معرفی انواع هاترانرها و نقش آن‌ها در ساخت قالب تزریق پلاستیک
اگر یک نگاه اجمالی به دنیای پیرامون خود بیندازید، متوجه یک یا چند وسیله‌ی پلاستیکی خواهید شد. یعنی از شانه‌ای که امروز صبح موهایتان را با آن شانه کردید گرفته تا لوازم خانگی و… همگی از پلاستیک درست شده‌اند. اما در گذشته تولیدات لوازم پلاستیکی بدین شکل نبوده و تا این حد رواج نداشت. یکی از رایج‌ترین روش‌های تولید قطعات و لوازم پلاستیکی، راهکار تزریق پلاستیک است. قالب‌گیری تزریق پلاستیک از جمله روش‌هایی است که امروزه طرفداران زیادی پیدا کرده است. در ادامه این مطلب به طور مختصر راجع به روش تزریق پلاستیک و همچنین هاترانر و انواعشان خواهیم پرداخت. پس برای اطلاعات بیشتر، تا آخر این مطلب همراه ما باشید.
قالب‌گیری تزریق پلاستیک چیست؟
روش قالب‌گیری یکی از رایج‌ترین راهکارهای تولید مواد و متریال مختلف بوده است. از این روش حتی برای تولید انواع فلزات و قطعات فلزی هم استفاده میشود. بدین شکل که شما در ابتدا باید یک قالب برای قطعه مدنظرتان بسازید و سپس مواد اولیه ذوب شده را داخل آن تزریق کرده و به ماده اولیه که شکل قالب را گرفته است، اجازه دهید تا خنک شود. پس از آن قطعه مورد نظرتان آماده خواهد شد. در مورد قطعات پلاستیکی هم دقیقا همین موضوع تکرار میشود. چرا که در آن، یک قالب طراحی میشود و مواد اولیه‌ای خواهیم داشت که وارد قالب شده و سپس حالت جامد و نهایی را به خودش می‌گیرید.
این روش، یعنی قالب‌گیری تزریق پلاستیک توسط یک دستگاه واحد انجام میشود. شاید در روش قالب‌گیری مواد فلزی همه موارد در مراحل کاملا مجزا و جداگانه انجام شوند. یعنی در یک بخش قالب‌گیری انجام شده و در مرحله‌ای مجزا قطعه منجمد شده پرداخت شود. اما در تولید قطعات پلاستیکی این موضوع کاملا متفاوت است. چرا که در این روش تمامی مراحل فقط در یک دستگاه انجام میشود. بدین شکل که در یک قسمت دستگاه مواد پلیمری یا پلاستیکی جامد قرار گرفته و در بخشی دیگر، حرارت بسیار بالا آن‌ها را آب کرده تا به راحتی بتوانند در قالب، شکل نهایی را به خودشان بگیرند.
چرا نام این روش تزریق پلاستیک نام دارد؟
در واقع یکی از اصلی‌ترین دلایل این کار، بحث نوع انتقال مواد پلاستیکی به قالب است. شاید تا اینجای کار نام تزریق را فقط برای مصارف پزشکی شنیده باشیم. در مورد تولید پلاستیک هم این کار به طور کاملا مشابهی انجام میشود. یعنی مانند مسیر باریک سرنگ، داخل دستگاه تزریق پلاستیک هم راهگاه‌های بسیار باریکی وجود دارد. زمانی که بخش مخصوص دستگاه حرارت بالا را به قطعات پلاستیکی وارد می‌کند، این مواد مذاب به راحتی داخل راهگاه‌های باریک حرکت می‌کنند. سپس به داخل قالب وارد شده و سریعا شکل قطعه نهایی را به خودشان می‌گیرند.
معمولا قالب تزریق پلاستیک طوری طراحی میشود که قابلیت باز و بسته شدن داشته باشد. بدین معنا که قطعه آماده شده سریعا به بیرون از بخش قالب هدایت میشود. حالا این کار دقیقا توسط یک سیستم خنک‌کننده انجام میشود. همان‌طور که می‌دانید، ساختار مولکولی مواد پلاستیکی به نوعی هستند که پس از کاهش دما سریعا حالت جامد به خودشان می‌گیرند. به همین دلیل در دستگاه‌های تزریق پلاستیک، یک بخش مخصوص برای خنک کردن قالب وجود دارد. در چنین شرایطی، به محض این که پلاستیک وارد قالب شود، سیستم خنک‌کننده وارد عمل شده و آن را خنک می‌کند. پس از آن، قطعه نهایی سریعا آماده شده و به بیرون از آن هدایت میشود.
