قالب گیری دورانی پلاستیک ها چیست؟ پارامترهای مهم، مراحل و نحوه فرایند

فهرست بخش اول

مقدمه ای بر فرایند قالب گیری دورانی پلاستیک ها

مقایسه قالب گیری دورانی با سایر فرایندهای شکل دهی

چهار مرحله قالب گیری دورانی پلاستیک ها

بخش دوم (ادامه فرایند قالب گیری دورانی)

مقدمه، قالب گیری دورانی چیست؟

قالب گیری دورانی پلاستیک ها یا rotational moulding یا rotomoulding، یک فرایند ساخت و شکل دهی فشار پایین و دمای بالا برای محصولات توخالی یک تکه و یکپارچه است. این فرایند اولین بار در دهه 1940 میلادی شناخته شد. اولین کاربرد تجاری مفهوم قالب چرخشی برای پلاستیک ها ، از وینیل پلاستیزول ها برای پوشش دادن سطح داخلی قالب فلزی توخالی بود. محصولات معمولا شامل توپ های بازی و عروسک های اسباب بازی بود که از محصولات ابتدایی این روش بود.

این فرآیند با استفاده از PVC امروزه همچنان مورد استفاده گسترده است. در دهه 1950 به دلیل معرفی گریدهای پلی اتیلن پودری مخصوص فرآیند دورانی ، استفاده از فرآیند قالب گیری دورانی با سرعت بیشتری گسترش یافت. امروزه پلی اتیلن بیش از 90٪ از تناژ کل پلاستیک های مورد استفاده در قالب گیری چرخشی در سراسر جهان را تشکیل می دهد. این عمدتا به این دلیل است که جریان پودر، جریان ذوب و پایداری حرارتی این ماده به طور ایده آل متناسب با فرآیند است.

امروزه قالب گیری دورانی پلاستیک ها به عنوان یک جایگزین مهم برای فرایند های قالب گیری دمشی، ترموفرمینگ و قالبگیری تزریقی برای ساخت محصولات توخالی می باشد. این به علت این است محصولات ساخته شده با این روش تنش های کمتری دارند، ضخامت دیواره یکنواخت تری را تولید می کنند و در ساخت محصولات با اشکال پیچیده بهتر عمل می کند.

برخی محصولات تولیدی قالب گیری دورانی عبارتند از بشکه ها، مخازن، اسباب بازی، برخی تجهیزات پزشکی و قطعات خودرویی و برخی انواع داکت ها.

مقایسه قالب گیری دورانی با سایر فرایندهای شکل دهی پلاستیک ها

یک عیب قالب گیری دورانی زمان چرخه فرایند است که در مقایسه با سایر فرایندهای شکل دهی پلاستیک ها طولانی تر است. در جدول زیر پارامترهای مختلف در فرایند برای فرایند قالب گیری دورانی در مقایسه با فرایندهای قالب گیری دمشی و ترموفرمینگ آورده شده است.

نمودار گستردگی روش قالب گیری دورانی در دنیا

نمودار استفاده از روش قالب گیری دورانی در محصولات مختلف

مراحل قالب گیری دورانی پلاستیک ها

مراحل مختلف قالب گیری دورانی پلاستیک ها در شکل های زیر آورده شده است

در مرحله اول قالب گیری دورانی

 یک قالب تو خالی فلزی در دمای اتاق با مقدار از پیش تعیین شده و محاسبه شده متناسب با وزن نمونه از پودر یا مایع مواد اولیه پر می شود. اندازه و مقدار مواد وارد شده بستگی به مساحت سطح قالب، ضخامت قطعه و چگالی پلاستیک مورد استفاده دارد. یک مزیت بسیار مهم دیگر در روش قالب گیری دورانی پلاستیک ها عدم وجود ضایعات می باشد و همه پلاستیک مورد استفاده در ساخت قطعه مصرف می شود.

    - مرحله وارد کردن مواد و سپس بستن گیره های قالب

در مرحله دوم قالب گیری دورانی پلاستیک ها

با بسته شدن قالب و قرارگرفتن در موقعیت صحیح، قالب در یک محیط گرم شروع به چرخش دو دوجهت می کند. این گرمایش می تواند به روش های مختلفی مانند جابجایی و توسط الکتریسیته، مادون قرمز، شعله یا روغن باشد.

