تاریخچه تزریق پلاستیک

تزریق پلاستیک برای اولین بار در سال ۱۸۶۷ میلادی انجام شد. این روش برای ساخت توپ بازی بیلیارد مورد استفاده قرار گرفت. به این صورت که شخصی به نام John W.H سلولوئید را به درون قالبی تزریق کرد و در نتیجه شکل مورد نظرش را با موفقیت استخراج کرد.

این روش با نام تزریق پلاستیک شناخته شد. تقریبا ۵ سال بعد اولین دستگاه برای تزریق پلاستیک توسط همین شخص و برادر وی ابداع شد.

البته این دستگاه بسیار ساده و ابتدایی بود و هیچ شباهتی به دستگاه‌های پیچیده و پیشرفته‌ی امروزی نداشت. اما امروزه وسیله‌های بسیار ظریف و متنوعی را به کمک دستگاه‌های تزریق پلاستیک تولید می‌کنند.

برای درک بهتر تزریق پلاستیک ویدئو زیر را مشاهده کنید:

پیک اصلی برای رشد در صنعت تزریق پلاستیک مربوط به دهه‌‌ی ۴۰ بود. در آن تاریخ که با جنگ جهانی مصادف شده بود شخصی به نام Jim Hendry توانست دستگاهی برای ساخت وسیله‌های مارپیچ و پیچیده‌ را به صورت تزریق پلاستیک اختراع کند. از این اختراع به بعد پیشرفت‌های حاصل بسیار سریع‌تر بودند.

طرز کار تزریق پلاستیک

اصلی‌ترین مزیت‌هایی که دستگاه‌های تزریق پلاستیک دارند این است که در زمان بسیار کم می‌تواند قطعه‌های ظریف و با کیفیتی در اشکال مختلف تولید کند. البته این سرعت عمل بالا به منزله آسان بودن یا بی‌اهمیت بودن کار نیست. بلکه برای به‌ دست‌ آوردن نتیجه مطلوب رعایت تمامی نکات کلیدی کار الزامی است.

همچنین برای انجام تک تک این مراحل احتیاج به تخصص و مهارت بالا وجود دارد. طرز کار تزریق پلاستیک را می‌توان به ۴ بخش مجزا تقسیم‌بندی کرد. هر یک از این چهار مرحله به ترتیب عبارتند از:

• آماده‌سازی دستگاه

قبل از هر کاری باید قالب‌های دستگاه را با دقت بسیار بالا آماده کرد. در این مرحله دقت عمل و چفت شدن دقیق اجزای قالب به هم اهمیت بسیار بالایی دارد. معمولا قالب از دو قسمت متحرک و ثابت تشکیل می‌شود.

در صورتی که اجزای قالب به خوبی بر روی هم چفت نشوند ایرادهای اساسی در محصول تولید شده نهایی دیده خواهد شد.

از این رو داشتن دقت بالا در تمامی مراحل الزامی است. با توجه به شکلی که قرار است تولید شود قالب‌های مختلفی استفاده می‌شود. در واقع این قالب همان پایه‌های تولید شکل مورد نظر است.

• تغذیه قالب‌

تغذیه قالب به معنای وارد کردن مواد مورد استفاده‌ی پلاستیکی به درون قالب است. این مرحله به اصطلاح تزریق نامیده می‌شود.

به این صورت که پلاستیک مد نظر وارد دستگاه می‌شود. یعنی عمل تزریق پلاستیک به درون قالب برای ساخت قطعه مورد نظر در این مرحله انجام می‌شود.

سپس به کمک نیروی فشاری و دمای ایجاد شده پلاستیک ذوب می‌شود و در قالب شکل می‌گیرد. این مرحله به تخصص و مهارت بالایی احتیاج دارد و به نوعی اصلی‌ترین مرحله است. در نهایت پلاستیک نرم شده شکل قالب را به خود می‌گیرد.

