قوالب الحقن المكدسة هي نوع جديد من قوالب الحقن التي تتميز بالكفاءة العالية والسرعة وتوفير الطاقة-، ويتم الترويج لها واستخدامها تدريجيًا في بلدي. على عكس القوالب التقليدية، يتم توزيع تجاويف قوالب الحقن المكدسة على طبقتين أو أكثر، مرتبة بطريقة متداخلة، وتجمع بشكل أساسي مجموعات قوالب متعددة.
عادةً، عند استخدام آلات القولبة بالحقن مع القوالب التقليدية، يتم استخدام حجم الحقن وشوط فتح القالب فقط عند 20%-40% من سعتها المقدرة، مما يؤدي إلى الفشل في الاستفادة الكاملة من أداء الآلة. بالمقارنة مع القوالب التقليدية، فإن قوالب الحقن المكدسة تزيد فقط من قوة التثبيت بنسبة 5%-10%، ولكنها يمكن أن تزيد الإنتاج بنسبة 90%-95%، مما يحسن بشكل كبير استخدام المعدات والإنتاجية مع تقليل التكاليف.
تعد قوالب الحقن المكدسة مناسبة بشكل أفضل لقولبة الأجزاء الكبيرة والمسطحة والأجزاء ذات التجويف الضحلة- والأجزاء الصغيرة ذات الجدران الرفيعة-المتعددة التجاويف- والأجزاء التي تتطلب إنتاجًا ضخمًا.
I. اعتبارات التصميم لقوالب الحقن المكدسة
إن قوالب الحقن المكدسة، باعتبارها نوعًا جديدًا من تكنولوجيا القوالب، خضعت للتطوير المستمر، خاصة مع دمج تقنية العداء الساخن، مما يجعلها-تقنية متطورة في تطوير القوالب البلاستيكية اليوم. لم تعد نظريات تصميم القالب التقليدية قابلة للتطبيق على تصميم قوالب الحقن المكدسة. لذلك، هناك حاجة ملحة لتطوير نظرية تصميم قالب جديدة تمامًا لتوجيه تصميم قوالب الحقن المكدسة. فيما يلي شرح لنقاط التصميم الرئيسية لقوالب الحقن المكدسة.
1. الحد الأقصى لحجم الحقن لآلة قولبة الحقن
يمكن لقوالب الحقن المكدسة استخدام العدائين الباردين أو العدائين الساخنين. عند استخدام عداء بارد، يجب مراعاة كمية البلاستيك المستخدمة للتصلب في نظام البوابات. عند استخدام عداء ساخن، والذي يحقق إنتاج التصلب غير المرتجع-، فإن المادة الموجودة في لوحة العداء الساخن والفوهة الرئيسية المركزية لا تؤثر على حجم الحقن المطلوب للقالب ويمكن تجاهلها. لذلك، يجب تحديد الحد الأقصى لحجم الحقن لآلة قولبة الحقن على أساس الحالة-بواسطة-الحالة.
2. ضغط الحقن لآلة التشكيل بالحقن
يتحقق التحقق من ضغط الحقن بشكل أساسي مما إذا كان ضغط الحقن يمكنه تلبية متطلبات التشكيل. بالنسبة لقوالب الحقن المكدسة، والتي غالبًا ما تشكل أجزاء بلاستيكية رقيقة-ذات جدران ذات مساحات بارزة كبيرة ومسارات تدفق طويلة، يلزم وجود ضغط حقن أعلى وسرعة حقن أعلى أثناء عملية التعبئة. يمكن لقوالب العداء الساخن، نظرًا لتقنية العداء الساخن، أن تنقل ضغط الحقن بشكل أفضل مقارنة بقوالب العداء البارد، وبالتالي تتطلب ضغط حقن أقل. ومع ذلك، نظرًا لزيادة مسار التدفق والمساحة المتوقعة، فإنها تتطلب ضغط حقن أعلى من قوالب المجاري البارد ذات الطبقة الواحدة-. عند التحقق من ضغط الحقن، يجب تحديد ضغط الحقن للجزء البلاستيكي بناءً على عملية قولبة الحقن للمواد البلاستيكية المختلفة وتحليل تدفق محاكاة الكمبيوتر، ثم مقارنته بضغط الحقن المقدر لآلة قولبة الحقن.
