قالبگیری تزریقی دو مرحلهای که به عنوان قالبگیری دوگانه یا تزریقی دوگانه نیز شناخته میشود، یک فناوری کارآمد قالبگیری تزریقی است که قطعات کامپوزیتی ساخته شده از دو رنگ یا دو نوع ماده پلاستیکی مختلف در یک چرخه قالبگیری واحد ایجاد میکند.
این فرآیند نیاز به یک دستگاه قالبگیری تزریقی دو مرحلهای تخصصی مجهز به دو مجموعه پیچ و بشکه جداگانه دارد. این فناوری قادر به تولید قطعاتی با جذابیت زیباییشناختی و استحکام عملکردی است و کاربرد گستردهای در صنایع خودروسازی، الکترونیک مصرفی و تجهیزات پزشکی دارد.
فرآیند قالبگیری تزریقی دو مرحلهای
فرآیند قالبگیری دو مرحلهای به شرح زیر ترسیم شده است که مراحل پیچیده درگیر در ایجاد یک قطعه کامپوزیت در یک چرخه قالبگیری واحد را برجسته میکند:
طراحی و ساخت قالب
قالبگیری دو مرحلهای نیازمند استفاده از دستگاه قالبگیری تزریقی دو مرحلهای تخصصی و قالبهای طراحی شده دقیق است. طراحی قالب باید ویژگیهای جریان، خنکسازی و انجماد هر دو ماده را در نظر بگیرد تا اطمینان حاصل شود که آنها به درستی در داخل قالب ترکیب میشوند. مراحل به شرح زیر است:
تزریق اول: فرآیند با تزریق ماده اول به یکی از واحدهای تزریق دستگاه قالبگیری آغاز میشود و بخشی از محصول را تشکیل میدهد. پس از اتمام این مرحله، قطعه نیمهساخته در داخل قالب ثابت میماند یا از طریق چرخش یا جابجایی قالب به موقعیت دیگری منتقل میشود.
چرخش یا جابجایی قالب: برای برخی فرآیندهای قالبگیری دو مرحلهای، محصول نیمهتمام از تزریق اول باید در داخل قالب به موقعیت تزریق دوم منتقل شود. این امر میتواند با چرخش یا جابجایی قالب، بسته به طراحی دستگاه قالبگیری دو مرحلهای مورد استفاده، انجام شود.
تزریق دوم: پس از سفت شدن بخش اول و انتقال آن به موقعیت دوم، ماده دوم از طریق واحد تزریق دیگری به داخل قالب تزریق میشود و با بخش اول پیوند میخورد تا محصول نهایی را تشکیل دهد. این مرحله نیازمند کنترل دقیق برای اطمینان از چسبندگی خوب بین دو ماده است.
خنکسازی و انجماد: پس از تزریق ماده دوم، کل قطعه در داخل قالب خنک و سفت میشود. این مرحله برای کیفیت محصول حیاتی است و نیازمند کنترل دقیق سرعت و زمان خنکسازی است.
باز کردن قالب و خروج قطعه: پس از خنکسازی و انجماد، قالب باز میشود و محصول دو رنگ نهایی خارج میشود.
این فرآیند دقیق، پیچیدگی فنی و دقت مورد نیاز در قالبگیری دو مرحلهای را نشان میدهد که امکان تولید قطعات با کیفیت بالا و چندکاربردی مورد استفاده در صنایع مختلف را فراهم میکند.
این ویدیو فرآیند آزمایشی قالبگیری دو مرحلهای را نشان میدهد. از آنجایی که محصول کوچک است و دارای ویژگی زیربرش است، نمیتواند به طور خودکار از قالب خارج شود. ممکن است روی بالابر قالب گیر کند، بنابراین باید به صورت دستی خارج شود.
مزایا و معایب قالبگیری دو مرحلهای
قالبگیری دو مرحلهای مزیت متمایز تولید محصولات پیچیده و با کیفیت بالا با ظواهر متنوع در یک چرخه قالبگیری واحد را دارد. میتواند مراحل پس از پردازش را کاهش دهد، کارایی تولید را افزایش دهد و هزینهها را کاهش دهد. با این حال، این فناوری نیازمندیهای بالایی برای طراحی و ساخت قالب دارد که منجر به سرمایهگذاری اولیه نسبتاً بالا میشود.
