تحلیل و بررسی فرآیندهای قالب سازی در pdf

بخشی از فهرست مطالب پروژه تحلیل و بررسی فرآیندهای قالب سازی در pdf

قالبهای پلاستیک

قالبهای ترموپلاستیک

ساختمان قالبهای تزریقی

قالب های ترموست (باکالیت)

انواع قالبهای مواد ترموست (باکالیت)

۱- قالب گیری انتقالی

۲- روش قالب گیری تحت فشار

۳- روش قالب گیری تحت فشار پیستون

فرآیند دایکاست

فرآیند اکستروژن نه

ریخته گری

قالب های فلزی

قالب های سنبد و ماتریس

قالبهای برش

قالب های خمش

قالب های کشش

قالب های فرم

طراحی قالب

جنس قالب

برآورد هزینه ها – توجیه اقتصادی – بهره وری قالب

ساخت قالب

۱٫قالب تزریقی (پلاستیک)

مزایای قالب سازی تزریقی

مضرات روش تزریق پلاستیک

قالب سازی دورانی

مزایای قالب سازی دورانی

مضرات روش قالب سازی دورانی

ویژگی های قطعات تولیدی به روش دورانی

روش اساسی طراحی قالب

منابع و ماخذ

مقدمه
گروه ترموپلاستیك ها یا گرمانرما كه بر اثر دیدن حرارت خمیده گشته وبا كم شدن میزان گرما سختی خود را بدست می آورند و تغییرات شیمیایی در آنها صورت نمی گیردو بعد از تزریق، شكل محفظه قالب را به خود می گیرد.
در قالب گیری تزریقی ماده ترموپلاست گرم محفظه قالب را پر می كند در این روش ماده ترموپلاست گرم و محفظه قالب سرد است كه پس از تزریق مواده به شكل و فرم قالب در می آید و سخت می شود.
از دیدگاه دیگر مواد ترموپلاست به موادی گفته می شود كه پس از یك یا چند بار مصرف در فرآیند تولید دوباره قابل استفاده می باشد. این مواد به شكل دانه یا پودر در ماشین تزریق ریخته می شود.

 
ساختمان قالبهای تزریقی:
قالب های پلاستیك ازنظر كلی به دونوع تقسیم می شوند:
1- قالبهای باراهگاه سرد                2- قالب های باراهگاه گرم
و نیز از نظر ساختمانی بر دونوع می باشند:
1- قالب های دو صفحه ای 2- قالبهای سه صفحه ای كه تعداد صفحات قالب و خط جدایش آن ها بر اساس عواملی ماند تعداده حفره های قالب، شكل قطعه پلاستیكی،‌ نوع ماشین تزریق،‌نوع مواد مصرفی و سیستم خروجی هوا و ... تعیین می شوند اصولاً در هر قالب تزریقی دو بخش اصلی وجود دارد.
1- بخش ثابت قالب (نیمه ثابت) كه در این نیمه مواد گرم تزریقی پلاستیك تزریق  می شوند.
2- بخش متحرك (نیمه محرك) كه رد قسمت متحرك ماشین تزریق بسته می شوند و سیستم و مكانیزم بیرون اندازی قطعات اكثرادر آن قرار دارد.
... تعیین تعداد حفره ها و محفظه های قالب از نكات مهم طراحی قالب های تزریقی می باشد و قالب های پلاستیك در این زمینه بر 2 نوع هستند:
1- قالب های تك حفره ای
2- قالب های چند حفره ای
- قالب های تك حفره ای:
در مواردی از قالب های تك حفره ای استفاده می شوند كه مقدار تولید قطعه پلاستیكی محدود می باشند. بنابراین طراحی و ساخت قالب های تك حفره ای از نظر زمان ساخت و مسائل اقتصادی - ارزان تر تمام خواهد شد.
قالبهای چند حفره ای:
اگر تعداد فرآورده های تولیدی زیاد باشد، بالاخص در مواردی كه قطعه هم كوچك باشد از روش طراحی و ساخت قالب های چند حفره ای استفاده می شود.

