مقایسه فرایندهای قالب گیری اکستروژن و تزریق

قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق دو فرایند اصلی در شکل‌دهی پلاستیک هستند که هرکدام مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند. انتخاب بین این دو فرایند به عوامل متعددی از جمله نوع پلاستیک، هندسه قطعه، حجم تولید و کیفیت سطح مورد نظر بستگی دارد. با افزایش نیاز روزافزون مردم به محصولات پلاستیکی با کیفیت، مطالعه دقیق مقایسه فرایندهای قالب‏ گیری اکستروژن و تزریق، خطوط تولید و فناوری کنترل مرتبط با آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار شده است. در صنعت پلاستیک، دستگاه‌های اکسترودر چینی و تجهیزات قالب‌گیری تزریقی به عنوان پرکاربردترین ابزارها شناخته می‌شوند. در این مقاله، با تمرکز بر این دو، به بررسی جامع فناوری‌های کنترل آن‌ها می پردازیم.

معرفی فرایند قالب گیری اکستروژن

اکستروژن، یکی از روش‌های اصلی شکل‌دهی پلاستیک است که به قالب‌گیری اکستروژن نیز معروف است. در این فرآیند، مواد پلاستیکی خام تحت حرارت و فشار قرار می‌گیرند و با حرکت مارپیچی درون بشکه اکسترودر، نرم شده و ذوب می‌شوند. سپس، این مواد مذاب از طریق یک قالب با شکل مشخص به بیرون رانده شده و به محصول نهایی تبدیل می‌شوند. در مقایسه فرآیندهای قالب گیری اکستروژن و تزریق، اکستروژن برای تولید محصولات پیوسته مانند لوله‌ها، پروفیل‌ها و فیلم‌ها مناسب‌تر است، در حالی که قالب‌گیری تزریقی برای تولید قطعات با شکل مشخص و حجم محدود به کار می‌رود.

دستگاه‌های اکسترودر چینی به عنوان یکی از تجهیزات پرکاربرد در این صنعت، نقش مهمی در تولید انواع محصولات پلاستیکی ایفا می‌کنند. با توجه به تنوع بالای محصولات اکستروژن شده، این فرآیند در صنایع مختلفی از جمله بسته‌بندی، ساخت و ساز و خودروسازی کاربرد گسترده‌ای دارد.

قالب گیری تزریقی چیست؟

قالب‌گیری تزریقی، یکی از روش‌های پرکاربرد شکل‌دهی پلاستیک است که از خاصیت ترموپلاستیک بودن مواد استفاده می‌کند. در این روش، پلاستیک خام پس از حرارت دیدن تا دمای ذوب، به حالت مایع چسبناک در می‌آید. سپس، این مایع مذاب با فشار بالا به داخل حفره بسته یک قالب تزریق می‌شود. پس از پر شدن کامل قالب و سرد شدن مواد، محصول پلاستیکی با شکل دقیق قالب از آن خارج می‌شود.

این فرآیند به دلیل امکان تولید قطعات پیچیده و با دقت بالا، در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، الکترونیک و بسته‌بندی کاربرد گسترده‌ای دارد. در مقایسه فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق، قالب‌گیری تزریقی برای تولید قطعات با حجم مشخص و شکل پیچیده مناسب‌تر است، در حالی که اکستروژن برای تولید محصولات پیوسته مانند لوله‌ها و پروفیل‌ها به کار می‌رود.

مطالب دیگر ما: پیشنهاد می کنیم مقاله ” انواع اکستروژن آلومینیوم کدامند؟ 3 نوع مهم اکستروژن آلومینیوم” را نیز مطالعه فرمائید.

تفاوت سیالیت در فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق

در مقایسه فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق، یکی از تفاوت‌های کلیدی آن‌ها در میزان سیالیت مورد نیاز مواد است. قالب‌گیری تزریقی به دلیل ماهیت بسته قالب و نیاز به پر شدن سریع و کامل حفره قالب، به مواد با سیالیت بالاتری نیاز دارد. این امر به ویژه در تولید محصولات با دیواره نازک و قطعات بزرگ اهمیت بیشتری می‌یابد. از طرف دیگر، فرآیند اکستروژن به دلیل حالت باز و وجود مقاومت کمتر در برابر جریان مواد، نسبت به سیالیت مواد حساسیت کمتری نشان می‌دهد. این تفاوت در سیالیت مورد نیاز، به نوع مواد پلاستیکی مصرفی، طراحی قالب و پارامترهای فرآیند در هر دو روش قالب‌گیری تاثیرگذار است.

