ما هو قولبة الضغط؟

في هذه المقالة سوف ندرس ما قالب الضغط هي السمات المهمة للقوالب المستخدمة وأنواع المواد المتوافقة وإيجابيات وسلبيات العملية. سنقوم أيضًا بفحص حالات الاستخدام العديدة للقولبة المضغوطة وكيفية مقارنتها بعمليات القولبة الأخرى. تابع القراءة أثناء استكشافنا لواحدة من أقدم عمليات التشكيل قيد الاستخدام النشط.

ما هو قولبة الضغط؟

قالب الضغط is عملية إنتاج تستخدم قالبًا ساخنًا على الوجهين، العلوي والسفلي، لضغط مادة قابلة للتشكيل إلى شكل أو شكل يحدده القالب. تعد كل من الحرارة والضغط جانبين مهمين في عملية التشكيل بالضغط. تساعد الحرارة المواد المستخدمة في صب الضغط على الذوبان أو المعالجة اعتمادًا على نوع المادة المستخدمة. يجبر الضغط المادة المخففة على التدفق بالتساوي في تجاويف القالب.

كما يقترح اسمها ، قوى الضغط هي المفتاح لهذه الطريقة صب. يمكن أن تصل حمولة المكابس المستخدمة إلى 2500 طن. يعتبر القولبة بالضغط طريقة تصنيع ممتازة للإنتاج بكميات كبيرة. 

عملية صب الضغط

تحتوي عملية التشكيل بالضغط على بعض الاختلافات اعتمادًا على نوع المادة التي تعمل بها. ومع ذلك، يمكن تقسيم العملية الرئيسية إلى ست خطوات أساسية. 

الخطوة 1: تحضير الآلة للقولبة

هناك أنواع مختلفة من معدات القولبة بالضغط، ولكن يجب إعداد كل منها بطريقة ما قبل بدء دورة الإنتاج. يمكن أن يشمل ذلك إجراءات مثل:

• تنظيف القالب
• رش أ عميل إطلاق السراح 
• تشغيل الحرارة وتسخين القالب
• وضع إدراجات، الخ.

تعتبر هذه الإجراءات ضرورية وقد يؤدي فقدان أي خطوة إلى تلف الجزء أو تلفه.

الخطوة 2: قياس وتحميل مادة التغذية

يجب قياس كمية المواد البلاستيكية المستخدمة في صب الضغط بدقة. وهذا يساعد على ضمان الاتساق بين المنتجات. يمكن أن يؤدي وجود كمية كبيرة من المواد في القالب إلى العديد من المشكلات بما في ذلك:

• الكميات الزائدة من الفلاش التي يجب قطعها
• تحديات الديمولدينغ
• القوالب التالفة
• دقة أبعاد منخفضة

من ناحية أخرى، يمكن أن يؤدي القليل جدًا من المواد إلى جزء يفتقر إلى الكثافة الصحيحة، أو ذو جودة سطحية رديئة، أو حتى أجزاء مفقودة من المادة. 

عندما يتم قياس الكمية الصحيحة من المواد، يتم وضعها في تجويف القالب. يمكن تسخين مادة التشكيل مسبقًا قبل وضعها في القالب. هذا يمكن أن يساعد في تقليل وقت الدورة.

الخطوة 3: إغلاق القالب/ضغط المادة

بمجرد وضع المادة في مكانها، يتم إغلاق القالب لتطبيق الضغط الذي يدفع المادة إلى كل جزء من تجويف القالب. يمكن تطبيق الحرارة على القالب في هذه المرحلة أيضًا لتليين المادة أو للمساعدة في معالجة المواد المتصلبة بالحرارة. 

يتم إغلاق القالب بسرعة محددة مسبقًا لأوقات دورة أسرع. السرعة أيضًا لا يمكن أن تكون عالية جدًا حيث يمكن أن تنزاح المادة من داخل تجويف القالب. 

الخطوة 4: المعالجة أو التبريد

بعد إغلاق القالب، يتم تثبيت المادة في مكانها لفترة معينة من الوقت، عادةً من 1 إلى 5 دقائق. بالنسبة للبلاستيك المتصلد بالحرارة، ستخضع المادة للمعالجة خلال هذه الفترة. المعالجة هي العملية التي يحدث فيها التشابك في البوليمر مما يؤدي إلى تكوين جزء صلب له خصائص محددة.