آشنایی اجمالی با قالب تزریق پلاستیک
معمولا قالب تزریق پلاستیک از بخش‌های مختلفی تشکیل میشود. به همین دلیل طراحی آن کار بسیار سخت و کاملا تخصصی است. یعنی شما برای تولید یک قطعه کوچک و به ظاهر ساده، باید یک قالب کامل و بدون نقص را طراحی کنید. به همین دلیل، معمولا این کار توسط نرم‌افزارهای بسیار تخصصی و حرفه‌ای انجام میشود. لازم به ذکر است که فقط افراد مجرب و کاملا متخصص قادر به انجام این کار خواهند بود. پس از آن، آزمون خطاهای زیادی روی قطعه انجام میشود تا مرحله نهایی، یا همان قالب تزریق پلاستیک کاملا دقیق و مطابق با نیاز مشتری انجام شود.
قطعات مختلف قالب تزریق پلاستیک معمولا به صورت جداگانه طراحی و سپس ساخته می‌شوند. پس از آماده شدن قطعات مجزای قالب تزریق پلاستیک، تمامشان روی یکدیگر سوار شده و تبدیل به قالب یا همان محصول نهایی می‌شوند. حالا قالب تزریق پلاستیک آماده شده، به راحتی می‌تواند روی دستگاه اصلی قرار بگیرد. دلیل باز و بسته شدن قالب هم، سرعت بخشیدن به فرایند تولید قطعات پلاستیکی است. چرا که اگر قرار باشد هر بار بیرون درآوردن قطعه نهایی زمان زیادی را از تولیدکننده بگیرد، این روش دیگر صرفه اقتصادی نخواهد داشت. اما با استفاده از حالت باز و بسته شدن، قالب سریع قطعات تولیدشده را بیرون رانده و در کمترین زمان ممکن، بیشترین تعداد قطعات پلاستیکی را تولید می‌کند. برای آشنایی بیشتر با فرآیندطراحی و ساخت قالب در قالبسازی متال هارمونی روی هایلایت کلیک کنید.
راهگاه تزریق پلاستیک چیست؟
چیزی که در بحث تولید محصولات پلاستیکی اهمیت بسیار بالایی دارد، روش تزریق مواد مذاب است. به همین دلیل این روش را با نام تزریق می‌شناسند. این روش در سال‌های اخیر تغییر و تحولات بسیار زیادی را تجربه کرده است. یعنی تحولات زیادی روی چنین روشی اعمال شده تا بتوانیم امروزه شاهد تولید بهترین و دقیق‌ترین قطعات پلاستیکی شویم. از این روی، سیستم تولید قطعات پلاستیکی می‌تواند کاملا متفاوت و مجزا از یکدیگر باشد. به همین دلیل، روش‌های تزریق پلاستیک هم می‌تواند بر اساس نوعشان، نام‌های مختلفی داشته باشد.
اگر بخواهیم به طور کاملا ساده بحث راهگاه را توضیح بدهیم، باید به نوع تزریق و سیستم خنک کننده دستگاه تزریق پلاستیک بپردازیم. همان‌طور که در بالا توضیح دادیم، تمامی این روش‌ها می‌تواند متفاوت باشد. معمولا مسیری که پلاستیک مذاب آن را طی کرده تا به قالب برسد را، راهگاه می‌نامند. به طور کلی در بحث تولید قطعات پلاستیکی به روش تزریق مواد مذاب، دو راهگاه سرد و گرم داریم. هر کدام از این روش‌ها ویژگی‌های خاص خودشان را دارند. به همین دلیل ممکن است بسته به شرایط تولید و نوع قطعات پلاستیکی، از یک روش خاص و یا به خصوص برای تولید قطعات استفاده شود.برای مطالعه مقاله در خصوص ساخت قالب تزریق پلاستیک با راهگاه سرد روی هایلایت کلیک کنید.
راهگاه گرم چیست؟
راهگاه گرم را هاترانر (Hot Runner) هم می‌نامند. در روش راهگاه گرم اولین و مهم‌ترین اولویت، گرم یا داغ ماندن درجه حرارت مواد مذاب یا پلیمری است. از این روی نام آن هاترانر نام دارد، چرا که باید درجه حرارت آن همیشه به همان حالت داغ باقی بماند تا چرخه تزریق پلاستیک قطع نشود. پلاستیک، برعکس فلزات بسیار زود گرم و سرد میشود. یعنی ساختار مولکولی پلاستیک به نوعی است که سریعا به درجه حرارت بالایی رسیده و به همان اندازه هم می‌تواند بسیار سریع، حرارتش را از دست بدهد. در چنین شرایطی، لازم است تا یک درجه حرارت ثابت همیشه همان دمای مواد پلیمری مذاب را پابرجا نگه دارد.
