پروژه و مقاله های رشته های مکانیک-ساخت و تولید و ماشین افزار

پروژه , تحقیق و مقاله های رشته مکانیک - ساخت و تولید و ماشین افزار

طراحی سیستم راهگاه

طراحی سیستم راهگاه

 

 

 

خصوصیات سیستم راهگاه کامل

    سیستم راهگاه، پلاستیک مذابی  که از پیستون می آید را در خود جا داده و آن را به حفره قالب هدایت می کند.شکل، ابعاد و اتصال راهگاه به قطعه قالب گیری بر فرایند پر شدن قالب موثر است، بنابراین اثر زیادی بر کیفیت محصول دارد. طرحی که اصولاً بر پایه نقطه نظرهای اقتصادی (انجماد سریع و سیکلهای کوتاه) باشد اغلب با شرایط کیفی به ویژه در قطعات صنعتی ناسازگار است.

    سیستم راهگاه اغلب از اجزاءمتعددی تشکیل می شود. این مورد در قالب های چند حفره ای کاملاً مشهود است. شکل1 سیستک راهگاهی که از اجزاء زیر تشکیل شده است نمایش می دهد:

-       راه تغذیه

-       راهگاهها ( راهگاه اصلی و فرعی) و

-       گلویی ترزیق

 

 

شکل 1 سیستم راهگاه

 

    بوش تغذیه ماده نرم شده را از نازل پیستون می گیرد و آنرا به صفحه ای که از خط جدایش عبور کرده و معمولاً عمود بر راه تغذیه است هدایت می کند. اغلب قالب تک حفره ای فقط یک راه تغذیه دارد، قطعه از راه تغذیه پر می شود.

    راهگاه، راه تغذیه را به گلویی یا گلوییهای تزریق متصل می کند. وظیفه اصلی راهگاه توزیع ماده به صورتی که تمام حفره ها در قالب چند حفره ای همزمان و در شرایط یکسان (فشار و دمای برابر) پر شود است.

    گلویی تزریق، انتقال مواد از راهگاه به حفره قالب (قطعه قالب گیری) را انجام می دهد. برای جدا شدن آسان وتمیز راهگاه زمینه آنباید نازک باشد. همچنین گلویی تزریق باید از ورود پوسته سرد، که در دیواره راهگاه تشکیل می شود، به داخل حفره قالب جلوگیری کند.

 

205 راه تغذیه

    راه تغذیه معمولاً در بوش تغذیه ساخته می شود.پس از این که قالب بسته شد ونازل ماشین با قالب فشرده شد تا نقطه انتقال بین این دو بسته شود، وادمستقیماً از پیستون به داخل راه تغذیه جریان می یابد. این عمل بار منطقه ای بسیار زیادی در قالب ایجاد می کند و قالب در آن نقطه به سرعت ساییده می شود. بنابراین در عمل از بوش تغذیه که معمولاً از فولاد سختکاری شده و در قالب جا زده می شود استفاده می گردد در صورت خرابی یا سایش، این بوش تزریق تعویض می شود.

    سطح تماس به عنوان سطح آب بندی اهمیت خاصی دارد. نقطه سطوح تماس تخت و منحنی به کار می روند. در عمل بندرت از سطوح تخت استفاده می شود. چون فشار آب بندی زیاد تری لازم است.(شکل2). در اغلب موارد سطوح تماس منحنی (کروی) به کار می روند یک گودی کروی عمیق در بوش تزریق ماشین کاری می شود و سر کروی نازل در آن قرار می گیرد (شکل63).

    شکل3 سطح تماس منحتی بین نازل ماشین و بوش تغذیه             شکل 2 سطح تماس تخت بین  نازل ماشین و بوش تغذیه

 

ابعاد سطوح تماس کروی به سیله نشانه هایی که از شکل3 گرفته شده اند با شرایط زیر تعیین می شود.


 

 (31)              

(32)           

که در آن

    شعاع کروی نازل،                 

    شعاع کره گودی بوش تزریق،       

    قطر دهانه نازل و                

    قطر دهانه بوش تزریق.            

 

    اگر این شرایط رعایت نشود، همانطور که در شکل4 مشاهده می شود شیار به وجود می آید، که این شیار از جدا شدن راه تغذیه از قالب پس از انجماد یا بستن نازل جلوگیری می کند .

بر خلاف روش موسوم در اروپا، فقط دو شعاع کره معمول در ایالات متحده وجود دارد: 1/2 , 3/4  inch. تلرانس استاندارد برای سر نازل به صورت  مشخص می شود که شرایط ذکر شده را تأمین می کند.

 

 

 

شکل4 طراحی درست ونادرست سطوح تماس

 

   

    ابعاد انتهایی راه تغذیه، به ابعاد قالب گیری و به ویژه به ضخامت مقطع آن بستگی دارد. چند دستور عمومی باید در نظر گرفته شوند:

- راه تغذیه نباید پیش از هیچ مقطعی منجمد شود تا فشار نگهداری به اندازه کافی منتقل شود. راه تغذیه نباید سنگین تر از حد نیاز باشد چرا که در غیر این صورت زمان سیکل بدون نیاز زیاد می شود.

- جدایی راه تغذیه از قالب باید راحت و با اطمینان انجام شود. بنابراین باید شکل آن مخروطی باشد زاویه مخروط حدود ، در هر مورد با بهترین پرداخت بیشتر از  است.

این شرایط منجر به دستورهای شکل5 می شود.

 

 

شکل5 دستورهایی برای اندازه گیری راه      

تغذیه                                           

 

    برای جلوگیری از ایجاد گوشه تیز بین راه تغذیه و قطعه قالب گیری (قالبهای تک حفره ای) وبرای راحت  شدن جریان مواد ، درانتهای راه تغذیه شعاع  توصیه می شود.

