قالب‌گیری تزریقی پلاستیک همچنان رایج‌ترین روش ساخت قطعات پلاستیکی در سطح جهان است. قالب‌گیری با درج (Insert Molding) یک تکنیک محبوب در قالب‌گیری تزریقی است و دلیل خوبی هم دارد. این روش امکان ترکیب دو ماده مختلف، مانند پلاستیک و فلز، را فراهم می‌کند تا قطعاتی با کارایی بالا برای طیف گسترده‌ای از صنایع ایجاد شود.

قالب‌گیری روکش (Overmolding) یک تکنیک مرتبط است که در آن یک لایه دوم از مواد روی یک زیرلایه قالب‌گیری می‌شود. این روش اغلب برای ایجاد دسته‌های ارگونومیک یا افزودن کارایی بیشتر به قطعات استفاده می‌شود. داشتن درک عمیق از فرایند قالب‌گیری با درج برای جلوگیری از مشکلات رایج طراحی بسیار مهم است. مهندسان و طراحان قطعات به یک راهنمای طراحی قالب‌گیری با درج تکیه می‌کنند تا قطعاتی با کیفیت و بدون نقص را با هزینه معقول ایجاد کنند.

دستگاه تزریق قالب‌گیری در فرآیند قالب‌گیری با درج ضروری است. این دستگاه به دلیل هزینه‌اثربخشی و اهمیتش در طراحی قطعات، در صنعت تولید بسیار مهم است.

در این مقاله، با بهترین روش‌های طراحی محصولات قالب‌گیری با درج آشنا خواهید شد. همچنین شما را با فرآیند، مواد و قابلیت‌های قالب‌گیری با درج راهنمایی خواهیم کرد.

نایلون یک پلیمر نیمه‌بلوری است که به طرز شگفت‌انگیزی یکی از محبوب‌ترین مواد مورد استفاده در قالب‌گیری تزریقی پلاستیک است. این ماده کم‌هزینه، با عملکرد بالا و بسیار چندکاره است و کاربردهای آن تقریباً در تمامی صنایع وجود دارد. نایلون نوعی پلی‌آمید است، هرچند این دو واژه اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند.

انواع مختلفی از نایلون وجود دارد که رایج‌ترین آن‌ها نایلون 6، نایلون 66 و نایلون 12 هستند. گاهی اوقات از پرکننده‌هایی مانند الیاف شیشه برای بهبود استحکام مکانیکی و خواص حرارتی نایلون استفاده می‌شود.

خواص

نایلون دارای ضریب اصطکاک پایین است و برای کاربردهایی که در معرض اصطکاک و سایش زیاد هستند مناسب است. این ماده از استحکام عالی برخوردار بوده و مقاومت بالایی در برابر سایش، خستگی، سوخت و روغن‌ها دارد. در مقایسه با سایر پلاستیک‌های مهندسی، این ماده همچنین دارای مقاومت حرارتی بالایی است.

با وجود تمام مزایای آن، قالب‌گیری نایلون با چالش‌هایی نیز همراه است. اگر به درستی خشک نشود، این ماده می‌تواند رطوبت زیادی جذب کرده و باعث ایجاد نقص شود. همچنین در طی فرآیند قالب‌گیری، نایلون مستعد انقباض است.

کاربردها

نایلون تزریق شده معمولاً در موارد زیر استفاده می‌شود:

• اتصالات الکتریکی

• ایمپلنت‌های پزشکی

• درج‌های رزوه‌دار

• قطعات مکانیکی مانند چرخ‌دنده‌ها، بوش‌ها و یاتاقان‌ها

• کاربردهای خودرویی که مقاومت در برابر هیدروکربن‌ها و حرارت ضروری است.

آکریلونیتریل بوتادین استایرن یا ABS، یک پلیمر ترموپلاستیک محبوب است که اغلب برای کاربردهای قالب‌گیری تزریقی استفاده می‌شود. این ماده از سه مونومر تشکیل شده است: استایرن، آکریلونیتریل و بوتادین. محتوای استایرن در آن، به قطعات قالب‌گیری تزریقی ظاهری براق و جذاب می‌بخشد و بوتادین به آن مقاومت چشمگیری می‌دهد.

خواص

ABS دارای نقطه ذوب پایین است که این امر به فرآیند قالب‌گیری تزریقی آسان‌تر کمک می‌کند. همچنین هزینه تولید پایینی دارد که این ویژگی باعث محبوبیت آن در صنایع مختلف می‌شود.

