برای تعیین و محاسبه تناژ دستگاه تزریق پلاستیک معمولا از یکی از 3 روش زیر استفاده می شود.
1 . بر اساس تجربه فروشندگان دستگاه های تزریق یا تولید کنندگان قطعات پلاستیکی
2 . بر اساس محاسبات سرانگشتی
3 . بر اساس محاسبات دقیق
ما در اینجا می خواهیم نحوه محاسبه تناژ دستگاه تزریق پلاستیک در دو حالت سرانگشتی (محاسبه سریع) و دقیق را آموزش دهیم. قبل از آن بهتر است تا با مفاهیم زیر آشنا شویم.
منظور از تناژ دستگاه تزریق پلاستیک و نیروی تزریق چیست ؟
منظور از تناژ یا همان نیروی بسته شدن گیره دستگاه تزریق پلاستیک در واقع نیرویی است که به دو نیمه قالب اعمال می شود تا از باز شدن دو نیمه قالب هنگام تزریق پلاستیک مذاب در حفره ها جلوگیری کند. در واقع حین تزریق ، فشار تزریق پلاستیک مذاب بر دیواره حفره قالب اعمال شده و با نیروی زیادی قصد جدا کردن صفحات قالب از یکدیگر را دارد که نیروی گیره (نیروی کلمپ) مانع از این کار شده و در نتیجه از ایجاد پلیسه بر روی قطعه (در محل جدایش صفحات قالب) جلوگیری می کند. چونکه نیروی گیره بر حسب تن (هر هزار کیلوگرم) بیان می شود به آن تناژ گفته می شود. تناژ دستگاه تزریق پلاستیک باید حدودا 10 درصد از نیروی تزریق بیشتر باشد که در ادامه نحوه محاسبه نیروی تزریق را آموزش می دهیم و سپس نیروی گیره یا همان تناژ را بدست می آوریم. اگر نیروی گیره یا همان کلمپ دستگاه کمتر از حد مورد نیاز باشد باعث جدایش صفحات قالب و تشکیل پلیسه در خط جدایش قطعه می شود و اگر بیشتر از حد مورد نیاز باشد باعث افزایش قیمت اولیه دستگاه مورد نیاز می شود و لذا باید این نیرو به دقت محاسبه شود.
نحوه محاسبه تناژ دستگاه تزریق پلاستیک به صورت دقیق
برای محاسبه تناژ دستگاه تزریق پلاستیک ابتدا باید نیروی تزریق را با استفاده از فرمول زیر بدست آوریم.
نیروی تزریق (F) = فشار تزریق (P) * سطح تصویر شده حفره های قالب و راهگاه ها (S)
منظور از فشار تزریق در واقع حداکثر فشار مواد مذاب در حفره قالب است و منظور از سطح تصویر شده یا همان پروجکت شده (Projected Area) سطح قطعه نیست بلکه سطح تصویر شده حفره ها و راهگاه های قالب در راستای عمود بر صفحات قالب است که در شکل زیر به خوبی نشان داده شده است.
مطابق نمودار بالا که نمودار زمان – فشار تزریق است در یک نقطه (نقطه D) فشار مواد مذاب در حفره به حداکثر خود می رسد که منظور از فشار تزریق دقیقا این فشار است.
سیکل تزریق مطابق نمودار بالا به ترتیب زیر است.
نقطه A تا C : پر شدن قالب با مواد مذاب
نقطه C تا D : فشرده شدن مواد پلاستیکی مذاب
نقطه D تا E : فاز هولد یا نگهدارنده (هولدینگ یا نگه داشتن)
نقطه E تا پران قطعه : افت فشار در حفره قالب با خنک و جامد شدن مواد مذاب
نمونه دیگری از سطح تصویر شده قطعه یا همان حفره قالب در شکل زیر نشان داده شده است.
شیوه محاسبه مساحت تصویر شده حفره ها و راهگاه ها (S) :
همانطور که گفتیم محاسبه سطح تصویر شده حفره ها و راهگاه های قالب به شکل هندسی قطعه بستگی دارد. راهگاه پس از تصویر شدن به صورت یک مستطیل در می آید که طول مستطیل برابر با طول راهگاه و عرض مستطیل برابر با قطر راهگاه است و بنابرین برای محاسبه سطح تصویر شده راهگاه کافیست تا طول آن را در عرض ضرب کنیم و سپس آن را در تعداد راهگاه ها ضرب نماییم تا مساحت کل تصویر شده راهگاه های قالب بدست آید. حفره قالب نیز پس از تصویر شدن ممکن است تصویری به شکل مستطیل و یا دایره و یا غیره داشته باشد (بستگی به شکل هندسی قطعه دارد) که با فرمول های محاسبه سطح می توان به راحتی مجموع سطوح تصویر شده حفره را بدست آورد و سپس آن را در تعداد حفره های قالب ضرب کرد و در نهایت سطح تصویر شده راهگاه ها و حفره ها را با هم جمع کرد تا S بدست آید.