3. أقصى قوة تثبيت لآلة التشكيل بالحقن
يتم ترتيب تجاويف قالب الحقن المكدس "من الخلف-إلى-الخلف"، مما يسمح نظريًا بتحقيق أي عدد من الأكوام على نفس ماكينة قولبة الحقن دون زيادة قوة التثبيت. ومع ذلك، نظرًا لأن الفوهة الرئيسية المركزية والمشعب لقالب الحقن المكدس يزيدان من قناة التدفق، فإن المساحة المتوقعة للجزء البلاستيكي بالإضافة إلى نظام البوابات على سطح الفراق تكون أكبر. علاوة على ذلك، فإن المجرى الممتد بسبب التراص يؤدي إلى فقدان ضغط أكبر من القالب التقليدي ذو الطبقة الواحدة -، مما يؤدي إلى زيادة مقابلة في ضغط الحقن وضغط التجويف. ولذلك، يتم زيادة قوة لقط. عند التحقق من قوة التثبيت، فإن زيادتها بنسبة 10%-15% مقارنة بنفس القالب أحادي الطبقة يعتبر آمنًا نسبيًا.
4. السكتة الدماغية افتتاح آلة حقن صب
جزء قوالب الحقن المكدسة وإخراج الجزء البلاستيكي على مستويين. عند التحقق من شوط الفتح، بالنسبة لآلات القولبة بالحقن التي تستخدم آلية التثبيت الميكانيكية الهيدروليكية-، لا يلزم أخذ سمك القالب في الاعتبار. ومع ذلك، عندما يكون لقالب الحقن المكدس آلية سحب -جانبية-جانبية، يجب أخذ تأثير مسافة سحب النواة-في الاعتبار.
إذا تم استخدام آلية فتح القالب المتزامنة، مثل الترس والرف أو الكرنك-جهاز فتح قالب قضيب التوصيل بنفس نسبة النقل، فإن شوط كل طبقة في قالب الحقن المكدس لا يقتصر على ارتفاع المنتج. حد فتح القالب هو N مرات الحد الأقصى لفتح الطبقة في القالب متعدد الطبقات - (N هو عدد الطبقات في قالب الحقن المكدس).
5. طول الفوهة الرئيسية
لا ينبغي أن تكون الفوهة الرئيسية المركزية طويلة جدًا أو قصيرة جدًا. وهذا يضمن أنه عندما يغلق القالب، فإن الفوهة الرئيسية المركزية لن تتجاوز الحد الأقصى للمسافة التي يمكن لفوهة آلة التشكيل بالحقن أن تتراجع أو تتقدم على قاعدة الآلة. نظرًا لأن الفوهة الرئيسية المركزية تتحرك مع الجزء الأوسط من القالب أثناء الفراق، فيجب التأكد من بقاء الفوهة الرئيسية المركزية في قسم القالب الثابت بعد فتح القالب لمنع التدفق الزائد من رأس الفوهة الرئيسية المركزية من التنقيط على جدار تجويف القالب الثابت.
6. نظام البوابات
يمكن أن تستخدم قوالب الحقن المكدسة إما نظام بوابة العداء التقليدي (على سبيل المثال، نظام بوابة العداء البارد) أو نظام بوابة العداء الساخن. يمكن لأنظمة البوابات ذات المجرى الساخن أن تنقل ضغط الحقن بشكل فعال، مما يحسن جودة صب الأجزاء البلاستيكية وتسهيل الإنتاج الآلي. ومع ذلك، لديهم متطلبات معينة فيما يتعلق بنوع البلاستيك المستخدم، كما أن أنظمة الجريان الساخن باهظة الثمن. عند استخدام أنظمة المجاري البارد، تكون جودة صب الأجزاء البلاستيكية أقل قليلاً، ولكن معالجة القالب تكون أسهل، مما يؤدي إلى انخفاض التكاليف. ولذلك، فإن اختيار نظام البوابات يعتمد على الظروف المحددة.
7. نظام التحكم بدرجة حرارة القالب
تعد درجة حرارة العفن أحد العوامل المهمة التي تؤثر على جودة صب الأجزاء البلاستيكية. في تصميم قوالب الحقن المكدسة، من الضروري ضمان التحكم المستمر في درجة الحرارة في كل تجويف. بالنسبة لقوالب حقن العداء الساخن المكدسة، لتقليل فقدان الحرارة بسبب التوصيل الحراري، يجب تقليل منطقة الاتصال بين القالب ولوحة العداء الساخن، ويجب تركيب منصات العزل الحراري المناسبة.