این پلاستیک مهندسی به دلیل استحکام و سختی شناخته شده است که به معنای مقاومت در برابر شکست و ضربه است. ABS همچنین یک عایق خوب است و در دماهای بالا و پایین به خوبی عمل می‌کند.

یکی از محدودیت‌های اصلی ABS، مقاومت ضعیف آن در برابر شرایط جوی است. این ماده ممکن است در معرض نور خورشید و آب آسیب ببیند.

کاربردها

ABS به طور گسترده‌ای در بخش تولید برای تولید قطعات قالب‌گیری تزریقی پلاستیکی مانند موارد زیر استفاده می‌شود:

• لوازم آشپزخانه
• تجهیزات ورزشی
• قطعات خودرویی
• الکترونیک
• آلات موسیقی

اکریلیک یک ترموپلاستیک شفاف و چندکاره است که معمولاً به عنوان جایگزینی با مقاومت بالا در برابر ضربه برای شیشه استفاده می‌شود. این ماده همچنین با نام شیمیایی پلی(متیل متاکریلات) یا به اختصار PMMA شناخته می‌شود. ماشین‌کاری CNC نیز یکی دیگر از روش‌های محبوب تولید محصولات اکریلیک است.

خواص

یکی از ویژگی‌های کلیدی اکریلیک این است که دارای خصوصیات شیشه‌ای است – شفافیت، وضوح نوری و درخشندگی – اما بسیار سبک‌تر و قوی‌تر است. بنابراین، یک جایگزین عالی برای شیشه محسوب می‌شود.

اکریلیک دارای پایداری ابعادی عالی است که آن را برای تولید قطعات پلاستیکی در مقیاس بزرگ بسیار مفید می‌سازد. همچنین، این ماده پلاستیکی می‌تواند شرایط جوی مانند باران و نور خورشید را تحمل کند و به همین دلیل برای پنجره‌ها و محفظه‌های بیرونی استفاده می‌شود.

مانند هر ماده دیگری، اکریلیک نیز معایبی دارد. این ماده در تماس با روغن‌ها یا گریس‌ها به‌راحتی لکه‌دار می‌شود.

کاربردها

قالب‌گیری تزریقی پلاستیک اکریلیک کاربردهای متنوعی دارد که شامل موارد زیر است:

• دستگاه‌های پزشکی

• پنجره‌ها

• تجهیزات صنعتی مانند محافظ‌های صورت و عینک‌های محافظ

• نمایشگرهای تلفن همراه

• صفحه‌های آکواریوم

مانند اکریلیک، پلی‌کربنات نیز ماده‌ای شفاف است که به دلیل شفافیت و سختی عالی خود شناخته شده است. این ماده در انواع مختلفی از جمله فیلم، ضد الکتریسیته ساکن، شاخه‌ای، مقاوم در برابر شعله و مقاوم در برابر سایش موجود است. این ماده قالب‌گیری تزریقی پلاستیک می‌تواند از طریق تغییرات مواد، قطعات شفاف و غیر شفاف را تولید کند.

خواص

پلی‌کربنات دارای شفافیت نوری عالی است. میزان عبور نور در اکثر انواع این ماده بین 80٪ تا 90٪ است که این ماده را به گزینه‌ای عالی برای زمانی که قطعات شفاف نیاز است تبدیل می‌کند.

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم پلی‌کربنات، خواص مکانیکی آن است. این پلاستیک مهندسی استحکام، سختی و مقاومت عالی در برابر ضربه و حرارت ارائه می‌دهد. پلی‌کربنات به دلیل پایداری حرارتی بیشتر از اکریلیک استفاده می‌شود.

کاربردها

برخی از کاربردهای اصلی قالب‌گیری پلی‌کربنات شامل موارد زیر است:

• چراغ‌های LED

• ابزارهای پزشکی

• تجهیزات زمین بازی

• نمایشگرها

• قطعات خودرویی مانند سانروف، مجموعه چراغ‌های جلو و شیشه‌های مقاوم در برابر گلوله

پلی‌اتیلن همچنان پرکاربردترین ماده پلاستیکی در جهان است. این ماده در چگالی‌های مختلف تولید می‌شود و این چگالی‌ها بر خواص فیزیکی رزین پلاستیکی خاص تأثیر می‌گذارند. در اینجا پنج نوع رایج قالب‌گیری تزریقی پلی‌اتیلن آورده شده است:

• پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE)

• پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)

• پلی‌اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)

• پلی‌اتیلن با چگالی پایین (LDPE)

• پلی‌اتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE)

خواص

پلی‌اتیلن به طور کلی سبک‌وزن، یک عایق خوب و دارای مقاومت شیمیایی عالی است. با این حال، سفتی، انعطاف‌پذیری و نقطه ذوب آن بسته به نوع پلی‌اتیلن متفاوت خواهد بود. رزین‌های با چگالی بالا سفتی بیشتری دارند ولی شکننده‌تر هستند. در مقابل، رزین‌های پلاستیکی با چگالی پایین انعطاف‌پذیرتر و با سفتی کمتری هستند.

