فولاد مناسب برای ساخت قالب تزریق پلاستیک

فولاد ساخت قالب تزریق پلاستیک موضوعی است که همیشه در تولید قطعات اهمیت داشته است. امروزه برای تولید قطعات مختلف صنعتی که از جنس پلاستیک هستند از انواع روش ها قالب سازی پلاستیک استفاده می کنند. فرقی نمی کند از کدام روش برای تولید استفاده شود، تمامی این روش ها نیاز به یک قالب یا الگوی ثابت دارند تا با استفاده از آن محصول نهایی را تولید نمایند.

قالب یا الگوهای ثابت را معمولا از جنس فولاد می سازند و به آن ها قالب فولادی گفته می شود. کیفیت محصول نهایی و کیفیت فرآیند تولید به میزان زیادی به طراحی قالب، جنس قالب و کیفیت ساخت قالب بستگی دارد. 

از آن جایی که فولادها انواع مختلف دارند و جنس فولاد در کیفیت ساخت قالب و فرایند قالب سازی پلاستیک به خصوص روش قالب تزریق پلاستیک اثر دارد در این مقاله قصد داریم به صورت اختصاصی راجع به فرایند ساخت قالب و جنس فولاد مناسب برای این فرایند را بررسی کنیم. اما قبل از هر موضوعی ابتدا راجع به فرایند ساخت قالب و مراحل آن یک توضیح مختصر داده، عوامل موثر قیمت ساخت قالب را بررسی می کنیم و در نهایت راجع به انواع فولادی که در این فرایند استفاده می شوند صحبت می کنیم.  

قیمت طراحی و ساخت قالب به چه عواملی وابسته است؟

قیمت طراحی و ساخت قالب به عوامل زیادی بستگی دارد اما در اینجا ما این هزینه ها را در سه بخش مختلف بررسی می کنیم: 1- قیمت متریال مصرفی در ساخت قالب و ساخت قطعه 2- قیمت تجهیزات  3- قیمت طراحی و نرم افزار های طراحی  ...

هزینه طراحی و ساخت در صنعت قالب سازی در چند جهت مورد بررسی قرار می گیرد. اولین نکته  این است که یک کارفرما بداند به چه محفظه ای با چه جنسی نیاز دارد؟ نوع محفظه و جنس آن که مشخص باشد می تواند مواد و متریال مصرفی و تجهیزات مورد نیاز را قیمت گذاری کرد. مواد اولیه ای که در این صنعت استفاده می شود شامل دو مرحله است، مواد و متریال مصرفی در ساخت قالب، مواد و متریال مصرفی که در تولید قطعه استفاده  می شود. بر اساس نوع متریال مصرفی در هر دو این مراحل، هزینه تولید تغییر می کند.

 قیمت ساخت قالب بر اساس جنس 

• متریال و مواد مصرفی مختلفی که در ساخت قالب استفاده می شود شامل موارد زیر می شود:

•  قالب‌های فلزی •  چوبی •  پلیمری •  آزبستی •  سیمانی •  گچی •  گلی •  پارچه •  سنگ •  لاستیکی • و ….

هر این از این جنس ها هزینه های مخصوص به خود را در تولید دارند. به طور کلی با استفاده از این متریال انواع قالب های صنعتی ساخته می شود. این تولیدات صنعتی بر اساس نوع کاربردشان نامگذاری می شوند به عنوان مثال محفظه های صنعتی که در ساخت قطعات پلاستیکی استفاده می شوند و به قالب سازی پلاستیک کمک می کنند از جنس فلز هستند اما به این محفظه ها، فلزی گفته نمی شود و در صنعت به عنوان محفظه های پلاستیک معرفی شده و شناخته می شود. پس برای تعیین قیمت ساخت قالب های صنعتی از عنوان زیر استفاده می شود:

•قیمت ساخت قالب‌های پلاستیک •فلزی •سیمانی •هزینه طراحی و ساخت گلی  •گچی • قیمت ساخت آزبست •نرخ ساخت شیشه •هزینه ساخت کاغذ •نرخ ساخت پلیمر •نرخ ساخت  سرامیک •هزینه ساخت چوب •قیمت ساخت پارچه •هزینه ساخت فوم •نرخ ساخت سنگ  •هزینه ساخت  مواد خوراکی •قیمت قالب تزریق پلاستیک

حال که هزینه ساخت خود محفظه و متریال مصرفی آن مشخص شد نوبت به متریال و موادی است که داخل خود محفظه ریخته می شود. این متریال بر اساس جنس قطعه تولیدی تعیین می شود. بعد از متریال مصرفی نوبت به تجهیزات  می رسد. ابزار و وسایل مورد نیز برای ساخت الگو های ثابت صنعتی نیز خود هزینه های جداگانه را دارند.

