مشکلات احتمالی در فرایند تزریق پلاستیک

با وجود مزایای فراوان، این فرآیند در صورت کنترل‌نشدن پارامترهای کلیدی، می‌تواند با مشکلاتی همراه شود که کیفیت نهایی قطعه و هزینه‌های تولید را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در ادامه، به معرفی مراحل اصلی تزریق پلاستیک و رایج‌ترین ایرادات در هر مرحله می‌پردازیم.

آشنایی با فرایند تزریق پلاستیک

در این فرآیند، مواد پلاستیکی به‌صورت گرانول وارد دستگاه تزریق می‌شوند. گرانول‌ها در سیلندر دستگاه تحت حرارت ذوب شده و به حالت مذاب درمی‌آیند. سپس مواد مذاب توسط مارپیچ (اسکرو) به سمت نازل رانده شده و با فشار بالا وارد قالب می‌گردند.

پس از پر شدن کامل قالب، سیستم خنک‌کاری فعال می‌شود تا مذاب جامد گردد و قطعه نهایی شکل بگیرد. در پایان، قالب باز شده و قطعه از آن خارج می‌شود.

مراحل اصلی در فرایند تزریق پلاستیک

1. تغذیه مواد اولیه
   انتقال گرانول‌ها به قیف تغذیه دستگاه تزریق.

2. ذوب و اختلاط در سیلندر
   گرم شدن و مخلوط شدن یکنواخت مواد تا رسیدن به ویسکوزیته مناسب.

3. تزریق مواد مذاب به قالب
   هدایت مواد ذوب‌شده به داخل قالب با فشار بالا.

4. خنک‌کاری و انجماد
   کنترل دمای قالب برای سخت شدن ماده و تثبیت ابعاد قطعه.

5. خروج قطعه از قالب
   باز شدن قالب و خارج کردن قطعه نهایی.

هر یک از این مراحل در صورت تنظیم نادرست، می‌تواند منشأ بروز نقص یا ایراد در قطعه تولیدی باشد.

مشکلات رایج در مرحله تزریق اولیه

 ۱. حباب‌های هوا (Air Bubbles)

وجود حباب‌های هوا در قطعه موجب کاهش استحکام و ایجاد نقاط ضعیف در ساختار می‌شود.
علت: تهویه نامناسب قالب یا اختلاط ناقص مواد مذاب.
راهکار: طراحی خروجی‌های هوا در قالب و تنظیم سرعت تزریق.

 ۲. پر نشدن کامل قالب (Short Shot)

در این حالت، قالب به‌طور کامل پر نشده و قطعه ناقص شکل می‌گیرد.
علت: فشار تزریق ناکافی یا دمای پایین سیلندر.
راهکار: افزایش فشار و دمای تزریق، کنترل مناسب ویسکوزیته.

 ۳. خطوط جریان (Flow Lines)

خطوطی روی سطح قطعه ظاهر می‌شوند که ناشی از حرکت نامناسب جریان مواد در قالب است.
علت: سرعت پایین تزریق یا طراحی نامناسب مسیرهای جریان.
راهکار: افزایش سرعت تزریق و بازنگری طراحی راهگاه‌ها و دروازه‌ها.

مشکلات رایج در مرحله خنک‌کاری

 ۱. تاب‌برداشتگی (Warping)

تغییر شکل قطعه پس از خروج از قالب یکی از متداول‌ترین مشکلات در این مرحله است.
علت: خنک‌کاری غیریکنواخت یا طراحی غیربهینه قطعه.
راهکار: طراحی مناسب کانال‌های خنک‌کاری و کاهش اختلاف دمای قالب.

 ۲. ترک‌های سطحی (Surface Cracks)

ایجاد ترک‌های ریز در سطح قطعه که مقاومت مکانیکی را کاهش می‌دهد.
علت: تنش‌های داخلی ناشی از سرد شدن سریع یا فشار زیاد.
راهکار: افزایش زمان خنک‌کاری و کنترل فشار نگهداری.

جدول ۱ – مشکلات اولیه در تزریق پلاستیک

مشکلات ناشی از مواد اولیه

 ۱. رطوبت در مواد پلاستیکی

وجود رطوبت در گرانول‌ها می‌تواند باعث ایجاد حفره‌های ریز و لکه‌های سفید در قطعه شود.
راهکار: خشک کردن مواد پیش از تزریق و کنترل دمای خشک‌کن.

 ۲. آلودگی مواد

اختلاط دو نوع پلیمر ناسازگار یا وجود ذرات خارجی سبب تغییر رنگ و ضعف مکانیکی می‌شود.
راهکار: استفاده از فیلتر مناسب و جداسازی دقیق مواد قبل از تزریق.

 ۳. افت خواص مکانیکی

در صورت استفاده بیش از حد از مواد بازیافتی، مقاومت قطعه کاهش می‌یابد.
راهکار: ترکیب درصد مشخصی از مواد نو با مواد بازیافتی و کنترل مداوم کیفیت.