قالب های ترموست (باكالیت):
گروه ترموست یا باكالیت یا گرما سخت ها كه این گروه بر اثر حرارت دیدن سخت می شوند و باعث تغییرات شیمیایی در این مواد می شوندكه برآنها ترموست یا باكالیت می گویند.
در این روش قالب در حالت سرد می باشند و ممواد نیز سرد است و بعد از تغذیه، قالب را تحت  حرارت قرار می دهند و مواد شكل وفرم محفظه قالب را به خود می گیرد و سخت می شود.
مواد ترموست یا دورپلاست ها تحت تاثیر فشار و حرارت c 170 تولید می شوند. ابتدا نرم شده  و به حالت پلاستیك درمی آیند ولی بعد از مدتی سخت می شوند و خصوصیت اصلی این مواد آن است كه پس از سخت شدن مجداً قابل نرم شدن و استفاده مجدد نیستند و در هیچ نوع ماده ضلالی قابل حل نمی باشند و پس از سخت شدن، تغییرات شیمیایی فهمی درآنها روی می دهد.
 
انواع قالبهای مواد ترموست (باكالیت)
در روش قالبگیری مواد ترموست،‌ مواد درمحفظه قالب به مرور گرم و حرارت می بینند و بعد به داخل قالب گرم تغذیه می شوند و این مواد نرم شده شكل و فرم حفره و محفظه های قالب را ه بر اثر فشار قالب می گیرد و بر اثر تغییرات شیمیایی خنك و به بیرون قالب انداخته می شوند.
قالب گیری مواد ترموست با سه روش مشخص صورت می گیرد، البته از روش های دیگری مانند حدیده ای و ... استفاده می شود.
1- قالب گیری انتقالی                    2- قالب گیری تحت فشار       
3- قالب گیری تحت فشار پیستون
1- قالب گیری انتقالی:
در این روش مواد از درون یك یا چند كانال، تحت فشار از میان محفظه بازدهی به داخل حفره قالب تزریق می شوند وقالب قبل از شروع كار جفت و بسته می شود.
2- روش قالب گیری تحت فشار :
در روش قالب گیری تحت فشار پودر یا ساچمه ها یا قرص ها مواد در محفظه قالب ریخته می شود وبا بسته شدن قالب، تحت فشار و حرارت فرم قطعه دلخواه را می گیرد.
3- روش قالب گیری تحت فشار پیستون:
در روش قالب گیری تحت فشار پیستون مواد ترموست تحت فشار پیستون كه شكل رویه ی قطعه كار را می سازد به درون محفظه و حفره قالب وارد می شود و تحت فشار وحرارت فرم لازم را می گیرد.

- فرآیند دایكاست:
در فرآیند دایكاست، مواد مذاب (كه می توانند موادی مانند آلومینم و مس و غیره باشند) تحت فشار معینی به محفظه ی قالب هدایت می شود و با استفاده از این روش، قطعاتی با دقت بالا و فرم های پیچیده و تمیز را می توان تولید نمود معمولاً بعد از تولید احتیاج به عملیات دیگری مانند ماشین كاری و پرداخت كاری نمی باشد و فقط باید پلیسه و قطعات زاید را دور نمود.
از فرایای روش ریخته گری تحت فشار و دایكاست می توان به موارد ذیل اشاره كرد:
1- تولید قطعات دقیق با فرم های پیچیده
2- ساخت قطعات با دیواره های نازك و باریك
3- پرداخت كاری سطح خوب قطعات و صافی آنها
4- عدم نیاز به ماشین كاری بعد از تولید
5- استحكام قطعات در اثر سرعت سرد شدن
6- دقت ماهیچه گذاری در قالب های دایكاست
7- تولید انبوه در مرحله تولید بدلیل عمر و استحكام زیاد این قالب ها