قیمت تجهیزات قالب سازی

بسته به اینکه از کدام روش ساخت و شیوه فرم دهی در ساخت قطعه های صنعتی استفاده می شود، نیاز به تجهیزات مختلفی است پس ابتدا باید انواع روش ها، شیوه کار و شیوه شکل دهی را بررسی کرده و با شناخت آن ها تجهیزات مورد نیاز هر روش را مشخص نمود.

• پرسی 

• تزریقی  

• فشاری  

• درون گرمایی درون سرمایی  

• برشی 

• فرم دهی  

• 

  خم‌کاری

• اکسترود

•  لرزشی

• فشار هیدرولیک 

• فشار باد

• فشار آب 

• سایشی

•  و… .

هر کدام از این روش ها  نیاز به تجهیزات و ادوات مخصوص به خود دارد. مسلماً آن چه که اهمیت دارد این است که هر کدام از این تجهیزات هزینه مخصوص به خود را دارد. به عنوان مثال در انواع قالبسازی پلاستیک روش تزریق پلاستیک به عنوان مدرن ترین و محبوب ترین روش شناخته می شود. در این روش از دستگاه های تزریق پلاستیک و نرم افزار های مخصوص استفاده می شود. هزینه تجهیزات روش تزریق پلاستیک نسبت به دیگر روش های این صنعت کمی بالاتر است. علت این موضوع به قیمت بالا دستگاه تزریق پلاستیک باز می گردد. اما نکته مهم اینجاست که در چرا با وجود هزینه بالا هنوز هم روش تزریق پلاستیک محبوب ترین و پرکاربردترین روش در این صنعت شناخته می شود؟ قیمت دستگاه قالب تزریق پلاستیک : دستگاه تزریق پلاستیک نسبت به دیگر دستگاه های این صنعت گران تر است اما این دستگاه و روش تزریق پلاستیک بسیار از مراحل ساخت را کاهش داده و در هزینه ها صرفه جویی می کند.

قیمت طراحی در قالب سازی

 در تمام انواع روش های تولید و ساخت لازم است که قبل از اجرای کار، قالب یا mold مورد نظر طراحی گردد. قیمت طراحی در ساخت قالب تمامی روش ها متغیر است زیرا موارد مختلفی در تعیین هزینه تاثیر گذارند و مهم‌ترین آن ها نوع نرم افزارهایی است که برای طراحی mold و طراحی قطعه به کار گرفته می شود. هر چه که طرح پیشنهادی پیچیده تر باشد هزینه طراحی نیز بیشتر می شود. در واحد طراحی برای ساخت یک محصول دو نوع طراحی انجام می شود. طراحی قالب تزریق پلاستیک و طراحی محصول. در مرحله طراحی، مهندسان طراح با استفاده از دانش و تجربه خود به کمک نرم افزار ها به طراحی این محفظه ها می پردازند. نرم افزارهای طراحی در هر روش  متغیر است، به عنوان مثال نرم افزار های طراحی قالب پلاستیک عبارت‌اند از: نرم افزارهایی مانند نرم افزار Solidworks ، Mechanical Desktop ، CATIA با استفاده از این نرم افزار ها مدل سه بعدی ساخته می شود. که این مدل سه بعدی مبنای ماشین کاری محفظه به وسیله  انواع ماشین های قالب سازی است. کنترل کیفی یعنی ارزیابی قابلیت ها و ویژگی محفظه در کنار بکار گیری ماشین های قالبسازی مانند CNC، وایرکات، اسپارک، انواع دریل، فرز، ماشین تراش، دستگاه پرس و ... که این کنترل، کمک می کند تا خطا ها در طراحی و تولید محفظه به حداقل میزان خود برسد و کیفیت نهایی آن با کیفیت روز دنیا در این زمینه یکسان باشد. کلیه فرایند طراحی و ساخت محفظه به وسیله نرم افزارMS Project در مراحل مختلف کنترل می شود. این محفظه و حفره ساخته شده قبل از آخرین مرحله یعنی آبکاری و سخت کاری، به وسیله دستگاه تست مورد بررسی دقیق قرار می گیرد. کاربرد سیستماتیک ابزارهای مهندسی صنایع و مهندسی مکانیک موجب بالا رفتن ضریب اطمینان در تولید محفظه تزریق شده است که با به کارگیری آن می توان در یک زمان مشخص با صرف هزینه ای بهینه و حداقل وجود ضایعات ممکن الگوی ثابت محصول  مورد نظر را تولید کرد.

