راهنمای طراحی قطعه و قالب /بخش دوم: طراحی کلی

بسپار/ ایران پلیمر در حالی­که بسپارهای مهندسی در بسیاری از مصارف متنوع و کاربردی مورد استفاده قرار می­گیرند، عناصر طراحی مانند پشت­بندهای نواری (ribs)، ضخامت دیواره، انگشتی­ ها (bosses)، کاچه­ ها (gusset) (قطعه‌ای که برای افزایش اندازه یا استحکام معمولا به کناره‌ها اضافه می‌شود را گویند که در فرهنگ ریشه­ شناختی دکتر حسن دوست به معنی زیربغل و بغل کوه است) و شیب خروج دیواره قالب (draft) وجود دارند که برای اکثر قطعات پلاستیکی مشترک هستند. این بخش به مسائل عمومی طراحی و هم­چنین دیگر مسائلی که در هنگام طراحی قطعات ساخته شده از بسپار­های گرمانرم باید درنظر گرفته شود می ­پردازد.

با توجه به طولانی بودن این مبحث، در این مقاله تنها مسائل مربوط به طراحی ضخامت دیواره، محدودکننده ­ها (Restrictors) و راهگاه­ های جریان، پشت ­بندها، انگشتی­ ها، کاچه ­ها، گوشه­های تیز و شیب خروج آورده شده است و مابقی مسائل در شماره 2 همین بخش آورده خواهد شد.

ضخامت دیواره

ضخامت دیواره بر بسیاری از مشخصات کلیدی قطعه، از جمله عملکرد مکانیکی و زیردست (feel)، زیبایی ظاهری، قالب­ پذیری و اقتصادی بودن آن، به شدت تاثیر می­گذارد. ضخامت بهینه اغلب تعادل بین خواسته ­های متضاد، مانند استحکام در برابر کاهش وزن یا دوام در برابر هزینه، است. در مرحله طراحی، ضخامت دیواره را به دقت در نظر بگیرید تا از اصلاحات گران قیمت قالب و مشکلات قالب­گیری در فرایند تولید جلوگیری کنید.

در بخش­های ساده و تخت دیواره، هر 10 درصد افزایش ضخامت دیواره، حدود 33 درصد افزایش سفتی را فراهم می­کند. هم­چنین افزایش ضخامت دیواره باعث افزایش وزن، زمان چرخه و هزینه مواد می­شود. از ویژگی­های هندسی مانند پشت­ بند­ها، انحناها (curves) و کنگره ­­ها (corrugations) برای سفت شدن قطعات استفاده کنید. این ویژگی ­ها می ­توانند با افزایش بسیار کمی در وزن، زمان چرخه یا هزینه، استحکام را به مقدار کافی افزایش دهند. برای اطلاعات بیشتر در مورد طراحی سفتی قطعه، شماره ­ی بعدی مقاله را بخوانید.

هر دو عامل ابعاد و مواد، اثر ضخامت دیواره بر عملکرد ضربه را تعیین می­کنند. به ­طور کلی، افزایش ضخامت دیواره موجب کاهش کژی در هنگام ضربه و افزایش انرژی مورد نیاز برای ایجاد وادادگی (failure) می­شود. در برخی موارد، افزایش ضخامت دیواره می­تواند قطعه را تا نقطه ­ای سفت کند که قطعه نتواند انعطاف نشان دهد و انرژی ضربه را جذب کند. در نتیجه عملکرد ضربه کاهش می­یابد. اگر ضخامت بعضی از مواد، مانند پلی ­کربنات، بیش از حد ضخامت بحرانی باشد، مقاومت ضربه افت می ­کند. قطعات ساخته شده از پلی­ کربنات با ضخامت بیش از مقدار بحرانی می­توانند کاهش قابل توجهی در عملکرد ضربه نشان دهند. دیواره ­ها با ضخامت بیش از ضخامت بحرانی، ممکن است در حین ضربه، به جای ضربه­ خواری (ductile)، شکننده باشند. ضخامت بحرانی با کاهش دما و وزن مولکولی کاهش می­یابد. ضخامت بحرانی برای پلی­کربنات با گرانروی متوسط در دمای اتاق تقریبا 4/75  میلی­متر است (شکل 1).

برگردان: دکتر فاطمه خودکار

[email protected]

(ادامه دارد…)

متن کامل این مقاله را که در شماره 199ام ماهنامه بسپار در اردیبهشت ماه منتشر شده است، بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید.