تحظى عملية التشكيل بالحقن بشعبية كبيرة بسبب فعاليتها من حيث التكلفة وقابليتها للتكرار. أليس كذلك؟ ومع ذلك، فإن مدى جودة المنتج الذي تقدمه هذه العملية يعتمد على القالب الذي تستخدمه. ينتج عن القالب ذي الأبعاد الخاطئة منتجات رديئة الجودة. ولكن هناك سؤال: كيف تجعل قالب الحقن مثاليًا في أبعاده؟
يبدو تصنيع القالب مهمة سهلة. ومع ذلك، فهي واحدة من أكثر العمليات صعوبة، ويمكن أن تؤدي الأخطاء الصغيرة إلى إفساد جودة القالب. إذا كان القالب غير صحيح، فإنه يكون عديم الفائدة ويتم التخلص منه، مما يكلف الشركات المصنعة أموالاً إضافية. سأشرح كيف يمكن صنع قالب بجودة جيدة في هذه المقالة. لذا، لنبدأ!
أساسيات قوالب الحقن وأهميتها
قبل مناقشة عملية التصنيع، دعونا نعرف أولاً ما هو القالب!
قالب الحقن عبارة عن هيكل مجوف بنصفين. يوجد داخل الصندوق المجوف تجاويف وقنوات. يتم ملء المادة المنصهرة داخل تلك التجاويف. تقوم القنوات داخل القالب بتنظيم الضغط ودرجة الحرارة. وبمجرد أن تجف المادة المنصهرة، فإنها تتبنى شكل القالب، مما يؤدي إلى تكوين المنتج المطلوب.
من هنا, الشركة المصنعة تحصل على منتج مماثل لشكل القالب. ببساطة، قالب الحقن هو أداة لصنع منتجات متعددة ذات أشكال متطابقة. على سبيل المثال، أنت بحاجة إلى غطاء هاتف محمول. في هذه الحالة، سيكون عليك إنشاء قالب مشابه للشكل الذي تريده. بمجرد أن يصبح القالب جاهزًا، سيكون عليك ملؤه بالبلاستيك المصهور.
بمجرد أن يجف البلاستيك، يتخذ شكل قالب يشبه غطاء الهاتف. يمكنك استخدام هذا القالب الواحد لصنع مئات وملايين أغطية الهواتف المحمولة. هذه القوالب متينة للغاية ومقاومة لدرجات الحرارة والضغط الشديدين. لذلك يمكن أن تظل في حالة جيدة ويمكن استخدامها مرارًا وتكرارًا لسنوات.
لذا، يستمر المصنعون في استخدام القالب وتصنيع منتجات متطابقة بكميات كبيرة. وهذا لا يوفر فقط منتجات متشابهة، ولكن هذه المنتجات منخفضة التكلفة أيضًا. والسبب هو أن القوالب تُصنع مرة واحدة فقط ويمكن إعادة استخدامها مرارًا وتكرارًا. لن تكون هناك أي تكلفة إضافية لصنع القوالب عند صنع منتجات بكميات كبيرة.
القالب ليس آلة ولكنه يلعب دورًا في عملية التصنيع. القوالب لا تعمل بشكل مستقل وتستخدم فقط لملء المواد المنصهرة. تضمن درجة الحرارة والضغط وغيرهما من المعايير الأخرى عمل القالب بشكل صحيح. الميزة البارزة لهذه الأدوات هي أنها تساعد في إنشاء منتجات بالجملة بأشكال متطابقة وبأسعار منخفضة.
كيف تُصنع قوالب الحقن؟ خطوة بخطوة
هل لديك فهم أساسي للقالب؟ سأشرح الأساسيات لأولئك الجدد في عملية التشكيل. لننتقل إلى موضوعنا الرئيسي: كيف يتم صنع القالب. في القسم أدناه، سأقوم بشرح صناعة القالب بخطوات سهلة. لنبدأ!
1- اختيار المواد
الخطوة الأولى في تصنيع القوالب هي اختيار المواد المناسبة. تتوفر أنواع مختلفة من المواد للمساعدة في صناعة القوالب. تخضع القوالب لضغوط ودرجات حرارة مختلفة، لذلك يجب أن تكون المواد المختارة متينة وقوية. بشكل عام، يعد الألومنيوم والصلب من الخيارات الشائعة لتصنيع قالب الحقن.
