فرایند نوین و کارآمد تزریق پلاستیک (Plastic injection) از سال 1867 میلادی آغاز شده و تا به امروز همگام با پیشرفت علم و تکنولوژی تغییر و تحول بسیاری داشته است. حدود 5 سال بعد از معرفی روش تزریق پلاستیک، اولین دستگاه تزریق پلاستیک ساخته شد اما با گذشت زمان همگام با پیشرفت جنبه‌های مختلف این فرایند دستگاه‌های پیشرفته‌تر و مدرن‌تری ساخته شده‌اند؛ تا جایی که امروزه از بهترین و پیشرفته‌ترین دستگاه‌های تزریق پلاستیک برای ساخت و تولید انواع محصولات پلاستیکی استفاده می‌شود.
چالشی که در ذهن بسیاری از افراد غیر آشنا با تزریق پلاستیک شکل گرفته این است که سازوکار دستگاه تزریق پلاستیک چگونه است؟ در ادامه این مقاله به شکل کامل در مورد این دستگاه و سازوکار آن توضیح می‌دهیم.
فناوری تزریق پلاستیک
تزریق پلاستیک یک فناوری بسیار کاربردی و پیشرفته برای تولید قطعات و محصولات پلاستیکی بدون محدودیت‌های پیشین است. در واقع پیش از معرفی دستگاه تزریق پلاستیک لازم است تا در مورد فناوری این دستگاه و انواع آن توضیحاتی را در اختیار شما قرار دهیم. با استفاده از این فناوری مواد اولیه پلاستیکی (پلیمرها یا بسپارهای جامد) در طی برخی فرایندها مانند اعمال حرارت و گرما تغییر شکل داده و تحت قالب‌هایی مشخص فرم دهی می‌شوند.
دستگاه تزریق پلاستیک و مکانیزم عملکردی آن
بسیاری از افرادی که در حوزه تزریق پلاستیک فعالیت نداشته و کنجکاو به کسب اطلاعات از این حوزه هستند همواره با این چالش مواجه می‌شوند که اصلا دستگاه‌های تزریق پلاستیک چگونه محصولات پلاستیکی را تولید می‌کنند؟
مکانیزم عملکردی انواع دستگاه تزریق پلاستیک بدین صورت است که ابتدا مواد پلیمری به شکل دانه‌های ریز وارد این ماشین شده و سپس به محفظه مخصوص (کوره حرارت‌دهی) قرار گرفته در دستگاه منتقل می‌شوند. سپس در این محفظه مواد اولیه به مواد مذاب تبدیل می‌شوند که قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارند. این مواد مذاب توسط جک هیدرولیکی به حفره‌های قالب تزریق هدایت می‌شوند. در نهایت مواد مذاب در یک بازه زمانی مشخص در داخل قالب‌های مخصوص قرار گرفته و پس از شکل‌گیری از آن‌ها خارج می‌شوند.
چه فرایندهایی در داخل دستگاه تزریق پلاستیک صورت می‌گیرد؟
در بررسی دقیق‌تر مکانیزم عملکردی دستگاه تزریق پلاستیک باید گفت که در این ماشین 6 فرایند مختلف و مهم به ترتیب خاصی انجام می‌شوند. در ادامه این 6 فرایند را معرفی می‌کنیم.
- تغذیه: مواد اولیه پلاستیکی به شکل دانه‌های گردو ریز (گرانول) در داخل قیف دستگاه ریخته می‌شوند.
- بارگیری: مواد اولیه تا رسیدن به حالت ذوب شده در بازه دمایی 200 الی 300 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شوند.
- تزریق: واحد تزریق دستگاه تزریق پلاستیک از یک ماردون و سیلندر تشکیل شده که مواد اولیه ذوب شده به وسیله حرکت ماردون در طول سیلندر به داخل قالب‌ها هدایت می‌شوند. فشار تزریق وارده بر مواد مذاب بیش از 2000 بار یا 200 مگاپاسکال است.
- خنک‌سازی: پس از ریته شدن مواد مذاب در داخل قالب و شکل‌گیری، فرایند خنک‌سازی آغاز می‌شود.
- پران: بعد از انجماد مواد اولیه گیره قالب را باز کرده و قطعات از داخل قالب خارج می‌شوند.
- تکرار سیکل (دوره): کلیه مراحل فوق برای دومین بار تکرار می‌شوند تا دستگاه بتواند قطعات جدیدی را تولید کند.