مزایا:
کاهش مراحل و هزینههای تولید: این روش تزریق چندین ماده را در یک چرخه ادغام میکند، فرآیندهای بعدی را حذف میکند و هم هزینه و هم زمان تولید را کاهش میدهد.
افزایش کیفیت محصول: قالبگیری دو مرحلهای میتواند محصولات بادوامتر و با ساختار پایدارتری تولید کند. ادغام دو ماده میتواند عملکرد کلی مانند مقاومت در برابر ضربه و ویژگیهای آببندی را بهبود بخشد.
انعطافپذیری طراحی: این روش به طراحان اجازه میدهد تا رنگها یا انواع مختلف پلاستیک را در یک قطعه ترکیب کنند و کیفیتهای بصری و لمسی منحصر به فردی ارائه دهند.
معایب:
هزینههای بالاتر قالب: الزامات پیچیده برای قالبهای دو مرحلهای منجر به هزینههای بالاتر میشود. طراحی و ساخت این قالبها نیازمند تجربه گسترده و دقت است و سرمایهگذاری اولیه را در مقایسه با تکنیکهای قالبگیری سنتی به طور قابل توجهی افزایش میدهد.
افزایش نرخ ساعتی تولید: دستگاههای قالبگیری دو مرحلهای تخصصی گرانتر از دستگاههای قالبگیری تزریقی استاندارد هستند. علاوه بر این، کار با این دستگاهها نیازمند مهارتهای تخصصی است که به نرخهای ساعتی بالاتر کمک میکند.
نگرانیهای زیستمحیطی: استفاده از دو ماده متمایز، تلاشهای بازیافت را پیچیده میکند، زیرا جداسازی مؤثر این مواد میتواند چالشبرانگیز باشد. پیچیدگی بازیافت و عدم امکان استفاده مجدد از ضایعات تولید چالشهای قابل توجهی برای قالبگیری دو مرحلهای ایجاد میکند.
نیازمندیهای قالب برای قالبگیری دو مرحلهای
قالبگیری دو مرحلهای، یک تکنیک پیشرفته قالبگیری تزریقی که به طور همزمان از دو ماده یا رنگ مختلف در همان فرآیند قالبگیری استفاده میکند، نیازمند قالبهایی با دقت بسیار بالا است. اطمینان از موفقیت این فرآیند شامل کنترل دقیق بر چندین جنبه میشود.
دقت تراز
دقت همترازی قالب حیاتی است. قالبگیری دو مرحلهای از قالبهایی استفاده میکند که شامل دو مجموعه قالب پایینی (متحرک) و دو مجموعه قالب بالایی (ثابت) است، که در فرآیند قالبگیری نیاز به چرخش یا جابجایی برای همترازی متقابل دارند. ضروری است که اطمینان حاصل شود هر دو مجموعه قالب از نظر ابعاد خارجی، حفرههای داخلی، و ارتفاع کاملاً یکسان باشند.
معمولاً در تولید از یک دستگاه CMM (دستگاه اندازهگیری مختصاتی، یک تجهیز اندازهگیری سهبعدی) برای بررسی دقت قالبها استفاده میشود تا از عیوب قالبگیری تزریقی مانند فلش ناشی از ناهمترازی جلوگیری شود.
طراحی و بازبینی دقیق قالب
فرآیند طراحی و بازبینی قالب باید بسیار دقیق باشد. با توجه به هزینه بالای قالبهای دو مرحلهای، هرگونه نقص در طراحی میتواند منجر به اصلاحات در هر دو مجموعه قالب شود و در نتیجه هزینههای اضافی ایجاد کند. بنابراین، مرحله طراحی قالبها باید به دقت عناصر مختلف از جمله طراحی دروازهها و رانرها، چیدمان اسلایدرها و طرح سیستم خنککننده را در نظر بگیرد. این جنبهها نیاز به تأیید و اعتبارسنجی کامل دارند تا اطمینان حاصل شود که هیچ غفلتی صورت نگرفته است.
جداسازی خودکار
با توجه به تأکید بر کارایی تولید در قالبگیری دو مرحلهای، طراحی قالبها باید تا حد امکان هدف حذف خودکار دروازه را دنبال کنند. این بدان معناست که در پایان فرآیند قالبگیری تزریقی، مواد اضافی از پورتهای تزریق میتواند به طور خودکار از محصول حذف شود بدون نیاز به مداخله دستی. این امر هزینههای نیروی کار را کاهش میدهد و کارایی تولید را افزایش میدهد.
