راهگاه گرم یا هات رانر (Hot Runner) چیست؟

هندسه راهگاه در قالب‌های متعارف

یک راهگاه می‌بایست دارای سطح مقطع حداکثری و محیط حداقلی باشد. در حقیقت، مقطع راهگاه باید دارای نسبت حجم به مساحت بالایی باشد.

چنین شرایطی موجب کاهش افت حرارت و فشار و همچنین جامدسازی زودرسِ مواد مذاب درون راهگاه می‌گردد. سطح مقطع ایده‌آل در حقیقت نمایی کاملا گرد خواهد داشت.

چنین راهگاهی به اصطلاح تمام‌گرد نامیده می‌شود. اگرچه راهگاه تمام‌گرد مؤثرترین نوع راهگاه قلمداد می‌گردد، با این وجود به علت درگیر شدن هر دو نیمه‌ی قالب در فرآیند ساخت راهگاه، عموماً با هزینه ساخت بالایی همراه است.

نوع دیگر مقطع راهگاه مقطع ذوزنقه‌ای است. این مقطع کم‌هزینه‌تر از نوع تمام‌گرد و در عین حال به میزانی کافی مؤثر است. اضلاع راهگاه ذوزنقه‌ای می‌بایست به میزان 2 تا 5 درجه مورب طراحی گردند. راهگاه با مقطع ذوزنقه‌ای نسبت حجم به مساحت مناسبی را فراهم می‌سازد.

نوع سوم از مقطع یک راهگاه به اصطلاح نیمه‌گرد خوانده می‌شود. عموماً این نوع از مقطع به دلیل نسبت حجم به مساحت پایین پیشنهاد نمی‌گردد.

چگونگی گسترش راهگاه

قالب‌های مشابه چندکویته می‌بایست از شبکه “H متعادل” استفاده کنند. متعادل ساختن سیستم راهگاه موجب تضمین پرشدن کویته‌های قالب با سرعت و فشار یکسان می‌گردد (البته واضح است که همواره تمامی قالب‌ها چندکویته نبوده و یا هندسه‌ی قطعات تزریقی یکسان نمی‌باشد).

تله‌ی مواد سرد

در حین فرآیند تزریق، موج اول مواد مذاب عموماً به علت ساکن ماندن در نازل تا خروج شات قبلی ، کمی سرد می‌گردد. برای جلوگیری از ورود این مواد سرد به داخل کویته و بروز نقوص ظاهری در قطعه، از اِعمال تله‌های مواد سرد استفاده می‌شود.

این تله در حقیقت با ادامه دادن راهگاه اصلی در نقطه انشعاب به راهگاه‌های فرعی حاصل می‌گردد. نحوه تأثیر این تله‌ها بدین صورت است که مواد مذاب اولیه، که سردتر و دارای ویسکوزیته‌ی بالاتری است، توسط این تله‌ها جذب و در نتیجه مسیر مساعدی برای جریان پلیمر مذاب ثانوی که داغ‌تر و از ویسکوزیته‌ی پایین‌تری برخوردار است، فراهم می‌گردد.

قالب‌های بدون راهگاه

ساختار اینگونه قالب‌ها بدین شکل است که راهگاه، برخلاف قالب‌های متعارف بحث شده، در حقیقت جزئی از قالب محسوب نمی‌گردد. در عوض، راهگاه سیستمی مجزا و ادامه‌ی نازل دستگاه تزریق قلمداد می‌شود.

سیستم بدون راهگاه درجه حرارت و ویسکوزیته‌ی مواد مذاب درون خود را تقریباً با آنچه در سیلندر دستگاه موجود است، یکسان نگاه می‌دارد. دو نوع کلی از قالب‌های بدون راهگاه موجود هستند: سیستم عایق‌بندی شده و سیستم هات رانر یا راهگاه گرم.

سیستم عایق‌بندی شده

این سیستم مواد مذاب را درون راهگاه به جریان انداخته و سپس آن را سرد نموده تا لایه‌ای از مواد به عنوان عایق در اطراف دیواره‌های راهگاه تشکیل گردد.