اصول و مراحل طراحی و ساخت قالب  مرحله به مرحله

در صنعت طراحی، قبل از اینکه قرار دادی منعقد شود ابتدا قطعه و تجهیزات مورد نیاز برای ساخت  را مشخص می کنند و در شرکت های قالب سازی این تجهیزات امکان سنجی می شود. بعد از اینکه امکانات و توانایی های شرکت تأیید شد قراردادی منعقد می شود و ساخت قطعه وارد فاز مقدماتی می شود. در فاز مقدماتی ابتدا اطلاعات مربوط به قطعه که توسط کارفرما ارائه می شود به شکل زیر بررسی می شود: نقشه و فایل های مربوط به قطعه، مدارک فنی مربوط به مواد اولیه، محل قرار گیری قطعه، نوع و شرایط کارکرد قطعه، تعداد ضرب قطعه، تست ها و موارد کنترل کیفی قطعه (test plan) و نیز موارد حائز اهمیت در بکار گیری قطعه به صورت مکتوب از مشتری اخذ گردیده و در پایان این مرحله مشتری و شرکت در مورد تمام موارد حائز اهمیت به توافق خواهند رسید و هیچ گونه ابهامی در این زمینه باقی نخواهد ماند . سپس باقی مراحل زیر به ترتیب انجام می شود:

1. تهیه فایل ابر نقاط قطعه(برای اطمینان از دقیق شدن اندازه ها)

2. طراحی قطعه با نرم افزار

3. طراحی قالب قطعه و همچنین مکانیزم های مناسب

4. تحلیل فرایند تولید قطعه با نرم افزار

5. تهیه جنس های مورد نیاز برای ساخت قالب

6. ساخت قسمت های مختلف قالب با cnc

7. مراحل تکمیلی ساخت قالب در کارگاه

8. تست قالب ساخته شده

9. آبکاری و سخت کاری های نهایی قالب

از جمله کاربردهای قالب تزریق پلاستیک در صنایع مختلف می توانیم به صنعت بسته بندی، خودروسازی، صنعت لوازم خانگی و صنعت قالب تزریق پلاستیک برای تولید اسباب بازی اشاره کنیم. 

مراحل ذکر شده به طور کلی بیان کننده مراحل ساخت است که ساخت قالب تزریق پلاستیک نیز از همین اصول پیروی می کند. گوشه ای از این مراحل را در ویدئو زیر می توانید مشاهده کنید:

قالب سازی پلاستیک و تأثیر نوع فولاد بر آن

تا به اینجای مقاله راجع به قیمت ساخت قالب، مراحل طراحی و ساخت قالب صحبت کردیم، حال به مرحله انتخاب آلیاژ و فولادی می رسیم که در فرایند ساخت استفاده می شود. آن چیزی که در انتخاب متریال اولیه ساخت قالب اهمیت دارد، این است که محفظه ساخته شده از کیفیت و استحکام بالایی در حین فرایند تولید برخوردار باشد. اصولا این محفظه یا mold از جنس فولاد و آلیاژهای آن ساخته می شود.