الفولاذ ممتاز ويوفر طول عمر استثنائي عند استخدامه في القوالب. ومع ذلك، فإن هذه المادة باهظة الثمن، وهو ما يعد عيباً. يعتبر الكثير من الناس أن الأسعار المرتفعة للفولاذ "تستحق ذلك". وعلى الجانب الآخر، يعتبر الألومنيوم بديلاً ميسور التكلفة للفولاذ ولكن له بعض القيود. فهو أقل متانة من الفولاذ ويمكن أن يتآكل بسرعة.
إضاءة سريعة: يعتمد اختيار المواد على احتياجات الشركة المصنعة ومتطلباتها. أوصي باختيار الفولاذ إذا كنت تريد قالبًا لصنع آلاف المنتجات. وعلى العكس من ذلك، فإن قالب الألومنيوم مناسب كحل قصير الأجل. تذكر أن استخدام أي من هذه المواد لن يؤثر على جودة المنتج.
2- تصميم القوالب
تصميم القالب هو أحد أهم الخطوات الحاسمة. أي خطأ طفيف في هذه المرحلة سيؤدي إلى الحصول على قالب بأبعاد خاطئة. بشكل عام، لدى الشركات مصممين متخصصين يهتمون بتصميم القوالب. والسبب هو أن الأشخاص العاديين يمكن أن يرتكبوا أخطاء أثناء التصميم.
استخدم المصممون بشكل عام برنامج CAM وبرنامج CAD لإنشاء النموذج ثلاثي الأبعاد. أولاً، يساعد برنامج CAM في صنع قالب. هذا النموذج مشابه للشكل المطلوب. على سبيل المثال، إذا كنت بحاجة إلى غطاء هاتف محمول، فسيكون النموذج المصنوع بواسطة CAM مطابقًا للشكل المطلوب لغطاء الهاتف المحمول.
بمجرد صنع النموذج، يخضع بعد ذلك لبرنامج CAD. يقوم هذا البرنامج بإنشاء تعليمات محوسبة تنتج نفس الشكل. يتم تغذية هذه التعليمات إلى الكمبيوتر للحصول على المنتج النهائي. تذكر، يجب اختيار تصميم القالب بعناية. سيكون منتجك النهائي مشابهًا لتصميم هذا القالب.
3- تصنيع القوالب
بمجرد أن يصبح التصميم جاهزاً، فإن الخطوة التالية هي التصنيع الآلي لإنشاء القالب. في هذه الخطوة، تتم معالجة المادة التي اخترتها من خلال تقنيات تصنيع مخصصة. هناك نوعان من التصنيع الآلي شائعان عندما يتعلق الأمر بإنشاء القالب، وهما كالتالي:
- التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي
- EDM (التصنيع الآلي بالتفريغ الكهربائي)
تستخدم كلتا هاتين التقنيتين أنظمة محوسبة للحصول على دقة ممتازة. في ماكينات التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي، يتم تغذية التصميم (CAD) بالتعليمات إلى الكمبيوتر. ثم يتم تشغيل الماكينة. يقوم الكمبيوتر بمعالجة التعليمات المشفرة المعطاة. ونتيجة لذلك، فإنه يأمر أدوات القطع بالتحرك بحيث يتم صنع القالب بالشكل المطلوب.
تذكّر أن حركة أدوات القطع يتم التحكم فيها بشكل كبير وآليًا، وبالتالي فإن فرص الخطأ ضئيلة للغاية. تستمر أدوات القطع في الحركة والقطع وتشكيل قطعة العمل (المادة). وبهذه الطريقة، تحصل على قالب الشكل المطلوب (على غرار التصميم الذي يتم تلقيمه إلى الكمبيوتر). تختلف طريقة عمل EDM لأنها لا تستخدم أدوات القطع.
وبدلاً من ذلك، فإنها تستخدم الشرر وتحرق المواد حسب التعليمات المحوسبة. وبهذه الطريقة، يحدث قطع المواد وتشكيلها دون أن تلامس أدوات القطع قطعة العمل. تعمل تقنيات التشغيل الآلي هذه على إنشاء قالب بالشكل المطلوب. يمكنك استخدام أي من هاتين الطريقتين للتشغيل الآلي. كلاهما ممتاز عندما يتعلق الأمر بدقة القالب.