نحوه بدست آوردن فشار تزریق (P) :
عوامل مختلفی در فشار تزریق تاثیر گذار هستند که مهمترین آنها عبارتند از ویسکوزیته مواد مذاب جاری در حفره قالب ، خواص سیال جاری ، دمای قالب ، ضخامت جداره قطعه ، چگالی مواد ، نسبت طول جریان مذاب به ضخامت دیواره قطعه و غیره.
فشار تزریق را از فرمول زیر بدست می آوریم.
فشار تزریق P = ضریب K ضرب در P0
ضریب K چیست ؟
با توجه به اینکه مواد ترموپلاستیک خواص متفاوتی دارند ، هر یک در یکی از 6 گروه زیر قرار می گیرند و ضریب K بر اساس جنس ماده و مطابق با گروه بندی زیر است.
گروه 1 : موادی از جنس PS , GPPS , HIPS , TPS , PE , PE-LD , PE-LLD , PE-MD , PE-HD , PP , PP-H , PP-CO , PP-EPDM با ضریب K برابر با 1
گروه 2 : موادی از جنس PA , PA6 , PA66 , PA11/12 , PBT , PETP با ضریب K برابر با 1.3 تا 1.35
گروه 3 : موادی از جنس CA , CAB , CAP , CP , EVA , PEEL , PUR/TPU , PPVC با ضریب K برابر با 1.35 تا 1.45
گروه 4 : موادی از جنس ABS , AAS/ASA , SAN , MBS , PPS , PPO-M , BDS , POM با ضریب K برابر با 1.45 تا 1.55
گروه 5 : موادی از جنس PMMA , PC/ABS , PC/PBT با ضریب K برابر با 1.55 تا 1.70
گروه 6 : موادی از جنس PC , PES , PSU , PEI , PEEK , UPVC با ضریب K برابر با 1.7 تا 1.9
P0 چیست ؟
برای بدست آوردن مقدار P0 یا همان Cavity Pressure از نمودار زیر کمک می گیریم. خط افقی نمودار زیر بیانگر کمترین ضخامت دیواره قطعه (Wall Tickness) و خط عمودی بیانگر فشار محفظه حفره قالب (Cavity Pressure) و خطوط منحنی شکل نیز بیانگر نسبت طولانی ترین مسیر تزریق به کمترین ضخامت دیواره قطعه (Flow Path to Wall Tickness Ratio) است. در واقع با داشتن کمترین ضخامت قطعه و نیز طولانی ترین مسیر تزریق می توانیم P0 را از روی نمودار بدست آوریم. برای مثال اگر کمترین ضخامت قطعه 1.6 میلی متر باشد و مقدار Flow Path to Wall Tickness Ratio برابر با 1 : 150 باشد ، با وصل کردن خطوط به هم از روی نمودار مقدار P0 برابر با 230 خواهد بود.
نکته اینکه طولانی ترین مسیر تزریق (Flow Path) که حاصل جمع طول اسپرو ، راهگاه و قطعه است در شکل زیر به خوبی نشان داده شده است. دقت کنید که در قالب های چند کویتی فقط طول مسیر تزریق یک قطعه باید در نظر گرفته شود.
در شکل زیر نمونه دیگری از طولانی ترین مسیر تزریق (Flow Path) که مجموع طول مسیر اسپرو ، راهگاه و قطعه است نشان داده شده است.
برای مشخص شدن این موضوع مثال زیر را در نظر بگیرید.
قطر بیرونی یک پایه نگهدارنده لامپ پلاستیکی از جنس پلی کربنات (PC) برابر با 10 سانتی متر ، ضخامت این قطعه در تمام نقاط برابر با 1.6 میلی متر و طولانی ترین مسیر تزریق (Flow Path) نیز 240 میلی متر است. در ضمن این قطعه در یک قالب 4 حفره ای تولید می شود که طول هر راهگاه آن برابر با 5 سانتی متر و قطر آن 1 سانتی متر است.
