تطورت صناعة التصنيع. يتم استخدام طرق تصنيع مختلفة للحصول على المنتج المطلوب بالشكل المثالي. يعد القولبة بالحقن أحد هذه الطرق وهو شائع جدًا لأنه يوفر إمكانية تكرار ممتازة. ومع ذلك، يرتبك بعض الأشخاص بشأن السؤال: ما هي القولبة بالحقن؟
أعلم أن هذه العملية معقدة. فأنت بحاجة إلى اتباع خطوات متعددة للحصول على المنتج النهائي. ومع ذلك، إذا كان لديك بعض المعرفة الأساسية، تصبح العملية واضحة. إذا كنت على استعداد لفهم عملية حقن الصوف بالتفصيل، فأنت محظوظ. سأخوض في التفاصيل وأستكشف كل ما يتعلق بعملية التصنيع هذه. لذا، فلنبدأ!
نظرة عامة على عملية القولبة بالحقن
القولبة بالحقن هي طريقة تصنيع لإنتاج أجزاء ذات شكل معقد. تستخدم هذه الطريقة قوالب ومواد منصهرة. يملأ المصنعون القالب بالمواد المنصهرة ثم يقومون بتجميدها. بمجرد أن تجف، يستخدم المصنع عملية القذف ويخرج الجزء من القالب.
بشكل عام، تعد المواد البلاستيكية هي المادة الأساسية المستخدمة في عملية القولبة بالحقن. تبدأ العملية بإنشاء قالب ذو شكل معين. يتكون هذا القالب من تجويف يشبه تصميمًا معينًا. تخضع المادة للتسخين وتذوب. يتم حقن المادة المنصهرة في القالب.
بمجرد أن تجف المادة المنصهرة، فإنها تتخذ شكل القالب. ونتيجة لذلك، يحصل المُصنِّع على شكل المنتج المطلوب. هذه العملية التصنيعية ليست جديدة. كان جون ويسلي هايات أول من عمل على عملية القولبة بالحقن في عام 1872. وعلى مر السنين، خضعت العملية لتغييرات وتطورات مختلفة.
في الماضي، كان يتم استخدام العمالة البشرية لإكمال جميع الخطوات المتضمنة في هذه الطريقة. ومع ذلك، تغيرت الأمور الآن. تتوفر آلات حقن مختلفة. بعضها هيدروليكي، والبعض الآخر كهربائي. وقد جعلت سهولة استخدامها هذه العملية سريعة وفعالة للغاية. توفر هذه الطريقة إمكانية تكرار ممتازة.
يمكنك صنع آلاف القطع ذات الأشكال المتطابقة في وقت قصير. أحد الأشياء التي لاحظتها هي أن هذه الطريقة تعتمد على المعلمات المناسبة. وتشمل هذه المعلمات الضغط الأمثل ودرجة الحرارة والرطوبة وما إلى ذلك. أي معلمة لا تقع ضمن النطاق المناسب يمكن أن تؤثر على الناتج النهائي. ومع ذلك، فإن دقتها تجعلها مميزة.
كيف تعمل عملية حقن القالب؟
لقد قدمت نظرة عامة موجزة عن طريقة حقن القالب هذه. ومع ذلك، فهي ليست بهذه البساطة كما تبدو. تتضمن هذه العملية خطوات متعددة قبل أن تعطي المنتج النهائي. كل خطوة مهمة للحصول على ناتج مثالي. سيؤدي الخطأ الصغير في أي خطوة إلى منتج نهائي منخفض الجودة. في القسم أدناه، سأشرح كل خطوة من خطوات حقن القالب.
1- اختيار المواد
يعد اختيار المادة المناسبة لعملية القولبة بالحقن أمرًا بالغ الأهمية. يمكن أن تساعدك المادة المناسبة في صنع أجزاء قوية. إذا كانت المادة الأولية هشة، فستحصل على أجزاء ذات جودة منخفضة. تتوفر مجموعة متنوعة من المواد للقولبة. تشمل المواد الأكثر شيوعًا المطاط والمعادن والبلاستيك وما إلى ذلك.
ومع ذلك، فإن البلاستيك هو المادة الأكثر شيوعًا التي يستخدمها المصنعون. والسبب هو أنه لا يتدهور عند خضوعه لعملية التشكيل. علاوة على ذلك، فإن تصلبها سهل وسريع أيضًا، مما يجعل العملية سريعة. والأهم من ذلك، أنه يوفر متانة مثالية بأسعار معقولة.
كما تعلم، تأتي المواد البلاستيكية بأنواع عديدة. ومن الأمثلة على ذلك البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبوليسترين والنايلون. وتختلف كل هذه الأنواع الفرعية من البلاستيك من حيث ميزاتها وأسعارها. يجب عليك اختيار النوع الذي يناسب متطلبات منتجك. يمكنك أيضًا استخدام المعدن، لكن هذا من شأنه أن يجعل العملية مكلفة.
