[الدرس الفني] اختيار مواد قوالب النفخ

إن القولبة بالنفخ المجوف هي طريقة قولبة لتصنيع المنتجات البلاستيكية المجوفة. بالاقتراض من تكنولوجيا نفخ الحاويات الزجاجية، تطورت إلى تكنولوجيا نفخ البلاستيك في ثلاثينيات القرن العشرين. إن القولبة بالنفخ المجوف هي طريقة قولبة بلاستيكية تستخدم ضغط الغاز لتضخيم التشكيل الساخن المغلق في قالب إلى منتج مجوف.

يمكن عمومًا تقسيم قوالب النفخ المجوفة إلى فئتين رئيسيتين بناءً على عملية التشكيل: قوالب نفخ البثق وقوالب نفخ الحقن. يمكن أيضًا تقسيمها إلى فئتين بناءً على ظروف التمدد المختلفة: قوالب النفخ العادية وقوالب النفخ القابلة للتمدد.

تتضمن عملية نفخ البثق ذوبان وتلدين اللدائن الحرارية، وبثق القالب من خلال قالب الطارد، ووضع القالب في قالب، وتضخيمه بالهواء المضغوط، ثم تبريده للحصول على المنتج النهائي. يستخدم قولبة النفخ بالحقن آلة قولبة بالحقن لحقن المواد المنصهرة في قالب لتحضير القالب، والذي يتم بعد ذلك وضعه في قالب نفخ وهو لا يزال ساخنًا، ويتم تضخيمه عن طريق إدخال الهواء. تتضمن عملية النفخ القابلة للتمدد تسخين القالب إلى درجة حرارة مناسبة، ووضعه في قالب، وتمديده محوريًا بقضيب تمديد، ثم تمديده جانبيًا بالهواء. يمكن تقسيم عملية النفخ الممتدة أيضًا إلى عمليات من خطوة واحدة (التشكيل الساخن) وخطوتين (التشكيل البارد)، اعتمادًا على طريقة تحضير التشكيل.

تتكون قوالب نفخ القوالب بشكل أساسي من نصفين من القوالب الأنثوية، كما هو موضح في الشكل أدناه. نظرًا لأن قوالب النفخ تعمل تحت أحمال عالية أثناء الإنتاج الضخم، فإن هناك حاجة إلى إدخالات في المناطق سهلة التآكل والمتضررة مثل فتحة القالب والرقبة والحواف المقطوعة. وهذا يسهل استبدال هذه الأجزاء، ويضمن متانة القالب، ويجعل تصنيع القالب وتعديل حجم المنتج أسهل بالنسبة للمنتجات ذات المظهر المعقد.

1. جلبة الفم. 2. إدراج الرقبة. 3. جسم الزجاجة. 4. تنفيس جسم الزجاجة.

5. إدراج القاع. 6. حوض الفائض السفلي. 7. نظام التبريد.

(الهيكل الرئيسي للنفخ)

1. مواد سبائك الألومنيوم

تتميز قوالب النفخ المصنوعة من الألومنيوم بأنها خفيفة الوزن، وتتمتع بنقل سريع للحرارة، وموصلية حرارية جيدة، وقابلية تصنيع جيدة، وكثافة منخفضة. ومع ذلك، فإن الألومنيوم لديه صلابة منخفضة، ويمكن ارتداؤه بسهولة، وله قابلية لحام ضعيفة بعد التلف، كما أنه مكلف نسبيًا. علاوة على ذلك، عند استخدام سبائك الألومنيوم لتشكيل قنوات التبريد مباشرة، فإن متطلبات الجودة لمياه التبريد تكون عالية، وقوة التوصيل الملولبة ضعيفة نسبيًا.

2. المواد الفولاذية الإنشائية

بشكل عام، إذا تم إنتاج المنتجات المقولبة بالنفخ بكميات كبيرة مع أوقات إنتاج طويلة، ومع الأخذ في الاعتبار الحاجة إلى قوة وصلابة عالية في قطع القالب، فإن الفولاذ الهيكلي هو خيار أفضل لمواد القالب. على الرغم من أن أداء نقل الحرارة ليس جيدًا مثل سبائك الألومنيوم وسبائك النحاس البريليوم، إلا أن هيكل قناة التبريد المصمم جيدًا يمكنه تحسين نقل الحرارة بشكل فعال.

(أ) الفولاذ منخفض الكربون

يوفر استخدام الفولاذ منخفض الكربون للجزء المجوف من القوالب مزايا فريدة للتطبيقات ذات معدات صنع القوالب المحدودة. يتمتع الفولاذ منخفض الكربون بقابلية لحام جيدة، مما يسهل عمليات اللحام. بالنسبة لقوالب النفخ الكبيرة والكبيرة جدًا ذات قنوات التبريد العميقة والطويلة التي يصعب تصنيعها باستخدام طرق الحفر، يمكن استخدام الفولاذ منخفض الكربون في طبقات اللحام لتشكيل قنوات التبريد وحتى التجويف. هذه الطريقة كافية للمنتجات ذات متطلبات الدقة الأقل صرامة. يمكن أيضًا أن تخضع قوالب النفخ المصنوعة من الفولاذ منخفض الكربون للمعالجة السطحية باستخدام الكربنة (النيترة). بالنسبة لقوالب الفولاذ منخفض الكربون التي تم استخدامها لبعض الوقت، يمكن أن تؤدي عملية الكربنة (النيترة) إلى إطالة عمر الخدمة.