8. آلية فتح القالب
لضمان انكماش موحد للأجزاء البلاستيكية، يجب أن يكون زمن المكوث (زمن التبريد) للأجزاء البلاستيكية في كل تجويف متساويًا. لذلك، يجب أن تتأكد قوالب الحقن المكدسة من أن أسطح الفراق لكل تجويف مفتوحة في وقت واحد. تُستخدم آليات نقل التروس والرف وآليات الربط الميكانيكية بشكل شائع كآليات فتح في قوالب الحقن المكدسة. يوفر الأول أداءً فنيًا أفضل وأكثر اقتصادًا، لكن الأخير يوفر مرونة أكبر. إن فتح القالب الهيدروليكي - يجعل من السهل التحكم في وقت الفتح، ولكن الهيكل أكبر.
9. آلية إزالة القوالب
بناءً على متطلبات وقت التبريد المتساوي، يجب أن تقوم قوالب الحقن المكدسة بإخراج الأجزاء البلاستيكية في كل تجويف في وقت واحد. يمكن لآليات تشكيل الهواء ذات الضغط الزنبركي أو العالي- تحقيق ذلك.
ثانيا. تطوير وتطبيق قوالب الحقن المكدسة في الداخل والخارج
في وقت مبكر من ديسمبر 1940، حصلت KNOWLESER على براءة اختراع للقوالب المكدسة. قوالب الحقن المكدسة اليوم ليست فقط أرخص من القوالب التقليدية ذات الطبقة الواحدة-، ولكنها تزيد أيضًا من مرونة تطبيقها. بعد عقود من البحث والتطوير، تطورت قوالب الحقن المكدسة من خلال التغييرات الهيكلية، بما في ذلك قوالب الحقن ذات الطبقة المزدوجة-المثبت على البارد، وقوالب الحقن ذات الطبقة المزدوجة-المكدس الساخن، وقوالب الحقن المكدسة ذات 3-طبقات أو 4 طبقات، وقوالب الحقن المكدسة ذات البوابة الساخنة ذات البوابة اليمنى، وقوالب الحقن المكدسة الدوارة.
1. اتجاهات تطوير قوالب الحقن المكدسة في الخارج
بدأت تكنولوجيا قوالب الحقن المكدسة في وقت سابق وهي ناضجة نسبيًا في الخارج. ومن بين شركات قوالب الحقن المكدسة-الشهيرة Tradesco، و Ferromatik Milacron، و Foboha، و Engel. نظرًا للتطور السريع لتكنولوجيا العداء الساخن في الخارج ، يتم استخدام تقنية قوالب الحقن المكدسة بالعداء الساخن على نطاق واسع في الخارج. علاوة على ذلك، تعد البلدان المتقدمة في طليعة تقنيات قوالب الحقن المكدسة الجديدة، وقد أدت تقنية قوالب الحقن المكدسة الدوارة التي تم تطويرها مؤخرًا إلى توسيع قدرات تطبيق قوالب الحقن المكدسة.
في الستينيات والسبعينيات، بدأت بعض الشركات الأجنبية في تطوير قوالب الحقن المكدسة. كانت شركة Schottli السويسرية أول من قام بتطوير قوالب الحقن المكدسة للتطبيقات الصناعية.
في عام 1980، صمم جونسون تي. من ألمانيا قالب حقن مزدوج الطبقة -بشكل بارد. يتكون هذا القالب من قسم قالب متحرك، وقسم قالب ثابت، وقسم وسيط. كان القسم الوسيط في الأساس استمرارًا للمجرى الرئيسي، مع مجاري فرعية ولوحتين تجويفيتين منفصلتين. تم تركيب آليات الطرد في قسمي القالب المتحرك والثابت باستخدام الطرق الميكانيكية أو الهيدروليكية أو الهوائية لإخراج الجزء البلاستيكي.
في عام 1989، قام D. Gener وWiesbaden-Delkheim بتصميم قالب حقن مزدوج الطبقة- ذو عداء ساخن. كما يتكون من قسم قالب متحرك وقسم قالب ثابت وقسم وسيط. يتكون القسم المتوسط من العداء الساخن، وفوهات ساخنة لتغذية المواد في التجاويف، ولوحتين تجويفيتين للمنتج النهائي.
في عام 1991، صممت شركة Rozema H. من Tradesco Die & Mould قالب حقن مكدسًا مكونًا من أربع طبقات. هذا القالب، المعتمد على قالب الحقن ذو الطبقة المزدوجة للعداء الساخن، قام بتمديد العداء الساخن وإضافة قسم متوسط، مما أدى إلى زيادة عدد طبقات القولبة إلى أربع، وبالتالي زيادة الإنتاجية أربعة أضعاف.