- فرآیند اكستروژن نه
مكانیزم كلی اكستروژن عبارت از یك مارپیچ كه حركت خود را از یك موتور و گیربكس می گیرد و در سیلندری كه به وسیله گرمكن های خارجی گرم می شود حركت می كند و مواد پلاستیكی بصورت دانه از قیف داخل دستگاه ریخته می شود. بعد از ذوب شدن مواد و با فشار از دورن فرم قالب عبور كرده و به مرور كه سرد شد شكل فرم قالب را به خود می گیرد اشكال مختلف قطعات پلاستیكی در حالتهای توخالی و توپر را با این روش تولید می نمایند.
مواد پلاستیكی به صورت پودر یا دانه (گرانول) در قیف دستگاه ریخته می شود مواد نرم و حرارت داده شده توسط مارپیچ و المنت های دور سیلندر حالت ذوب گرفته و از داخل سوراخی (فرمی) كه شكل مقطع محصول تولیدی را دارد با فشار خارج می شود و بعد از خنك شدن فرم وحالت سوراخ (قالب) را می گیرد كه برای تولید قطعاتی مانند سیم ها، میله ها، لوله ها، ورق هاو ... استفاده می شود.

ریخته گری
تكنولوژی ریخته گری عبارت است از شكل دادن فلزات به روش ذوب در محفظه ای با نام قالب وطی مراحل سرد كردن وانجماد آنها مطابق شكل محفظه و فرم قالب كه یكی از اساسی ترین و مهمترین بخش های تولید صنعتی مراحل را در بر می گیرد.
با توجه به ارزش اقتصادی، امكان تولید راحت تر قطعات صنعتی و با ابعاد و حجم بزرگ و سرعت ساخت در مقایسه با روش های دیگر ریخته گری كاربرد بیشتری را دارد.
اصولاً فلزاتی كه ریخته گری می شوند باید دارای خواص معینی می باشند
در تكنولوژی ریخته گری روش های متفاوتی برای تولید و ساخت قطعات صنعتی وجود دارد و به طور كلی عبارتند از :
1- ریخته گری در ماسه خشك
2-ریخته گری رد ماسه تر
3-ریخته گری ماسه ماهیچه
4-ریخته گری در خاك آهن،‌ گچ و سرامیك
5- ریخته گری قالب های پوسته ای

قالب های فلزی:
قالب های سنبد و ماتریس:
قالب های سنبد و ماتریس كه قالب هایی هستند كه دارای 2 قسمت فرورفتگی و برآمدگی هستند و برای هدف یابی متفاوتی از قبیل:
برش- خم- كشش- فم و غیره استفاده می شوند
قالبهای برش:
بریده شدن قطعه، بین دولبه ی برنده ی قالب را قیچی شدن گویند وآن بدین ترتیب است گه ابتدا فشار - از قسمت بالایی قالب (سنبد) بر قطعه وارد شده و معادل آن نیروی استحكام كشش قطعه در جهت مخالف آن عكس العمل نشان می دهد تا حدی كه نیری فشار فوقانی بیش از نیروی استحكام كششی شود. در این حالت قطعه كنده می شود. در برش ورقها، حد مجاز
 
بازی برش برای سنبد و ماتریس نقش بسیار مهمی را دارد اگر بازی برش كاملاً متناسب در نظر گرفته شود عمل گسیختگی و برش بد بهترین و حد ممكن انجام پذیرفته و سپس قطعه بریده شده از نوار فلزی، از میان- باز ماتریس (قسمت تحتانی مخصوص افتادن قطعات) بد پایین میافتد.
قالب های خمش:
خمش، پیچ خوردگی هماهنگ و هارمونیك ماده است به دور محوری صاف و مستقیم كه بر روی صفحه خنثی بوده و بر راستای طولی ورق عمود است
كشش باعث دگرگونی دانه بندی ماده می شود.
قالب های كشش:
كشش نوعی فلز كاری است كه در آن ورق سرد یا قطعه ای با برش محصور در داخل یك ظرف خالی (ماتریس قالب) بدون ایجاد چروك یا شكستگی فرم داده شود.     فرم های مختلف ممكن است سیلندریك، جعبه ای شكل با دیواره های صاف یا دیواره های خمیده یا تركیبی از این دو باشد.
قالب های فرم:
فرم دادن نوعی خمش است
ایجاد سنبد و ماتریس بر حسب نوع قطعه و فرم آن با احتساب حالت مزیت و غلبه بر آن در فلزات را شامل می شود.
فرآیند فرم كاری از جمله فنونر است كه برای ایجاد شكلهای پیچیده به كار می رود. تفاوت این فرآیند با كشش از نظر میزان و نوع تغییر شكلی است كه ایجاد می شود.