    هنگامی که نازل برای آب بندی به بوش تغذیه فشرده می شود، نیروهای گوناگونی، مانند شکل6 ، بر آن اثر می کنند. اصولاً بوش تغذیه تحت تغییر شکل (خیز) متناوب قرار دارد. بنابراین فلانچ بوش، که قطر آن  است، نباید زیاد بزرگ باشد. (گشتاور خمشی). قطر مقطع استوانهای D نیز باید تا حد امکان کوچک باشد تا اختلاف دما بین بوش و قالب حداقل شود. بوش تغذیه که با دمای یکنواخت نیمه ثابت قالب تداخل می کند، همیشه گرمتر است و تمایل به ایجاد اثر، فرو رفتگی، تابیدگی و ... دارد.


شکل6 نیروهای مؤثر بر بوش تغذیه، نیروهای

 

    از نظر استحکامی، شعاع  باید بزرگتر باشد.(اثر شکاف در گوشه های تیز بوش سختکاری شده) . هر تغییر شکل حاصل از نیروهایی که از نازل به بوش وارد می شود را می توان با یک طول زیر اندازه، که حد اکثر  کمتر از اندازه است جبران کرد (شکل3 ، اندازه x)

    در نتیجه استفاده بیشتر از استانداردهای قالب در ایالات متحده مقدار قطرهای دهانه و دیگر ابعاد بوش های تغذیه محدود می شود.

    در بازار اروپا بوش های تغذیه نیمه تمام وجوددارد. قالب ساز باید سوراخ مخروطی را ماشین کاری کند. دقت خاصی به کیفیت سطحی این سوراخ باید بشود. سنگ زدن و پولیش کردن در جهت عمود بر جهت خروج قطعه از قالب باعث ایجاد شیار می شود که از فرایند خروج قطعه از قالب جلوگیری می کند و ممکن است سیکل کاری را مختل کد (به ویژه در کار اتوماتیک). برای پیشگیری لز این مسئله، سوراخ باید کاملاً پولیش شده و اگر مواد خورنده در آن جریان دارد باید آبکاری کرم شود. اگر این شرطها رعایت شوند، راه تغذیه قالب تک حفره ای همرا با قطعه، که به نیکه متحرک قالب می چسبد، از قالب جدامی شود. در قالبهای چند حفره ای، که به راهگاهها متصل است، حامل جداسازی خاصی لازم است. راهگاه کش در جهت مخالف راه تغذیه نصب می شود، سر شکل دار آن به صورت یک شیار عمل کرده و راه تغذیه را می گیرد (شکل7). در این طرح می توان حفره دنبالچه سرد ایجاد کرد. در حین بیرون اندازی، شیار مخفی، راه تغذیه را آزاد کرده بیرون می افتد.

 

شکل7 طراحی راه گاه کش (راه تغذیه کش)

 


 [7]

چپ : فنر بزرگ = نیروی زیاد،

راست : فنر کوچک = نیروی کم،

بنابراین فنر های محیطی متعدد

 

   

 

شکل8 بوش تغذیه که با فنر بار گذاری شده

    روش دیگر خارج کردن راه تغذیه از داخل بوش، که کمتر هم مورد استفاده قرار می گیرد، در شکل8 نمایش داده  می شود. بوش تغذیه تحت بار فنری است.

    پس از پر شدن قالب، به محض اینکه نازل از بوش جدا می شود، فنرها بوش تغذیه را به عقب فشار می دهند و راه تغذیه آزاد می شود. شکل8 دو حالت مختلف را نمایش می دهد. در روی فلانچ یا یک فنر بزرگ و یا چند فنرکوچک به کارمی روند. البته از این روش فقط جائی که سیلندر به عقب بر می گردد می توان استفاده نمود که این روش در اروپا مرسوم است ولی در ایالات متحده چنین نیست.

 

305 مفاهیم و تعریف راهگاهها

 

10305 سیسنم راهگاه استاندارد

    راهگاههای استاندارد مستقیماً در صفحات قالب ماشینکاری می شوند. بنابراین دمای آنها با دمای کلی قالب برابر است. مواد داخل راهگاه پس از تزریق منجمد می شود و باید پس از هر کورس با قطعه از قالب خارج شود. این حال نه فقط در ترموپلاستیک ها بلکه در مواد واکنشی نیز وجود دارد.

    راهگاههای ترموستها حداقل اتلاف جزیی و ضایعات مواد را دارد. در ترموپلاستیکها این مواد را می توان چرخ کرد و دوباره استفاده نمود.

 

20305 سیستمهای راهگاه گرم

    سیستم راهگاه گرم در قالب ترموپلاستیکها با مانیفلد گرم شونده مجزا مشخص میشود. دمای آن بیش از  و در دمای ذوب ترموپلاستیک ها است و بنابراین به مقدار قابل توجهی بیشتر از دماهای معمولی در قالب های ( ) است.

    به صورت ساده آنها را می توان دنباله نازل تا حفره قالب فرض کرد. بر خلاف راهگاه استاندارد، در راهگاه گرم ترموپلاستیک در راه گاه سیال باقی می مانند. بنابراین نیاز به خروج محتوای راهگاه از قالب نیست و برای ضرب بعدی می توان از آن استفاده نمود. مشکل اصلی سیستم راهگاه گرم جدا سازی گرمایی مانیفلد گرم از قالب سرد است.

 

 

 

30305 سیستم راهگاه سرد

    مشابه راهگاه گرم که برای ترموپلاستیک ها به کارمی رود، راهگاه سرد برای قالبهای مواد واکنشی مثل ترموست ها و لاستیک به کار می رود. راهگاه سردذ هم همان مشکل عایق بندی را با جهت عکس جریان گرما دارد. در یک قالب گرم دما باید حدود  باشد تا مواد در راهگاه واکنش نابهنگام نشان ندهند.

    واژه راهگاه سرد نباید به نادست برای راهگاه استاندارد در قالب ترموپلاستیک ها استفاده بشود.