لایه‌ی تشکیل شده موجب کم‌شدن قطر راهگاه و در نتیجه کمک به حفظ حرارت بخش مذاب مواد در هنگام انتظار جهت تزریق شات بعدی می‌گردد. طراحی این سیستم‌ها می‌بایست به گونه‌ای باشد که حجم راهگاه از حجم کویته فراتر نرفته و در عین حال، در هر شات، تمامی مواد مذاب موجود در راهگاه به طور کامل به کویته تزریق گردد.

این تزریقِ کامل بدان علت است که از تجمع بیشتر مواد درون راهگاه و در نتیجه افزایش ضخامت لایه‌ی عایق‌ساز جلوگیری گردد.

سیستم‌های عایق‌بندی شده از مزایای بسیار زیادی نسبت به سیستم‌های راهگاه معمولی برخوردار می‌باشند. این مزایا عبارتند از:

- حساسیت کمتر به متعادل‌سازی شبکه گسترش راهگاه
- کاهش تَرَک‌های مواد
- حجم پلیمر یکنواخت در قطعات تولیدی
- سیکل تولید سریع‌تر
- حذف راهگاه از قطعه نهایی
- کیفیت بالاتر قطعه
- کاهش فرسودگی اجزا

با وجود این مزایا، سیستم‌های عایق‌بندی شده دارای معایبی به شرح زیر می‌باشند:

- طراحی قالب عموماً پیچیده‌تر
- هزینه‌ی بیشتر ساخت قالب
- راه‌اندازی دشوار تا رسیدن به عملکرد دلخواه
- افت کیفی احتمالی در خواص گرمایی مواد به ویژه برای قالب‌های بزرگ و چندکویته.
- دشواری بیشتر در تغییر رنگ
- هزینه تعمیرات بالاتر

سیستم هات رانر

سیستم هات رانر از رواج بیشتری نسبت به سیستم پیشین برخوردار است. این سیستم کنترل بهتر درجه حرارت و دیگر شرایط فرآیند تزریق را میسر ساخته و آزادی بیشتری در طراحی قالب – به ویژه قالب‌های بزرگ و چندکویته – به همراه می‌آورد.

سیستم هات رانر در حقیقت در عین حفظ کلیه‌ی مزایای سیستم عایق‌بندی شده، عیوب آن را تا حدی مرتفع می‌سازد. به عنوان نمونه، فرآیند راه‌اندازی به دشواری سیستم پیشین نخواهد بود. در قیاس با سیستم راهگاه سرد، سیستم هات رانر دارای معایبی نیز می‌باشد:

- طراحی، تولید و عملکرد پیچیده‌ی قالب.
- هزینه تولید به مراتب بالاتر.

این معایب در واقع از نیاز به نصب مانیفولد در این سیستم‌ها، یکسان سازی حرارت تولیدی توسط مانیفولد و به حداقل رساندن وقفه‌های جریان پلیمر ناشی می‌گردند.

مانیفولد، به عنوان امتداد نازل سیلندر، پلیمر مذاب را از نازل تا گیت کویته هدایت می‌کند. برای انجام این کار، مانیفولد به المان‌های حرارتی مجهز بوده و توسط آن‌ها حرارت مواد را در میزان مطلوبی نگاه می‌دارد.

نصب و کنترل این المان‌ها و نیز عایق‌سازی قسمت‌های دیگر قالب نسبت به حرارت مانیفولد عملی دشوار و حائز اهمیت بسیار محسوب می‌گردد.

در حقیقت، نگرانی موردنظر این است که حرارت مانیفولد نباید سیکل خنک‌کاری دستگاه را تحت تأثیر قرار دهد.

نگرانی دیگر پیرامون هات رانر انبساط حرارتی اجزای قالب است. این امر از جزئیات بسیار حائز اهمیت در حوزه طراحی قالب به شمار رفته و نیازمند توجه ویژه‌ای به جاگیری و تنظیم صحیح مانیفولد و گیت‌های کویته می‌باشد.

منبع: آرتاک ماشین

ویکی پلاست | توسعه ارتباطات، افزایش اطلاعات