اختصاصی بسپار/ تاثیر پارامترهای فرایند بر تکرارپذیری دقت وزن محصولات قالب‌گیری تزریقی کوچک

 بسپار/ایران پلیمر دقت تکرارپذیری وزن برای محصولات قالب‌گیری تزریقی، پارامتر فنی مهمی برای اندازه‌گیری کیفیت و دقت محصولات قالب‌گیری تزریقی و ارزیابی عملکرد دستگاه قالب‌گیری تزریقی است. در این مقاله، تاثیر دمای قالب، دمای مذاب، فشار فشرده‌‌سازی (packing) و مدت فشرده‌‌سازی بر وزن محصولات قالب‌گیری تزریقی کوچک با آزمایش متعامد تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر حداکثر فشار حفره بر وزن محصولات نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج تجربی نشان می‌دهد که فشار فشرده‌‌سازی، مهم‌ترین پارامتر فرایندی موثر بر وزن آزمونه‌‌های ساخته شده است. با افزایش فشار فشرده‌‌سازی وزن آزمونه‌‌های کشش و ضربه که قالب‌‌گیری می‌‌شدند افزایش می‌یابد. هنگامی که حداکثر فشار حفره به مقدار معینی می‌رسد (مقدار فشار آزمونه کشش 65 مگاپاسکال و مقدار فشار آزمونه ضربه 68 مگاپاسکال است) وزن محصول به سرعت افزایش می‌یابد. هنگامی‌‌که فشار فشرده‌‌سازی از 85 مگاپاسکال به 100 مگاپاسکال افزایش یافت، وزن آزمونه کشش از 0/544 گرم به 0/559 گرم، 2/7 درصد افزایش یافت و وزن آزمونه ضربه از 0/418 گرم به 0/425 گرم، 1/7 درصد افزایش یافت.

مقدمه
با توسعه فناوری تولید و قالب‌گیری مواد بسپاری، محصولات بسپاری دقیق‌‌تری در زمینه‌های فناوری پیشرفته مانند هوافضا، ابزار پزشکی، مهندسی زیستی، اپتیک دقیق، ارتباطات الکترونیکی و غیره استفاده می‌شوند. بیش از 90 درصد محصولات قالب‌گیری پلاستیکی از دو روش عمده شکل‌‌گیری، رانشگری (اکستروژن) و قالب‌گیری تزریقی هستند. این امر الزامات سخت‌‌گیرانه‌‌تری را برای دقت در کیفیت محصولات قالب‌گیری بسپاری مطرح می‌کند و تحقیق در مورد عوامل موثر بر دقت کیفیت و چگونگی ارزیابی علمی و موثر کیفیت محصولات قالب‌گیری شده، پیش‌شرط بهبود دقت کیفیت قالب‌گیری است.
قالب‌‌گیری تزریقی پلاستیک، یک فرایند پرکاربرد و پیچیده است و یک روش بسیار کارآمد برای تولید حجم زیادی از محصولات پلاستیکی، با نیاز به تولید زیاد و رواداری کم است. به عنوان یک روش ساخت برای تولید محصولات با شکل‌‌های مختلف و هندسه پیچیده با هزینه کم شناخته شده است. کیفیت قطعات تولید شده به روش قالب‌‌گیری تزریقی تابعی از مواد پلاستیکی، هندسه قطعه، ساختار قالب و شرایط فرایند است.
دقت تکرارپذیری محصولات قالب‌گیری تزریقی شامل سه جنبه، مانند اندازه، ظاهر و وزن تزریق است. می‌توان کیفیت و دقت محصولات تزریقی را اندازه‌‌گیری کرد. با این حال، اندازه و ظاهر محصولات به دلیل شکل متفاوت محصولات، متفاوت هستند. نمی‌توان از آن برای درک مقایسه کمی عملکرد محصولات مختلف و ماشین‌آلات مختلف استفاده کرد. بنابراین، دقت تکرار وزن تزریق معمولا به عنوان یک شاخص فنی برای اندازه‌‌گیری دقت کیفی محصولات تزریقی و ارزیابی عملکرد دستگاه قالب‌‌گیری تزریقی استفاده می‌شود. دقت تکرار وزن دستگاه قالب‌‌گیری تزریقی معمول حدود 1 درصد است، که می‌تواند به 8/0 درصد برسد. دقت دستگاه تزریق کمتر از 5/0 درصد است و در حال حاضر بالاترین سطح بین‌‌المللی کمتر از 15/0 درصد است. بهبود دقت تکرار وزن تزریق به درستی فرایند قالب و منطقی بودن طراحی ساختار، عملکرد مواد اولیه، منطقی بودن پارامترهای فرایند و عملکرد کنترلی دستگاه بستگی دارد. بنابراین، برای بهبود دقت تکرار وزن تزریق، مطالعه پارامترهای فرایندی موثر بر وزن تزریق و الگوریتم دقت تکرار وزن تزریق که با ویژگی‌های قالب‌گیری تزریقی مطابقت دارد، آموزنده است.