 

40305 شرایط سیستم راهگاه

    تعیین سیستم راهگاه تحت اثر یک گروه از عوامل است که در اصل نتیجه شکل قطعه قالب گیری، نوع ماده پلاستیک، ماشین قالب گیری وقالب تزریق هستند.

    همه این عوامل با جزئیات بیشتر در شکل9 آمده است. علاوه بر این عوامل، اهداف و شرایط عمومی دیگری هستند که در سیستم راهگاه برای برآوردن خواسته های کیفی و ملاحظات اقتصادی باید رعایت شوند. این موارد در شکل10خلاصه شده است.

 

 

50305 تقسیم بندی سیستم راهگاه

    برای اینکه طراحی سیستم راهگاه با خواسته ها و اهداف هماهنگ شود، مهندس طراح راههای متعددی که کمابیش ساده هم هستند در اختیار دارد. او می تواند یکی از راه حلهای طراحی زیر را انتخاب کند.

 

عواملی که بر طراحی راهگاه موثر هستند

 

جنس قالب گیری

قطعه قالب گیری

ویسکوزیته

ترکیب شیمیایی (بی شکل، بلوری)

پرکنها

مدت زمان انجماد

دامنه نرم شدن

دمای نرم شدن

حساسیت به گرما

انقباض

شکل

حجم

ضخامت دیواره

 

خواسته های کیفی

ابعادی

ظاهری

مکانیکی

 

 

قالب تزریق

ماشین قالب گیری

خروج اتوماتیک قطعه از قالب

خروج دستی قطعه از قالب

دمای سیستم راهگاه

نوع گیرنده

فشار تزریق

سرعت تزریق

 شکل9 عواملی که بر طراحی سیستم راهگاه موثر هستند

 

عملکرد ها و خواسته ها

1. حفره قالب با حداقل خطوط برخورد پر شود.

6. طول تا حدی که از نظر فنی ممکن است کوتاه تا افت فشار، دما و اتلاف مواد کم شود.

2. محدودیت جریان تا حد ممکن کمتر باشد

7. سطح مقطع آن قدر بزرگ باشد که مدت زمان انجماد مساوی یا کمی بیشتری از مدت زمان قالب گیری باشد. فقط در این حالت فشار نگهدارنده تا جامد شدن قطعه موثر خواهد بود.

3. سهم از وزن کلی تا حد ممکن کوچک باشد

8. سیستم راهگاه باید اثر کمی یا هیچ اثری بر زمتن سیکل داشته باشد.

4. راحت بودن خروج قطعه از قالب

9. محل گلویی تزریق در ضخیمترین مقطع قطعه باشد.

5. ظاهر قطعه باید بدون اثر باقی بماند.

10. طراحی یا موقعیت گلویی تزریق طوری باشد که ماده افشانده نشود.

شکل10 عملکردها و خواسته ها از سیستم راهگاه

 

|   . راهگاههایی که به قطعه متصل می مانند و باید بعداً آنها را برید.

||  . راهگاههایی که به صورت اتوماتیک از قطعه جدا می شوند و به صورت مجزا بیرون می افتند.

||| . راهگاههایی که به صورت اتوماتیک از قطعه جدا می شوند و اما در قالب باقی می مانند.

    از آنجا که در بیشتر موارد سیستم راهگاه از نوع گلویی تزریق قابل جداسازی نیست بنابراین تقسیم بندی دیگری به وجود می آید که در شکل11 آمده است.

    انواع گلویی های تزریق ومشخصات آنها (کاربرد، امتیاز، ضعف) در شکل12 خلاصه شده است.

                 

1.سیستم گلویی تزریق

2.گلویی مخروطی

3.گلویی لبه ای

4.گلویی دیسکی

5.گلویی حلقه ای

|

6.گلویی تونلی

 (گلویی زیر آبی)

6. گلویی نقطه ای

||

7.گلویی نقطه ای

 (با راه تغذیه معکوس)

8.گلویی تزریق تزریق بدون راهگاه

9.گلویی قالبهای طبقه ای

10.   گلویی عایق بندی شده

11.                   مانیفلد گرم

|||

شکل11 سیستم های گلویی تزریق


 



نوع گلویی تزریق

 

مشخصات

 

 

راه تغذیه(گلویی تزریق)(مخروطی)

 

 

کاربرد: برای مواد ویسکوزیته بالا و حساس به دما، قطعات کیفیت بالا و قطعاتی که مقاطع سنگین دارند).

امتیاز: کیفیت بالا و ابعاد دقیق به دست می آید.

ضعف: عملیات اضافی برای جدا کردن راه تغذیه، اثر محل گلویی تزریق مشخص است.

 

 

گلویی لبه ای

 

 

کاربرد: برای قطعاتی که سطوح بزرگ دارند مثل صفحات و تسمه ها

امتیاز: خطوط برخورد ندارد، کیفیت بالا، ابعاد دقیق

گلویی دیسکی

 

کاربرد: برای قطعاتی که تقارن محوری دارند و ماهیچه فقط در یک سمت نصب شده است.

امتیاز:خطوط برخورد ندارد و استحکام کم نمی شود.

ضعف: عملیات اضافی برای جدا کردن گلویی تزریق

 

 

گلویی حلقه ای

کاربرد: برای قطعا بوش مانند که ماهیچه در هر دو سمت نصب شده است.

ضخامت یکنواخت دیواره در محیط

ضعف: خط برخود جزئیات، عملیات اضافی برای جداکردن گلویی تزریق.

 

 

 

گلویی تونلی

(گلویی زیر آبی)

 

کابرد: اصولاً برای قطعات کوچکتر در قالب های چند حفره ای و برای مواد الاستیک به کار می رود.

امتیاز: جدایی گلویی تزریق بصورت اتوماتیک

ضعف: به علت افت فشار زیاد فقط برای قطعات ساده قابل استفاده است. 



