ما هو القالب الزائد؟

إن عملية التشكيل الزائد هي عملية حقن صب مخصصة فريدة من نوعها تؤدي إلى مزيج سلس من مواد متعددة في جزء أو منتج واحد. وعادةً ما تتضمن مكونًا صلبًا ذو قاعدة بلاستيكية مغطى بطبقة خارجية رقيقة ومرنة من الإيلاستومر الحراري البلاستيكي (TPE) أو مواد أخرى باستخدام تقنية لقطة واحدة (إدراج صب) أو لقطتين (صب متعدد اللقطات).

التصميم للقولبة الزائدة قد يكون صعبًا. ومع ذلك، فإن التأكد من أن القطعة مصممة بشكل صحيح لعملية القولبة الزائدة أمر بالغ الأهمية. تبدأ عملية التصميم بفهم وظيفة القطعة. فيما يلي بعض الأسئلة الجيدة التي يجب طرحها مقدمًا: ● ما الذي تحققه القطعة؟ - نظرًا لأن عملية القولبة الزائدة لها مجموعة واسعة من التطبيقات، فأنت بحاجة إلى فهم الوظيفة الأساسية للقطعة. على سبيل المثال، إذا كنت تقوم بتشكيل ختم على علبة مقاومة للماء، فمن المرجح أن يكون الإغلاق المناسب هو الوظيفة الأكثر أهمية. ● ما الذي سيتعرض له القطعة؟ - يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية من الشمس أو المواد الكيميائية القاسية إلى إتلاف أنواع معينة من البلاستيك. إذا كنت تفهم مكان وضع القطعة وما الذي تتعرض له، فيمكنك اختيار مواد أكثر مقاومة للأشعة فوق البنفسجية من غيرها. ● لماذا يتم قولبة القطعة؟ - إذا كنت تضيف مادة TPE (بلاستيك يشبه المطاط) إلى مقبض، فقد يكون ذلك من أجل الإمساك أو بيئة العمل أو الراحة أو امتصاص الاهتزاز (انظر أعلاه). الإجابة على هذا السؤال تساعدك على معرفة المادة الأفضل لأغراضك. على سبيل المثال، يمكنك اختيار درجة معينة من TPE (هناك العديد) لإنتاج قبضة عالية في الظروف الرطبة وأخرى لتخميد الاهتزازات العالية. ● ما هي احتياجات الإنتاج طويلة الأجل؟ - يمكن أن تؤثر عوامل تصميم الجزء، مثل سمك الجدار، على وقت الدورة وسعر القطعة. ومن الأمثلة على ذلك قبضة عالية الامتصاص للاهتزازات. يمكن أن تكون TPE أكثر سمكًا للسماح بامتصاص أفضل للاهتزازات، ولكن قد يتسبب ذلك في وقت دورة أطول. يمكن أن تكون التكلفة طويلة الأجل للمادة المضافة ووقت الدورة ضخمة على نطاق واسع؛ ومع ذلك، يمكن أن يكون "يستحق ذلك" في تطبيق أقل حجمًا. بمجرد أن تفهم وظيفة القطعة الخاصة بك بوضوح، فأنت تريد إلقاء نظرة على تصميم القطعة والتأكد من أنها مثالية لعملية التصنيع. تشمل اعتبارات التصميم الأخرى سمك الجدار وموقع البوابة والانكماش وميزات الختم وميزات التشابك الميكانيكية. ● سمك الجدار - مثل أي جزء مصبوب بالحقن، يجب أن يكون سمك الجدار في جميع أنحاء القطعة ثابتًا، ويجب تجنب المناطق السميكة. سمك الجدار الثابت يخلق تدفقًا متساويًا للبلاستيك. وجود بلاستيك سميك جدًا يمكن أن يسبب علامات انكماش وفراغات ● موقع البوابة - يحتاج البلاستيك إلى الانتقال من آلة التشكيل إلى المنطقة المطلوبة من القطعة. عندما يدخل البلاستيك القطعة (عند البوابة)، قد تتكون علامة صغيرة. بالنسبة للأجزاء التجميلية، من الضروري التخطيط لذلك. ● ميزات الختم - يجب أن يغلق القالب على سطح الركيزة بشكل صحيح للحصول على حواف نظيفة بين الركيزة والقالب الزائد. إذا كانت الركيزة بلاستيكية، فيمكن تصميم بعض التداخل في أدوات القالب الزائد للضغط والإغلاق عليها. ● الانكماش - مثل أي بلاستيك آخر، سينكمش القالب الزائد بناءً على مواصفات الشركات المصنعة للمواد وتصميم القطعة. نظرًا لوجود المزيد من الانكماش مع سماكة الجدار الأكبر، فمن المهم التأكد من أن القالب الزائد لا ينكمش بعيدًا عن الركيزة.