طراحی قالب
پس از معرفی انواع قالبها به بررسی تك تك مراحل ساخت قالب می پردازیم، برای ساخت یك قالب مرحله اول طراحی قالبها می باشد.
انواع مختلف قطعه وجود دارد، شكل این قطعات اساس و پایه ای برای طراحی قطعه می باشند باید متذكر شد كه طراحی قطعه ی مورد نظر قبل از طراحی قالب انجام    می پذیرد و شامل محاسبات منحصر به خود است، طراحی قطعات شامل موارد زیر می باشد.
1- فرورفتگی ها و برآمدگیها (گروه ماهی ها)
2- فرورفتگی ها و برآمدگیها در اطراف سوراخ
3- لبه های خم
4- تلورانس
5- برش سوراخها
6- سوراخهای راست
7- سوراخهای بیرون زده
8- رابطه سوراخها با خم ها
9- شكاف ها (فاق ها)
10- خم ها و لوله ها
بعد از طراحی قطعه باید شروع به طراحی قالب نمود.
طراح بر حسب اطلاعات و تجربیات خویش و استفاده از الگوهای خاص اقدام به طراحی ذهنی از قالب مورد نظر و سیل آوردن آن بر روی كاغذ و كنترل تك تك موارد می نمایند سپس اقدام به نقشه های تشریحی از قالب مورد نظر را می نمایند و با احتساب تفكیك قسمتهای مختلف قالب آنها را به واحد ماشین كاری ارجاع می دهد.
كلیه محاسبات از قبیل تحمل فشار، تنفس، حدگسیختگی، خمش، مقاومت در شرایط بحرانی از قبیل گرما، سرما، ضربه و دیگر عوامل كاری در شول وظایف طراح قالب و عوامل كنترلی می باشد لازم به ذكراست كه طراحی انواع قالبها متفاوت می باشد كه طراح باید اشراف كامل به انواع قالب و طراحی آنها داشته باشد.

جنس قالب
پس از اینكه قالب به صورت تئوری یعنی با استفاده از فرمول و نقشه آماده شد، نوبت به ساخت عمقی قالب می رسد اما قبل از ساخت مراحل دیگری نیز وجود دارد كه عبارتند از انتخاب مواد و جنس قالب كه برحسب نوع قطعه ای كه در نهایت مطلوب می باشد تعیین می شود.
انتخاب فلز برای كاربرد خالص به ویژگی های خود قطعه مورد نظر، هزینه ساخت آن و دسترس پذیری فلز بستگی داد. ضابطه های فنی قطعات با هم فرق می كند ممكن است در مورد قطعه ای داشتن استحكام و در مورد قطعه ای دیگر، جلوه ظاهری شرط اول باشد.
برای مثال برای قالب های برش، سمبه ماتریس قالب برش می باید از فولادی با كربن بالاتر (سخت تر) و قالبیت آبگیری تا نمد استفاده گردد. مانند Spk
دلیل استفاده از فولادهای سردكار برای قالب های برش داشتن قالبیت آبگیری تا نمد با حداقل تابیدگی می باشد و این خصوصیت باعث مقاومت در برابر ضربه و سختی بسیار بالا می شود، فولادی كه برای قالب های برش استفاده می شود بر حسب ضخامت ورق كه می برد بین 60 تا 56 RC  سختی داشته باشد.
یا در مثالی دیگر فولادی كه برای قالب های پلاستیك استفاده می شود می باید دارای قالبیت پوشش بالا باشد، لذا وجود كرم با درصد بالا در آن فولاد لازم می باشد دلیل انتخاب این نوع فولاد این قالبها، صافی سطح بالا برای قطعه پلاستیك و جدایش آسان قطعه از سطح قالب می باشد.