في حالة البلاستيكية الحراريةيتم تبريد الجزء المشكل داخل القالب خلال هذه الفترة حتى يصبح قاسياً بما يكفي لإزالته دون تعرضه للتلف.

الخطوة 5: ديمولدينج

خلال هذه الخطوة، يتم فتح القالب وإزالة الجزء الصلب من القالب. يمكن أن تساعد دبابيس الإخراج والأنظمة الميكانيكية الأخرى في ذلك. في بعض الحالات، يمكن أن يتم القالب باليد. 

تتمتع بعض الأجزاء بعملية تشكيل أكثر تعقيدًا من غيرها. على سبيل المثال، بالنسبة للجزء المصبوب بمساعدة الإدخالات، يجب إزالة الإدخالات في مرحلة ما أثناء مرحلة التشكيل.

الخطوة 6: مرحلة ما بعد المعالجة

بعد إزالة الجزء من القالب، قد يحتاج إلى الخضوع لبضع خطوات إضافية قبل اعتباره جاهزًا. يعد قطع المواد الزائدة أو الفلاش إجراءً شائعًا في هذه المرحلة. قد تحتاج الأجزاء الأخرى إلى معالجة حرارية لتقليل الضغوط الداخلية أو التنظيف.

تصميم القالب في صب الضغط

يبدأ النجاح في القولبة بالضغط بتصميم القالب المناسب للجزء الخاص بك. تضع آليات التشكيل بالضغط قيودًا معينة على الميزات التي يمكن أن يتمتع بها الجزء. من المهم أن تكون على دراية بهذه الحدود لضمان إمكانية تصنيع الجزء المصمم.

اختر مستوى يمكن تحقيقه من التعقيد

يمكن استخدام آلات القولبة بالضغط لقولبة الأجزاء ذات التصميمات المعقدة ولكنها تجعل العملية أكثر صعوبة. 

يمكن أن يضيف التصميم المعقد عدة خطوات إلى العملية. يمكن لمثل هذه التصميمات أيضًا أن تجعل من الصعب على المواد التدفق والوصول إلى كل جزء من القالب. الخطوات الإضافية تعني دورات إنتاج أطول وتكاليف أعلى بينما يمكن أن يؤدي ضعف تدفق المواد إلى عيوب في الجزء.

يجب أن يتمتع مصمم القالب بالخبرة اللازمة للتوصل إلى تصميم يقوم بإنشاء أجزاء معقدة دون تقليل قابلية تصنيع الجزء النهائي بشكل كبير.

اجعل عملية إخراج الأجزاء سهلة

يجب مراعاة سهولة إخراج الأجزاء عند تصميم جزء ما لأن الأجزاء التي يصعب إخراجها قد تواجه المشكلات التالية:

• أوقات الدورات الطويلة
• الانتهاء من السطح السيئ
• كسر أثناء القذف

هناك عاملان يسهلان إخراج الأجزاء وهما استخدام زوايا السحب في تصميم القالب وتجنب القطع السفلية. 

اختر سُمك الجدار المناسب

يمكن أن تشكل الجدران السميكة والرقيقة مشكلة للأجزاء المقولبة. الجدران السميكة عرضة لتكوين الفراغات الداخلية. يحدث هذا بسبب تبريد الأجزاء الخارجية من الجدران بشكل أسرع بكثير من الأجزاء الداخلية. 

تفتقر الجدران الرقيقة إلى القوة اللازمة لمقاومة قوى التشوه الناجمة عن التغيرات في درجات الحرارة. من المرجح أن تتشوه أو تشوه بطريقة ما عندما يبرد جزء ما.  

تعني هذه التحديات أن تصميم القالب يجب أن يختار سمك الجدار الأمثل بناءً على الاحتياجات الهيكلية للجزء وتدفق المادة. غالبًا ما تستخدم الأضلاع للحصول على أجزاء قوية بدون أقسام سميكة من الجدار. 

ضع في اعتبارك المادة

تتصرف المواد المختلفة بشكل مختلف أثناء عملية التشكيل بالضغط. بعض المواد لن تتدفق بسهولة مثل غيرها. البعض الآخر سوف يسخن أو يبرد بمعدل أبطأ أو أسرع. يمكن لبعض المواد أيضًا أن تتوسع أو تتقلص خلال بعض مراحل العملية.