• کاهش دما

مرحله سوم در تزریق پلاستیک مرحله‌ی کاهش دما است. به این مرحله اصطلاحا خنک¬کاری نیز گفته می‌شود. به این صورت که پلاستیکی که به صورت ماده اولیه وارد قالب شده بود و تحت تاثیر گرما شکل گرفته بود باید به صورت آهسته خنک شود. در نتیجه پلاستیک تزریق شده شکل ثابتی را پیدا خواهد کرد.

برای اینکه قطعه مورد نظر با ابعاد مد نظر شما تفاوتی نداشته باشد باید تلورانس ابعادی در نظر گرفته شود. همچنین باید دقت کرد تا فرآیند خنک شدن کاملا اصولی باشد. چرا که سرعت بسیار بالا و یا بسیار پایین در سرد کردن قطعه تاثیر مستقیمی بر روی شکل نهایی و کیفیت آن خواهد گذاشت.

• مرحله نهایی

مرحله‌ی نهایی همان مرحله‌ای است که در آن قطعه‌ی مد نظر، تولید شده است و به عنوان قطعه‌ی خروجی در اختیار اپراتور قرار می‌گیرد. باید تمامی نکات لازم با دقت کافی انجام شود، چرا که خروج زود هنگام قطعه از قالب می‌تواند باعث خراب شدن آن شود.

لذا توصیه می‌شود تا در انجام این مرحله عجله نشود. قبل از هرچیزی باید از خنک شدن کامل قطعه پلاستیکی اطمینان حاصل کنید. زیرا جسم ساخته شده به کمک فشار اعمالی بالایی قرار است خارج شود.

در نتیجه هر گونه نرمی ناشی از حرارت می‌تواند محصول نهایی را خراب کند. بلافاصله بعد از اتمام این چهار مرحله می‌توان اقدام به شروع مرحله‌ی بعدی برای ساخت و تزریق پلاستیک کرد.

پولیش، پرداخت و پست پروسس

قالب‌های متنوعی امروزه برای هدف تزریق پلاستیک استفاده می‌شوند. این قالب‌ها با توجه به پیشرفت‌هایی که در حوزه‌ی تزریق پلاستیک به وجود آمده است می‌توانند اشکال پیچیده و یا ظریفی داشته باشند. چرا که با این روش تولید انواع قطعات با اشکال مختلف امکان‌پذیر خواهد بود.

در حالت کلی اکثر این قالب‌ها با دستگاه CNC تولید می‌شوند. جنس آن‌ها نیز عموما آلومینیومی و یا استیل است. پست پروسس نوعی برنامه‌ی کامپیوتری است که توسط آن می‌توان هر نوع کدی را به دستگاه CNC جهت ساخت قالب اعمال کرد.

البته هر چه‌قدر هم که این کدها دقیق باشند باز هم بعد از تزریق پلاستیک قطعه نهایی احتیاج به پولیش و پرداخت جزئی برای حذف ایراد‌های کوچک خواهد داشت. در زیر سعی کرده‌ایم تا یک سری از رایج‌ترین راهکارهای پولیش، پرداخت و پس از تولید را گرد‌آوری کنیم:

روش‌ها موارد کاربردی

ساده از این روش معمولا برای کارهای ضخیم یا غیر ظریف استفاده می‌کنند. چرا که احتمال ایجاد شیارهای ناشی از ماشین‌کاری وجود دارد.

نرم شده در این کار خطوط احتمالی ناشی از ماشین کاری به کمک سمباده‌زنی حذف شده است. اما باز هم دیده شدن خط‌های ناشی از سمباده وجود دارد.

پولیش در این مرحله با انجام پولیش به کمک سوسپانسیون الماس خط‌های ناشی از سمباده حذف می‌شود. به صورتی که می‌توان قالبی با سطح بسیار صاف ایجاد کرد.

سند بلاست اگر قصد دارید تا یک محصول کاملا بی¬عیب و نقص داشته باشید سندبلاست را پیشنهاد می‌دهیم. در این مرحله سطح فوق‌العاده صاف و آینه‌ای ایجاد خواهد شد.