قدرت ذوب در فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق

در مقایسه فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق، یکی از تفاوت‌های کلیدی آن‌ها در میزان استحکام مذاب مورد نیاز است. در قالب‌گیری تزریقی، مذاب پلاستیکی تحت فشار بالا به داخل حفره بسته قالب تزریق می‌شود و به شکل قطعه نهایی جامد می‌شود. به همین دلیل، محدودیت‌های هندسی قالب در این روش کمتر بر استحکام مذاب تأثیر می‌گذارد. اما در اکستروژن، مذاب پس از خروج از قالب به طور کامل جامد نمی‌شود و در حالت نیمه‌جامد قرار دارد. این حالت آزاد، به ویژه در فرآیندهایی مانند ریسندگی که به کشش مذاب نیاز است، می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. به همین دلیل، اکستروژن معمولاً به مذابی با استحکام بیشتر نیاز دارد تا بتوان آن را به شکل دلخواه درآورد.

برای غلبه بر این چالش، محصولات اکستروژن شده اغلب پس از خروج از دستگاه اکسترودر چینی، تحت فرآیندهای ثانویه مانند قالب‌گیری حرارتی یا قالب‌گیری با ضربه توخالی قرار می‌گیرند. در این فرآیندها، مذاب تحت کشش قرار می‌گیرد و به شکل نهایی خود در می‌آید. بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که قالب‌گیری تزریقی به طور کلی به استحکام مذاب بالایی نیاز ندارد، در حالی که اکستروژن معمولاً به استحکام مذاب بیشتری نیاز دارد.

مقایسه تحمل‌پذیری انبساط خروجی در قالب‌گیری تزریقی و اکستروژن

در مقایسه فرآیندهای قالب‌گیری تزریقی و اکستروژن، یکی از تفاوت‌های قابل توجه در میزان تحمل‌پذیری نسبت به انبساط خروجی است. قالب‌گیری تزریقی معمولاً به دلیل ماهیت بسته قالب و سرد شدن سریع مواد، انعطاف‌پذیری بیشتری در برابر انبساط خروجی دارد. به عبارت دیگر، تغییرات جزئی در حجم مواد پس از خنک شدن در قالب، تأثیر قابل توجهی بر کیفیت محصول نهایی نمی‌گذارد. اما در فرآیند اکستروژن، به دلیل حالت آزاد مذاب پس از خروج از قالب و ادامه فرایند شکل‌دهی در محیط باز، انبساط خروجی می‌تواند مشکلات جدی ایجاد کند.

این انبساط می‌تواند منجر به تغییر ابعاد محصول، ایجاد ناهمواری سطحی و حتی پیچ‌خوردگی محصول شود. به همین دلیل، کنترل دقیق ویسکوالاستیک مواد در فرآیند اکستروژن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است تا از بروز این مشکلات جلوگیری شود. در مقابل، در قالب‌گیری تزریقی، کنترل ویسکوالاستیک مواد به اندازه اکستروژن بحرانی نیست.

نوع مواد قابل اجرا در فرایند قالب گیری اکستروژن

اکستروژن قابلیت کار با انواع مختلفی از مواد را دارد، اما به طور کلی، مواد ترموپلاستیک برای این فرآیند مناسب‌تر هستند. مواد ترموپلاستیکی مانند پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی‌وینیل کلراید (PVC)، پلی‌استیرن (PS)، اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، پلی‌کربنات (PC) و پلی‌آمید (PA) به طور گسترده‌ای در این فرآیند مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، برخی از ترموست‌ها مانند رزین‌های اکریلیک، اپوکسی و ملامین نیز قابلیت اکستروژن دارند. این مواد با اعمال حرارت و فشار از قالب‌های مخصوص عبور داده می‌شوند تا به اشکال و مقاطع مورد نظر تبدیل شوند.

نوع مواد قابل اجرا در فرایند قالب گیری تزریقی

ترموپلاستیک‌ها به دلیل قابلیت ذوب شدن مکرر، ماده اولیه مناسبی برای فرآیند تزریق محسوب می‌شوند. به طور کلی، به جز تعداد بسیار کمی از ترموپلاستیک‌ها با خواص بسیار خاص، تقریباً تمام ترموپلاستیک‌ها را می‌توان به روش قالب‌گیری تزریقی شکل داد. یکی از نمونه‌های ترموستی که به این روش قابل پردازش است، پلاستیک‌های فنلی است.

مقایسه ویژگی های فرایند قالب گیری اکستروژن و تزریقی

در ادامه به ویژگی ها و مقایسه فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق می پردازیم.