بنابرین :
نیروی تزریق (F) = فشار تزریق (P) * سطح تصویر شده حفره های قالب و راهگاه ها (S)
سظح تصویر شده هر حفره = 3.14 ضرب در شعاع به توان 2 = 3.14 * 5 * 5 = 78.5 سانتی متر مربع
سطح تصویر شده 4 حفره = 78.5 * 4 = 314 سانتی متر مربع
سطح تصویر شده هر راهگاه = 5 ضرب در 1 = 5 سانتی متر مربع
سطح تصویر شده 4 راهگاه = 5 سانتی متر مربع * 4 = 20 سانتی متر مربع
سطح تصویر شده کل حفره ها و راهگاه های قالب (S) = 314 + 20 = با 334 سانتی متر مربع
فشار تزریق P = ضریب K ضرب در P0
با توجه به اینکه جنس ماده مورد نظر از پلی کربنات (PC) است و در گروه 6 قرار می گیرد بنابرین ضریب K این ماده برابر با 1.9 است.
همچنین برای بدست آوردن P0 ، ضخامت قطعه و نیز طولانی ترین مسیر تزریق نسبت به کمترین ضخامت قطعه (Flow Path to Wall Tickness Ratio) را داریم.
ضخامت قطعه (Wall Tickness) = 1.6 میلی متر
طولانی ترین مسیر تزریق (Flow Path) = 240 میلی متر
Flow Path to Wall Tickness Ratio برابر است با 240 میلی متر تقسیم بر 1.6 میلی متر = 1 : 150
با داشتن این اعداد از روی نمودار ، مقدار P0 تقریبا برابر با 230 بار خواهد بود.
بنابرین :
فشار تزریق P = ضریب K (عدد 1.9) ضرب در P0 (عدد 230) = 437 بار یا همان Kg/cm2
و
نیروی تزریق (F) = فشار تزریق (P) * سطح تصویر شده حفره های قالب و راهگاه ها (S)
نیروی تزریق (F) = فشار تزریق 437 * سطح تصویر شده حفره های قالب و راهگاه ها 334 = 145,958 کیلوگرم
برای تبدیل نیروی تزریق به تن کافیست آن را بر عدد 1000 تقسیم کنیم و بنابرین نیروی تزریق برابر 145 تن خواهد بود و بنابرین نیروی گیره باید حدودا 10 درصد از نیروی تزریق بیشتر باشد و درنتیجه 145 + 14.5 برابر خواهد بود با 159.5 تن که برای تولید این قطعه به یک دستگاه با تناژ حداقل 160 تن نیاز خواهد بود.
نحوه محاسبه آن به صورت سرانگشتی
حال که با نحوه محاسبه تناژ دستگاه تزریق پلاستیک به صورت دقیق آشنا شدیم ، نحوه محاسبه آن به صورت سرانگشتی و سریع را نیز آموزش می دهیم. نکته اینکه در این روش جنس ماده تاثیری بر محاسبه تناژ ندارد و بنابرین اطمینان زیادی برای بدست آوردن تناژ با این روش وجود ندارد.
همانطور که گفتیم نیروی گیره حدودا 10 درصد باید بیشتر از نیروی باز شدن قالب توسط فشار تزریق باشد. فشار تزریق که بر حسب مگاپاسگال یا بار بیان می شود (هر مگاپاسکال برابر 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع یا همان 10 بار است) در ماردون حدودا 200 مگاپاسکال و در حفره اکثر قالب ها بین 20 تا 60 مگاپاسکال است. نیروی تزریق برابر است با فشار تزریق در حفره ضرب در سطح تصویر شده یا مصور حفره ها و راهگاه ها. در اکثر قالب ها با همین فرمول و با در نظر گرفتن فشار تزریق 40 مگاپاسکالی (400 کیلوگرم بر سانتی متر مربع یا همان 400 بار) می توان نیروی تزریق را سرانگشتی بدست آورد.
این فرمول برای همه قطعات با اشکال مختلف سازگار نیست. برای مثال در قطعات با ارتفاع زیاد مثل گلدان نمی توان گفت که نیروی تزریق برابر است با فشار ضرب در سطح تصویر شده چونکه ارتفاع گلدان بلند است و به دلیل شیب کم ، سطح تصویر شده واقعی نیست و کم است و برای پر شدن و تراکم و اتوکشی باید فشار تزریق بیشتر از حالت معمولی باشد که در اینصورت برای بدست آوردن نیروی تزریق باید فشار تزریق بیشتر شود و این عدد به 60 مگاپاسکال نزدیک تر می شود. یا در قطعاتی مثل داشبورد که مواد مذاب از چند گیت ولو عبور می کند و مساحت سطح تصویر شده بسیار زیاد است باید فشار تزدیق در فرمول به عدد 20 مگاپاسکال نزدیک تر شود و در غیر اینصورت نیروی تزریق به صورت غیر واقعی و در نتیجه تناژ نیروی گیره بسیار بیشتر از مقدار مورد نیاز بدست می آید که برای مثال با دستگاه 2000 تن می توان انواع سپر خودرو را تولید کرد و اگر با فرمول 40 مگاپاسکال در مساحت تصویر شده بخواهیم نیروی تزریق را بدست آوریم عددی در حدود 5000 تن بدست خواهد آمد.