برآورد هزینه ها – توجیه اقتصادی – بهره وری قالب
نكته بسیار مهم و قابل توجه در تك تك مراحل و فرآیندهای قالبسازی توجیه اقتصادی می باشد. برآورد هزینه های ساخت قالب از قبیل مواد، ساخت و دیگر عوامل ارتباط مستقیم با تعداد قطعه تقاضا دارد.
بدین ترتیب كه قطعات با تیراژ كم در صورتی كه امكان تولید آن قطعه به صورت دستی یا روش غیر از داشتن قالب داشته باشد بهتر از ساخت قالب اجتناب گردد در غیر این صورت ساخت قالب لازم است.
نكته مهمی كه در قالبسازی مطرح است بحث بهره وری است
برای مثال میزان كیفیت مورد نظر بیانگر تعداد حفره ها در قالب های پلاستیك       می باشد بطوری كه قالبی با یك حفره در خیلی از موارد حتی جوابگوی برق و استحكاك و نیروی انسان دستگاه تزریق نیز نمی باشد در صورتی كه همان قالب با تعداد حفره های بیشتر می تواند مطلب فوق كاملاً تغییر دهد.

ساخت قالب
اما آخرین مرحله برای تولید یك قالب ساخت قالب می باشد.
ساخت قالب با تعیین زمان كاری، نوع ماشین ابزار مورد نیاز و نیروی متخصص انجام می گیرد.
می باید كلیه اجزاء قالب از نظر زمان كاری مورد بررسی قرار گیرد تا زمان مشخص ساخت قالب بطور تقریب تعیین گردد.
در مرحله بعد تعیین انواع ابزار مورد نیاز جهت ماشین كاری مناسب قطعات قالب محیا گردد.
ماشین ابزارهای مورد نیاز جهت ساخت قالب ها بطور معمول عبارتند از :
ماشین تراش- ماشین فرز- دریل- اسپارك
پس در ساختن تك تك اجزاء قالب در واحد ماشین كاری كلید قطعات آماده مونتاژ می باشد.
در واحد مونتاژ پس از كنترل ابعادی قطعات و دقت در تلرانس های مورد درخواست در نمد قالب سر هم می گردد.
پس از مونتاژ و آماده سازی نهایی قالب مرحله آخر تست قالب و نمونه گیری است.
پس از كنترل قطعه آزمایشی در صورت داشتن اشكال قالب جهت اصلاح به واحد ماشین كاری بر می گردد.
 