(ب) الفولاذ الكربوني المتوسط ​​أو الفولاذ السبائكي المتوسط ​​الكربون

تُستخدم هذه المواد عادةً بشكل مباشر لتشكيل تجاويف القالب وألواح قاعدة القالب والمكونات الأخرى. بالنسبة لقوالب النفخ حيث يمكن تشكيل قنوات التبريد مباشرة باستخدام طرق التصنيع، فإن الفولاذ الكربوني المتوسط ​​أو سبائك الصلب متوسطة الكربون مناسب للتصنيع المباشر.

(ج) الفولاذ عالي الكربون أو سبائك الصلب عالي الكربون

يتم استخدام الفولاذ عالي الكربون أو سبائك الفولاذ عالي الكربون بشكل شائع لصنع أجزاء التوجيه وتحديد المواقع لقوالب النفخ، بالإضافة إلى بعض الأجزاء الخاصة المقاومة للتآكل.

3. مادة الفولاذ المقاوم للصدأ

يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في قوالب المنتجات الصغيرة والمتوسطة الحجم المقولبة بالنفخ والتي تتطلب جودة سطح عالية ويتم إنتاجها بكميات كبيرة. توفر قوالب الفولاذ المقاوم للصدأ مزايا فريدة للمنتجات التي تتطلب جودة سطحية عالية وأحجام إنتاج كبيرة نظرًا لاستقرارها الجيد في الأبعاد، وتشطيبها العالي للسطح، ومقاومتها الممتازة للتآكل.

4. مواد سبائك النحاس البريليوم

تمتلك سبائك النحاس البريليوم خصائص شاملة ممتازة، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لتصنيع المنتجات الصغيرة والمتوسطة الحجم المقولبة بالنفخ وقوالب النفخ للإنتاج بكميات كبيرة. حاليًا، يتم استخدام سبائك النحاس البريليوم على نطاق واسع في قوالب نفخ سبائك الألومنيوم لإنشاء إدراجات التشكيل مع نتائج جيدة. تحتوي سبائك نحاس البريليوم عادةً على 2.75% بريليوم و0.5% كوبالت، والباقي من النحاس بشكل أساسي. يمكن أن يؤدي تغيير محتوى البريليوم إلى نقل نقاط قوة وصلابة وموصلية حرارية ومقاومة للتآكل ومقاومة التآكل مختلفة. ومع ذلك، سبائك النحاس البريليوم باهظة الثمن نسبيا. مسحوق النحاس البريليوم ضار بصحة الإنسان؛ ولذلك، ينبغي اتخاذ تدابير وقائية أثناء المعالجة.

1. حدد المواد وفقًا لحجم دفعة المنتجات المقولبة بالنفخ.

بالنسبة للمنتجات التي تتطلب جودة سطح عالية وحجم إنتاج كبير، فمن المستحسن اختيار فولاذ القالب عالي الجودة لتصنيع قوالب النفخ.

بالنسبة للمنتجات ذات متطلبات جودة السطح المنخفضة وحجم الإنتاج العالي، يمكن استخدام الفولاذ الكربوني العادي لصنع قوالب النفخ.

متطلبات جودة سطح المنتج ليست عالية، والإنتاج ليس كبيرًا، لذلك يتم استخدام المواد العامة مثل سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني العادي لصنع قوالب النفخ.

2. حدد المواد وفقًا لطريقة معالجة القالب.

يتم تشكيل تجويف القالب باستخدام طرق التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ويمكن تصنيعه من الفولاذ الكربوني عالي الجودة أو أنواع الفولاذ الأخرى.

يتم تصنيع القالب باستخدام طريقة معالجة الطبقات ويمكن تصنيعه من الفولاذ منخفض الكربون.

يتم تصنيع القالب عن طريق الصب والتشغيل الآلي، ويمكن استخدام سبائك الألومنيوم في الصب.

3. اختيار المواد وفقاً للمكونات الهيكلية للقالب.

عندما تكون متطلبات قوة التجويف لقالب النفخ ليست عالية، يمكن اختيار سبائك الألومنيوم. ومع ذلك، عندما تكون متطلبات القوة لقطع القالب والأجزاء الملولبة عالية، يمكن استخدام سبائك النحاس البريليوم والفولاذ الكربوني عالي الجودة وغيرها من المواد الفولاذية عالية الجودة لصنع الإدخالات.

عندما تتطلب مكونات التنفيس وإدخالات القالب دقة عالية وجودة سطحية، يمكن اختيار مواد القالب عالية الجودة مثل سبائك النحاس البريليوم والفولاذ المقاوم للصدأ.

تتمتع أجزاء التوجيه وتحديد المواقع للقالب بمتطلبات عالية من حيث القوة ومقاومة التآكل، ويمكن تصنيعها من مواد مثل الفولاذ عالي الكربون ذو الصلابة العالية.

تعتبر المعالجة الحرارية لقوالب النفخ أمرًا بالغ الأهمية أيضًا. بالنسبة لقوالب النفخ المصنوعة من الفولاذ، يجب إجراء عملية التقسية بشكل عام بعد المعالجة الخشنة لتقليل التشوه. بعد التقسية، يجب ترك القالب لمدة 24-48 ساعة قبل الانتهاء. بالنسبة للحواف المقطوعة، يمكن استخدام التبريد الموضعي لزيادة صلابتها.

يمكن تقوية أجزاء مثل الأدلة ومكونات تحديد المواقع في القوالب. بعض القوالب المصنوعة باستخدام طرق صب سبائك الألومنيوم يجب أن تخضع لمعالجة معينة للتقادم لإطالة عمر الخدمة الخاص بها.

بالنسبة لقوالب النفخ التي تتطلب عمر خدمة طويل وتنتج دفعات كبيرة من المنتجات، يمكن إجراء معالجة نيترة ثانية بعد نجاح عملية القولبة التجريبية لضمان متانتها.