المان‌ها و عناصر تشکیل دهنده مختلفی در یک آلیاژ فولادی وجود دارد، که برای استحکام ساختاری فلز حائز اهمیت است. اما روش و چگونگی قالب سازی نیز دارای اهمیت بالایی می‌باشد. یعنی از چه روشی برای ساخت قالب استفاده شود هم مهم است. راه و روش‌های مختلف، و پیشرفته‌ای مانند ذوب مجدد فولاد در محیط خلأ و متالوژی پودری، می‌توانند موجب پدیده شکل‌گیری ساختار بسیار پیوسته از فولاد شوند. یعنی قالب با کیفیت‌تری تولید شود، اما به طبع هزینه ساخت قالب از این روش‌ها بیشتر خواهد شد. برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به این موضوع می‌توانید با واحد فروش شرکت قالب سازی فن آور پلاستیک تماس بگیرید.

انتخاب فولاد قالب تزریق پلاستیک

شاید برایتان سؤال باشد که چرا اصلاً از قالب در فرایند ساخت قطعات پلاستیکی استفاده می‌شود؟ مهمترین و اصلی‌ترین علت آن این است که پلاستیک قابلیت چکش‌خواری یا فرم دهی ندارد، به همین دلیل آن را ذوب می‌کنند و به درون قالب تزریق می‌کنند تا شکل قطعه موردنظر را، پیدا کند. از این رو نیاز به قالب ها جهت انجام این پروسه، احساس می‌شود. این قالب ها چون در تولید انبوه استفاده می‌شوند باید از نظر مقاومت در برابر اصطکاک و دمای بالا، مقاوم باشند. یکی از فلزات که این ویژگی‌ها را می‌تواند به قالب بدهد فولاد است به همین جهت به این فولادها، فولاد قالب پلاستیکی می‌گویند. قالب های فولادی معمولاً دارای کیفیت سطح بالا بوده و کیفیت قطعه تولیدی را تضمین می‌کنند. کیفیت طراحی و ساخت قالب برای یک شرک قالب سازی بسیار پر اهمیت است چرا که انتخاب قالبی با حداکثر بازدهی و طول عمر، بر میزان تولیدات و روند بی وقفه تولید، تأثیر مستقیم خواهد داشت. بهتر است در زمینه انتخاب فولاد برای ساخت قالب با دقت کافی و بررسی کامل عمل کرد و تصمیم نهایی را گرفت. چرا که قالب‌های فولادی پلاستیک، انواع مختلف با قیمت‌های متفاوتی دارند. برای انتخاب فولاد مناسب برای ساخت قالب تزریق پلاستیک عوامل مختلفی را در نظر می‌گیرند تا کیفیت ساخت قالب و کیفیت فرایند تزریق پلاستیک در حداکثر میزان خود باشد. در اینجا مهمترین عواملی که در انتخاب فولاد تأثیرگذارند عبارت‌اند از:

• مواد اولیه و انواع پلاستیک ها
• طراحی قالب و شکل هندسی قالب میزان سایش قالب در هر دوره از فرایند تزریق پلاستیک
• قابلیت پولیش قالب (این ویژگی در کیفیت محصول نهایی بسیار اثرگذار است)
• طراحی قطعه و کاربرد آن
• تعداد قطعات تولیدی توسط قالب
• طراحی و شکل داده حفره های قالب
• روش عملیات حرارتی که بر روی قالب انجام می‌شود

برای بررسی تک تک این عوامل نیاز به یک مقاله جداگانه است در اینجا دو عامل مهم یعنی مواد اولیه و طراحی و ساخت قالب را موردبررسی قرار می‌دهیم.

تأثیر مواد اولیه پلاستیکی در انتخاب فولاد 

مواد اولیه در طول فرایند تزریق ابتدا ذوب می‌شوند سپس تحت فشار و دما به شکل قالب درآمده و سخت می‌شوند و پس از سرد شدن از قالب خارج می‌شوند. تا زمانی که تغییرات فیزیکی و شیمیایی در مواد اولیه و قالب اتفاق نیفتد این سیکل و چرخه تکرار می‌شود. از جمله مواد اولیه که در این فرایند استفاده می‌شوند عبارت‌اند از:

• ای بی اس (A.B.S)
• اکریلیک (Acrylic )
• سلولزها (Cellulose )
• فلوروکربن (Fluorocarbons )
• اکریلیک Acrylic
• آلکیدها Alkyds
• اپوکسی ها Epoxies
• سیلیکون ها Silicones
• پلی کربنات (polycarbonate )
• پلی اتیلن (Polyethylene)
• پلی پروپیلن (Polypropylene)
• استیرین/پلی استیرین (Polystyrene )
• پلی وینیل کلراید/پی وی سی (PVC)

برای هر یک از این مواد اولیه فولاد خاص با ویژگی‌های خاص در نظر می‌گیرند به عنوان مثال برای تولید قطعات از جنس  وینیل / پی وی سی، در فرایند ساخت قالب از فولاد زد زنگ مانند فولاد DME #6استفاده می‌شود.

تأثیر طراحی قالب در انتخاب فولاد 

زمانی که قرار است فولاد مناسب برای ساخت قالب تزریق پلاستیک را انتخاب کنند حتماً به طرح اولیه قالب نیز توجه می‌کنند. شاید برایتان سؤال باشد چرا طرح قالب ممکن است جنس فولاد را تغییر دهد، ابتدا باید بگویم که طرح قالب بر اساس طراحی محصول انجام می‌شود و آنچه به عنوان قالب شناخته می‌شود همان شکل اولیه محصول است. پس این طرح محصول شما است، هر چه این طرح قالب پیچیده‌تر باشد، دارای زوایای مختلف باشد و یا دارای حفره های متعدد باشد، جنس فولاد انتخابی متغیر می‌شود. به عنوان مثال کیفیت سطح در حفره قالب به طور مستقیم بر کیفیت سطح قطعات پلاستیکی تولیدشده تأثیرگذار است. کیفیت سطح بهتر قالب، باعث کیفیت بهتر در سطح قطعات می‌شود. از طرف دیگر این طراحی قالب است که نوع صیقل دهی و پوشش دهی قالب را تعیین می‌کند. به عنوان مثال پوشش دهی کروم نیاز به فولادی خاص دارد. از طرفی دیگر این طرح اولیه قالب است که عمر تقریبی آن را تخمین می‌زند. عمر قالب برای تولید تعداد قطعات قابل قبول، در انتخاب نوع  فولاد بسیار اثرگذار است. این موضوع به‌قدری اهمیت دارد که در بعضی از موارد انتخاب فولاد قالب تزریق پلاستیک، توسط طراح قالب انجام می‌شود.

قالب ها بر اساس طول عمری که دارند شامل:

قالب کوتاه مدت: این قالب ها چون قرار است سیکل‌های تزریق پلاستیک کمی داشته باشند معمولاً از جنس آلومینیوم ، و فولادهای کم کربن ساخته می‌شوند.

قالب میان مدت: این قالب ها چون بیشتر از گروه قبلی استفاده می‌شوند اما تولید انبوه ندارند باید مقاومت نسبی داشته باشند. به همین دلیل برای این قالب ها فولاد P20 ,P21  و فولادهایی با کربن متوسط پیشنهاد می‌شود.

قالب بلند مدت: دقیقاً قالبی است که قرار است بارها و بارها استفاده شود و در تولیدهای انبوه استفاده شود. برای ساخت این محفظه ها ورق‌های کرومی، P20  نیترید شده، فولاد زد زنگ، فولادهای ابزار H13,D2,S7 و یا دیگر فولادهای سخت شده با آب و روغن، پیشنهاد می‌شود.

انواع فولاد که در ساخت قالب تزریق پلاستیک استفاده می‌شود

حال که با انواع عوامل مؤثر در انتخاب فولاد آشنا شدیم لازم می‌دانم در اینجای مقاله انواع فولادهایی که در ساخت قالب تزریق پلاستیک استفاده می‌شود را معرفی کنیم و به صورت مختصر برخی از پرکاربردترین‌های آن‌ها را بررسی کنیم. انواع این فولاد عبارت‌اند از:

• AISI
• P21
• H13
• A2
• A4
• A6
• A8
• ۴۱۴۰
• ۴۱۵۰
• ۱٫۲۳۱۲ - P20- M200
• P2
• ۰۱
• ۰۲
• S7
• 2083
• 2311
• 2738
• MO40