نیازمندیهای مواد برای قالبگیری دو مرحلهای
در قالبگیری دو مرحلهای، اتصال بین زیرلایه و لایه رویقالب از طریق فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی حاصل میشود که شامل انتخاب مواد، طراحی قالب و شرایط پردازش است. این فرآیند اتصال اطمینان میدهد که دو ماده مختلف در محصول نهایی به طور محکم ادغام میشوند و یک کامپوزیت ساختاری یکپارچه و از نظر عملکردی قوی تشکیل میدهند. در اینجا چند عامل کلیدی در این فرآیند اتصال آورده شده است:
انتخاب و سازگاری مواد
انتخاب مواد سازگار برای یک اتصال موفق حیاتی است. مواد زیرلایه و رویقالب باید در حالت مذاب سازگار باشند بدون واکنشهای شیمیایی نامطلوب. تأمینکنندگان مواد اغلب راهنمایی در مورد اینکه کدام جفتسازی مواد بهترین چسبندگی را ایجاد میکند ارائه میدهند.
پرداخت سطح
در برخی موارد، سطح زیرلایه ممکن است تحت درمانهای ویژهای مانند سندبلاست، حکاکی شیمیایی یا فعالسازی سطح قرار گیرد تا زبری و واکنشپذیری شیمیایی آن افزایش یابد و در نتیجه استحکام اتصال با لایه رویقالب بهبود یابد.
طراحی قالب
طراحی قالب نیز در اطمینان از ترکیب خوب دو ماده حیاتی است. قالب باید مسیر جریان هر ماده را به دقت کنترل کند تا اطمینان حاصل شود که ماده دوم پوششی پایدار و یکنواخت بر روی سطح ماده اول تشکیل میدهد.
پارامترهای قالبگیری تزریقی
پارامترهای در طول فرآیند قالبگیری تزریقی، مانند دما، فشار و زمان خنککنی، نیاز به تنظیم دقیق برای تطبیق با ویژگیهای هر دو ماده دارند. دما و فشار مناسب میتوانند اتصال خوب مواد را ترویج دهند، در حالی که زمان خنککنی مناسب اطمینان میدهد که مواد بدون تنش داخلی جامد میشوند و بر استحکام اتصال تأثیر نمیگذارند.
انتشار مولکولی
در سطح مشترک دو ماده در حالت مذاب، انتشار مولکولی رخ میدهد، به این معنی که مولکولهای یک ماده به ماده دیگر نفوذ میکنند. این امر به تشکیل پیوندهای شیمیایی قویتر و درهمتنیدگیهای فیزیکی کمک میکند و چسبندگی بین دو ماده را افزایش میدهد.
مواد متداول
- مواد زیرلایه: ABS، PC، PC/ABS، PP، PMMA، PA6، PA66 و غیره.
- مواد قالبگیری رویی: TPE، TPU، سیلیکون و مواد پلاستیکی سخت مورد استفاده به عنوان زیرلایه.
مشاوره با تأمینکنندگان مواد توصیه میشود تا سازگاری دو ماده تأیید شود.
از طریق روشها و مکانیسمهای شرحدادهشده در بالا، قالبگیری دو مرحلهای میتواند پیوند محکمی بین زیرلایه و لایه روکشکاری ایجاد کند و محصولات کامپوزیتی تولید کند که هم از نظر زیباییشناسی و هم از نظر عملکردی در سطح بالایی قرار دارند. این فناوری بهطور گسترده در زمینههای مختلفی مانند دستگاههای الکترونیکی، قطعات خودرو و ابزار پزشکی به کار میرود و امکانات بیشتری را برای طراحی و عملکرد محصول فراهم میکند.
مقایسه بین قالبگیری دو مرحلهای و روکشکاری
هنگام بحث در مورد فناوری قالبگیری دو مرحلهای، معمولاً آن را با روکشکاری مقایسه میکنند. اگرچه این دو تکنیک در بسیاری از جنبهها مشابه به نظر میرسند و شامل فرآیندهای تزریق چندگانه (دو یا بیشتر) هستند، تفاوتهای کلیدی بین آنها وجود دارد.