مواد اولیه تزریق پلاستیک

از جمله اصلی‌ترین مزیتی که روش تزریق پلاستیک دارد این است که می‌توان از مواد اولیه‌ی زیادی برای این منظور استفاده کرد. تقریبا می‌توان گفت تمامی مواد که در زیرمجموعه ترموپلاستیک‌ها هستند را می‌توان برای این هدف استفاده کرد. از جمله رایج‌ترین مواد اولیه تزریق پلاستیک را در ادامه جمع‌آوری کرده‌ایم.

• ABS

ABSها یکی از رایج‌ترین ترموپلاستیک‌ها هستند. آنچه باعث شده است تا مهندسان این مواد را انتخاب کنند، مقاومت و استحکام بالای قطعاتی هستند که توسط آن‌ها تولید می‌شوند. همچنین تهیه‌ی ABS هزینه زیادی ندارد.

اگر قرار است قطعه تولید شده در معرض انواع حلال‌ها قرار بگیرد، استفاده از این ترموپلاستیک‌ها پیشنهاد نمی‌شود.

• Nylon

در بازار امروزی Nylonها برای ساخت چرخ‌دنده‌ها و وسایل مربوط به اتومبیل‌ها استفاده می‌شوند. این مواد مزیت‌های بسیار زیادی از جمله استحکام و مقاومت شیمیایی بالا دارند. همچنین در برابر رطوبت قدرت جذب بسیار خوبی دارند.

• HDPE

یکی دیگر از ترموپلاستیک‌هایی که در تزریق پلاستیک استفاده می‌شوند مواد HDPE هستند. این مواد با توجه به ویژگی‌هایی مثل توانایی در ساخت قطعات ظریف و مقاومت بالا در برابر ضربه که دارند در حوزه‌ی ساخت قطعات پزشکی و محصولات مصرفی استفاده می‌شوند. تنها ایرادی که می‌توان به HDPE نسبت داد استحکام پایین آن‌ها است.

• DELRIN

از جمله دیگر مواد اولیه تزریق پلاستیک DELRIN است. انجام تزریق پلاستیک توسط این مواد کمی دشوار است. زیرا احتمال زیادی برای تاب برداشتن در حین تزریق دارند. اما از طرفی دیگر آنچه باعث محبوبیت این مواد شده است استحکام ، سختی بالا و ویژگی خود روان کنندگی آن است.

• POLYCARBONATE

معمولا چراغ خودروها و بسیاری از محصولات مصرفی با استفاده از POLYCARBONATE ها تولید می‌شوند. عیب این مواد در قابلیت ترک برداشتن آن‌ها در اثر فشار یا ضربه است. اما مزیت‌هایی مثل مقاومت در برابر ضربه و گرما آن‌ها را محبوب کرده است.

• ABS/PC

یکی دیگر از مواد اولیه تزریق پلاستیک ترکیبی از دو ماده ABS و POLYCARBONATE است. این ترکیب در برابر ضربه و گرما مقاومت بالایی دارد. همچنین دارای سختی بالایی هستند. تنها ایراد اصلی این مواد آسیب‌پذیری آن‌ها در برابر حلال‌ها است.

• PEI

PEI یکی از بهترین و با کیفیت‌ترین مواد مورد استفاده در روش تزریق پلاستیک می‌باشند. اما هزینه‌ی بسیار بالایی که دارند کمی مشکل ساز است. این مواد در برابر آتش و گرما بسیار مقاوم‌اند. قطعاتی که از جنس PEI ساخته می‌شوند طول عمر بسیار بالایی خواهند داشت.

• PEEK

این مواد خواص مکانیکی و مقاوت در برابر مواد شیمیایی بسیار بالایی دارند. همچنین قطعات ساخته شده در این روش طول عمر زیادی دارند. تنها ایراد این مواد در هزینه‌ی بسیار بالای آن‌ها است.

• Polystyrene

تهیه این مواد اولیه هزینه بسیار کمی دارند. مسلما کیفیت و خواص مکانیکی بسیار پایینی نیز دارند. از این رو بیشتر برای مصارف غیر حرفه‌ای استفاده می‌شوند.