کاربرد فولاد قالب پلاستیکی محدود به قالب های تزریق پلاستیک نیست و در قالب سازی آلومینیوم نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولاد H13 و H11 دو فولادی هستند که در قالب سازی آلومینیوم مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برای اطلاع از انواع فولاد مورد استفاده در صنعت ساخت قالب تزریق پلاستیک و استانداردهای متداول آن در سطح جهانی و معرفی مختصر برخی از پرکاربردترین آنها می توانید به مقاله دیگری در همین سایت تحت عنوان معرفی برخی از متداول ترین استانداردهای نامگذاری فولاد ها مراجعه کنید. 

 

معایب استفاده از فولاد در ساخت قالب تزریق پلاستیک

تا به اینجای مقاله راجع به ویژگی‌ها و فوایدی که انواع فولاد در ساخت قالب تزریق پلاستیک دارد صحبت کردیم اما فولاد نیز در کنار ویژگی‌های مثبتی که دارد معایبی نیز دارد از جمله این موارد می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• زمان ماشین کاری فولادها متغیر است و هر چه سختی فولادها بیشتر شود زمان افزایش پیدا می‌کند
• سختی فولادها از سطح به عمق کم می‌شود و به همین دلیل قالب‌هایی که با فولاد ساخته می‌شوند دارای سختی یکنواخت نیستند.
• همچنین فولادها برای ماده اولیه‌های از جنس رزین که بسیار ساینده یا دارای دمای پروسه بسیار بالا هستند ، مناسب نیستند.

قیمت فولاد قالب تزریق پلاستیک

در انتخاب فولاد یکی از مهمترین عواملی که تأثیرگذار است قیمت فولاد است. قیمت فولادها نیز به عوامل زیادی بستگی دارد، از جمله این موارد می‌توانیم به، درصد آلیاژهای موجود در فولاد - نوع گرید مناسب برای ساخت قالب پلاستیکی - نوع عملیات سطحی انجام شده بر روی فولاد انجام می‌شود - قیمت قراضه آهن و نرخ ارز اشاره کنیم. میزان عناصر مختلف کروم، مولیبدن و کربن در گرید قالب پلاستیکی، تفاوت‌هایی را در ابعاد بزرگ ایجاد می‌کند که بایستی قبل از خرید آن‌ها را در نظر گرفت.

هنگام سفارش طراحی و ساخت قالب رعایت چه نکاتی ضروری است؟

حال تصور کنید شما شرکت یا کارگاه  حرفه ای پیدا کرده اید. برای سفارش محصول یا قالب خود چه نکاتی را باید رعایت کنید؟ در ابتدا با مهندسین واحد طراحی شرکت به طراحی الگوی ثابت تولیدی بپردازید طراحی با نرم افزار های مختلف انجام می شود. واحد طراحی از مهمترین بخش های یک شرکت  است. هر گونه اشکال و خطا در بخش طراحی، جبران ناپذیر است. زیرا حتماً محفظه تولیدی دچار مشکل می شود و زحمات شما نابود می شود. پس از طراحی وارد فاز تولید شوید . انتخاب مواد اولیه و با کیفیت از مهمترین ویژگی های یک کارگاه حرفه است. راجع به نرم افزار های طراحی و واحد تولید مفصل در دیگر مقاله ها بحث شده است.

در آخر

شرکت های زیادی در این زمینه در ایران فعالیت دارند، اما محبوبیت شرکت قالب سازی فن آور پلاستیک به دلیل کیفیت و کار حرفه ای آنهاست، در این واحد تلاش می شود که حداکثر کیفیت را با بهترین قیمت ارائه دهند. زیرا این صنعت فرایندی پر هزینه، دانش محور و نیازمند به تجربه و تبحر است و الزاماً نمی توان قیمت را ملاک انتخاب یک قالبساز دانست. شرکت  فن آورپلاستیک در زمینه طراحی و ساخت قالب دارای بیش از بیست سال تجربه است و بهترین قیمت را با بالاترین کیفیت به مشتریان خود ارائه می دهد. برای اطلاع سریع از هزینه های تولید  در فن آورپلاستیک با واحد بازرگانی تماس بگیرید.