المسافة بين الجوانب ويخلق فجوة بين نواة القالب والمنتج.
يلي ذلك منظر مقطعي ثنائي الأبعاد يعرض التغيير في الأبعاد.
باستخدام هذا الهيكل، من الممكن إنشاء منتجات بلاستيكية بزاوية سحب صفرية أو حتى زاوية سحب سالبة، حيث تكون الجدران الداخلية مائلة للداخل.
قلب قابل للطي من 6 أجزاء
ومع ذلك، فإن هيكل النواة القابلة للطي الأكثر شيوعًا يتكون من 6 أجزاء ويُستخدم للتجويفات الداخلية الدائرية.
كما ترى، يمكن استخدام هيكل النواة القابلة للطي المكون من ستة أجزاء لإنشاء خيوط داخلية في المكونات البلاستيكية دون الحاجة إلى محرك فك.
الخاتمة
في الختام، يعد فهم الدور المحوري لزوايا السحب في قولبة الحقن البلاستيكي أمرًا أساسيًا لتصميم المنتج بكفاءة. من خلال الاعتراف بتأثيرها مبكرًا، يمكن للمصممين تعزيز التعاون وتبسيط عملية التطوير، مما يضمن تحقيق نتائج مثالية في عالم قولبة الحقن المعقد.