پلی‌اتیلن اغلب برای کاربردهای داخلی استفاده می‌شود زیرا در معرض نور خورشید می‌تواند آسیب ببیند. همچنین، مقاومت ضعیف آن در دماهای بالا به این معنی است که این ماده پلاستیکی ممکن است برای برخی از کاربردهای پردازشی مناسب نباشد.

کاربردها

کاربردهای معمول برای پلی‌اتیلن تزریق‌شده شامل محصولاتی مانند:

• ظروف غذایی، بطری‌های پلاستیکی، کیسه‌های خرید و بسته‌بندی‌های یکبار مصرف.

• لوله‌های گاز، آب و فاضلاب.

• در ساخت زره بدنی و تجهیزات پزشکی مانند ایمپلنت‌های زانو و لگن استفاده می‌شود.

پلی‌اکسی‌متیلن یک پلیمر مهندسی با کارایی بالا و نیمه‌بلوری است. این ماده معمولاً برای پروژه‌هایی که به اصطکاک کم، سفتی بالا و پایداری ابعادی نیاز دارند، استفاده می‌شود. پلی‌اکسی‌متیلن همچنین با نام‌های استال یا پلی‌فرمالدهید شناخته می‌شود.

خواص

پلی‌اکسی‌متیلن معمولاً به صورت یک جامد سفید و مات با نقطه ذوب نسبتاً بالا است. با این حال، می‌توان آن را رنگ کرد تا رنگ‌های مختلفی تولید کند. دیگر خواص این ماده که به محبوبیت آن کمک می‌کنند، شامل استحکام بالا، مقاومت شیمیایی عالی و مقاومت در برابر سایش است.

یکی از معایب استال این است که در معرض نور UV تجزیه می‌شود و این موضوع استفاده از آن را در کاربردهای بیرونی محدود می‌کند.

کاربردها

استفاده‌های اصلی پلی‌اکسی‌متیلن شامل موارد زیر است:

• قطعات مهندسی با کارایی بالا مانند چرخ‌دنده‌ها و قطعات سلاح

• دستگاه‌های پزشکی مانند قلم‌های انسولین و استنشاقی‌ها

• آلات موسیقی

• صنعت خودرو برای سیستم‌های قفل در، واحدهای ارسال سوخت و پنجره‌های برقی.

پلی‌پروپیلن پس از پلی‌اتیلن دومین پلیمر پلاستیکی تولید شده در جهان است. این ماده کم‌هزینه، چندکاره و به راحتی قابل دسترس است که آن را به یک ماده پراستفاده در صنایع مختلف تبدیل کرده است.

خواص

پلی‌پروپیلن به‌طور استثنایی سبک‌وزن است و آن را برای کاربردهایی که نیاز به کاهش وزن دارند، مناسب می‌کند. این ماده همچنین تعادل خوبی بین استحکام و انعطاف‌پذیری دارد. پلی‌پروپیلن می‌تواند تنش قابل توجهی را بدون تغییر شکل تحمل کند. علاوه بر این، این ترموپلاستیک مهندسی دارای مقاومت خوب در برابر آب، مواد شیمیایی و حرارت است.

با وجود مزایای فراوان، پلی‌پروپیلن دارای چند محدودیت مادی است. این ماده دارای مقاومت ضعیف در برابر UV است و در معرض طولانی مدت نور خورشید تخریب می‌شود. همچنین، در مقایسه با سایر مواد پلاستیکی، پلی‌پروپیلن گزینه‌های رنگی کمتری ارائه می‌دهد.

