• شکل دهی خلاء

    شکل دهی خلاء

    در این فرایند یک ورقه پلاستیکی حرارت داده می شود تا نرم شود و سپس آن را روی یک قالب قرار می دهند پس از آن خلاء ایجاد شده و پلاستیک به سمت قالب کشیده می شود سپس ورقه از قالب جدا می شود. در موارد پیشرفته، فرایند شکل دهی خلاء از کنترل های پیچیده بادی (پنوماتیک)، هیدرولیک و حرارتی استفاده می شود در نتیجه سرعت فرایند افزایش یافته و قطعات با دقت بالاتر تولید می شوند.

    مواد مورد استفاده رایج

    • Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS   
    • Polyester Copolymer PETG  
    • Polystyrene PS
    • Polycarbonate PC
    • Polypropylene PP
    • Polyethylene (sheet and foamed sheet) PE 
    • Acrylic PMMA
    •   Polyvinyl Chloride PVC  

     

    محصولات تولید شده رایج

     

    • وان حمام و کفی دوش حمام
    • ظرف ماست
    • جعبه وسائل اسکی
    • بدنه قایق
    • محافظ دستگاه ها
    • درزگیر های درب خودروها
    • درزگیر درب یخچال
    • جعبه ساندویچ
    • قسمت هایی از اتاقک خودرو
    • تابلوی نام فروشگاه ها

     

    کاربرد و محدودیت ها

    شکل دهی خلاء نسبت به دیگر روش ها مزایای زیادی دارد. در این روش فشار های پایین استفاده می شود و در نتیجه ابزارآلات نسبتا ارزان قیمت مناسب اند.

    از آنجا که این فرایند از فشارهای پایین استفاده می کند، قالب ها را می توان از مواد کم قیمت تهیه نمود و زمان ساخت نیز به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد. هزینه موارد مورد نیاز برای ساخت قطعه نمونه و تعداد کم قطعات بزرگ یا متوسط به صرفه خواهد بود.

    برای تولید قطعات به تعداد زیاد مثل ظرف ماست، لیوان یک بار مصرف و بسته بندی ساندویج، از دستگاه ها و قالب های پیشرفته تر تولید پیوسته و اتوماتیک استفاده می شود.

    برعکس دیگر فرایندهای شکل دهی ترموپلاستیک که در آنها پودر یا رزین ماده اولیه است، در این روش فرایند از ورقه های پلاستیکی اکستروژن شده شروع می شود پس از این فرایند ممکن است یک فرایند ثانویه برای برش کناره های ورقه برای دستیابی به قطعه نهایی نیاز باشد قسمت برش خورده می تواند دوباره خرد شده و بازیافت شود.

    فرایند

    گیره ها

    چارچوب گیره ها باید به اندازه کافی محکم باشد تا ورقه پلاستیک در حین فرایند محکم نگه داشته شود. گیره ها می توانند ضخیم ترین ورقه های ممکن را روی خود نگه دارند-تا ضخامت 6 میلی متر با یک هیتر و تا ضخامت 10 میلی متر با دستگاه های هیتر دوقلو اگر فرایند به صوت اتوماتیک انجام می شود، عملکرد بخش های متحرک باید محافظت شده و در هم قفل شوند تا از هرگونه آسیبی جلوگیری شود به علاوه یک محافظ ایمنی باید برای محافظت اپراتور دستگاه تعبیه شود.

     

    اعمال حرارت

    هیتر ها معمولا از المنت های مادون قرمز سوار شده روی بشقابک های منعکس کننده آلومینیومی تشکیل شده اند. برای دستیابی به بهترین نتایج شکل دهی خلاء با استفاده از هر نوع ماده اولیه، باید مطمئن شد که کل سطح ورقه و کل ضخامت آن به طور یکسان حرارت دیده و گرم شوند. برای دستیابی به این گرمایش یکسان، لازم است یک سری نواحی کنترل شده توسط رگولاتورهای انرژی وجود داشته باشند. سرامیک ها در این مورد مناسب نیستند چرا که جرم حرارتی بالایی دارند که باعث کاهش سرعت گرم شدن (حدود 15 دقیقه) می شود همچنین در هنگام انجام تغییرات سرعت پاسخگویی کاهش می یابد. هیتر های پیچیده تر کوارتز نیز موجود هستند که جرم حرارتی کم تری داشته که باعث سریع شدن زمان پاسخگویی می شود.

    به کمک پیرومتر(آذرسنج)، از طریق سنسور دمای ذوب ورقه و برهم کنش با کنترل فرایند در حال کار می توان دما را به دقت کنترل کرد. خواندن دقیق دما از طریق یک سیستم کنترل شده توسط کامپیوتر که با همکاری پیرومتر عمل می کند نیز امکان پذیر است. برای شکل دهی ورقه های ضخیم تر توصیه می شود از هیتر های دوقلو استفاده شود چرا که گرمای یکنواخت، نفوذ بیشتر و سرعت بیشتر چرخه را فراهم می آورد. هیتر های دوقلوی کوارتز برای شکل دهی مواد با دمای ذوب بالا و دمای بحرانی شکل دهی بالا استفاده می شود.