نوع گلویی تزریق

 

مشخصات

 

گلویی نقطه ای

(قالب سه صفحه ای)

کاربرد برای قالب های چند حفره ای و سیستم راهگاه مرکزی

امتیاز: جدایی گلویی تزریق به صورت اتوماتیک

 

 

گلویی نقطه ای

 (با راه تغذیه معکوس)

 

کاربرد: برای قطعاتی که گلویی تزریق به صورت اتووماتیک جدا می شود.

امتیاز: عملیات اضافی لازم نیست.

ضعف: ترجیحاً برای موادی که در مقابل گرما پایدار هستند (PS,PE) به کار می رود. برا ی دیگر مواد کاربرد محدودی دارد.

 

گلویی تزریق بدون راهگاه

 کاربرد: برای قطعات دیواره نازک و سرعت بالای تکرار در سیکل.

امتیاز اطلاق مواد در سیستم راهگاه وجود ندارد.

ضعف: نشانی از نازل روی قطعه وجود دارد.

 

 

 

گلویی تزریق قالب های طبقه ای

   

کاربرد: قطعات تخت و سبک در قالب های چند حفره های

امتیاز: استفاده بهتر از سرعت نرم سازی ماشین

ضعف: مقدار زیاد قراضه حاصل از سیستم راهگاه حجیم، هزینه بیشتر غالب

توجه: امروزه عموماً این قالب با مانیفلد گرم به کار می رود بنابراین قراضه وجود ندارد و لی قالب گران تر می شود.

 

 

 

قالب با راهگاه عایق بندی شده

  

 

     

کاربرد: برای موادی که دامنه ذوب و نرم شدن آنها بزرگ است و برای سرعت بالای تکرار سیکل.

امتیاز: جدایی اتوماتیک گلویی تزریق، اتلاف مواد در راهگاه فقط پس از پایان کار وجود دارد.

ضعف: خطر ورود ماده سرد به حفره قالب پس از قطع عملیات



نوع گلویی تزریق

 

مشخصات

 

 

 

مانیفلد گرم

 

کاربرد: برای قطع فنی با میفیت بالا، مستقل از زمان سیکل، همچنین مناسب برای موادی مه فراوری آنها مشکل است.

امتیاز: اتلاف مواد در سیستم راهگاه وجود ندارد. جدایی اتوماتیک گلویی تزریق

ضعف : قالب های گران بخصوص در ارتباط با تجهیزات کنترل

شکل12 خلاصه انواع گلویی های تزریق

 

60305 طراحی راهگاه

    راهگاه از طریق گلویی تزریق، راه تغذیه را به حفره قالب متصل می کند. راهگاه باید ماده را طوری توزیع کند که مذاب در حالت یکسان و در فشار یکسان تمام حفره های قالب را پر همزمان کند.

    مواد نرم شده با سرعت زیادی وارد راهگاههای یک قالب سرد شده می شود. گرما به سرعت از مواد نزدیک دیواره ها منتقل می شود و بنابراین ماده سریعاً سرد و منجمد می شود. به این ترتیب یک لایه عایق گرمایی برای ماده ای که در مرکز کانال حرکت می کند ایجاد می شود. یک مغزی گرم سیال ایجاد می شود که از میان آن پلاستیک حرکت کرده و حفره قالب را پر می شود . این مغزی گرم تا هنگامی که قطعه قالب گیری کاملا منجمد می شود باید حفظ گردد. سپس فشار نگهداری برای جبران انقباض حجمی در حین انجماد کاملا عمل می کند این شرط نعیین کننده ی شکل راهگاه است. برای حفظ مواد و به علت شرایط خنک کاری نسبت سطح به حجم باید هر چه کوچک تر باشد. ابعاد راهگاه به اندازه ی قطعه طراحی قالب و نوع پلاستیک به کار رفته بستگی دارد. به عنوان یک قانون عمومی، با افزایش اندازه ی قطعه و ضخامت دیواره ی آن سطح مقطع راهگاه باید بیشتر شود. سطح مقطع بزرگ به فرآیند پرشدن قالب کمک می کند. زیرا مقاومت در برابر جریان نسبت به راهگاه نازک کمتر است. در پلاستیک های ویسکوزیته پایین می توان از راهگاههای بلندتر یا نازکتر(مسیر جریان) استفاده کرد.

    علاوه بر اینها تولید قطعه باید تا حد ممکن اقتصادی باشد. اگر سطح مقطع راهگاه نسبت به اندازه ی قطعه ی قالب گیری خیلی بزرگ ساخته شود، بر مقدار دورریز و احتمالا بر مدت زمان سرد شدن اثر دارد. بنابراین لازم است که قطر لازم راهگاه به دقت طراحی شود، یعنی با کمک قانون هاگن- پویسل تعیین شود. افت فشار در راهگاه برای چنین طرحی فرض شده است.

    شکل13 عواملی که بر طرح راهگاه ماثر هستند خلاصه می کند. اهداف راهگاه و شرایط حاصله از شکل14 به دست می آید.

    از آنجا که ابعاد صحیح و پرداخت راهگاه ها بر کیفیت قطعه و همچنین در مورد شرایط اقتصادی تولید مهم است، شکل15 معمول ترین سطح مقطع های راهگاه ها را نشان می دهد و کارایی آنها را ارزیابی می کند. مشاهده می شود که سطح مقطع سهمی شکل مناسب ترین سطح مقطع است.

   

عواملی که بر راهگاه اثر دارند

 

افت فشار

افت های اصطکاکی

مدت زمان خنک شدن

مقدار دور ریز

هزینه تولید

نوع قالب(مثلا مانفیلد گرم)

حجم قطعه

ضخامت دیواره یs

جنس پلاستیک

طول مسیر جریان

مقاومت در برابر جریان

نسبت حجم\ سطح

شکل13 عواملی که بر طراحی و اندازه ی راهگاه ها موثر هستند


 

1. حمل سریع و بی مانع مذاب به حفره قالب در کوتاه ترین راه و حداقل اتلاف گرماو فشار.

