ماركات آلات النفخ

كيف يمكن تحسين جودة الأجزاء المصنعة بالحقن من النايلون؟

النايلون نوع من البلاستيك البلوري، ويوجد منه أكثر من 130 نوعًا مختلفًا. تُستخدم أنواع مثل النايلون 6، والنايلون 66، والنايلون 610، والنايلون 11، والنايلون 1010، والنايلون المُكوّب، والنايلون فائق المتانة، والنايلون المُقوّى بالألياف الزجاجية، والنايلون المُقوّى بالمعادن، وغيرها، في عمليات قولبة الحقن. كيف يُمكن تحسين جودة قطع النايلون المقولبة بالحقن؟
دعونا نلقي نظرة على مقدمةضربة صب الإله العلامات التجارية.

أولاً: ضمان تأثير التجفيف
يمتص النايلون الرطوبة بسهولة، وسيمتص رطوبة الجو إذا تعرض للهواء لفترة طويلة. وإذا امتص كمية زائدة من الرطوبة قبل عملية التشكيل بالحقن، فسيتضرر مظهر القطعة وخواصها الميكانيكية.
عند درجات حرارة أعلى من نقطة الانصهار (حوالي 254 درجة مئوية)، تتفاعل جزيئات الماء كيميائيًا مع النايلون. يُعرف هذا التفاعل الكيميائي بالتحلل المائي أو التشقق، ويؤدي إلى أكسدة النايلون وتغير لونه، وانخفاض نسبي في الكتلة الجزيئية للراتنج وصلابته، وزيادة في سيولته. لا يقتصر تأثير ذلك على صعوبات التصنيع فحسب، بل قد يُلحق الضرر أيضًا بأداء القطعة. إذ تتسرب السوائل من الفوهات أثناء عملية التشكيل بالحقن، وتُصبح حواف القطع حادة.
إن الرطوبة التي يمتصها البلاستيك والغاز الناتج عن التشقق، بالإضافة إلى الأجزاء المثبتة، لا تصقل السطح، وتظهر خطوط فضية وبقع ومسام دقيقة وفقاعات، ولا يمكن تشكيل تمدد شديد للذوبان أو أن القوة الميكانيكية تنخفض بشكل كبير بعد التشكيل.
وأخيراً، بعد هذا التكسير المائي للنايلون، يصبح أداؤه غير قابل للتراجع تماماً، حتى لو تمت إعادة تجفيفه، فمن المستحيل استخدامه مرة أخرى.
باختصار، يجب أخذ تجفيف مادة النايلون قبل التشكيل بالحقن على محمل الجد، ويتم تحديد مدى التجفيف المطلوب بناءً على متطلبات المنتج النهائي، وعادةً ما يكون أقل من 0.25%، ويفضل ألا يزيد عن 0.1%، وطالما أن المادة الخام مجففة جيدًا، فإن التشكيل بالحقن يكون سهلاً، ولن تسبب الأجزاء مشاكل كثيرة في الجودة.
من الأفضل تجفيف النايلون تحت الفراغ، لأن ظروف درجة الحرارة للتجفيف الجوي تكون عالية، والمادة الخام المراد تجفيفها لا تزال معرضة للأكسدة وتغير اللون بسبب ملامستها للأكسجين في الهواء، كما أن الأكسدة المفرطة ستنتج تأثيرًا معاكسًا، مما يجعل الأجزاء هشة.
في حال عدم توفر معدات التجفيف بالتفريغ، لا يُمكن استخدام سوى التجفيف بالضغط الجوي، على الرغم من ضعف فعاليته. توجد العديد من ظروف التجفيف بالضغط الجوي المختلفة، وفيما يلي بعضها.

الأولى هي 60 درجة مئوية ~ 70 درجة مئوية، سمك طبقة المادة 20 مم، الخبز لمدة 24 ساعة ~ 30 ساعة.
أما الثانية فلا تتجاوز 10 ساعات عند الخبز على درجة حرارة أقل من 90 درجة مئوية.
أما الثالث فهو الخبز عند درجة حرارة 93 درجة مئوية أو أقل لمدة ساعتين إلى ثلاث ساعات، حيث أن درجة حرارة الهواء تتجاوز 93 درجة مئوية لأكثر من 3 ساعات، وهناك احتمال لتغير لون النايلون، لذلك يجب خفض درجة الحرارة إلى 79 درجة مئوية.