يجب أن يأخذ تصميم القالب في الاعتبار هذه الحقائق لتجنب تصنيع أجزاء معيبة أو أجزاء ذات أبعاد غير صحيحة. 

تصميم لآخر

يتم تصنيف صب الضغط على أنه طريقة تصنيع كبيرة الحجم. وهذا يعني أن القالب المستخدم يجب أن يستمر لفترة طويلة ويمكن استخدامه في العديد من الأجزاء.

للتأكد من أن هذا هو الحال، يجب تصميم القالب بطريقة تقلل من التأثير الضار لدرجات الحرارة والضغوط العالية. 

يجب تصميم أجزاء القالب التي يمكن أن تتلف بسهولة بحيث يسهل إصلاحها. سيؤدي ذلك إلى تقليل وقت التوقف عن العمل في حالة الحاجة إلى استبدال هذه الأجزاء أو إصلاحها.

مواد لقولبة الضغط

يعد القولبة بالضغط إحدى عمليات التصنيع القليلة التي يمكنها العمل مع كليهما بالحرارة واللدائن الحرارية. يؤدي هذا إلى توسيع نطاق المنتجات التي يمكن تصنيعها باستخدام هذه العملية بشكل كبير. بعض المواد الشائعة المستخدمة الآن تشمل السيليكون والإيبوكسي والبولي إيثيلين عالي الكثافة.

سيليكون

سيليكون هي مادة مرنة مذهلة يتم استبدالها المطاط الطبيعي في العديد من التطبيقات. لديها مقاومة أفضل لدرجة الحرارة وتعمل بشكل جيد كعازل. كما أنه أكثر متانة من المطاط ويمكن استخدامه في كليهما التطبيقات الطبية والغذائية.

يعتبر السيليكون رائعًا للقولبة بالضغط لأنه يتدفق بسهولة، مما يسمح له بملء أشكال القالب جيدًا. سيليكون يستخدم عادة لإنتاج الجوانات والأختام، وأجزاء من معدات طبية.

PU

بو، المعروف أيضا باسم البولي يوريثين، يتم استخدامه في تصنيع الأجزاء التي تتمتع بقوة تأثير عالية ومقاومة للتآكل ومتانة. اعتمادًا على التركيبة، يمكن أن يكون لجزء البولي يوريثان العديد من الصفات الفيزيائية المختلفة. 

يتدفق هذا اللدائن الحرارية بسهولة ويمكن استخدام قوالب الضغط لصنع العجلات والأختام والبكرات وما إلى ذلك.

HDPE

بولي ايثيلين عالي الكثافة عبارة عن لدن بالحرارة يذوب بسهولة ويتدفق جيدًا في الحالة المنصهرة. يمكن استخدامه لقولبة الضغط للأجزاء المعقدة إلى حد ما. تتمتع هذه المادة بثبات أبعاد جيد جدًا ومقاومة للصدمات. 

يتم استخدام صب الضغط لتصنيع أجزاء HDPE للتطبيقات الصناعية والسيارات.

الايبوكسي

أجزاء الإيبوكسي المعالجة قوية جدًا ومتينة. ويمكن استخدامها للعزل الكهربائي وحتى مكونات الفضاء الجوي. في حالة عدم المعالجة، يتدفق الراتينج بسهولة ويملأ تجاويف القالب جيدًا. 

يمكن لأجزاء الإيبوكسي أن تتحمل درجات الحرارة العالية وتتمتع بثبات ممتاز للأبعاد.

PTFE

بولي تترافلوروإيثيلين يتميز بخصائص ممتازة غير لاصقة كما أنه مقاوم للغاية للمواد الكيميائية. تعتبر مادة PTFE مادة جيدة للقولبة بالضغط لأنها تتدفق بسهولة. يمكن تشكيل المحامل والجوانات وأجزاء العزل الكهربائي باستخدام PTFE.

مقارنة مع عمليات صب أخرى

صب الضغط وقولبة الحقن تتم مقارنتها بشكل متكرر لأن كلتا العمليتين تستخدمان القوالب. على الرغم من وجود درجة كبيرة من التداخل، فإن طريقتي التصنيع هاتين مختلفتان بشكل كبير وعادة ما تخدمان احتياجات تصنيع مختلفة.