مواد التشكيل الزائد: بعد اتباع الخطوتين السابقتين (فهم وظيفة القطعة وتحسين تصميمها للتصنيع)، يجب أن تكون لديك معايير دقيقة لاختيار المواد. يكمن التحدي في اختيار المواد في وجود آلاف المواد للاختيار من بينها، ويتم تطوير مواد جديدة أسبوعيًا تقريبًا. لذلك، عند تقييم مشروع تشكيل زائد جديد، نتوجه مباشرةً إلى موردينا للتأكد من توفر أفضل المواد اللازمة. لدى معظم مصنعي البلاستيك مهندسو تطبيقات لتقييم كل تطبيق والبقاء على اطلاع بأحدث التطورات. لا مانع من الاستفادة من خبرتهم ومعرفتهم. في الوقت نفسه، نحرص على فهم بعض العوامل العامة في اختيار المواد، مثل الالتصاق. كما نرغب في فهم خصائص المواد جيدًا، مثل الصلابة والاحتكاك. عند اختيار المواد، يجب مراعاة كل من الطبقة السفلية ومادة التشكيل الزائد. يتوفر بلاستيك TPE بأنواع مختلفة بناءً على خصائصه الفيزيائية مثل المرونة والصلابة، بالإضافة إلى قدرته على الالتصاق بأنواع أخرى من البلاستيك. على سبيل المثال، قد يكون أحد TPE "ملمسه" مثل الآخر ولكنه قد لا يلتصق جيدًا بركيزة البولي بروبيلين. فيما يلي بعض العوامل التي يجب مراعاتها: ● الترابط - سترتبط بعض المواد معًا عند الإفراط في القولبة، والبعض الآخر لن يفعل ذلك. الرابطة الكاملة هي الوضع المثالي، على الرغم من أنها ليست ضرورية دائمًا. إذا لم تتمكن المواد من الترابط معًا أو لم تكن بحاجة إلى ذلك، فيمكن تصميم ميزات ميكانيكية مثل التقويضات والانبعاجات لضمان اتصال طويل الأمد. ● درجة الحرارة - نظرًا لأنك تقوم بقولبة البلاستيك فوق البلاستيك، يجب ألا تتشوه الركيزة تحت حرارة وضغط عملية قولبة الحقن. خصائص المواد مهمة للتطبيقات التي تتطلب وظائف محددة (مثل امتصاص الاهتزاز أو الإمساك). بالنسبة لمواد TPE المفرطة في القولبة، هناك بعض الخصائص التي تعد أساسية: ● خصائص مرتبطة بالشد - ستحتوي معظم أوراق البيانات على العديد من الخصائص المتعلقة بقوة الشد والاستطالة ومعامل الشد وما إلى ذلك. تتناول خصائص الشد مدى جودة أداء المادة في ظل ظروف التمدد. إذا كان مشروعك يتطلب من الميزات المصبوبة أن تتمدد وتعود بشكل صحيح، فهذه خاصية مهمة. ستحتاج أيضًا إلى إلقاء نظرة على موقع البوابة واتجاه تدفق البلاستيك. قد يكون هناك اختلاف كبير في خصائص الشد مع تدفق البلاستيك وضد تدفق البلاستيك. ● خصائص الضغط - نظرًا لأن بلاستيك TPE هو الأكثر استخدامًا بسبب مرونته، فقد يكون من المهم لمشروعك فهم مقدار ضغط الجزء دون تلف دائم. ● معامل الاحتكاك - الاحتكاك هو مقدار القوة اللازمة لتحريك سطح على آخر. يختلف معامل الاحتكاك باختلاف أنواع TPE. كما أن نسيج سطح القالب هو عامل أيضًا. ● الصلابة - خاصية الصلابة هي قدرة المادة على مقاومة الانبعاج. نظرًا لأن صلابة المواد المختلفة يمكن أن تختلف بشكل كبير (فكر في TPE مقابل الفولاذ المقسى)، يتم استخدام مقاييس مختلفة. إذا كنت تقارن مادتين، فتأكد من أنهما على نفس المقياس. في حين أن "صلابة" المادة ترتبط عادةً بملمس بلاستيك TPE، فإن إضافة معامل الانثناء يُعطي الصورة الكاملة. ● معامل الانثناء - مقاومة المادة للانحناء هي معامل الانثناء. هذه الخاصية هي العامل الثاني في "ملمس" TPE، ويجب أخذها في الاعتبار عند تقييم خصائص التماسك. ● سُمك المادة - من منظور التصميم، يُؤثر سُمك المادة على فعالية خصائصها في الأداء. كلما كان جدار TPE أكثر سُمكًا، امتص اهتزازات أكثر وأصبح ملمسه أكثر نعومة. أما إذا كان جدار TPE رقيقًا، فسيُقلل من قدرتها على امتصاص الاهتزازات.