بسیار مهم است که توجه داشته باشید سرعت چرخش قالب در فرایند قالب گیری دورانی نسبتا پایین است (معمولا حداکثر تا 12 چرخش بر دقیقه). بنابراین فرایند نباید با روش سانتریفیوژ که با سرعت بالا انجام می شود اشتباه گرفته شود.

اگرچه ممکن است چرخش قالب با سرعت بالا در سانتریفیوژ، در وهله اول جذاب به نظر برسد چون باعث افزایش سرعت تولید محصول می شود، اما در ایجاد محصولات با شکل پیچیده مشکل ایجاد خواهد کرد. در قالبگیری دورانی، پلاستیک در کف قالب قرار می گیرد و با چرخش قالب گرم شده، تمام سطح قالب به پودر آغشته شده و پلاستیک مذاب را بر می دارند. با تغییر در سرعت محورهای عمود چرخش می توان ضخامت محصول را کنترل کرد. مناطقی که نیاز به ضخامت بالاتر دارند باید به طور منظم تری وارد استخرهای پودر شوند.

      - سرعت چرخش در قالب گیری دورانی:

نسبت سرعت ها در مورد دو محور قالب گیری دورانی را می توان به مقادیر مختلفی تنظیم کرد که این امر به شکل قطعه پلاستیکی بستگی دارد. نسبت سرعت سرعت محور اصلی (بازو) بر سرعت محور مینور (صفحه) تقسیم می شود. برای بدست آوردن قطعه با ضخامت دیواره یکنواخت معمولاً از نسبت سرعت 4: 1 استفاده می شود.

اگر می خواهید یک قطعه قالب گیری شده با ضخامت دیواره یکنواخت بدست آورید ، یک روش عملی خوب برای به دست آوردن نسبت سرعت صحیح برای یک قالب جدید ، قرار دادن پودر مواد به اندازه کافی برای دستیابی به یک پوشش فیلم نازک در کل سطح قالب است. سرعت های مخنلف را تنظیم و بررسی کنید تا تمامی سطح قالب با پودر پوشش داده شود. زمانی که همه مواد شارژ شده استفاده شد باید ضخامت یکنواختی به دست آورده باشید. همچنین یک روش به روزتر، استفاده از نرم افزارهای شبیه ساز کامپیوتری می باشد مانند RotoSim می باشد که می تواند سرعت دوران و چرخش قبل از اینکه حتی قالب روی دستگاه تعبیه شود محاسبه می کند. در قسمت های بعدی راجع به اهمیت سرعت چرخش در قالب گیری دورانی پلاستیک ها صحبت خواهیم کرد.

یکی از مهم ترین و اصلی ترین فرایند قالب گیری چرخشی یا دورانی، گرمادهی به پودر پلاستیک یا مایع از طریق افزایش دمای قالب می باشد. زمانی که دمای سطح داخل قالب به قدر کافی بالا باشد، مواد پلاستیک شروع به چسبیدن به آن می کند. وقتی قالب می چرخد و دوران می کند، حفره ها از میان استخرهای مواد پلاستیکی عبور کرده و دوباره اینکار تکرار می شود تا تمام مواد پلاستیکی روی سطح داخلی قالب قرار گیرد.

مرحله سوم قالب گیری دورانی پلاستیک ها:

در مرحله سوم، قالب گرم از آون یا المنت های گرم کننده جدا می شود و سیکل خنک سازی شروع می شود. دوران و چرخش قالب در این مرحله ادامه پیدا می کند. خنک سازی معمولا با هوای با سرعت بالا و یا گاهی اوقات با پاشش آب انجام می شود تا نمونه جامد و سفت شود. اگر در خنک سازی از آب استفاده گردد و این آب خیلی زیاد و زود به چرخه اضافه شود ممکن است باعث خرابی و جمع شدگی و تاب برداشتن محصول شود.

زمانی که مواد خنک می شود، از حالت ویسکوز و سیال گونه به یک حالت نیمه جامد و در انتهای مرحله خنک سازی به یک جامد سخت تبدیل می شوند. وقتی خنک سازی کافی باشد و به اتمام برسد، قالب می تواند باز شود.

در مرحله چهارم قالب گیری دورانی:

محصول نهایی ساخته شده و از قالب سرد و خنک شده جدا می شود و حال فرایند برای تولید محصول جدید و چرخه بعدی آماده است.

ادامه:

برای مطالعه ادامه فرایند قالب گیری دورانی اینجا کلیلک کنید.