طراحی قالب،     جانمایی ورق:
ابعاد ورق های تولیدی به روش سرد
 
تعداد قطعه در هر نوار 
تعداد نوار          
             
تعداد قطعه در هر نوار     
تعداد نوار         
             
راندمان
 
فرم سازی: به مجموعه عملیاتی گفته می شود كه باعث تغییراتی در فیزیك یك قطعه یا ورق می گردد كه عبارت است
الف) خم كاری : به مجموعه عملیاتی كه برای خم كردن یك جسم مسطح به كار گرفته می شود خم كاری گویند.
ب)فتیله كردن: عبارت است از لوله كردن انتهای یك تكه ورق.
ج)لوله كردن: پیچاندن ورق می گویند به صورتیكه ورق تبدیل به یك لوله گردد.
د)صاف كردن، عمل مسطح كردن ورقهایی كه ردر قالب های برشی كمی تاب برداشته یا خم شده اند.
هـ) نقش اندازی: عملیاتی كه باعث بوجود آمدن پستی بلندیهای با عمق كم روی سطح ورق می شود را نقش اندازی می گویند. موارد استفاده 1-زیبایی و حك كردن نام و اسم 2- استحكام قطعه
اصول كار قالبهای خمشی:
قالب تشكیل شده از یك سنبه و ماتریس قسمت سر سنبه و ماتریس دارای فرمی است كه قطعه باید به خود گیرد و این عمل زمانی حاصل می شود كه سنبه در انتهای كورس یا حركت درون ماتریس قرار گیرد لقی بین سنبه و ماتریس به طور تئوری برابر با ضخامت ورق است. همچنین كورس پرس باید طوری طراحی گردد كه سنبه در انتهای حركت خود به اندازه ضخامت ورق تا كف ماتریس فاصله داشته باشد.
در قالبهای خم عمل خمكاری در زوایا به خصوص در اجسامی با ضخامت زیاد تغییرات مولكولی بوجود می آورد. این تغییرات به نحوی است كه در قطعه تار خارجی كشیده شده و تارهای داخلی فشرده می شود. تنها تارهای میانی است كه بدون تغییر ابعاد و اندازه آن ثابت می ماند این تغییرات آنقدر اهمیت دارد كه برای طراحی اندازه ورق نیاز به بررسی دقیق این موضوع می باشد
در خمكاری ضخامت ورق در ناحیه خم همیشه كمتر از ضخامت ورق در بقیه قسمتها می باشد. البته بایستی متذكر شد هر چقدر شعاع بیشتر باشد تغییرات مولكولی در ناحیه خم كمتر خواهد بود و طبیعتاً كاهش ضخامت ورق كمتر می باشد.
كاهش ضخامت ورق در محل در صورتیكه شعاع خم بر روی ضخامت ورق باشد   به اندازه 20% و در صورتیكه   باشد یعنی شعاع برابر ضخامت این مقدار تا 5% كاهش پیدا می كند، همچنین سختی در این ناحیه كمتر خواهد بود. با توجه به مطالب فوق نتیجه می گیریم اگرخم كاری روی زوایای تیز مردود می باشد.

عقب نشینی لبه خم: در جریان خم كاری یك فلز تارهای خارجی كشیده شده و تارهای داخلی فشرده می شود كه این باعث تغییر شكل جوانب خم می گردد در قسمت داخلی خم تراكم تارها، ایجاد عقب نشینی به طرف خارج می نماید و بالعكس در قسمت خارجی كشش تارها انقباضی در آن نقاط پدید می آورد كه این تغییر شكل یا عقب نشینی از فرمول زیر محاسبه می شود.
G مقدار عقب نشینی / t ضخامت ورق/ R شعاع خمش
فنریت ورق ها:
هر فلزی كم و بیش دارای خاصیت ارتجاعی (فنریت یا برگشت پذیری) می باشد و مادامی كه نیروی وارده به ورق حذف شود جسم سعی در برگشت به حالت اولیه خود دارد. كه این فنریت به جمس و ضخامت ورق بستگی دارد، كه در خم كاری این مقدار برگشت باید جبران شود تا قطعه به فرم مورد نظر در اید. بدین منظور در قالبهای خم زوایای خم كاری را كمتر از اندازه نقشه می گیرند تا قطعه تولیدی پس از برگشت فنری به اندازه واقعی برسد. كه اندازه این زاویه به صورت محاسباتی از فرمول زیر بدست می آید:
          
 : شعاعی كه باید به قالب داده شود/ k: ضریب تصحیح زاویه ورق/ R: شعاع خم مد نظر روی قطعه تولیدی/ t ضخامت ورق/  : زاویه ای كه باید به قالب داده شود/  : زاویه قطعه تولیدی
محاسبه طول گسترده خم كاری: قبل از عملیات خم كاری بایستی طول گسترده جسم مورد خم كاری را تعیین كرد كه به دو طریق ممكن است  ...