دستگاه تزریق پلاستیک از چه بخش‌هایی تشکیل شده است؟
دستگاه تزریق پلاستیک در کل مهندسی نسبتا پیچیده و خاصی دارد، به همین دلیل به واسطه انواع مختلف این نوع دستگاه‌های فرایند تزریق پلاستیک و تولید قطعات به بهترین شکل ممکن و در زمان کم انجام می‌شود. بخش‌های مختلف دستگاه تزریق پلاستیک عبارت‌اند از:
- واحد تزریق
- واحد گیره
- بخش تولید قدرت
- سیستم کنترل
معرفی واحد تزریق دستگاه
بخش تزریق در دستگاه تزریق پلاستیک وظیفه ذوب و تزریق مواد پلاستیکی در داخل قالب را دارد. این بخش از قطعاتی چون ماردون، سیلندر، کالسکه تزریق، قیف، جک‌های تزریق و هیدرو موتور تشکیل شده است. مشخصات فنی واحد تزریق این دستگاه شامل موارد زیر می‌شود:
- امکان انتخاب نوع و ابعاد سیلندر مناسب با نیاز مشتری
- مجهز بودن به سیستم تزریق چند مرحله‌ای
- دارای گیج مستقیم آب با قابلیت اندازه‌گیری فشار و حرارت
- کنترل وزن توسط خط کش با کمترین خطا
واحد گیره دستگاه
این بخش در دستگاه تزریق پلاستیک وظیفه بسته نگه داشتن قالب را بر عهده دارد. این بخش مانع از باز شدن قالب در حین فرایند تزریق می‌شود. همچنین باز شدن قطعه و انجام فرایند پران از مهم‌ترین وظایف این بخش است. مشخصات واحد گیره عبارت‌اند از:
- امکان انجام پران در حالت‌های مختلف
- برخورداری از آب نمای قالب با قابلیت نمایش میزان دما و آب
- مجهز به سیستم حفاظت قالب با دقت بالا
- امکان کنترل دقیق حرکت گیره توسط خط کش‌های برقی
سیستم تولید قدرت دستگاه
این بخش بسته به نوع و مدل دستگاه تزریق پلاستیک می‌تواند از نوع هیدرولیکی، برقی یا هیبریدی باشد. وظیفه اصلی این بخش تامین انرژی مورد نیاز برای حراکت اجزا و قطعات متحرک و مکانیکی دستگاه مانند کالسکه، گیره، ماردون و سیلندر است. مشخصات فنی این بخش از دستگاه تزریق پلاستیک به نوع سیستم تولید قدرت بستگی دارد.
سیستم کنترل دستگاه
سیستم کنترل دستگاه تزریق پلاستیک عمدتا با نام کنترلر شناخته می‌شود. این بخش از دستگاه که دقیقا مغز ماشین به حساب می‌آید، مسئولیت کنترل کلیه فرایندهای تزریق پلاستیک را بر عهده دارد. سیستم کنترل دستگاه‌های تزریق پلاستیک می‌تواند در دو نوع PLC یا DSP باشد. مشخصات واحد کنترل:
- امکان مشاهده و گزارش‌گیری آمار تولید
- امکان نصب و پشتیبانی ربات هوشمند
- امکان تغییر زبان از منو به انگلیسی و فارسی
- مجهز بودن به سیستم کنترل درجه حرارت PID
بررسی تاریخچه و ویژگی‌های دستگاه تزریق پلاستیک
فرایند تولید محصولات پلاستیکی تا قبل از اختراع دستگاه تزریق پلاستیک و انواع آن امری بسیار دشوار، زمان‌بر و هزینه‌بر بود. اما خوشبختانه با روی کار آمدن دستگاه‌های مدرن تزریق پلاستیک تمامی محدودیت‌های پیشین از بین رفته و کیفیت پروسه تولید محصولات پلاستیکی به میزان قابل توجهی افزایش یافت.
برای نمونه در گذشته برای فرایند ذوب کردن مواد پلاستیکی همواره اطراف سیلندر را توسط شعله آتش گرم و داغ می‌کردند، همچنین در آن زمان تهیه قالب‌های مخصوص پلاستیک دشوار و مشکل برانگیز بود. به عبارتی علت اصلی محدودیت در تنوع محصولات پلاستیکی در گذشته نبود امکانات و تجهیزات پیشرفته بود. اما امروزه کلیه این مشکلات از قبیل تنوع محصولات پلاستیکی تولیدی، کیفیت محصولات و همچنین هزینه‌های مربوطه به صورت کامل برطرف شده است.
مهم‌ترین مزایای دستگاه تزریق پلاستیک
مزایای استفاده از دستگاه تزریق پلاستیک بسیار زیاد بوده و نمی‌توان در این بخش به کلیه آن‌ها اشاره کرد. یکی از اصلی‌ترین مزایای دستگاه تزریق پلاستیک تولید محصولات پلاستیکی با سرعت بسیار بالا و در زمان کم است. به عبارتی شما با استفاده از این دستگاه می‌توانید در هر یک ساعت تا هزاران محصول را تولید کنید.