2. ماده باید به صورت همزمان و با فشار و دمای یکسان در همه گلویی های تزریق وارد حفره قالب ( یا حفره های قالب) شود.

3. برای کم کردن ضایعات مواد با این که مقاطع بزرگ برای پر شدن بهینه حفره قالب و حفظ فشار نگه دارنده کافی بهتر است، سطح مقطع باید کوچک باشد. سطح مقطع بزرگ ممکن است زمان سرد شدن را افزایش دهد.

4.نسبت سطح به حجم تا جائیکه ممکن است باید کوچک باشد.  

شکل 14 عملکردهای راهگاهها.

    از آنجا که راهگاه ها باید آخر از همه منجمد شوند قطر آنها به ضخامت قطعه قالب گیری بستگی دارد. این قطر باید 5/1 میلیمتر بیشتر از ضخیم ترین دیواره باشد.

(33)                                             

    در شکل16 نمودارهایی برای برخی از مواد و وزن و حجم آنها که از راهگاه عبور می کند وجود دارد. این داده ها تجربی هستند اما تعیین قطر راهگاه با توجه به طول و با افت فشار قابل قبول کمتر از MPA 30 ممکن است.

    پرداخت سطحی راهگاه به نوعی پلاستیک قالب گیری بستگی دارد. عموماً بهتر است که راهگاه گاه پولیش نشود، چراکه در این حالت پوسته جامد بهتر به دیواره می چسبد و به راحتی با مواد جاری حرکت نمی کند.با وجود این در برخی از پلاستیک ها، برای جلوگیری از ایجاد نقاط معیوب و غیر فشرده در قطعه قالب گیری لازم است که راهگاه ها کاملاً پولیش وحتی آبکاری کرم بشوند.این پلاستیکها عبارتند ازPVC پلی کربنتات وپلی استال.

    در قالب های چند حفره ای پر شدن همزمان و یکنواخت مواد اهمیت ویژه  ای دارد. فقط در این حالت است که فشار نگهدارنه مساوی در هر کدام اثر می کند و پلاستیک در همه جا به صورت همزمان منجمد می شود. راحت ترین رابرای پر شدن همزمان حفره های قالب، ساخت مسیر های جریان با طول برابر است. مسیر های راحت ترین برای پر شدن همزمان حفره های قالب، ساخت مسیر های جریان با طول برابر است. مسیر های جریان مشابه اغلب با قرار دادن حفره های قالب در روی دایره با راه تغذیه ای، در مرکز بدست می آید در یک شکل خاص از این سیستکم از راهگاه حلقوی استفاده می شود( شکل17 ). مذاب ابتدا از راه تغذیه به راهگاه اصلی حلقوی جریان می یابد که این قسمت به وسیله راهگاههای فرعی به حفره های قالب متصل است. البته همواره این طرح عملی نیست. اغلب حفرههای غالب به صورت سری قرار می گیرند و یک راهگاه اصلی چندین راهگاه فرعی را تغذیه می کند.(شکل18 تا 20) البته اصل برابری طول جریان  در این طرح عملی نمی شود. این ضعف را می توان با آرایش متقارن جبران کرد(شکل 18پایین).

ویژگی ها

سطح مقطع راهگاه ها

امتیاز: سطح کوچکتر نسبت به سطح مقطع، سرعت سردشدن کمتر، اتلاف گرمایی و اصطکاکی کمتر، مرکز کانال در آخر منجمد می شود بنابراین فشار نگهدارنده موثر است.

ضعف: ماشین کاری هر دو نیمه قالب مشکل و گران است.  

 

امتیاز: بهترین تقریب سطح مقطع دایروی، ماشین کاری ساده فقط در یک نیمه قالب ( اغلب درسمت متحرک برای بیرون اندازی)

ضعف: اتلاف و گرما و دورریز نسبت به سطح مقطع دایروی بیشتر است.

یک حالت از سطح مقطع سهمی شکل.

ضعف: اتلاف گرما و دور ریز نسبت به سطح مقطعی سهمی شکل.   

نباید سطح مقطعهای نامطلوب ایجاد شود.

شکل15 سطح مقطع راهگاه ها

طراحی گلویی تزریق:

    گلویی تزریق حفره قالب، ( یا قطعه قالب گیری ) را به راهگاه متصل می کند. معمولاً این قسمت کوچکترین قسمت سیستم است. اندازه موقعیت آن با در نظر گرفتن شرایط مختلف تعیین می شود.

    عواملی که موقعیت، شکل و اندازه گلویی تزریق را تعیین می کنند در21 آمده اند. به عبارت ساده، گلویی تزریق باید کوچک باشد و به راحتی از قالب خارج و از قطعه جدا شود. این قسمت باید طوری به قطعه قالبگیری متصل باشد که قطعه پیچیده نشده و نقصی روی آن معلوم نشود. بنابراین موقعیت گلویی تزریق نسبت به قطعه قالب گیری اهمیت خاصی دارد.

    گلویی تزریق، اشکال گوناگونی دارد. گلوییهایی نقطه ای و لبه ای وجود دارند. یک شکل خاص، گلوی تزریق مخلوطی است که به مشابه راه تغذیه بوده، در این حالت گلویی تزریق باریکترین نقطه سیستم نیست و عملیات ماشینکاری برای جداکردن راه تغذیه ضروری است.


شکل17 راهگاه حلقوی

شکل16 دستورات تعیین اندازه سطح مقطع راهگاه ها


ضعف: تعداد محدودی حفره قالب می توان ایجاد.

امتیاز: طول جریان مساوی به همه حفره های قالب، خروج راحت قطعه از قالب به خصوص برای قطعاتی که پران پیچی لازم دارند.

