فرآیندهای ساختاری برای قطعات پلاستیکی چیست؟

فرآیندهای ساختاری برای قطعات پلاستیکی چیست؟

طراحی فرآیند ساختاری برای قطعات پلاستیکی عمدتاً شامل ملاحظاتی مانند هندسه، دقت ابعاد، نسبت کشش، زبری سطح، ضخامت دیوار، زاویه پیش نویس، قطر سوراخ، شعاع فیله، زاویه کشش قالب و دنده های تقویتی است. این مقاله در مورد هر یک از این نکات توضیح می‌دهد و چگونگی بهینه‌سازی این عناصر در طول فرآیند ترموفرمینگ برای بهبود کیفیت محصول و راندمان تولید را مورد بحث قرار می‌دهد.

1. هندسه و دقت ابعادی

از آنجایی کهترموفرمینگ پلاستیکییک روش پردازش ثانویه است، به ویژه در شکل دهی خلاء، اغلب یک شکاف بین ورق پلاستیک و قالب وجود دارد. علاوه بر این، انقباض و تغییر شکل، به ویژه در مناطق بیرون زده، می تواند باعث نازک شدن ضخامت دیواره شود و منجر به کاهش استحکام شود. بنابراین، قطعات پلاستیکی مورد استفاده در شکل دهی خلاء نباید دارای الزامات بیش از حد سختگیرانه برای هندسه و دقت ابعاد باشند.

در طول فرآیند شکل‌دهی، ورق پلاستیکی گرم شده در حالت کشش نامحدود است که می‌تواند منجر به افتادگی شود. همراه با خنک شدن و انقباض قابل توجه پس از قالب گیری، ابعاد و شکل نهایی محصول می تواند به دلیل تغییرات دما و محیطی ناپایدار باشد. به همین دلیل، قطعات پلاستیکی ترموفرم شده برای کاربردهای قالب گیری دقیق مناسب نیستند.

2. Draw Ratio

نسبت کشش، که نسبت ارتفاع (یا عمق) قطعه به عرض (یا قطر) آن است، تا حد زیادی دشواری فرآیند شکل‌دهی را تعیین می‌کند. هر چه نسبت کشش بزرگتر باشد، فرآیند قالب گیری دشوارتر می شود و احتمال مسائل نامطلوب مانند چروک شدن یا ترک خوردن بیشتر می شود. نسبت کشش بیش از حد به طور قابل توجهی استحکام و سفتی قطعه را کاهش می دهد. بنابراین، در تولید واقعی، معمولاً از محدوده ای کمتر از حداکثر نسبت کشش استفاده می شود که معمولاً بین 0.5 و 1 است.

نسبت کشش ارتباط مستقیمی با حداقل ضخامت دیواره قطعه دارد. نسبت کشش کوچک‌تر می‌تواند دیوارهای ضخیم‌تری ایجاد کند که برای شکل‌دهی ورق نازک مناسب است، در حالی که نسبت کشش بزرگ‌تر به ورق‌های ضخیم‌تری نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که ضخامت دیوار خیلی نازک نمی‌شود. علاوه بر این، نسبت کشش نیز به زاویه کشش قالب و قابلیت کشش مواد پلاستیکی مرتبط است. برای اطمینان از کیفیت محصول، نسبت کشش باید کنترل شود تا از افزایش نرخ ضایعات جلوگیری شود.

3. طراحی فیله

گوشه های تیز نباید در گوشه ها یا لبه های قطعات پلاستیکی طراحی شوند. در عوض باید از یک فیله بزرگ تا حد امکان استفاده کرد که شعاع گوشه آن معمولاً کمتر از 4 تا 5 برابر ضخامت ورق نباشد. عدم انجام این کار می تواند باعث نازک شدن مواد و تمرکز تنش شود و بر استحکام و دوام قطعه تأثیر منفی بگذارد.

4. زاویه پیش نویس

ترموفرمینگقالب‌ها، مشابه قالب‌های معمولی، برای تسهیل قالب‌گیری نیاز به زاویه کشش خاصی دارند. زاویه کشش معمولاً از 1 تا 4 درجه متغیر است. برای قالب‌های ماده می‌توان از زاویه کشش کوچک‌تری استفاده کرد، زیرا انقباض قسمت پلاستیکی مقداری فاصله اضافی ایجاد می‌کند و قالب‌گیری را آسان‌تر می‌کند.

5. طراحی دنده های تقویتی

ورق های پلاستیکی ترموفرم شده معمولاً بسیار نازک هستند و فرآیند شکل دهی با نسبت کشش محدود می شود. بنابراین افزودن دنده های تقویت کننده در نواحی ضعیف سازه ای یک روش ضروری برای افزایش صلبیت و استحکام است. قرار دادن دنده های تقویت کننده باید به دقت مورد توجه قرار گیرد تا از نواحی بیش از حد نازک در پایین و گوشه های قطعه جلوگیری شود.

علاوه بر این، افزودن شیارها، الگوها یا نشانه‌های کم‌عمق به پایین پوسته ترموفرم شده می‌تواند استحکام را افزایش داده و ساختار را پشتیبانی کند. شیارهای کم عمق طولی در طرفین، استحکام عمودی را افزایش می دهند، در حالی که شیارهای کم عمق عرضی، اگرچه مقاومت در برابر فرو ریختن را افزایش می دهند، می توانند قالب گیری را دشوارتر کنند.

6. انقباض محصول

محصولات ترموفرم شدهبه طور کلی انقباض قابل توجهی را تجربه می کنند که حدود 50٪ آن در طول خنک شدن در قالب رخ می دهد. اگر دمای قالب بالا باشد، ممکن است قطعه تا 25 درصد اضافی پس از قالب‌گیری به دمای اتاق خنک شود، و 25 درصد باقی‌مانده انقباض در 24 ساعت آینده اتفاق می‌افتد. علاوه بر این، محصولاتی که با استفاده از قالب‌های ماده تشکیل می‌شوند، 25 تا 50 درصد بیشتر از محصولاتی که با قالب‌های نر ساخته می‌شوند، دارای نرخ انقباض هستند. بنابراین، در نظر گرفتن انقباض در طول فرآیند طراحی بسیار مهم است تا اطمینان حاصل شود که ابعاد نهایی الزامات دقت را برآورده می کنند.

با بهینه سازی طراحی برای هندسه، نسبت کشش، شعاع فیله، زاویه کشش، دنده های تقویتی و جمع شدگی، کیفیت و پایداری قطعات پلاستیکی ترموفرم شده را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید. این عناصر طراحی فرآیند تأثیر مهمی بر راندمان تولید و عملکرد محصولات ترموفرم شده دارند و برای اطمینان از اینکه محصولات نیازهای کاربر را برآورده می کنند، کلیدی هستند.