• Polypropylene

این مواد یکی از بد قلق‌ترین مواد اولیه تزریق پلاستیک به حساب می‌آیند. چرا که خطای بالایی در حین ساخت خواهند داشت. ولی از طرفی دیگر مقاومت شیمیایی و رطوبتی خوبی از خود نشان می‌دهند.

محاسبه هزینه تزریق پلاستیک

برای محاسبه تزریق پلاستیک فاکتورهای زیادی وجود دارد. از جمله این فاکتورها در نظر گرفتن هزینه‌ی مواد اولیه، هزینه‌ی ماشین کاری و مدت زمانی است که باید صرف عملیات ساخت شود. منظور از ماشین کاری هزینه‌ای است که قرار است صرف ساخت قالب شود.

زیرا هر قالب برای جسم خاصی با ابعاد و اشکال مختلفی تولید می‌شود. هزینه‌ای که صرف تولید قالب می‌شود با تعداد قطعه‌هایی که قرار است تولید شود رابطه‌ی عکس دارد.

با توجه به موارد گفته شده می‌توان فرمولی به شکل زیر ارائه داد: هزینه‌ نهایی تزریق پلاستیک = هزینه‌ مواد اولیه (نوع مواد و حجم مواد مصرفی) + هزینه‌ ساخت قالب + هزینه زمان اختصاص داده شده به کار با توجه به نیروی انسانی یا ماشینی

اصول طراحی قالب تزریق پلاستیک

یکی از واجبات هر کاری رعایت اصول آن است. از آنجایی که پایه‌ی انجام تزریق پلاستیک بدون عیب و نقص، طراحی یک قالب بدون ایراد است. بنابراین باید یک سری اصول اولیه و مهم رعایت شوند.

در نتیجه در ادامه قصد داریم تا اصول طراحی قالب تزریق پلاستیک را به صورت کاملا خلاصه مورد بررسی قرار دهیم. چرا که برای طراحی صحیح شکل قالب با توجه به قطعه‌ای که قرار است تولید شود، باید موارد زیادی را در نظر گرفت. این موارد عبارتند از:

• در نظر گرفتن نوع دستگاه تزریق پلاستیک

معمولا دستگاه‌های تزریق پلاستیک در دو دسته‌ی افقی و عمودی قرار می‌گیرند. از این رو توجه کردن به این موضوع در حین طراحی قالب اهمیت بالایی دارد. چرا که می‌تواند نوع طراحی را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار دهد.

• در نظر گرفتن محل قالب گیری و تزریق دستگاه

اینکه قالب قرار است در چه محلی از دستگاه قرار بگیرد و یا تزریق قرار است به چه صورتی و از چه سمتی انجام شود تاثیر بسیار بالایی بر طراحی قالب دارد که نباید این موضوع نادیده گرفته شود.

• در نظر گرفتن نوع انتقال مواد

معمولا دستگاه تزریق پلاستیک به دو صورت مارپیچی و یا پیستونی مواد را به درون قالب منتقل می‌کند. از این رو در نظر گرفتن این پارامتر نیز اهمیت بالایی در اصول طراحی قالب تزریق پلاستیک دارد.

• در نظر گرفتن نوع حرکت صفحه متحرک دستگاه

نکته مهم دیگر در نظر گرفتن نوع حرکت صفحه متحرک دستگاه است. به این صورت که دستگاه‌ تزریق پلاستیک به دو صورت جکی و یا بازویی حرکت می‌کنند که در حین طراحی قالب باید در نظر گرفت.

سرمایه ی لازم برای شروع کار تزریق پلاستیک

یکی از اصلی‌ترین معیارها برای شروع هر کاری برآورد سرمایه‌ی لازم است. سرمایه‌ی لازم برای شروع کار تزریق پلاستیک نیز به پارامترهای مختلفی بستگی دارد. اصلی‌ترین هزینه در این کار مربوط به خرید دستگاه تزریق پلاستیک است.