    با کنترل دقیق ناحیه های با شدت حرارت بالا، می توان اتلاف حرارتی در لبه ها که به علت جریان های هوای همرفت به وجود می آیند و جذب حرارت در نواحی گیره ها را به طور کامل جبران کرده و نتایجی یکنواخت و پیوسته به دست آورد. با استفاده از هیتر های کوارتز اختصاصی می توان در هزینه ها نیز صرفه جویی کرد چرا که می توان در حین فرایند، هنگامی که هیتر در قسمت عقبی قرار گرفته است، توان هیتر ها را به میزان قابل تنظیمی کاهش داد.

    تنطیم ارتفاع ورقه ها( تنطیم خودکار)- در تمام دستگاه ها موجود نیست

    یک اشعه فتوالکتریک در دستگاه تعبیه شده است تا بین هیتر پایینی و ورقه پلاستیکی را طی کند. اگر ورقه پلاستیک آویزان شده و اشعه را بشکند مقدار کمی هوا درون محفظه پایینی هیتر تزریق می شود تا ورقه را باد برده و از آویزان شدن آن جلوگیری کند.

    پیش کشش (حباب)- در تمام دستگاه ها موجود نیست

    زمانی که پلاستیک به دمای شکل گیری یا فاز "پلاستیکی" خود رسید، می توان آن را کشید تا از یکنواختی ضخامت دیواره در هنگام اعمال خلاء اطمینان حاصل کرد. روش کنترل ارتفاع حباب به شیوه ای باشد که بتوان به نتایج پیوسته دست یافت سپس از خلاء، فشار هوا و دستگاه های کمکی انتخابی مثل plug برای کمک به قالب گیری پلاستیک گرم و کشیده شده استفاده می شوند.

    دستگاه کمکی plug

    شکل دهی (قالب گیری) خلاء به کمک plug زمانی به کار می رود که شکل دهی خلاء ساده نتواند به خوبی ورقه ترموپلاستیک را در تمام نقاط قالب به طور یکنواخت پخش کند. برای کمک به پخش کامل ورقه، از دستگاهی به نام plug کمک گرفته می شود تا ورقه را قبل از اعمال خلاء درون قالب هل دهد این فرایند اجازه می دهد مقدار ماده بیشتری به انتهای قالب رسیده و ماده بیشتری برای پر کردن گوشه های قالب در دسترس بوده و از نازک شدن پلاستیک جلوگیری شود.

    خلاء

    هنگامی که ماده به خوبی کشیده شد، خلاء اعمال می شود تا به شکل دهی ورقه کمک کند. از یک پمپ خلاء خشک برای بیرون کشیدن هوای موجود بین قالب و پلاستیک استفاده می شود. پمپ خلاء باید توانایی به وجود آوردن اختلاف فشار حدود 27 اینچ جیوه را داشته باشد. در دستگاه های بزرگتر از یک پمپ خلاء کمکی در کنار پمپ خلاء با ظرفیت بالا نیز استفاده می شود. با این کار می توان خلاء را طی دو مرحله اعمال نمود تا از قالب گیری سریع ورقه پلاستیکی گرم شده اطمینان کامل حاصل کرد (پیش از این که دما کم تر از دمای شکل گیری ایده آل شود).

    خنک شدن و خروج از قالب- در تمام دستگاه ها موجود نیست

    پس از شکل گیری، باید به پلاستیک اجازه داد تا قبل از خروج از قالب خنک شود اگر زود تر از موقع خارج شود، قطعه تغییر شکل خواهد داد و مرجوع می گردد. برای افزایش سرعت چرخه خنک شدن، از فن های سرعت بالا استفاده می شود. در صورت وجود نازل روی فن، اسپری ذرات آب خنک روی ورقه پلاستیک نیز امکان پذیر است با این کار، همراه با استفاده از فن ها، سرعت خنک شدن تا 30% افزایش می یابد. واحدهای کنترل دمای قالب نیز دمای درون قالب را تنطیم می کنند تا زمان خنک شدن پلیمر های کریستالی و در حال کریستاله شدن مثل PP،HDPE و PET دقیق و یکنواخت باشد.

    دورگیری لبه ها و اتمام کار

    زمانی که قطعه شکل گرفته، خنک و از دستگاه جدا شد، مواد اضافی دورگیری می شوند. حفره ها، شکاف ها و تکه های جدا شده درون قطعه بریده می شوند. دیگر فرایند های پس از شکل دهی شامل تزئینات، چاپ، افزایش استحکام، تقویت و سرهم کردن می شود.

    انواع مختلفی از روش های دورگیری لبه برای جدا کردن قطعه از ورقه وجود دارند. نوع تجهیزات مناسب شدیدا به نوع برش، ابعاد قطعه، نسبت کشش، ضخامت ماده و کیفیت مورد نیاز محصول بستگی دارد. قطعات اندازه گیری نازک معمولا در دستگاه دورگیری پرس مکانیکی که رولرپرس نام دارند، دورگیری می شوند.