آرایش دایروی

ضعف: طول جریان نامساوی به حفره های قالب، پرشدن یکنواخت فقط وقتی امکان پذیر است که قطر کانال ( با استفاده از برنامه های کامپیوتری مثل Mold flow، Cad mold) تصحیح شود.

امتیاز: فضا برای تعداد بیشتری حفره قالب نسبت به آرایش دایروی وجود دارد. 

آرایش سری

ضعف: حجم زیاد راهگاه، دور ریز زیاد، سرد شدن سریع مذاب.

راه حل: مانیفلد گرم یا راهگاه عایق بندی شده. 

امتیاز: طول جریان مساوی به همه حفره های قالب بدون تصحیح گلویی تزریق.

آرایش متقارن

شکل18  آرایش حفره های قالب با یک خط جدایش

 

 


شکل19 آرایش حفره های قالب یا یک خط جدایش

 

 

 

شکل20 موقعیت مرکزی(پایین) و خارج از مرکز ( بالا) راه تغذیه و راهگاه

تابیدگی 

خطوط برخورد

راحتی جدایش از قالب

جدایی از قطعه قالب گیری

هزینه ها

کلیات

شکل

ضخامت دیواره

جهت بارگذاری مکانیکی

خواسته های کیفی: ابعادی، ظاهری، مکانیکی

= ضخامت دیواره/ طول جریان

قطعه قالبگیری

ویسکوزیته  

دما  

مشخصات جریان

پرکنها

انقباض

جنس قالبگیری

شکل21 عواملی که موقعیت، طرح و اندازه گلویی تزریق را تعیین می کنند.

 

    انواع دیگر گلویی تزریق محدودترین نقطه سیستم هستند و باید تا حد ممکن کوچک باشند تا به راحتی از قالب خارج و جدا شوند. هنگامی که ماده از یک کانال باریک مثل راهگاه یا گلویی تزریق عبور می کند، مقاومت قابل توجهی در برابر حرکت ایجاد می شود. قسمتی از فشار تزریق مصرف می شود و دما به مقدار قابل توجهی بالا می رود. این اثر مطلوب است زیرا:

- مذابی که به حفره قالب وارد می شود سیالتر شده و بهتر شکل حفره قالب را ایجاد         می کند.

- فلز اطراف گرم شده و انجماد گلویی تزریق را به تأخیر می اندازد.

 

    تا به حال با اندازه بهینه گلویی تزریق، تخریب گرمایی پلاستیک یا افت فشار خیلی زیاد پدید نیامده است. این اندازه باید با محاسبه یا تجربه در حین تولید نمونه تعیین شود. راهگاه ها را می تون به صورت هم زمان بالانس کرد. به این معنی که هر گلویی تزریق باید به اندازه ای بزرگ ساخته شود که مذاب بتواند در یک زمان وارد هر حفره قالب شود. این اندازه با تزریق پی در پی مشخص می شود(شکل22.23). در عمل، به ویژه در قالبهای چند حفره ای، ابتدا گلوییهای تزریق بسیار کوچک تر از حد لازم ساخته می شوند. سپس در حین تولید آزمایشی آنها بزرگ تر می شوند تا تمام حفره های قالب یکنواخت پر شوند. این روش نیاز به متخصصین و مهارتهای مکانیکی دارد. اکنون این روش زمان گیر با روش محاسبه ابعاد سیستم راهگاه جایگزین می شود. در این حالت همه گلوییهای تزریق هم اندازه ساخته می شوند.

    شکل24، موقعیتها و شکلهای پیشنهادی گلویی تزریق را نمایش می دهد. زمینه ممکن است سطح مقطع دایروی، نیم دایروی یا مستطیلی داشته باشد. مطلوبترین آنها گلویی تزریق مستطیلی است. راحت ترین جدایی از قطعه قالبگیری با نوع نیم دایروی انجام می شود.

    بهترین حالت اتصال گلویی تزریق به راهگاه طبق شکل24 است. البته این به تنهایی تضمین کننده بهترین مشخصات جریان به داخل حفره قالب در حین پرشدن نیست. در برخی از پلاستیکها، قسمتی از پوسته منجمد به داخل حفره قالب حرکت می کند و علایم سرخ رنگی ظاهر می شود(شکل25). پلاستیک نباید به داخل حفره قالب افشانده شود و باید به صورت یکنواخت از دهانه گلویی تزریق حفره قالب را پر کند. افشاندن باعث ایجاد صدمات سطحی مزاحمی می شود زیرا ماده افشانده شده در ماده ای که از پشت آن می آید ذوب مجدد نمی شود.  

  شکل 23 پر شدن قالب با سیستم  راهگاه غیر بالانس                 شکل22پرشدن نامناسب حفره های  قالب که

                                         سیستم راهگاه که سیستم راهگاه آن بالانس نیست

مشخصات

طراحی گلویی تزریق

گلویی تزریق مرکزی

- نسبت سطح به حجم پایین در سطح مقطع دایروی اتلاف گرما و اصطکاک را کاهش می دهد.

- در هر دو نیمه قالب عملیات ماشین کاری سختی لازم است.

- موقعیت مرکزی جدایی را مشکلتر می کند و ممکن است عملیات اضافی لازم شود.

- گلویی تزریق باعث افشانده شدن می شود.

 

گلویی تزریق خارج از مرکز

- موقعیت خارج از مرکز گلویی تزریق ماشین کاری را آسان می کند.

- امتیاز دیگر راحتی خروج از قالب و جدایش از قطعه قالبگیری است.

- دهانه گلویی تزریق هم ردیف با دیواره که مانع افشانده شدن می شود.

 

شکل24 مقاطع گلویی تزریق و موقعیت آنها در راهگاه

 

    در موارد غیر بحرانی یک شعاع در محل انتقال این اثر را تصحیح می کند. ابعاد توصیه شده برای راهگاه های نقطه ای و تونلی از شکل26 به دست می آیند.