عمليات التشكيل الزائد. بشكل عام، تتشابه عملية التشكيل الزائد مع عملية التشكيل بالحقن، باستثناء صب البلاستيك فوق مكون آخر. يكمن الفرق في طريقة التشغيل. في التشكيل الزائد، تُحمّل المادة الأساسية في القالب في كل دورة. بالإضافة إلى ذلك، تُنتج طريقة تحميل المادة الأساسية عمليتين مختلفتين للتشكيل الزائد: 1) التشكيل اليدوي. في التشكيل اليدوي، تُحقن المادة الأساسية عبر عملية التشكيل بالحقن التقليدية. ثم تُحمّل المواد الأساسية يدويًا في قالب آخر لعملية التشكيل الزائد. يقوم المشغل أيضًا بإزالة الجزء النهائي من القالب، وإجراء فحص، وتغليف الأجزاء. التشكيل الزائد اليدوي هو الإجراء الأكثر شيوعًا للتشكيل الزائد منخفض إلى متوسط الحجم. ميزة التشكيل الزائد اليدوي هي البساطة. الأدوات المطلوبة للركيزة والتشكيل الزائد بسيطة (مقارنةً بالأدوات ثنائية اللقطتين)، ولا تتطلب معدات ثانوية. الجانب السلبي هو توزيع العمالة واحتمالية عدم اتساق أوقات الدورات التي يسببها المشغلون. مع ازدياد حجم الطلبات السنوية، قد يصبح حجم العمل المطلوب كبيرًا بما يكفي لتبرير الاستثمار في أنظمة الأتمتة أو عملية صب ثنائية اللقطتين. 2) صب ثنائي اللقطتين: تستطيع ماكينات صب الحقن المتطورة تشغيل نوعين مختلفين من البوليمرات في الوقت نفسه. يستخدم صب ثنائي اللقطتين قالبًا معقدًا وروبوتات لتشكيل الركيزة على أحد الجانبين ثم نقلها إلى الجانب الآخر. يحدث هذا في كل دورة. تتطلب هذه العملية ماكينة وقالبًا أكثر تطورًا، ولكنها قد تُنتج سعرًا أقل للقطعة مقارنةً بالعمليات اليدوية. يتم الاختيار بين عمليتي صب كل حالة على حدة. لا توجد قاعدة عامة تُبرر استخدام عملية صب زائد آلية. لتوفير الخيار الأمثل للمستخدم النهائي، ينظر صانعو قوالب الحقن في عدة متغيرات، مثل تخصيص العمالة، وكميات الطلبات السنوية، والميزانية، واستخدام المواد، ومدة الدورة، إلخ. صب زائد مقابل صب الإدراج: صب الإدراج والصب الزائد هما عمليتان تستخدمان عملية صب الحقن لتشكيل البلاستيك حول شيء ما. الفرق الرئيسي هو أن عملية التشكيل الزائد هي عادةً تشكيل بلاستيك يشبه المطاط فوق مكون بلاستيكي آخر، بينما تتضمن عملية التشكيل بالإدراج تشكيل البلاستيك حول مكون غير بلاستيكي.