2- تصميم القالب
تخيل أنك تحتاج إلى قطعة بتصميم معين. يجب عليك صنع وتصميم قالب مشابه للقطعة المطلوبة. تذكر أنه إذا كان القالب خاطئًا، فستحصل على منتج بشكل خاطئ. حتى الحجم والأبعاد تعتمد أيضًا على القالب.
القالب عبارة عن شكل مجوف به تجويف. يتم ملؤه بمادة منصهرة. بمجرد تصلب المادة المنصهرة، فإنها تتخذ شكل القالب. يكون القالب مناسبًا لشكل معين من الأجزاء أو المكونات. يحتوي القالب عمومًا على ثقب أو فتحة تسمى مجرى. هذه الفتحة الصغيرة هي المكان الذي يتم فيه حقن المادة المنصهرة في القالب.
السؤال الذي يطرح نفسه هو: كيف أصنع قالبًا معينًا يشبه القطعة المطلوبة؟ هناك طرق مختلفة لصنع القوالب. يقوم المصممون أولاً بتصميم وإنشاء نماذج أولية للقالب باستخدام برنامج. يكون هذا التصميم مطابقًا للشكل المطلوب للقطعة المطلوبة. ثم يقوم المصنعون بصنع القالب وفقًا للتصميم.
ملاحظة سريعة: إن إنشاء القالب هو أحد أصعب الخطوات في طريقة الحقن هذه. فهو مكلف ويستغرق وقتًا أطول، مما يؤدي إلى إبطاء العملية. علاوة على ذلك، يعمل المصنعون على القوالب بعناية. يمكن للأخطاء الصغيرة أن تؤدي إلى انتكاسات هائلة. القالب الصحيح يجعل اللعبة ناجحة؛ وإذا أخطأت فيه، فستنتهي اللعبة.
3- حقن المواد في القالب
يستخدم المصنعون آلات قولبة الحقن لإتمام هذه الخطوة. يتم وضع المواد الخام، مثل القطع البلاستيكية أو الحبيبات، في قادوس الآلة. القادوس هو جزء صغير من قالب الحقن يخزن المواد الخام. تخضع هذه المواد الخام لتسخين شديد في البرميل.
يوفر الجزء الأسطواني من الماكينة حرارة شديدة ويذيب المواد الخام. في هذه الغرفة، يتم الحفاظ على كل من الضغط ودرجة الحرارة عند مستويات محددة. في البرميل، تتحول المواد البلاستيكية إلى معادن وتذوب. ثم تدخل المادة المنصهرة إلى القالب. لكن هذه العملية تتم تحت ضغط مرتفع للغاية.
تتكون ماكينة الحقن من وحدة حقن. تقوم هذه الوحدة بحقن البلاستيك المنصهر في القالب باستخدام فتحة المصب. تستمر الماكينة في حقن البلاستيك المنصهر في القالب حتى يمتلئ. ضع في اعتبارك أن هناك ماكينات حقن مختلفة متاحة. تختلف جميعها في كيفية حقن البلاستيك المنصهر في القالب.
ملاحظة سريعة: تتميز الآلات بتخصصها الشديد في العمل بمواد خام محددة. على سبيل المثال، ماكينة حقن المطاط تستخدم المطاط كمادة خام. وعلى العكس من ذلك، ماكينات تشكيل البلاستيك العمل بالبلاستيك كمواد خام. لا يمكنك إعطاء البلاستيك لآلة تشكيل المطاط. وهذا ينطبق على العكس.
4- التصلب والتبريد
بمجرد ملء القالب بالبلاستيك المنصهر، تبدأ عملية التصلب. في هذه الخطوة، يخضع البلاستيك المنصهر للتبريد عند درجة حرارة محكومة. ونتيجة لذلك، يصبح جافًا وصلبًا. أثناء التصلب، يتخذ البلاستيك شكل القالب.
لذا، أياً كان شكل القالب، فإن البلاستيك الصلب سوف يتخذ هذا الشكل. لنفترض أن القالب عبارة عن كتلة مربعة الشكل؛ فإن البلاستيك المنصهر يتصلب ويصبح كتلة مربعة الشكل. ويحافظ المصنعون على درجة حرارة منخفضة أثناء عملية التصلب.
5- عملية الطرد
هذه هي الخطوة الأخيرة في طريقة إنتاج القولبة بالحقن. أثناء العملية، يظل القالب على وحدة التثبيت الخاصة بآلة الحقن. يتكون هذا القالب من نصفين. تعمل وحدة التثبيت على تحرير الضغط من القالب، مما يتسبب في انفصال النصفين.
يحتفظ المُصنِّع بدبوس في أسفل القالب. ويلعب هذا الدبوس، المعروف أيضًا باسم القاذف، دورًا حاسمًا في قذف المادة (المنتج المُشكَّل). ويتصل الدبوس باللوحة الموجودة أسفل المادة في أسفل القالب. وفي وقت القذف، يسحب المُصنِّع دبوس القاذف إلى الأعلى.