فتح مقابل العفن المغلق

يستخدم صب الضغط تصميم القالب المفتوح. يتم وضع المادة في تجويف القالب المكشوف قبل أن يغلق الجزء العلوي من القالب فوقه. 

من ناحية أخرى، حقن صب يستخدم تصميم قالب مغلق. يتم حقن المادة في قالب مغلق بالفعل. توجد ممرات لإدخال المواد أو التنفيس.

تصميم جزء

إن الطبيعة المفتوحة للقوالب المستخدمة في القولبة بالضغط تجعلها عملية جيدة لصنع أجزاء كبيرة بأشكال هندسية غير معقدة، مثل الألواح. يمكن بسهولة تصنيع أجزاء مثل مصدات السيارات باستخدام هذه العملية. 

الطبيعة المغلقة لل حقن صب تجعلها القوالب عملية ممتازة لإنتاج أجزاء ذات تصميمات أكثر تعقيدًا. يتم إدخال المواد في القالب عند أ ارتفاع ضغط التي تمكنها من التدفق إلى أشكال معقدة.

تكلفة الإعداد

يميل إعداد عملية قولبة الحقن إلى أن يكون أكثر تكلفة من إعداد قولبة الضغط. تكاليف الأدوات مرتفعة جدًا لأنها يجب أن تكون قادرة على التعامل مع الضغوط العالية لعملية قولبة الحقن والتحكم بإحكام في معلمات العملية.

إن أدوات القولبة بالضغط لا تكلف الكثير، وهذا يجعلها خيارًا أفضل عندما يكون حجم الإنتاج أقل.

دورة تايمز

يمكن أن تتراوح دورات صب الضغط بين دقيقة وستة دقائق. من ناحية أخرى، يمكن أن تصل بعض دورات القولبة بالحقن إلى ثانيتين. 

هناك حالات حيث أوقات الإنتاج لصب الحقن تستغرق أكثر من دقيقة ولكنها بشكل عام أسرع عملية وتعد خيارًا ممتازًا للإنتاج الضخم. 

يأتي هذا الاختلاف في أوقات الدورة من حقيقة أن عمليات القولبة بالحقن عادة ما تكون مؤتمتة بالكامل بينما يمكن أن تكون عملية القولبة بالضغط يدوية حيث تحتاج الأجزاء إلى وقت للمعالجة قبل إخراجها. يمكن أيضًا إجراء تحميل المواد وإخراج الأجزاء يدويًا في قوالب الضغط.

مستوى الدقة

تعد عملية القولبة بالحقن عملية أكثر دقة مقارنةً بالقولبة بالضغط. القوالب المستخدمة في القولبة بالحقن مصنوعة من مواد قوية جدًا. هم أقل عرضة للإصابة بالعيوب التي تؤثر على أشكال وأبعاد الأجزاء.

مستوى الدقة مرتفع بدرجة كافية بحيث لا تحتاج الأجزاء المصبوبة بالحقن إلى أي شيء المعالجة البعدية. 

خيارات المواد

على الرغم من أن القولبة بالحقن تعمل بشكل جيد مع العديد من المواد، إلا أن هناك حالة خاصة مع القولبة بالضغط وهي أنه يمكن استخدام مركب القولبة السائبة أو مركب قولبة الألواح. تحتوي هذه المواد على ألياف مقطعة ويمكن استخدامها لتصنيع الأجزاء المركبة. 

لا يمكن لقولبة الحقن الاستفادة من هذه المواد وهي غير مناسبة لتصنيع أجزاء مصنوعة من مواد مركبة.