تولید ضایعات و دور ریز بسیار کم
تکنولوژی تزریق پلاستیک در مقایسه با روش‌های سنتی تولید محصولات پلاستیکی ضایعات بسیار کمی دارد. اما مقدار تولیدی این ضایعات باز توسط دستگاه تزریق پلاستیک و انواع آن به خوبی مدیریت و بهینه‌سازی می‌شود. البته باید به این نکته هم اشاره کرد که در اغلب مواقع می‌توان ضایعات تولیدی را ذوب کرده و مجدد در چرخه تزریق پلاستیک استفاده کرد.
انعطاف‌پذیری بالا در طراحی محصولات
در صنعت تولید مواد پلاستیکی وجود تنوع بسیار زیاد در تولید این محصولات را مدیون فناوری‌های مردنی چون تزریق پلاستیک و دستگاه‌های پیشرفته آن هستیم. در حقیقت دستگاه تزریق پلاستیک و انواع آن می‌توانند قطعات پلاستیکی را در طرح و اندازه‌های مختلف و متنوع تولید کنند.
معرفی انواع دستگاه تزریق پلاستیک
دستگاه‌های تزریق پلاستیک جزو پرکاربردترین انواع دستگاه‌های صنعتی در ایران و سایر کشورهای دنیا محسوب می‌شوند. این دستگاه‌ها به منزله پوشش تمامی بخش‌های مربوط به فناوری تزریق پلاستیک در انواع و مدل‌های مختلف تولید می‌شوند که به همراه دستگاه بسته بندی یک خط تولید کامل را تشکیل می‌دهند. انواع دستگاه تزریق پلاستیک از نظر ساختار عبارتند از:
- دستگاه هیدرولیکی تزریق پلاستیک
- دستگاه الکتریکی تزریق پلاستیک
- دستگاه هیبریدی تزریق پلاستیک
البته دستگاه‌های تزریق پلاستیک از نظر عملکرد بخش‌های مختلف به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
- از جهت سیستم انتقال مواد: پیستونی و ماردونی
- از نظر حرکت صفحه متحرک: بازویی و جکی
دستگاه هیدرولیکی تزریق پلاستیک
دستگاه تزریق پلاستیک هیدرولیکی اولین نسخه از دستگاه‌های تزریق پلاستیک است. البته تا به امروز این دستگاه بیشترین میزان کاربرد را در تولید محصولات پلاستیکی داشته است. در دستگاه‌های هیدرولیکی مواد پلاستیکی به کمک سیلندرهای هیدرولیکی به داخل قالب منتقل می‌شوند.
دستگاه تزریق پلاستیک الکتریکی
دستگاه تزریق پلاستیک الکتریکی جزو محبوب‌ترین و پرفروش‌ترین دستگاه‌های تزریق است. در این دستگاه از سروو موتورهای دیجیتالی استفاده شده است. هدف اصلی استفاده از این موتورهای خاص سرعت بخشیدن به فرایند تزریق است. یکی از ویژگی‌های اصلی این دستگاه قابلیت اجرای اتوماتیک کلیه بخش‌های تزریق پلاستیک است، به بیانی روشن‌تر در این دستگاه‌ها نیازی به دخالت دست انسان نیست.
دستگاه هیبریدی تزریق پلاستیک
دستگاه‌های تزریق پلاستیک هیبریدی تلفیق و ترکیبی از دو دستگاه الکتریکی و هیدرولیکی هستند. در واقع دستگاه تزریق لاستیک هیبریدی کلیه امکانات موجود در دو نسخه قبلی را یکجا دارد. به بیانی دقیق‌تر در این دستگاه علاوه بر صورت گرفتن فرایند تزریق پلاستیک با سرعت و دقت بالا، کلیه مراحل مربوط به آن به صورت اتوماتیک انجام می‌شود.
قیمت دستگاه تزریق پلاستیک
قیمت دستگاه تزریق پلاستیک به عواملی نظیر کیفیت ساخت آن، نوع قطعات هیدرولیکی، برقی و… به کار رفته در آن بستگی دارد. قیمت دستگاه تزریق پلاستیک هیدرولیکی، برقی و هیبریدی به دلیل داشتن امکانات متفاوت مختلف است. در حالت کلی برای انتخاب دستگاه مناسب باید پارامترهایی نظیر قدرت و سرعت دستگاه، شرکت تولیدکنده معتبر، ابعاد و خدمات پس از فروش رو در نظر داشته باشید.