استحکام اتصال
- قالبگیری دو مرحلهای در این زمینه برتری دارد. این تکنیک پیوند محکمی بین دو ماده را در یک فرآیند پیوسته تضمین میکند. از آنجایی که ماده زیرلایه از تزریق اول به طور کامل خنک نشده است، درهمتنیدگی و ادغام زنجیرههای مولکولی دو ماده آسانتر است و پیوند قویتری حاصل میشود. علاوه بر این، قالبگیری دو مرحلهای اطمینان میدهد که نرخهای خنکشدن و انقباض هر دو ماده هماهنگتر است و جداشدگی ناشی از عدم تطابق انقباض مواد را کاهش میدهد.
- قالبگیری روی قطعه نیاز به قراردادن دستی قطعه تزریقشده اول در قالب دیگری برای تزریق دوم دارد که ممکن است بر محکمی پیوند مواد تأثیر بگذارد.
هزینه تولید
- قالبگیری دو مرحلهای کارآمدتر است و هر دو تزریق را در یک فرآیند پیوسته تکمیل میکند. اگرچه هزینه تولید ساعتی ممکن است بالاتر باشد، اما کارایی کلی میتواند هزینه کل تولید را کاهش دهد.
- قالبگیری روی قطعه با نیاز به قراردادن دستی قطعه زیرلایه در قالب دیگری، هزینههای نیروی کار را افزایش میدهد و با جدا بودن فرآیندهای تزریق، این امر میتواند منجر به هزینههای پردازش کلی بالاتر شود. با این حال، برای تولید دستههای کوچک، روکشکاری ممکن است به دلیل سرمایهگذاری اولیه کمتر مناسبتر باشد.
تنوع طراحی
- قالبگیری دو مرحلهای انعطافپذیری طراحی بیشتری ارائه میدهد. فرآیند تولید منحصربهفرد آن امکان تحقق طرحهای پیچیدهتر را در طول تزریق دوم فراهم میکند، مانند فعالسازی اسلایدرها و لیفترها تنها پس از تزریق دوم که فضای گستردهتری را برای طراحی محصول فراهم میکند.
- قالبگیری روی قطعه امکان معرفی مجدد هستهها یا اسلایدرها برای ساختارهای پیچیده را پس از قرارگیری قطعه زیرلایه در قالب محدود میکند و تا حدی تنوع طراحی را محدود میسازد. برخی طرحهای خاص تنها از طریق قالبگیری دو مرحلهای و نه روکشکاری قابل دستیابی هستند.
دقت ساخت
- قالبگیری دو مرحلهای به دلیل فرآیند تولید پیوسته خود، دقت موقعیتدهی بالاتری را به دست میآورد که نیازی به خارج کردن قطعه زیرلایه از قالب ندارد و در نتیجه دقت ساخت کلی محصول را بهبود میبخشد.
- قالبگیری روی قطعه هنگام قراردادن دستی قطعه تزریقشده اول در قالب دیگری، خطاهای موقعیتدهی ایجاد میکند که بر دقت محصول نهایی تأثیر میگذارد.
در نتیجه، در حالی که هر دو قالبگیری دو مرحلهای و روکشکاری برای ایجاد مواد کامپوزیت از طریق فرآیندهای تزریق چندگانه به کار میروند، هر یک مزایای منحصربهفردی ارائه میدهند که با نیازهای تولیدی مختلف سازگار است.
- قالبگیری دو مرحلهای به دلیل استحکام پیوند برتر، انعطافپذیری طراحی و دقت خود برجسته است و برای پروژههای بزرگ و پیچیده ایدهآل است.
- از سوی دیگر، روکشکاری مزایای هزینهای و سادگی ارائه میدهد و آن را برای کاربردهای در مقیاس کوچکتر یا کمتر پیچیده مناسبتر میسازد.
انتخاب بین این دو به الزامات خاص پروژه، هزینهها و نتایج مطلوب بستگی دارد.
نتیجهگیری
به طور خلاصه، قالبگیری دو مرحلهای یک تکنیک پیشرفته تزریق است که به طور کارآمد دو ماده یا رنگ مختلف را در یک چرخه واحد ترکیب میکند و مزایای قابل توجهی از نظر انعطافپذیری طراحی، کیفیت محصول و کارایی تولید ارائه میدهد. با وجود سرمایهگذاری اولیه بالاتر در طراحی قالب و ماشینآلات، این فناوری برای کاربردهایی که به قطعات پیچیده چندمادهای با دقت و استحکام بالا نیاز دارند، گزینهای جذاب ارائه میدهد.