در روش راهگاه سرد این موضوع یا همان ثابت ماندن درجه حرارت اولویت بالایی ندارد. چرا که ممکن است مواد پلاستیکی به طور مداوم و مکرر گرم شوند تا مجددا حالت مذاب پیدا کنند. اما در مورد بسیاری از قطعات پلاستیکی، نیاز است تا از روش هاترانر یا راهگاه گرم استفاده شود. در این روش هم نیاز است تا حتما درجه حرارت پلاستیک مذاب‌شده داغ باقی بماند تا هرگز دچار افت دما نشود. در این شرایط، پلاستیک مذاب شده از همان ابتدای کار تا زمان وارد شدن به منافذ اصلی و قالب، در یک درجه حرارت کاملا ثابت و یکسانی باقی خواهد ماند. اما برای این کار یک قطعه نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.
نقش سیستم منیفولد در راهگاه گرم
تا اینجا خواندیم که در روش راهگاه گرم یا همان هاترانر، باید درجه حرارت پلاستیک به طور کاملا ثابت باقی بماند. اما سوال اصلی اینجا است که این کار یا همان ثابت نگه داشتن مواد پلاستیکی دقیقا چگونه انجام میشود. برای پاسخ به این سوال باید بگوییم که سیستم منیفولد در اینجا نقش کاملا کلیدی را ایفا می‌کند. یعنی بدون وجود سیستم منیفولد، درجه حرارت هرگز در روش هاترانر ثابت باقی نخواهد ماند. اما به کمک سیستم منیفولد به راحتی می‌توان درجه حرارت را ثابت نگه داشته و یک جریان کاملا ثابت و گرم را ایجاد کرد.
آشنایی با انواع هاترانر یا راهگاه گرم
معمولا در روش هاترانر بحث تزریق مواد مذاب پلیمری توسط سیستم منیفولد انجام میشود. یعنی سیستم منیفولد جریان مواد مذاب پلاستیکی جاری را از بخش نازل واحد تزریق تا قسمت کیت تزریق کنترل می‌کند. در تمام این مسیر باید درجه حرارت کاملا ثابت بوده و دچار هیچ گونه افت دمایی نشویم. در غیر این صورت، دیگر نمی‌توان نام روش تزریق پلاستیک را هات رانر یا راهگاه گرم نامگذاری کرد. در این روش، مواد مذابی که درجه حرارتش را حفظ کرده در ابتدا وارد نازلها میشود. پس از آن، مواد مذاب حفره‌های مخصوص شده و مسیرش را تا داخل قالب طی می‌کند. اما به طور کلی سیستم هاترانر به دو بخش کلی تقسیم می‌گردد:
- راهگاه گرم با گرمکن داخلی
- راهگاه گرم با گرمکن خارجی
همان‌طور که از نام آن مشخص است، در روش راهگاه گرم با گرمکن داخلی، سیستمی که درجه حرارت پلاستیک را ثابت نگه می‌دارد، به شکل داخلی است. یعنی هیچ سیستم خارجی در ثابت نگه داشتن درجه حرارت پلاستیک مذاب شده دخیل نیست. برعکس در روش راهگاه گرم با گرمکن خراجی هم یک سیستم مخصوص در بخش خارجی جریان، قرار دارد. از این طریق، حرارت به بخش راهگاه منتقل شده و باعث میشود تا کل مسیر تزریق پلاستیک به قدری داغ شود تا مواد مذاب به راحتی در آن جریان داشته باشد. معمولا این مسیر باید همیشه یک حرارت ثابت و بسیار بالایی داشته باشد تا مواد پلاستیکی سرد نشوند.
یکی دیگر از تفاوت‌های این دو روش، بحث کنترل دمای قالب است. در روش راهگاه گرم با گرمکن خارجی معمولا کنترل دمای قالب بسیار دقیق‌تر از روش گرمکن داخلی انجام میشود. معمولا از این روش برای قطعاتی استفاده میشود که حساسیت بالایی در تولید دارند. یعنی قطعاتی که باید از لحاظ کنترل کیفی، در یک درجه حرارت کاملا ثابت و دقیق تولید شوند تا پس از جامد شدنشان دچار هیچ گونه مشکل و یا افت کیفیتی نشوند. البته این روش فقط برای قطعاتی که از حساسیت بسیار بالایی برای تولید برخوردار هستند، انجام میشود. سایر قطعات به راحتی می‌توانند از روش راهگاه گرم با گرمکن داخلی هم بهره‌مند شوند. چرا که این روش هم می‌تواند در تولید قطعات پلاستیکی کاملا مفید باشد.