ویژگی های فرایند قالب گیری اکستروژن

1. اکسترود کردن یک فرآیند تولید مداوم است که امکان تولید قطعات پلاستیکی با طول دلخواه را فراهم می‌کند. این روش به دلیل سرعت بالا، بسیار کارآمد است. در مقایسه فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق، اکستروژن برای تولید قطعات یکنواخت و طولانی مناسب‌تر است، در حالی که فرآیند تزریق بیشتر برای ساخت قطعات پیچیده و با جزئیات بالا به کار می‌رود.
2. قالب‌ های مورد استفاده در اکستروژن ساختار ساده‌ای دارند و به همین دلیل ساخت و نگهداری از آن‌ها آسان است. این امر باعث کاهش هزینه‌های اولیه و زمان راه‌اندازی می‌شود.
3. ساختار داخلی قطعات تولید شده به روش اکستروژن یکنواخت و فشرده است. همچنین، ابعاد این قطعات با دقت و ثبات بالایی تولید می‌شوند.
4. اکثر ترموپلاستیک‌ها به جز فلوروپلاستیک‌ها، قابلیت اکستروژن دارند و حتی برخی ترموست‌ها نیز قابل اکسترود هستند. با تغییر قالب اکستروژن می‌توان طیف وسیعی از محصولات پلاستیکی با اشکال و اندازه‌های مختلف تولید کرد.

ویژگی های قالب گیری تزریقی

• با استفاده از قالب‌گیری تزریقی، می‌توان محصولات پلاستیکی را در طرح‌ها و اشکال پیچیده و متنوعی تولید کرد که با روش‌های دیگر تولید امکان‌پذیر نیست.
• قالب‌گیری تزریقی امکان تولید محصولات پلاستیکی با ابعاد و ساختار بسیار دقیق و سطحی صاف و یکنواخت را فراهم می‌کند. این ویژگی، در مقایسه فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق، باعث می‌شود که قالب‌گیری تزریقی گزینه‌ای مناسب برای تولید قطعات پیچیده با جزئیات بالا باشد.
• تولید انبوه محصولات پلاستیکی با کیفیت یکسان و استانداردهای مشخص، یکی از مزایای مهم قالب‌گیری تزریقی است.
• فرآیند قالب‌گیری تزریقی قابل اتوماسیون کامل بوده و قالب‌ها به راحتی قابل تغییر و تنظیم هستند. این امر امکان تولید سریع و با راندمان بالا را فراهم می‌کند.
• هزینه اولیه سرمایه‌گذاری در تجهیزات و ساخت قالب‌های قالب‌ گیری تزریقی بالاست و کنترل دقیق پارامترهای فرآیند تولید برای دستیابی به محصولات با کیفیت ضروری است.
• کوتاه بودن چرخه تولید و راندمان بالای تولید از ویژگی‌های مهم این روش به شمار می‌آید.

مقایسه دستگاه اکسترودر و دستگاه قالب‌گیری تزریقی در تولید محصولات پلاستیکی

دستگاه اکسترودر چینی، ابزاری پرکاربرد در صنایع پلاستیک و لاستیک است که از طریق فرآیند اکستروژن، مواد را به شکل‌های مختلفی درمی‌آورد. این دستگاه‌ها در مراحل مختلف تولید، از جمله مخلوط‌سازی، دانه‌بندی و فیلتراسیون مواد اولیه، کاربرد دارند. با استفاده از اکسترودر می‌توان به صورت پیوسته طیف وسیعی از محصولات مانند لوله‌ها، پروفیل‌ها، ورق‌ها و فیلم‌ها را با کیفیت بالا و بهره‌وری مناسب تولید کرد. حال اگر بخواهیم به مقایسه فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق بپردازیم می‌توان گفت که اکستروژن بیشتر برای تولید محصولات پیوسته و در مقیاس‌های بزرگ کاربرد دارد، در حالی که قالب‌گیری تزریقی مناسب‌تر برای تولید قطعات پیچیده با دقت بالا و در تعداد کم است.

قالب‌ گیری تزریقی نیز یکی از روش‌های اصلی تولید قطعات پلاستیکی است که در آن مواد مذاب تحت فشار به درون حفره‌های یک قالب سرد تزریق می‌شوند تا به شکل دلخواه درآیند. این فرآیند به دو دسته اصلی قالب‌گیری تزریقی و ریخته‌گری قالب تقسیم می‌شود. دستگاه قالب‌گیری تزریقی، که به آن دستگاه تزریق یا دستگاه قالب‌گیری تزریقی نیز گفته می‌شود، تجهیزات اصلی برای تولید محصولات پلاستیکی از مواد ترموپلاستیک یا ترموست است. در این فرآیند، با استفاده از ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی و قالب‌های مخصوص، مواد مذاب به شکل قطعات مورد نظر در می‌آیند.

سخن پایانی

در این مقاله، به مقایسه فرآیندهای قالب‌ گیری اکستروژن و تزریق پرداختیم. هر دو این روش‌ها در صنعت پلاستیک کاربرد گسترده‌ای دارند و انتخاب بین آن‌ها به عوامل متعددی از جمله نوع محصول، حجم تولید، دقت ابعاد، پیچیدگی شکل قطعه و هزینه‌ها بستگی دارد.

سوالات متداول قالب گیری اکستروژن و تزریق