أما الرابع فهو رفع درجة الحرارة إلى أكثر من 100 درجة مئوية، أو حتى 150 درجة مئوية، وذلك بسبب تعرض النايلون للهواء لفترة طويلة جدًا أو بسبب تشغيل معدات التجفيف بشكل غير فعال.
أما النوع الخامس فهو التجفيف بالهواء الساخن في قواديس آلات قولبة الحقن، حيث تُرفع درجة حرارة الهواء الساخن الداخل إلى القادوس إلى 100 درجة مئوية على الأقل أو أعلى للسماح بتبخر الرطوبة الموجودة داخل البلاستيك. ثم يُنقل الهواء الساخن إلى أعلى القادوس.
تعتمد ظروف التجفيف المُطبقة على مدى تأثير التجفيف المطلوب. فدرجة الحرارة المنخفضة جدًا تؤدي إلى دورات تجفيف طويلة وكفاءة منخفضة؛ بينما قد تؤدي درجة الحرارة المرتفعة جدًا إلى تكثف أو تشابك البلاستيك، مما ينتج عنه لزوجة أعلى للمادة المنصهرة أثناء المعالجة.
جهاز إزالة الرطوبة بالتفريغ عبارة عن هيكل محكم الإغلاق يقوم باستخراج بخار الماء من البلاستيك أثناء تسخينه داخليًا، لذلك لا حاجة لرفع درجة حرارة التجفيف بشكل خاص، ويمكن تقصير وقت التجفيف بشكل كبير.
إذا تُرك البلاستيك الجاف في الهواء، فسوف يمتص الرطوبة بسرعة، مما يُفقد عملية التجفيف فعاليتها. حتى في الحاوية المغطاة، يجب ألا تطول مدة التخزين، وعادةً لا تتجاوز ساعة واحدة في الأيام الممطرة، وثلاث ساعات في الأيام المشمسة.

ثانيًا، التحكم في درجة حرارة البرميل
على الرغم من أن درجة انصهار النايلون عالية، إلا أنه عند الوصول إلى نقطة الانصهار، تكون لزوجته أقل بكثير من لزوجة المواد البلاستيكية الحرارية العامة مثل البوليسترين، لذلك فإن السيولة لا تشكل مشكلة عند التشكيل.
بالإضافة إلى ذلك، وبسبب الخصائص الريولوجية للنايلون بحيث يزداد معدل القص عندما لا يكون انخفاض اللزوجة الظاهرية ملحوظًا، إلى جانب نطاق درجة حرارة الانصهار الضيق، بين 3 درجات مئوية و 5 درجات مئوية، فإن ارتفاع درجة حرارة المادة يضمن ملء القالب بسلاسة.
ومع ذلك، فإن الاستقرار الحراري للنايلون في الحالة المنصهرة ضعيف، وقد تؤدي معالجة المواد بدرجة حرارة عالية جدًا ووقت تسخين طويل جدًا إلى تدهور البوليمرات، مما يؤدي إلى ظهور فقاعات في الأجزاء وانخفاض القوة.

لذا، يجب التحكم بدقة في درجة حرارة كل قسم من أقسام الأسطوانة لضمان تسخين المادة بشكل معقول ومتساوٍ قدر الإمكان عند درجات حرارة انصهار عالية، وذلك لتجنب ضعف الانصهار والتسخين المفرط الموضعي. وفيما يتعلق بعملية التشكيل ككل، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الأسطوانة 300 درجة مئوية، وألا تتجاوز مدة تسخين الكريات داخلها 30 دقيقة.

ثالثًا، تحسين مكونات المعدات
أولاً، في حالة الأسطوانة، على الرغم من وجود كمية كبيرة من المادة المتدفقة للأمام أثناء الحقن، إلا أن المادة المنصهرة في مجرى البرغي تتدفق عكسياً وتتسرب بين السطح النهائي الملولب والجدار الداخلي للأسطوانة المائلة بسبب سيولتها العالية. والنتيجة ليست فقط انخفاض ضغط الحقن الفعال وكمية المادة الموردة، بل قد تعيق أيضاً عملية إضافة المادة بسلاسة، مما يمنع انزلاق البرغي. لذلك، يجب تزويد الطرف الأمامي للأسطوانة بحلقة مانعة للارتداد. بعد تركيب الحلقة المانعة للارتداد، يجب رفع درجة حرارة المادة بمقدار 10 إلى 20 درجة مئوية لتعويض فقدان الضغط.