مزايا وعيوب صب الضغط

لقد نجا صب الضغط لأكثر من قرن من الزمان. وذلك لأن لها مميزات منها:

• تكلفة أقل للأدوات: المعدات المرتبطة بقولبة الضغط مثل المكابس الهيدروليكية ليست معقدة مثل المعدات المستخدمة في قولبة الحقن. وهذا يجعل بدء عملية صب الضغط أقل تكلفة.
• أفضل للإنتاج منخفض الحجم: إن التكلفة المنخفضة لأدوات التشكيل بالضغط تجعلها أفضل بالنسبة لأحجام الإنتاج المنخفضة. وذلك لأن هناك حاجة إلى عدد أقل من المنتجات لتحقيق التعادل. 
• رائعة للأشياء الكبيرة: العوامل المحددة الرئيسية من حيث حجم ووزن الأجزاء المصنوعة باستخدام صب الضغط هي حمولة وحجم المكبس. لذلك، يتم استخدام القولبة بالضغط بشكل شائع لتصنيع أجزاء أكبر مقارنةً بالقولبة بالحقن والعمليات الأخرى.
• الإدخالات ممكنة: إدراج صب هو صب مادة واحدة على أخرى. وهذا ممكن مع صب الضغط إذا تم استخدام الأساليب والأدوات الصحيحة.
• أجزاء قوية: ينتج صب الضغط أجزاء كثيفة قوية للغاية بفضل قوى الضغط الكبيرة التي يستخدمها.
• التوافق المادي: قالب الضغط متوافق مع العديد من أنواع المواد المختلفة بما في ذلك المركبات المشبعة بالألياف.

طريقة التصنيع هذه ليست مناسبة دائمًا لبعض المنتجات. تشمل عيوب صب الضغط ما يلي:

• تعقيد الجزء: إن مستوى التعقيد الذي يمكن تحقيقه باستخدام القولبة بالضغط ليس سيئًا ولكنه لا يمكنه التنافس مع القولبة بالحقن وبعض العمليات الأخرى.
• أوقات الإنتاج: أوقات الإنتاج لقولبة الضغط أطول من تلك الخاصة بقولبة الحقن.
• المعالجة البعدية: بدون التدابير الصحيحة، يمكن أن يكون الفلاش مشكلة كبيرة في قولبة الضغط. يجب إزالة هذه المواد الزائدة وقد تكون هذه الخطوة الإضافية باهظة الثمن.

تطبيقات صب الضغط

يمكن استخدام القولبة المضغوطة لتصنيع مجموعة واسعة من الأجزاء من البوليمرات البلاستيكية الحرارية والبوليمرات المتصلبة بالحرارة. بعض الأمثلة على ذلك هي:

• قطع كهربائية: يمكن تصنيع المقابس والألواح الأمامية والمفاتيح والمكونات الكهربائية الأخرى باستخدام القولبة المضغوطة.
• الأجهزة الإلكترونية: يمكن تصنيع أجزاء من لوحات المفاتيح وأجهزة التحكم في الألعاب وما إلى ذلك باستخدام هذه التقنية.
• قطع غيار السيارات: يمكن تصنيع الألواح الكبيرة والأجزاء الأخرى من المركبات باستخدام القولبة المضغوطة. 
• أجزاء الأجهزة الطبية: يتم تصنيع أقنعة التنفس والأجهزة الطبية الأخرى باستخدام قوالب الضغط.

وفي الختام

لا يتمتع القولبة بالضغط بتطور القولبة بالحقن، لكنها تظل أفضل طريقة لصنع أنواع معينة من المنتجات.

عملية التصنيع هذه بسيطة ويتم تحميل المواد يدويًا في القالب. على الرغم من بساطته، فإنه ينتج منتجات ذات قوة عالية جدًا، وسطح جيد، ويمكنه أيضًا إدارة بعض الأشكال الهندسية المعقدة. 

تعمل قوالب الضغط الآن مع العديد من المواد المتصلدة بالحرارة واللدائن الحرارية ويتم استخدام منتجاتها في العديد من الصناعات. 

تحدث إلى خبراء قوالب الضغط في Hongju اليوم

إن القولبة بالضغط هي عملية تصنيع متعددة الاستخدامات يمكنك استخدامها لتصنيع المنتجات التي تشمل الحلقات الدائرية ولوحات المفاتيح والأقدام المطاطية والمزيد. إنه اختيار ممتاز إذا كنت بحاجة إلى منتج منخفض إلى متوسط ​​الحجم. للحصول على أقصى استفادة من القولبة بالضغط، ستحتاج إلى فريق يتمتع بالخبرة في صنع منتجات عالية الجودة باستخدام هذه العملية. وهذا ما ستحصل عليه عندما تصل إليه الفريق في هونغجو.