روش محاسبه
وزن تزریق، وزن مذاب بسپار از افشانک (نازل) دستگاه قالب‌‌گیری تزریقی است. وزن تزریق معمول بر اساس روش کنترل حجم تزریق به قطر ماردان تزریق و طول حوضچه (stroke) تزریق مربوط می‌شود. فرمول (1) محاسبه نظری آن است.

که در آن 𝑊 وزن تزریق برحسب گرم؛ 𝜌 چگالی بسپار در دمای اتاق برحسب گرم بر سانتی‌‌متر مکعب ؛ 𝐷𝑠 قطر ماردان برحسب سانتی‌‌متر؛ S طول حوضچه ماردان برحسب سانتی‌‌متر؛ 𝑉𝑎 ظرفیت تزریق واقعی برحسب سانتی‌‌متر مکعب؛ و 𝛿ضریب تزریق است که در مواد اولیه مختلف متفاوت است.
در (1)، قطر 𝐷𝑠 ماردان توسط دستگاه تزریق داده می‌شود و ضریب تجربی است. طول حوضچه تزریق S ماردان به دقت توسط حسگر جابه‌‌جایی اندازه‌‌گیری می‌شود و توسط سرووموتور که ماردان را به حرکت در می‌آورد، کنترل می‌شود. یعنی 𝑉𝑎 ثابت نگه داشته می‌شود. در روش سنتی کنترل حجم تزریق، 𝜌 یک مقدار ثابت است. وزن تزریق به دست آمده از (1) وزن محصول تزریق است. با این حال، در فرایند تزریق واقعی، 𝜌 واقعا ثابت نیست. آهنگ تغییر چگالی مذاب پلی‌‌پروپیلن (نام تجاری T30S، با آهنگ شارش مذاب (MFR) 2/3 گرم بر 10 دقیقه عرضه شده توسط شرکت Mao Ming Phoenix Ltd، چین) زمانی که فشار در دمای 190 درجه سلسیوس از 2 مگاپاسکال تا 30 مگاپاسکال افزایش می‌یابد، 6/44 درصد است. هنگامی که دما 200 درجه سلسیوس است، آهنگ تغییر پلی‌‌پروپیلن تحت فشار یکسان 6/64 درصد است. بنابراین، وزن تزریق به دست آمده با فرمول (1) وزن واقعی محصول قالب‌‌گیری تزریقی نیست. البته در روش سنتی کنترل حجم نمی‌توان به ثبات وزن محصولات تزریقی دست یافت. با توجه به فناوری کنترل PVT در فرایند تزریق، فرایند قالب‌گیری، به‌ویژه دما و فشار، تاثیر مهمی بر مذاب بسپار دارد. بنابراین در این مقاله تاثیر فرایند قالب‌گیری بر دقت وزن تزریق محصولات قالبگیری تزریقی کوچک مورد بررسی قرار می‌گیرد.
دقت تکرار به درجه سازگاری بین نتایج اندازه‌گیری‌های پیوسته یک محصول در شرایط اندازه‌گیری یکسان اشاره دارد. این، درجه خطای تکرار در نتایج اندازه‌‌گیری است.

برگردان: دکتر فاطمه خودکار
[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این گفت و گو را در شماره 248 ماهنامه بسپار از گروه مجلات بسپار که در اواسط خرداد ماه 1402 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.