    همانطور که گفته، اندازه گلویی تزریق با جنس تولیدی و ضخامت دیواره قطعه قالبگیری تعیین می شود. با افزایش ویسکوزیته پلاستیک و ضخامت مقطع، گلویی تزریق بزرگتر می شود. از آنجا که ضخیم ترین مقطع برای اندازه گلویی تزریق موثر است، منطقی است که گلویی تزریق در آنجا قرار بگیرد.

 

 

ویژگی ها

طراحی گلویی تزریق

موقعیت گلویی تزریق باید طوری باشد که افشانش که اثرات مزاحم ایجاد می کند اتفاق نیافتد، مذاب به دیواره یا مانع دیگری برخورد کند.

اگر گلویی تزریق فقط در یک نیمه قالب ماشین کاری شود، ممکن است پوسته سرد به داخل حفره قالب قالب پرده شود. در نتیجه علایم سرخ رنگی حاصل می شود.

راه حل: یک چاه دنبالچه سرد مخصوص ماده سرد را در خود می گیرد.

 

موقعیت مرکزی گلویی تزریق با انتقال ناگهانی و دیواره زبر از جابجایی لایه های سطحی سرد جلوگیری می کند.

A) نشانگر مرزهای مغزی سیال گرم است.)

شعاع در انتقال باعث ایجاد جریان لایه ای مذاب می شود و از فشرده شدن جلوگیری می کند.

شعاعها از انتقال، جدایی گلویی تزریقی را مشکل تر می کند. با این حال، به علت شرایط جریان بهتر که باعث ایجاد کیفیت بالاتری با توجه به ابعاد و استحکام مکانیکی می شئد وجود این شعاع ها مناسب است.

 

شکل25 از دستورات طراحی گلویی تزریق

 

 

شکل26 ابعاد توصیه شده برای راهگاه نقطه ای (چپ) و تونلی (راست)

 

( تولید فم ساختمانی یک استثنا است، در این روش گلویی تزریق باید در نازک ترین مقطع قرار بگیرد. علت پر شدن، فشار گاز پیش رونده است و مقاومت در برابر جریان باید کمتر شود. تا فشار کاهش یافته گاز در حین فرایند جبران شود). اگر گلویی تزریق در سنگین ترین مقطع نباشد باعث ایجاد علامت حفره و چاهک می شود. علت ایجاد آنها مدت زمان بسیار کوتاه فشار نگهدارنده است که به علت انجماد زودرس سطح گلویی تزریق پدید می آید.

    همچنین کیفیت قطعه با موقعیت گلویی تزریق در قطعه معین می شود این موضوع در بخش بعد بحث می شود.

 

10405 موقعیت گلویی تزریق در قطعه

    موقعیت گلویی تزریق تعیین کننده جت جریان مواد داخل حفره قالب است. در اغلب موارد خواص فیزیکی و انقباض در جهت جریان و در جهت عمود بر آن متفاوت است. این موضوع نتیجه سمتگیری ملکولهاست. درجه سمت گیری در محصولات دیواره نازک  بالا است. بهترین مقادیر استحکام کششی و ضربه در جهت جریان به دست می آید در حلی که در جهت عمود بر آن، چقرمگی کمتر و تمایل بیشتر به شکست تحت تنش مشاهده می شود. شکل های 27 تا 29 به صورت مثال مسیر جریان مذاب برای موقعیتهای مختلف گلویی تزریق و اثر آنها بر استحکام قطعه قالب گیری را نشلن می دهد. قبل از ساختن قالب، باید نوع بار گزاری و جهت تنش اصلی روشن شود. این موضوع در مورد مواد تقویت شده با الیاف مهم تر است زیرا الیاف باید با جهت تنش کششی حداکثر در قطعه تحت بار هم جهت باشند.

    فقط در این جهت الیاف بار کافی را تحمل می کنند. در مواد تقویت نشده ویسکوزیته بالا انقباض اغلب در جهت سمت گیری است (شکل30 ). اگر یک انقباض جمع شونده عمود بر جهت سمت گیری وجود داشته باشد، مانند مواد تقویت شده با الیاف، آنگاه تابیدگی ایجاد می شود. اما این فقط یک جنبه کار است.


 

شکل 27 مسیر جریان مذاب برای موقعیت های مختلف گلویی تزریق

a گلویی مخروطی یا نقطه ای مرکزی

b گلویی تزریق عرضی استاندارد که جریان آشفته دلخواه را ایجاد می کند

c گلوی لبه ای

d گلویی چند نقطه ای

 

   

          شکل28 (چپ) سمت گیری ملکول عمود بر جریان مواد اگر گلویی تزریق در سمت بلندتر قرار گرفته باشد. استحکام مکانیکی در سطح مقطع C-D بیشتر از سطح مقطع A-B است

    شکل29 (راست) سمت گیری ملکولی عمود بر جریان مواد اگر گلویی تزریق در سمت کوتاهتر قرار گرفته باشد. استحکام مکانیکی در سطح مقطع A-B بیشتر از سطح مقطع C-D است

    مسئله دیگر ایجاد خطوط برخورد یا خط جوش در محل برخورد دو جریان مذاب است (شکل 31 ). این اشکالات اغلب نقص های ظاهری هستند و در موا مذاب تقویت شده با الیاف یا موادی که ساختار آنها بلور مایع است از نظر مکانیکی بسیار ضعیف هستند. هر چه خطوط جوش به گلویی تزریق نزدیک تر باشند، مذاب در این نقطه گرمتر خواهد بود و جوش خوردن بهتر انجام می شود. اگر در اواخر پر شدن یا تحت فشار نگهدارنده، مواد در عرض جریان داشته باشد این موضوع صحیح است. پس کیفیت مکتنیکی خوب است.