ارزان‌ترین دستگاه موجود در بازار قیمتی در حدود ۵۰ میلیون تومان دارد. بعد از آن نوبت به رهن و یا اجاره و اخذ امتیازات لازم برای شروع کار می‌رسد که حداقل هزینه برای این بخش چیزی در حدود ۲۰ میلیون تومان است.

تهیه قالب نیز از بایدهای کار است و با توجه به قطعه‌ای که قصد تولید را دارید تغییر می‌کند. حداقل هزینه برای این کار حدود ۳ میلیون تومان است. مواد اولیه استفاده شده نیز با توجه به خواصی که انتظار دارید انتخاب می‌شوند. چرا که اگر هدف ساخت قطعه‌ای با استحکام بالا باشد،

مواد اولیه‌ی متفاوتی را نسبت به قطعه‌ای خواهد داشت که ویژگی دیگری را از آن انتظار دارید. در هر صورت ارزان‌ترین ماده‌ی اولیه مربوط به polyethylene است که قیمت آن به ازای هر یک کیلو ۴ هزار تومان است.

جمع تمامی این هزینه‌های گفته شده چیزی در حدود ۸۰ میلیون تومان است. البته فراموش نکنید که این رقم با در نظر گرفتن حداقل قیمت‌ها محاسبه شد و با توجه به شرایط می‌تواند بیشتر از این نیز باشد.

دستگاه تزریق پلاستیک

تا این قسمت در مورد تمامی موضوعات مختلف در مورد روش تزریق پلاستیک صحبت کردیم. اما تمامی این کارها در صورتی امکان‌پذیر خواهند بود که به یک دستگاه تزریق پلاستیک دسترسی داشته باشیم. در حقیقت اصول و پایه تمامی این مراحل دستگاه مخصوص این کار است.

دستگاه تزریق پلاستیک از دو قسمت اصلی تزریق و قالب‌گیری تشکیل شده است. به این صورت که هر یک از این دو قسمت خود از چندین جز تشکیل می‌شوند. اصلی ترین اجزای بخش تزریق عبارتند از: قسمت مارپیچی، نازل، بخش ورودی مواد اولیه، حرارت دهی و گرم کردن مواد اولیه.

قالب گیری نیز به بخشی گفته می شود که مواد اولیه در آن شکل نهایی را به خود می گیرند و سپس طبق شرایط خاص خنک شده و از قالب خارج می‌شوند. این دستگاه در حین سادگی دارای برخی اجزای حساس می‌باشد که باید طبق اصول و شرایط خاص کار کنند.

به عنوان مثال تنظیم دما برای گرم کردن، ذوب کردن پلاستیک و سپس ریتم سرد شدن آن باید با دقت بالایی توسط تنطیمات دقیق دستگاه انجام شود. پس در واقع دستگاه تزریق پلاستیک اساس کار برای انجام تزریق و ایجاد یک قطعه‌ی نهایی است.

درآمد حاصل از تزریق پلاستیک

از آنجا که تزریق پلاستیک صنعتی نوپا است و در شیوه‌های جدید آن کمتر به محیط زیست آسیب وارد می‌شود، روز به روز بازار کار آن رشد می‌کند. در حال حاضر با پیشرفته شدن دستگاه ها و رونق گرفتن این صنعت درآمد حاصل از تزریق پلاستیک روزانه از یک میلیون تومان هم بیشتر است.البته برای این کار نیاز به نیروی متخصص،دستگاه های حرفه ای و خرید مواد اولیه گران قیمت می باشد.چنانچه تجربه کافی در این زمینه ندارید به هیچ عنوان ورود به حرفه تزریق پلاستیک به شما پیشنهاد نمی شود.

آیا می‌توان تزریق پلاستیک را در منزل انجام داد؟

اگر بخواهید این سوال را در یک کلمه جواب بدهیم، جواب آن بله است. ولی شرایط خاصی را طلب می‌کند. برای اطلاع از جزئیات این کار به مقاله‌ی دیگر ما، «ساخت قالب پلاستیک در منزل» که برگرفته از کتاب اسرار ساخت دستگاه ریخته گری تزریق پلاستیک است، مراجعه کنید.