سیستم هات تیپ هاترانر
روش هات تیپ هات رانر (Hot Tip Hot Runner) یکی از رایج‌ترین روش‌های راهگاه گرم است. چرا که تمام تولیدکنندگان از این روش به وفور استفاده می‌کنند. با این که ممکن است این سیستم در هر دستگاهی کاملا متفاوت باشد و بخش قرارگیری نازل آن، کاملا فرق داشته باشد، اما به طور کلی همگی یک کار واحد را انجام می‌دهند. این کار واحد، همان ثابت نگه داشتن درجه حرارت است که باید در این روش هم به نحو احسن انجام شود. معمولا در این روش، قسمت راس یا سر نازل، دارای یک سیستم خنک‌کننده است تا بتواند قالب را سریعا سرد کرده و قطعه به حالت جامد تبدیل شود.
معمولا سیستم هات تیپ هاترانر را می‌توان برای اکثر مواد پلاستیکی کریستالی و غیر کریستالی مانند PP، PE، PS، LCP، PA، PET، PBT، PEEK، POM، PEI، PMMA، ABSPVC، PC، استفاده کرد. چرا که این روش به خوبی می‌تواند در تغییر حالت و شکل‌پذیری نهایی مواد ذکر شده، نقش بسیار موثری ایفا کند. لازم به ذکر است که از این روش، معمولا برای قطعاتی که ابعاد و اندازه‌های بسیار کوچکی دارند، استفاده میشود. چرا که چنین قطعاتی معمولا از حساسیت بالایی برخوردار هستند. منظور ما قطعاتی است که ابعاد 0.5 تا 2 میلی‌متری دارد. معمولا برای چنین قطعات باریک و بسیار ظریف، از روش هاترانر استفاده میشود.
تاثیر هاترانر در هزینه ها و استعلام قیمت قالب تزریق پلاستیک
با اضافه شدن هاترانر به یک قالب تزریق پلاستیک، مواردی مانند منیفولد، نازل تزریق، ترمومتر یا سنسور حرارت، بورد کنترل دمای منیفولد و نازلها به هزینه های ساخت قالب اضافه می گردد. ولی این اضافه قیمت صرفه جویی های اقتصادی در زمان تولید دارد که در بلند مدت این افزایش قیمت جبران می شود. برای آشنایی با موارد صرفه اقتصادی اضافه شدن هاترانر اینجا کلیک کنید.
کلام آخر
ما در این مقاله سعی کردیم شما را با انواع هاترانرها در روش تزریق پلاستیک آشنا کنیم. امروز از سیستم‌های مختلفی در قالب‌گیری تزریق پلاستیک استفاده میشود. همان‌طور که در بالا هم توضیح دادیم، این موضوع دقیقا بستگی به نوع قطعه و تصمیم تولیدکنندگان دارد. برای مثال، در بالا هم خواندیم که سیستم‌ّهای هاترانر برای قطعات باریک و بسیار ظریف مناسب هستند. چرا که این سیستم، دمای کاملا ثابت و معینی را در کل دستگاه حفظ کرده و کار تزریق پلاستیک را کاملا بدون نقص و کوچک‌ترین مشکلی انجام می‌دهد.
برای مطالعه دیگر مقالات بر روی لینک‌های زیر کلیک کنید :
5 مواد پلاستیک رایج برای قالب گیری تزریق پلاستیک
مزایای طراحی محصول اختصاصی در صنعت پلاستیک
ترکیب اصلی هزینه قالب تزریق پلاستیک
چهار عامل کلیدی برای افزایش کیفیت قالب گیری قطعات پلاستیکی
قالب گیری بادی در مقابل قالب گیری تزریقی: تفاوت چیست؟
چرا از نرم افزار Solidworks برای طراحی قالب تزریق پلاستیک استفاده کنیم؟
کاربرد نرم افزار تجزیه و تحلیل MoldFlow در طراحی و ساخت قالب تزریق پلاستیک
ساخت قالب درب فلیپ تاپ به همراه مشخصات فنی