في عام 1992، اخترع هيرو كاسوي وموتو ياماموتو من اليابان قالب حقن مكدس ساخن مع فوهات ساخنة موزعة بشكل غير متماثل. ومع ذلك، يمكن لتصميم عداء معقول التحكم في تدفق الذوبان داخل تجويف القالب لتحقيق التوازن.
2. ديناميكيات تطوير قوالب حقن المكدس في الصين
تم إدخال تقنية قوالب الحقن المكدسة بشكل تدريجي إلى صناعة القوالب في بلدي في أواخر الثمانينيات. لذلك، بدأت تكنولوجيا قوالب حقن المكدس في بلدي في وقت متأخر نسبيًا، وكانت نسبة قوالب حقن المكدس الساخن المستخدمة في الإنتاج صغيرة. هناك فجوة معينة في التصميم والتطبيق مقارنة بتكنولوجيا قوالب المكدس الأجنبية المتقدمة، وفي بعض المجالات التقنية (مثل قوالب حقن المكدس الدوار)، لا تزال الصين قائمة بيضاء. لذلك، في مواجهة المنافسة الشرسة في السوق، يجب على بلدي أن يعمل بسرعة على تحسين تكنولوجيا قوالب حقن المكدس الخاصة به للحصول على زمام المبادرة في السوق الدولية وضمان بقاء مؤسساته.
في عام 1990، اقترح لي شوزان من مصنع بكين رقم. 13 للبلاستيك تصميمًا هيكليًا لقالب حقن ذو تجويف مزدوج- باستخدام بوابة التغذية الجانبية-. يقلل هذا القالب من عدد أسطح تفريق القالب مقارنة بنقطة التغذية بالبوابة-، مما يسهل فتح القالب بشكل متسلسل. ومع ذلك، لا يمكن الاعتماد عليه عند قولبة التجاويف العميقة أو الأجزاء التي تتطلب قوة قولبة كبيرة.
في عام 1992، قدم Bu Jianxin من مدرسة Changzhou Light Industry School قالب حقن مزدوج التجويف- يستخدم كلا من البوابة-والبوابة الجانبية والتغذية النقطية-. يستخدم التجويف العلوي تغذية البوابة - الجانبية، ويستخدم التجويف السفلي تغذية البوابة النقطية -. يتم تحقيق التقطيع المتسلسل باستخدام الخطافات المحددة والألواح المحددة، مما يسمح بقولبة أنواع مختلفة من الأجزاء البلاستيكية.
في عام 1995، صمم Yi Qing قالب حقن خاصًا مزدوج التجويف-مع نظام تشغيل رئيسي مكون من مرحلتين. يحتوي العداء الرئيسي للمرحلة-الأولى على أخدود غاطس في الأعلى. تقوم لوحة القالب المتحركة بتشغيل لوحة القاذف للقالب الثابت لإخراج الجزء البلاستيكي عبر محرك سلسلة. تشمل عيوبها الحاجة إلى تمديد فوهة آلة التشكيل بالحقن إلى القالب الثابت لحقن جلبة العداء الرئيسية ونظام البوابات الضخم.
في عام 1997، قام Li Shu وChuan Chengzhi بتصميم قالب حقن مزدوج الطبقات -للمجرى الساخن لإنتاج شرائط إغلاق أبواب ونوافذ السيارات. تجاوز هذا القالب المركز ونقل البلاستيك المنصهر من حافة القالب إلى لوحة العداء. يمكن للقالب أن يقوم بتشكيل مجموعتين من الأجزاء البلاستيكية في دورة حقن واحدة، كل مجموعة تحتوي على أربعة أشرطة إغلاق (أمامية، خلفية، يسار، ويمين). يمكن تشكيل شرائط الختم الثمانية المستخدمة في سيارتين في عملية واحدة.
في عام 1999، قام Wang Yuexing من Zhejiang Weixing Group بتصميم قالب حقن عالي الكفاءة-نصف-من النوع المزدوج- ذو الطبقة المزدوجة. لقد تم تقاسم زوج من نصف الكتل المنزلقة-، مما أدى إلى بنية قالب بسيطة، وانخفاض تكاليف التصنيع، ومضاعفة عدد التجاويف، ودورات قولبة حقن أقصر، وكفاءة إنتاج أعلى.