کاربردها

محصولات پلی‌پروپیلن قالب‌گیری شده تزریقی شامل موارد زیر است:

• مبلمان پلاستیکی

• اسباب‌بازی‌های کودکان

• بسته‌بندی‌های سنگین

• قطعات خودرویی

• الیاف و پارچه‌ها

پلی‌استایرن یک پلیمر مصنوعی شفاف و سبک است که در حالت غیرتغییریافته دارای استحکام متوسطی است. این ماده در دو نوع اصلی موجود است:

• پلی‌استایرن عمومی (GPPS) که مانند گاز شفاف است. این نوع در مقایسه با HIPS کمتر سفت و شکننده‌تر است.

• پلی‌استایرن با استحکام بالا (HIPS) یک رزین مات است که با الاستومرهای پلی‌بوتادین اصلاح شده تا ویژگی‌های موادی مانند سفتی، پایداری ابعادی و استحکام ضربه را بهبود بخشد.

خواص

پلی‌استایرن یک پلاستیک ارزان با نقطه ذوب نسبتاً بالا است. این ماده از پایداری ابعادی برخوردار بوده و می‌تواند در برابر رطوبت و ضربه مقاومت کند. به‌طور مهمی، پلی‌استایرن مقاوم به اشعه است، به این معنا که می‌توان آن را با استفاده از اشعه استریل کرد.

از سوی دیگر، پلی‌استایرن قابل اشتعال بوده و مقاومت ضعیفی در برابر اشعه UV دارد.

کاربردها

پلی‌استایرن برای طیف گسترده‌ای از کاربردها و صنایع مناسب است، مانند:

• صنعت پزشکی برای تولید ابزارهای تشخیصی و بسته‌بندی‌های پزشکی

• قطعات خودرویی

• کالاهای مصرفی

• الکترونیک

الاستومر ترموپلاستیک یک ترکیب پلیمری است که ترموپلاستیک و ماده الاستومریک (لاستیکی) را با هم ترکیب می‌کند. ماده حاصل به گونه‌ای رفتار می‌کند که هم ویژگی‌های ترموپلاستیک و هم ویژگی‌های لاستیکی را دارا است. به همین دلیل، TPE‌ها برای کاربردهایی که نیاز به انعطاف‌پذیری عالی دارند، استفاده می‌شوند. این ماده که با نام لاستیک ترموپلاستیک (TPR) نیز شناخته می‌شود، امکان بازیافت مکرر را فراهم می‌کند.

خواص

به دلیل محتوای لاستیکی، TPE‌ها انعطاف‌پذیر هستند و پس از کشیده شدن به شکل اولیه خود بازمی‌گردند. همچنین، در فرآیند قالب‌گیری تزریقی به راحتی قابل استفاده هستند. علاوه بر انعطاف‌پذیری، الاستومرهای ترموپلاستیک دارای استحکام ضربه‌ای بالا، مقاومت شیمیایی خوب و مقاومت در برابر شرایط جوی هستند.

با این حال، این نوع پلاستیک در مقایسه با سایر مواد قالب‌گیری تزریقی پلاستیک هزینه بیشتری دارد. بنابراین، طراحان باید با دقت بررسی کنند که آیا جایگزین TPE‌ها نتایج مشابهی خواهد داشت یا خیر.

کاربردها

الاستومر ترموپلاستیک برای انواع محصولات مختلف استفاده می‌شود، از جمله:

• کفش
• ابزارهای پزشکی
• الکترونیک
• کالاهای مصرفی
• تجهیزات ورزشی

پلی‌اورتان ترموپلاستیک یکی از انواع محبوب الاستومرهای ترموپلاستیک است که معمولاً به صورت TPU مخفف می‌شود. این ماده بین لاستیک و پلاستیک قرار دارد و عملکرد برتر و خاصیت ارتجاعی مانند لاستیک را ارائه می‌دهد.

TPU‌ها را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:

• TPU‌های مبتنی بر پلی‌استر

• TPU‌های مبتنی بر پلی‌اتر

• TPU‌های مبتنی بر پلی‌کاپرولاکتون

خواص

پلی‌اورتان ترموپلاستیک (TPU) انعطاف‌پذیر است و دارای استحکام کششی و مقاومت در برابر پارگی عالی است. نسبت به سایر TPEها، این ماده دارای مقاومت شیمیایی و حرارتی برتری است.

از سوی دیگر، TPU در مقایسه با سایر مواد گران‌تر است.

کاربردها

TPU انتخاب بسیار مناسبی برای تولید انواع محصولات مختلف است، از جمله:

- لوله‌ها

- قطعات خودرو مانند چرخ‌ها

- کفش

- محصولات پزشکی از جمله پوشش‌های زخم، سیستم‌های تزریق و کاتترها.