در فرآیند قالبگیری تزریقی، گرانولهای پلیمری با استفاده از پیستون (Ram) یا پیچ مارپیچ (Screw) فشرده شده، حرارت داده میشوند تا به حالت مذاب درآیند و سپس تحت فشار به داخل یک قالب سرد و دوتکه تزریق میشوند (شکل 26.3(b)).
🔹 پس از تزریق، پلیمر تا دمایی کمتر از دمای انتقال شیشهای (Tg) سرد شده، سپس قالب باز شده و محصول از آن خارج میشود.
🔹 برای جبران انقباض پلیمر در قالب، مقداری ماده اضافی تزریق میشود.
🔹 مولکولهای پلیمر در حین تزریق به موازات جهت جریان قرار میگیرند که باعث افزایش استحکام میشود، اما خواص ماده را ناهمسانگرد (Anisotropic) میکند.
✅قالبگیری تزریقی یک فرآیند بسیار دقیق است، زیرا پلیمر در حین اعمال فشار سرد میشود.
❌ با این حال، این روش نسبتاً کند است (چرخه تولید بین ۱ تا ۵ دقیقه طول میکشد) و ساخت قالبها هزینه بالایی دارد.
✅دمای قالبگیری برای ترموپلاستیکها بین ۱۵۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد است (۱.۳ تا ۱.۶ برابر دمای Tg).
✅ برای ایجاد جزئیات دقیق، فشارهای بسیار بالایی مورد نیاز است که معمولاً بین ۳۰ تا ۱۲۰ مگاپاسکال (MN/m²) متغیر است.
انواع قالبگیری تزریقی
۱. قالبگیری تزریقی با گاز (Gas-Assisted Injection Molding)
🔹 در این روش، گاز (معمولاً نیتروژن) به داخل پلیمر مذاب در هنگام قالبگیری تزریق میشود.
🔹 این گاز مذاب را به سمت دیوارههای قالب فشار داده و باعث ایجاد قسمتهای توخالی یا کاهش مصرف مواد اولیه میشود.
🔹 این روش برای تولید قطعاتی با دیوارههای نازکتر از ۱ میلیمتر طراحی شده است.
🔹 نیازمند قالبهای مخصوص و ماشینآلاتی با فشار بالا و چرخه زمانی سریع است.
🔹 این روش بهطور ویژه برای قالبگیری لاستیک سیلیکونی مایع (LSR) که یک ماده ترموست است، به کار میرود.
🔹 LSR به داخل یک قالب گرم تزریق شده و در آنجا به یک قطعه انعطافپذیر و بادوام تبدیل میشود.
🔹 در این فرآیند، یک عامل فومزا یا گاز به پلیمر اضافه میشود که باعث ایجاد یک هسته داخلی سبک و یک پوسته خارجی جامد در قطعه تولیدی میشود.
🔹 این روش چگالی و وزن قطعات را کاهش داده اما استحکام آنها را حفظ میکند.
🔹در این فرآیند، پودر فلز با یک بایندر پلیمری ترکیب شده و مخلوط حاصل (Feedstock) به داخل قالب تزریق میشود.
🔹 پس از قالبگیری، بایندر حذف شده و قطعه در فرآیند تفجوشی (Sintering) به یک قطعه فلزی متراکم تبدیل میشود.
مزایای قالبگیری تزریقی
مقرونبهصرفه برای تولید در مقیاس بالا (هزاران قطعه در یک روز کاری تولید میشود).
قابلیت استفاده از طیف گستردهای از مواد، هم عمومی و هم تخصصی.
امکان طراحی پیچیده و دقیق، تنها محدود به طراحی قالب، ویژگیهای مواد و هزینهها.
امکان تولید قطعاتی بسیار کوچک (به اندازه دانه برنج) تا قطعات بسیار بزرگ مانند داشبورد خودرو.
تولید قطعات پیچیده که با روشهای ساخت سنتی امکانپذیر نیست.
روش کمهدررفت یا بدون ضایعات، با قابلیت بازیافت ۱۰۰٪ مواد زائد و استفاده مجدد در قالبگیری جدید.
معایب قالبگیری تزریقی
❌هزینه بالای اولیه برای طراحی و ساخت قالب و تجهیزات مورد نیاز.
❌ زمان طولانی برای طراحی و ساخت قالب، که فرآیند راهاندازی را کند میکند.
❌ محدودیتهای مواد و احتمال بروز نقص در قطعات تولید شده.
❌ چالشهای زیستمحیطی و پایداری به دلیل مصرف بالای انرژی و استفاده از مواد پلاستیکی.
❌ نیاز به مهندسی دقیق در طراحی قطعات، زیرا هر تغییر نیازمند اصلاح قالب است.
❌ بهترین گزینه برای تولیدات با حجم بالا، اما برای تولیدات کمتیراژ مقرونبهصرفه نیست.
کاربردهای قالبگیری تزریقی
قالبگیری تزریقی در بسیاری از صنایع برای تولید قطعات پلاستیکی در حجم بالا مورد استفاده قرار میگیرد. این فرآیند در ترکیب با روشهای مختلف، کاربردهای بیپایانی دارد. برخی از مهمترین موارد استفاده عبارتاند از:
🔹 قطعات خودرویی: داشبورد، دستگیرهها، قطعات داخلی و خارجی خودرو
🔹 بستهبندی مواد غذایی و نوشیدنی: ظروف پلاستیکی، بستهبندیهای مقاوم
🔹 مواد اولیه صنعتی: قرقرهها، میلهها، لولههای پلاستیکی
🔹 اسباببازیها و مجسمههای پلاستیکی
🔹 قطعات مبلمان: پایهها، قابها، دستگیرهها
🔹 اتصالات و بستهای صنعتی: پیچ و مهرههای پلاستیکی
🔹 قطعات مکانیکی: چرخدندهها، پمپها، اتصالات متحرک
🔹 قطعات سختافزاری و بدنههای الکترونیکی: قاب موبایل، بدنه لپتاپ، تجهیزات برقی
🔹 قطعات تجهیزات پزشکی: سرنگها، محفظههای دستگاههای پزشکی، قطعات ایمپلنت
🔹 قطعات عمومی پلاستیکی: محصولات مصرفی روزمره
جمعبندی
✅قالبگیری تزریقی یکی از پرکاربردترین روشهای تولید قطعات پلاستیکی در حجم بالا است.
✅ این روش قابلیت تولید قطعات با دقت بالا و طراحی پیچیده را فراهم میکند.
✅ هزینه اولیه بالایی دارد، اما در تولید انبوه بسیار مقرونبهصرفه است.
✅ دارای کاربردهای گسترده در صنایع مختلف، از خودروسازی گرفته تا بستهبندی، پزشکی و الکترونیک است.
❌ برای تولیدات کمتیراژ یا تغییرات مکرر در طراحی، ممکن است بهترین گزینه نباشد.