في عام 2000، فنغ شياو تشونغ وآخرون. قدمت قالب حقن مزدوج الطبقة للبوابة المغمورة - للأغطية الزجاجية للمشروبات الكحولية. يتيح هذا القالب -فصل القالب لكل طبقة من الأجزاء البلاستيكية عن المادة الصلبة للعداء، ويمكن إخراج أسطح الفصل لكل طبقة في وقت واحد. وهذا يبسط هيكل القالب، ويقلل من متطلبات مسافة القطع، ويسهل الإنتاج الآلي. ومع ذلك، فإنه يتطلب موثوقية عالية للأجزاء البلاستيكية المتبقية في القالب وجلبة رئيسية غائرة بعمق. في عام 2003، قام يان يالين وهوانغ شياو يان بتصميم قالب حقن مكدس ببوابة زاوية قائمة-. قام هذا القالب بتغيير موضع البوابة، ووضعها في المنتصف بزاوية قائمة على اتجاه فتح القالب. على الرغم من أنها تتطلب{12}}آلة قولبة بالحقن ذات زاوية قائمة، إلا أنها تلغي الحاجة إلى امتداد عداء ساخن، مما يقلل المسافة التي ينتقل بها البلاستيك المنصهر من فوهة الحقن إلى المشعب ويبسط التصميم الهيكلي.
في عام 2004، قام Chen Jianling، Liu Tinghua، وآخرون بتصميم قالب مكدس ساخن لصناديق تغليف الأقراص المضغوطة. باستخدام قضبان الربط ذات المسافة الثابتة - لفتح القالب بشكل متسلسل، فهو يتميز بهيكل مدمج، واقتصاد ممتاز، وتقليل القوى العاملة، وكفاءة محسنة بشكل كبير، وجودة منتج مضمونة.
في عام 2007، قام Shen Honglei وآخرون بتصميم قالب مكدس ساخن لحاملات الأقراص المضغوطة. يستخدم هذا القالب بنية -طبقة مزدوجة للتشغيل الساخن، باستخدام التروس، والأرفف، والأسطوانات الهيدروليكية لتحقيق فتح تسلسلي للقالب وإخراج الأجزاء. تلبي الأجزاء المنتجة متطلبات الأبعاد والمظهر، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة الإنتاج بشكل كبير وتقليل تكاليف الإنتاج ومعدلات الخردة بشكل كبير.
في عام 2008، وانغ تشنباو وآخرون. تطبيق تقنية CAE لتصميم قوالب الحقن المكدسة. وباستخدام برنامج تحليل Mouldflow، قاموا بمحاكاة عملية التشكيل ديناميكيًا لقالب مكدس للوحة مكيف الهواء من خلال تحليل الحشوة البلاستيكية، والضغط، وعمليات التبريد. لقد قاموا بتحليل العوامل الرئيسية التي تؤثر على عملية التشكيل وقاموا بتحسين معلمات العملية.
ثالثا. خاتمة
باستخدام قوالب الحقن المكدسة، وخاصة قوالب الحقن المكدسة بالعداء الساخن، يمكن الاستفادة الكاملة من قدرات آلات قولبة الحقن، وتوفير موارد القوى العاملة والمعدات، وتحسين كفاءة الإنتاج بشكل كبير. على الرغم من أن قوالب الحقن المكدسة لها تكاليف تصميم وتصنيع أعلى، إلا أن التحسينات في المجالات التالية يمكن أن تقلل بشكل كبير من تكاليف القوالب وتوسع نطاق تطبيقها:
1. تحسين نظرية التصميم لقوالب الحقن المكدسة وتقصير دورة البحث والتطوير؛
2. إطالة عمر خدمة المكونات الأساسية (مثل عناصر التسخين وعناصر التحكم في درجة الحرارة)؛
3. جعل قوالب الحقن المكدسة متوافقة مع معدات صب الحقن العادية.
4. الاستفادة من تكنولوجيا CAD/CAE/CAM للتصميم والتحليل والتصنيع لتحسين هيكل القالب؛
5. توحيد وتسويق الأجزاء المشتركة لقوالب الحقن المكدسة؛
6. تحسين إمكانيات نقل الضغط لجعلها مناسبة لإنتاج الأجزاء البلاستيكية ذات الجدران السميكة-؛
7. تحسين معلمات عملية صب الحقن المكدس.
8. تحقيق الأتمتة الكاملة لقولبة الحقن المكدسة.