تخرج اللوحة الموجودة في الأسفل، فتخرج المنتج من القالب. ضع في اعتبارك أن هذه اللوحة تدعم المادة المنصهرة. تصبح المادة المنصهرة صلبة بسبب التصلب. توفر اللوحة قاعدة لهذا المنتج المصبوب. عند سحب اللوحة عبر الدبوس، يخرج المنتج المصبوب من القالب.
يصبح المنتج أو الجزء المصبوب جاهزًا للاستخدام. إحدى الخطوات الحاسمة هي الحفاظ على الضغط المناسب طوال العملية. يمكن أن يؤدي الضغط ودرجة الحرارة غير المناسبين إلى تكوين فقاعات هوائية أو ملء القوالب بشكل غير كامل. تتطلب كل خطوة درجة حرارة معينة. من الضروري أيضًا مراقبة العوامل الأخرى، مثل الرطوبة.
المواد المستخدمة في عملية القولبة بالحقن
كما ذكرت سابقا، يتم استخدام مواد مختلفة في طرق القولبة بالحقن. ويعتمد اختيار المواد على احتياجات الشركة المصنعة. إذا كانت الشركة المصنعة تريد مادة ذات صلابة، فإن البلاستيك الصلب بالحرارة سيكون خيارا مناسبا. كل مادة لها خصائصها الفريدة.
يستخدم بعض المصنعين المعدن كمادة. والسبب الرئيسي هو أنهم يهدفون إلى صنع أجزاء قوية للغاية. ومع ذلك، فإن استخدام المعدن ليس حلاً فعالاً من حيث التكلفة. يتطلب صهر المعدن درجة حرارة عالية، وتحقيق ذلك مكلف. تحتاج البراميل إلى مزيد من الطاقة من الآلات لتوليد المزيد من الحرارة.
المادة الأكثر شيوعًا المستخدمة في هذه العملية هي البلاستيك. ومن المثير للاهتمام أن البلاستيك له العديد من الأنواع الفرعية. ولكل من هذه الأنواع الفرعية خصائصه الفريدة. وفيما يلي قائمة ببعض أنواع البلاستيك المستخدمة في طريقة القولبة بالحقن:
- الإيلاستومرات
- المواد البلاستيكية الحرارية
- البلاستيك الصلب بالحرارة:
- بولي تترافلورو إيثيلين (PTFE)
- البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP)
من بين كل هذه الأنواع، تعد المواد البلاستيكية الحرارية الأكثر شيوعًا. يفضل المصنعون استخدام هذا البلاستيك بسبب قوته في مواجهة درجات الحرارة المرتفعة. علاوة على ذلك، فهو غير مكلف ولا يتحلل عند خروجه من القالب. لا تصلح المواد البلاستيكية الحرارية إلا عندما يحتاج المصنعون إلى منتجات ذات صلابة ممتازة.
هل عملية حقن البلاستيك صديقة للبيئة ورخيصة؟
نعم، إن عملية القولبة بالحقن 100% صديقة للبيئة. فهي لا تنتج أي نفايات أو غازات ضارة. في الواقع، تستخدم عملية التصنيع بأكملها مواد قابلة لإعادة التدوير. كما يمكن إعادة استخدام النفايات الناتجة باستخدام هذه الطريقة.
يفضل العديد من المصنعين المعاصرين هذه الطريقة في التصنيع. فهي لا تسبب أي تلوث بيئي. علاوة على ذلك، فإن استخدام المواد القابلة لإعادة التدوير يجعلها مناسبة للبيئة والمصنعين. وفيما يلي ثلاثة جوانب رئيسية تؤكد على أنها صديقة للبيئة.
- استخدم البلاستيك القابل لإعادة التدوير
- لا ينتج أي تلوث أو غاز ضار
- تستهلك آلات قولبة الحقن طاقة قليلة جدًا
ما يعجبني في آلات قولبة الحقن أنها لا تصدر ضوضاء كبيرة. لذا، لا تساهم العملية بشكل كبير في التلوث الضوضائي. علاوة على ذلك، فإن المواد الأولية البلاستيكية ميسورة التكلفة. يمكن للجميع شراؤها وصنع قالب كمشروع DIY. ومع ذلك، فإن آلات قولبة الحقن هذه باهظة الثمن، وهو عيب.
خاتمة
في الواقع، إن طريقة القولبة بالحقن ممتازة، ويحبها المصنعون. فهي لا تنتج أي تلوث وتوفر إمكانية تكرار ودقة ممتازة. يمكنك صنع أي عدد تريده من المنتجات. كل ما عليك فعله هو إنشاء قالب بتصميم معين. الآن، استخدم الآلة واستمر في صنع منتجات متطابقة جديدة.
تجعل ماكينات حقن البلاستيك المختلفة العملية سريعة وفعالة للغاية. ومع ذلك، فإن هذه الماكينات متميزة ومكلفة للغاية، وهو ما يشكل عيبًا. في هذا الدليل، شرحت كيفية عمل طرق الحقن بخطوات بسيطة. نأمل أن يضيف هذا الدليل قيمة إلى عمليات التصنيع.