بنابرین برای مثال بالا (مثال پایه نگهدارنده لامپ) با این روش محاسبه تناژ دستگاه تزریق پلاستیک به این صورت خواهد شد :
نیروی تزریق = 344 (سطح تصویر شده حفره ها و راهگاه ها) * 400 کیلوگرم بر سانتی متر مربع = 137,600 کیلوگرم
با تقسیم آن بر عدد 1000 مقار تناژ نیروی تزریق بر حسب تن بدست می آید که 137 کیلوگرم می شود. نیروی گیره باید حدودا 10 درصد از نیروی تزریق بیشتر باشد و بنابرین به عدد 150 تن می رسیم. این درحالیست که با فرمول دقیق که در بالا توضیح دادیم تناژ دستگاه تزریق پلاستیک مورد نیاز برای تولید این قطعه 160 تن بود.
نکته اینکه علاوه بر این روش های محاسباتی یکی دیگر از روش های دقیق استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی و تحلیل قالب گیری تزریقی است که این روش به زمان و هزینه بیشتری نیاز خواهد داشت.
آشنایی با مشخصات فنی ماشین تزریق 250 تن (فشار تزریق، وزن تزریق، ابعاد و …) و قیمت آن در این صفحه ⇐ قیمت دستگاه تزریق پلاستیک 250 تن
تنظیم تناژ مورد نیاز بر روی دستگاه به روش تجربی
حال اگر یک دستگاه با تناژی بالاتر از تناژ مورد نیاز برای تولید قطعه ای خاص داشته باشیم با روشی تجربی می توان تناژ دستگاه را بر روی عددی تنظیم کرد که متناسب با تناژ مورد نیاز باشد. در این روش تجربی ابتدا فشار تزریق در حداکثر حالت خود یعنی 60 مگاپاسکال در نظر گرفته می شود و بنابرین به هر سانتی متر مربع از مساحت تصویر شده حفره قالب حدودا 600 کیلوگرم نیرو وارد خواهد شد. فرض کنید که مساحت تصویر شده حفره قالب و راهگاه ها 300 سانتی متر مربع باشد و بدین ترتیب با فرمول سرانگشتی محاسبه تناژ ، ما حداکثر به 180 تن نیرو (300 ضرب در 600 برابر است با 180000 کیلوگرم) نیاز داریم و این درحالیست که تناژ دستگاه ما بر فرض 220 است که در اینصورت برای تولید این قطعه ، نیروی گیره بی دلیل بیش از حد بوده (اگر حداکثر نیروی گیره 220 تن اعمال شود) و باعث کاهش طول عمر دستگاه و قالب و همچنین افرایش مصرف انرژی می شود که در اینصورت ابتدا تناژ دستگاه بر روی 180 تن تنظیم می شود و دستگاه قطعه مورد نظر را تولید می کند و وزن قطعات تولیدی سنجیده شده و از نظر ایجاد پلیسه و کیفیت ظاهری بررسی می گردد. در صورتی که قطعه معیوب نباشد به صورت تجربی 5 تن (یا 10 تن) از تناژ دستگاه را کاهش داده (اینبار روی 175 تن تنظیم می شود) و اقدام به تولید قطعه می کنیم. اگر باز هم قطعه ایراد ظاهری نداشت و وزن آن نیز اندکی افزایش پیدا کرده بود (که طبیعی است) 5 تن دیگر از نیروی گیره را کاهش می دهیم و این کار را آنقدر تکرار می کنیم و رفته رفته تناژ دستگاه را کاهش می دهیم تا وزن قطعه به یکباره افزایش قابل توجهی نسبت به حالت های قبلی داشته باشد که در اینصورت کم کم شاهد ایجاد پلیسه هم خواهیم بود که بر فرض در این مثال در تناژ 150 تن این اتفاق بیفتد که در اینصورت حدودا 10 درصد ضریب اطمینان برای آن در نظر گرفته و نیروی گیره دستگاه را بر روی عدد 165 تن تنظیم می کنیم (150 تن به علاوه 10 درصد) و بدین ترتیب تناژ بهینه برای تولید این قطعه خاص بدست می آید.
بررسی ساختار ، اجزا و طرز کار انواع دستگاه های تزریق پلاستیک در این صفحه ⇐ دستگاه تزریق پلاستیک
بررسی مشخصات فنی و قیمت دستگاه های تزریق مخصوص تولید سبد میوه در این صفحه ⇐ مشخصات دستگاه تزریق پلاستیک سبد میوه