    استفاده از تعدادی گلویی تزریق کنار هم در قطعاتی که سطح بزرگ ویا شیارهای عرضی دارند، مثل اتصال دهنده لبه (شکل 32)، برای دست یابی به کیفیت یکنواخت مذاب، و در این حال، دستیابی به سرد شدن یکنواخت بهتر است.اگر فاصله بین خطوط جوش وگلویی تزریق مربوطه کوتاه باشد، جوش خوردگی نسبتاً خوب است و قطعه قالب گیری کلاً خواص بهتری دارد.

 

شکل30 اثر موقعیت گلویی تزریق بر کیفیت قالب گیریCAB

بالا :گلویی تزریق خارج از مرکز، انقباض در جهت جریان کمتر از جهت عرضی است.

پایین: گلویی تزریق مرکزی باعث تقعرمی شود زیرا انقباض محیطی بیشتر از انقباض در جهت شعاعی است.

شکل31 خطوط بافته پشت سوراخ ها یا شکافها باعث ایجاد نقاطی با استحکام کم می شود.

 

    شکل32 اتصال دهنده لبه

 

شکل33 گلویی چند نقطه ای

 

    شکل34 گلویی لبه ای

   

    شکل35 اصل طولهای جریان مساوی

 

    در شکل های33 تا 35 مثال های بیشتری ارائه شده است. به علت اینکه جدایی گلویی تزریق در راهگاه چند نقطه ای (شکل33 آسان و احتمالاً اتوماتیک است به راهگاه لبه ای (شکل 34) که امتیاز های دیگری دارد ترجیح داده می شود.

تشکیل تصویری از اثر موقعیت مشخص گلویی تزریق بدون هیچ مشکلی با شبیه سازی فرآیند پر شدن با روش تصویر پر شدن یا با شبیه سازی کامپیوتری ممکن شده است.

 

 

505 راهگاه و گلویی تزریق برای مواد واکنشی

    حداقل کردن حجم راهگاهها در تولید این مواد اهمیت زیادی دارد زیرا این قسمت از مواد را نمی توان مجدداً استفاده کرد و اتلاف می شود. علی رغم این موضوع، قالب های چند حفره ای در مقیاس وسیعی به کار می روند و سیستم راهگاه، اصولاً با سیستم های ترموپلاستیک ها تفاوتی ندارد.

 

10505 ترموستها

    سیستم های مشابه به کار می رود. حتی گلویی تزریق تونلی برای اتوماسیون فرآیند به کار می رود. توصیه می شود که از مغزهایی که از فولاد های مقاوم به سایش ویژه یا فولادهای پوشش شده با مواد سخت و مناسب ساخته شده اند. برای تولید ترموستها که شامل پودر معدنی یا الیاف هستند استفاده شود زیرا این مواد به علت ویسکوزیته کم آنها نسبت به ترموپلاستیک های تقویت شده سایش بیشتری ایجاد می کنند. در یک سری آزمایش، مقاومت سایشی مناسب برای راهگاه ها وحفره های قالب با کاری کرم یا پوششهایی سخت دیگر به دست آمده است.

 

20505 الاستومر

     این مواد معمولاً پر شده و ویسکوزیته بالا هستند. بنابراین آنها تقریباً تمام فشار تزریق را برای غلبه بر اصطکاک سیستم راهگاه استفاده می کنند. پر کردن حفره قالب، اغلب با مقاطع سنگین، فشار زیادی لازم ندارد. اگرحفره های غالب با جریان مواد انبساطی پر نشوند، مشکلی پیش نمی آید زیرا ضعیف بودن خطوط جوش با عمل آوری به مقدار زیادی حف می شود.

    اگر فشار در داخل سیستم راهگاه زیاد فرض شود اغلب باعث ایجاد شکاف در خط جدایش قالب می شود ومازاد از درز آن بیرون می زند (شکل36) این پدیده مطلوب نیست ولی در واقع ضرری به کیفیت نمی رساند. البته باید با این گفته مخالفت کرد چرا که شرایط بسیار متفاوتی در پر شدن هر حفره قالب ایجاد می شود. در نتیجه سمت گیری های متفاوت وقطعات نیمه پر خراب به وجود می آیند. فقط راهگاهی که به اندازه کافی بزرگ وبالانس باشد این مشکل را حل میکند.استفاده از گلویی نقطه ای عملی به نظر می رسد زیرا جدایی اتوماتیک آند در الاستومر ها به هیچ شکل ممکن نیست. با گلویی تزریق بزرگتر می توان فشار لازم را به مقدار زیادی کم کرد.

                 شکل36 قالب گیری الاستومر بامازاد

 

 

 

30505 محاسبه افت فشار در سیستم راهگاه برای پلاستیکهای واکنشی

    اغلب مانند ترموپلاستیک ها، محاسبه افت فشار با کمک قانون هاگن -  پویسل انجام می شود. داده هایی که با ویسکوزمترموئین تعیین شده برای ویسکو زیته به کار می رود. در اغلب مئارد این کار باعث ایجاد اختلاف زیادی از مقدار واقعی می شود ولی این کار قابل قبولتر از انجام ندادن محاسبه ای است. اطلاعات دقیق تر با استفاده از روش نیمه تجربی که ارائه شده است به دست می آید.

 

40505 اثر موقعیت گلویی تزریق در پلاستیکهای واکنشی

    اگر چه خطوط برخورد به خوبی جوش می خورند ولی در موارد خاص باعث ایجاد ضایعات می شوند و یا موانع دیگر در برابر جریان آزاد، باعث تشکیل رسوب بیشتر در این محلها می شود. پدیده مشابهی در انتهای یک قطعه پر شده مشاهده می شود. علت این مسئله، تا حدی تبخیر عناصر کم کم ملکولی مثل موم، روغن والیگومر است که در مذاب به دام می افتند و مجدداً چگال می شوند. به این ترتیب سطوح رسوبی که به شدت چسبنده هستند تشکیل می شوند و در نتیجه لکه های مات روی سطح قطعه قالب گیری ایجاد می شود.