مشکلات ناشی از دما

سوختگی مواد (Burn Marks)

حرارت بیش از اندازه باعث سوختن پلاستیک و ایجاد لکه‌های تیره می‌شود.
علت: دمای بالا یا توقف طولانی مواد در سیلندر.
راهکار: کاهش دما، تنظیم زمان سیکل و جلوگیری از ماندگاری زیاد مذاب.

سردی بیش از حد (Cold Slug)

دمای پایین مواد مذاب منجر به پر نشدن کامل قالب یا سطح ناصاف قطعه می‌شود.
راهکار: افزایش دمای سیلندر و نازل، همچنین پیش‌گرم کردن قالب.

مشکلات ناشی از فشار

 فلاش (Flash)

تشکیل لایه‌های اضافی پلاستیک در لبه‌های قطعه به‌دلیل فشار بیش از حد یا بسته نشدن کامل قالب.
راهکار: کاهش فشار تزریق و تنظیم دقیق سیستم قفل قالب.

 حفره‌های انقباضی (Sink Marks)

فرو‌رفتگی‌های کوچک روی سطح که بر اثر فشار ناکافی یا خنک‌کاری نامناسب ایجاد می‌شوند.
راهکار: افزایش فشار نگهداری و بهبود سیستم خنک‌کاری قالب.

 جدول ۲ – مشکلات مرتبط با مواد، دما و فشار

مشکلات سطحی و ظاهری

 تغییر رنگ (Discoloration)

تغییر رنگ ناخواسته در قطعه می‌تواند ناشی از دمای زیاد یا رنگدانه نامرغوب باشد.
راهکار: استفاده از مستربچ باکیفیت و کنترل دقیق حرارت.

 خط جوش (Weld Line)

در محل تلاقی جریان‌های مذاب در قالب، خطوط ضعیفی به وجود می‌آید.
راهکار: افزایش دمای تزریق و اصلاح موقعیت دروازه‌ها در قالب.

 سطح مات یا ناهموار

ناهمواری سطحی معمولاً به دلیل خنک‌کاری غیریکدست یا سرعت بیش از حد تزریق رخ می‌دهد.
راهکار: کنترل سرعت تزریق و بهینه‌سازی طراحی کانال‌های خنک‌کاری.

ایرادات مکانیکی قطعات

 شکنندگی

استفاده بیش از اندازه از مواد بازیافتی یا خنک‌کاری سریع سبب تردی قطعه می‌شود.
راهکار: استفاده ترکیبی از مواد نو و بازیافتی و کاهش نرخ خنک‌کاری.

 اعوجاج ابعادی

انقباض نامتقارن موجب انحراف ابعاد از اندازه واقعی می‌شود.
راهکار: افزایش فشار نگهداری و طراحی متقارن‌تر قالب.

 حفره‌های داخلی (Voids)

فضاهای خالی درون قطعه باعث کاهش استحکام می‌شود.
راهکار: افزایش فشار تزریق و بهبود تهویه در قالب.

روش‌های نوین عیب‌یابی در تزریق پلاستیک

 سنسورهای هوشمند:
  نصب سنسورهای فشار و دما در قالب، امکان پایش لحظه‌ای فرآیند را فراهم می‌کند و به شناسایی زودهنگام مشکلات کمک می‌کند.

 شبیه‌سازی جریان مواد:
  نرم‌افزارهایی مانند Moldflow شرایط واقعی تزریق را شبیه‌سازی کرده و ایراداتی چون خط جوش یا تاب‌برداشتگی را پیش‌بینی می‌کنند.

 دوربین‌های حرارتی:
  برای کنترل یکنواختی خنک‌کاری و شناسایی نقاط داغ قالب مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 نگهداری پیش‌بینانه (Predictive Maintenance):
  تحلیل داده‌های به‌دست‌آمده از سنسورها می‌تواند خرابی‌های احتمالی دستگاه را پیش از وقوع شناسایی کند.

 جدول ۳ – مشکلات سطحی و مکانیکی

جمع‌بندی

فرایند تزریق پلاستیک با وجود دقت و کارایی بالا، فرآیندی حساس و چندمرحله‌ای است که نیازمند کنترل دقیق پارامترهای دما، فشار، خنک‌کاری و کیفیت مواد است.

مشکلاتی مانند حباب‌های هوا، تاب‌برداشتگی، فلاش، تغییر رنگ، خط جوش و اعوجاج ابعادی، همگی قابل پیشگیری‌اند اگر تنظیمات دستگاه، طراحی قالب و شرایط محیطی به درستی مدیریت شوند.

با بهره‌گیری از فناوری‌های جدید مانند سنسورهای هوشمند، تحلیل داده، شبیه‌سازی کامپیوتری و نگهداری پیش‌بینانه، می‌توان فرآیند تزریق پلاستیک را به‌طور کامل بهینه‌سازی کرد و به تولید محصولاتی با کیفیت بالا و حداقل ضایعات دست یافت.

منبع: ایران هایپلاست