4 - إنشاء التجاويف والقنوات (سبرنج، وعداءات، وبوابات)
تتضمن عملية تصنيع القوالب إنشاء تجاويف وقنوات القوالب. سأشرح إنشاء هذه القنوات بشكل منفصل لفهمها بشكل أفضل. التجاويف في القالب هي هياكل مجوفة مملوءة بالمواد المنصهرة أثناء إنشاء المنتج. القنوات هي مسارات تتدفق فيها السوائل لدخول التجاويف.
للقنوات أجزاء مختلفة، وهي كالتالي:
- سبرو: وهي نقطة بداية القنوات ويمكن الإشارة إليها كمدخل للمواد المنصهرة.
- العدائين هذه قنوات أو أنابيب صغيرة داخل القالب. تتبع المواد المنصهرة هذه المسارات للوصول من نقطة إلى أخرى. على سبيل المثال، تستخدم المواد المنصهرة عدّادات للوصول إلى تجاويف القالب.
- بوابات: البوابات هي النقاط التي يخرج منها السائل من القناة ويدخل إلى التجاويف. يدخل السائل إلى التجويف من خلال البوابات ويملأه.
يحتوي تصميم القالب على هذه القنوات والتجاويف. لذا، أثناء التصنيع الآلي، تقوم ماكينة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي بنحت وإزالة المواد لإنشاء التجاويف والقنوات. يتطلب حجم القنوات وقطرها الانتباه. يمكن أن تؤدي الأخطاء الصغيرة في حجم القناة إلى ظهور فقاعات هواء وعيوب أخرى.
5- إدخال دبوس القاذف
يتبع إنشاء التجاويف والقنوات في القالب إدخال دبوس قاذف. يساعد هذا الدبوس على إخراج المواد البلاستيكية التي تجف داخل القالب. بدون هذا القاذف، سيكون من المستحيل إخراج المنتج من القالب. تقوم الشركة المصنعة بحفر ثقب صغير في القالب.
يتم تثبيت مسمار قاذف على الفتحة. يتم توصيل لوحة الطرد بمسمار القاذف هذا.
تذكر أن لوحة الإخراج تبقى في الجزء السفلي من القالب. يحتوي الدبوس على نابض يسمح له بالتحرك. ونتيجة لذلك، تتحرك لوحة الطرد بسبب فعل الزنبرك. وينتج عن ذلك طرد المنتج (المملوء داخل القالب). تذكر أن بعض المصنعين يستخدمون أنظمة هيدروليكية لإدخال دبابيس القاذف.
6- التلميع والتشطيب
إدخال دبوس الإخراج هو الخطوة الأخيرة في إنشاء قالب الحقن. ومع ذلك، سيكون لهذا القالب سطح خشن وحواف غير مستوية، مما يؤثر على مظهره وملمسه. تتوفر ماكينات مختلفة لتنعيم السطح وتوحيده. وعادةً ما تستخدم الشركات المصنعة المعتمدة ماكينات طحن تعتمد على التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي.
تقوم هذه الماكينات بإزالة الأسطح غير المستوية وتنعيم الحواف. التلميع اختياري ويمكنه تحسين جمالية القالب. وبمجرد الانتهاء من تلميع السطح، يخضع القالب للاختبار النهائي. لدى الشركات فريق ضمان الجودة الذي يقوم بفحص القوالب لمختلف المعايير. القالب الذي يستوفي معايير موافقة فريق ضمان الجودة والعكس صحيح.
الخاتمة
تعتبر القوالب أدوات أساسية، خاصة في عملية التشكيل بالحقن. فهي تساعد في إنشاء المنتجات بسرعة وبدقة استثنائية. لا توجد طريقة أخرى يمكنها إنشاء منتجات متطابقة بهذه السرعة. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بصناعة القوالب، فإن الكثيرين ليس لديهم أدنى فكرة.
إن صناعة القوالب عملية تقنية بعض الشيء وتتطلب فهمًا لماكينات معينة. في هذه المقالة، ناقشت في هذه المقالة التصنيع السهل لتصنيع قوالب الحقن. تذكر أن جودة القالب تعتمد على تصميم القالب. بمجرد أن يصبح التصميم جاهزًا، ستقوم الماكينات القائمة على التحكم الرقمي بإنشاء المنتج النهائي بدقة.