بعد ذلك تأتي حالة الفوهة، فبعد اكتمال عملية الحقن وعودة البرغي، قد تتدفق المادة المنصهرة في الفرن الأمامي من الفوهة من تلقاء نفسها تحت الضغط المتبقي، وهو ما يسمى "ظاهرة التبلور".
إذا دخلت المادة المذابة إلى التجويف، فسوف تتسبب في ظهور بقع باردة من المادة أو صعوبة في التعبئة، وإذا اصطدمت الفوهة بالقالب قبل الإزالة، فإن ذلك يزيد بشكل كبير من مشاكل التشغيل، كما أن الاقتصاد ليس فعالاً من حيث التكلفة.
تعتبر حلقة التسخين القابلة للتعديل بشكل منفصل على الفوهة طريقة فعالة للتحكم في درجة حرارة الفوهة، ولكن الحل الأساسي هو استبدال الفوهة بفوهة ذات فتحة زنبركية مع هيكل لإيقاف التدفق.
بالطبع، يجب أن تكون مادة الزنبرك المستخدمة في هذه الفوهات مقاومة لدرجات الحرارة العالية، وإلا ستتعرض للتلدين المتكرر تحت درجات حرارة عالية بسبب الضغط وفقدان المرونة.
رابعاً، لضمان تصريف الهواء من القالب والتحكم في درجة حرارته
بسبب ارتفاع درجة انصهار النايلون، فإن درجة تجمده مرتفعة أيضاً، مما يؤدي إلى دخول المادة المنصهرة إلى القالب البارد في أي وقت لأن درجة الحرارة تنخفض إلى ما دون نقطة الانصهار والتصلب، مما يمنع اكتمال عملية التعبئة، لذلك يجب استخدام الحقن عالي السرعة، خاصة بالنسبة للأجزاء ذات الجدران الرقيقة أو الأجزاء التي تتطلب مسافة تدفق طويلة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن ملء القوالب بسرعة عالية يؤدي إلى مشكلة في تصريف الهواء من التجويف، لذا يجب أن تحتوي قوالب النايلون على تدابير تصريف هواء أكثر ملاءمة.
يتطلب النايلون درجة حرارة أعلى بكثير في القالب مقارنةً باللدائن الحرارية عمومًا. وبشكل عام، تُعدّ درجة حرارة القالب المرتفعة مفيدةً لتدفق المادة، وهذا أمر بالغ الأهمية خاصةً للأجزاء المعقدة.

تكمن المشكلة في أن معدل تبريد المادة المنصهرة بعد ملء التجويف يؤثر بشكل ملحوظ على بنية وخصائص قطعة النايلون. تبدأ عملية التبلور عندما تدخل المادة إلى التجويف في حالة غير متبلورة عند درجات حرارة عالية، ويكون معدل التبلور محدودًا بدرجة حرارة القالب ومعدل انتقال الحرارة.
عند الحاجة إلى الحصول على استطالة عالية وشفافية ومتانة للأجزاء الرقيقة، يجب أن تكون درجة حرارة القالب منخفضة، بحيث تقل درجة التبلور؛ وعند الحاجة إلى الحصول على صلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل، يكون استخدام الجدار السميك مع تشوه صغير، يجب أن تكون درجة حرارة القالب عالية، بحيث تزداد درجة التبلور.
يتطلب النايلون درجة حرارة عالية للقالب نظرًا لانكماشه الكبير، فعند تحوله من الحالة المنصهرة إلى الحالة الصلبة، يكون حجم الانكماش كبيرًا جدًا، خاصةً في المنتجات ذات الجدران السميكة. انخفاض درجة حرارة القالب بشكل كبير سيؤدي إلى ظهور فراغات داخلية. ولا يمكن ضمان استقرار حجم القطعة إلا بالتحكم الدقيق في درجة حرارة القالب.
يتراوح نطاق التحكم في درجة الحرارة لقوالب النايلون من 20 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية. ومن الأفضل استخدام أجهزة تبريد (مثل ماء الصنبور) وأجهزة تسخين (مثل سخانات كهربائية موصولة بالكهرباء).