وقتی صحبت از قالب گیری دورانی میشود خواه نا خواه تصویر مخازن آب به نظر می آید، فرایند قالب گیری دورانی شامل یک قالب توخالی گرم شده است که با بار یا وزن شلیک مواد پر میشود. سپس به آرامی چرخانده میشود (معمولاً حول دو محور عمود بر هم) و باعث میشود مواد اولیه پلی اتیلن نرم و پراکنده شده و به دیوارههای قالب بچسبند. به منظور حفظ ضخامت یکنواخت در سرتاسر قطعه، قالب همیشه در طول مرحله گرمایش به چرخش خود ادامه میدهد و همچنین در مرحله خنکسازی از افتادگی یا تغییر شکل جلوگیری میکند.
این فرآیند در دهه ۱۹۵۰ روی پلی اتیلن اعمال شد، اما در سالهای اولیه چندان مورد استفاده قرار نمیگرفت، زیرا برعکس قالب گیری تزریقی پلیمرها این فرآیند آهسته بود و به تعداد کمی از ترکیب های پلیمری محدود میشد. با گذشت زمان، بهبود در کنترل فرآیند و توسعه پودرهای پلاستیکی منجر به افزایش استفاده از آن شد.
تاریخچه قالب گیری دورانی
پلاستیکها در اوایل دهه ۱۹۵۰ به فرآیند قالب گیری دورانی معرفی شدند. یکی از اولین کاربردها ساخت سر عروسک بود. ماشین آلات از یک دستگاه اجاق باکس E Blue ساخته شده بود که از محور عقب جنرال موتورز الهام گرفته شده بود که توسط یک موتور الکتریکی خارجی نیرو میگیرد و توسط مشعلهای گازی روی زمین گرم میشود.
تجهیزات و ابزار قالبگیری دورانی
ماشینهای قالب گیری دورانی در طیف وسیعی از اندازهها ساخته میشوند. آنها معمولاً از قالبها، کوره، محفظه خنک کننده و دوکهای قالب تشکیل شدهاند. دوکها بر روی یک محور دورانی نصب میشوند که پوشش یکنواختی از پلاستیک داخل هر قالب را فراهم میکند. قالبها (یا ابزارآلات) یا از ورق فولادی جوش داده شده یا ریخته گری ساخته میشوند. روش ساخت اغلب بر اساس اندازه و پیچیدگی قطعه انجام میشود.
اکثر قطعات پیچیده احتمالا با ابزار ریخته گری و قالبها معمولا از فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم ساخته میشوند. قالبهای آلومینیومی معمولاً بسیار ضخیم تر از قالبهای فولادی معادل هستند، زیرا فلز نرم تری هستند. این ضخامت روی زمان چرخه تاثیر چندانی ندارد زیرا هدایت حرارتی آلومینیوم چندین برابر فولاد است.
- بررسی موجودی و خرید میلگرد پلی استال تولید آلمان و برند روشلینگ ROCHLING
راه اندازی و تجهیزات استاندارد برای قالب گیری دورانی
به طور معمول همه سیستمهای قالبگیری دورانی شامل قالبها، فر، محفظه خنککننده و دوکهای قالب هستند. قالبها برای ایجاد قطعه مورد استفاده قرار میگیرند و معمولاً از آلومینیوم ساخته میشوند. کیفیت و پرداخت محصول ارتباط مستقیمی با کیفیت قالب مورد استفاده دارد. از فر برای گرم کردن قطعه استفاده میشود و در عین حال قطعه را به شکل دلخواه میچرخاند. محفظه خنک کننده جایی است که قطعه تا زمانی که خنک شود قرار میگیرد و دوکها برای چرخش و ایجاد یک پوشش پلاستیکی یکنواخت در داخل هر قالب نصب می شوند.
دستگاه های قالب گیری دورانی
قالب دورانی یک دستگاه تخصصی است که عمدتا برای تولید قطعات باریک و بلند طراحی شده است. برخی از آنها از نوع صدفی هستند که یک بازو دارند، اما ماشینهای شاتل راکاند رول با دو بازو نیز وجود دارد. هر بازو قالب را ۳۶۰ درجه در یک جهت میچرخاند و در همان زمان قالب را ۴۵ درجه بالا یا پایین افقی در جهت دیگر تکان میدهد. ماشینهای جدیدتر از هوای داغ برای گرم کردن قالب استفاده میکنند.
این ماشینها برای قطعات بزرگی که نسبت طول به عرض زیادی دارند، بهترین هستند. به دلیل کوچکتر بودن محفظههای گرمایش، در مقایسه با ماشینهای دو محوره در هزینههای گرمایش صرفه جویی می شود.
دستگاه تاشو قالب گیری دورانی
این دستگاه یک دستگاه قالب گیری دورانی تک بازویی است. بازو معمولاً توسط بازوهای دیگر در هر دو انتها حمایت میشود. دستگاه تاشو قالب را در همان محفظه گرم و سرد میکند. نسبت به قالبهای چرخشی شاتل و بازوی چرخشی فضای کمتری را اشغال میکند و در مقایسه با اندازه محصولات ساخته شده از نظر هزینه مناسب تر است. این در مقیاسهای کوچکتر برای مدارس علاقه مند به نمونه سازی و برای مدلهای با کیفیت بالا موجود است. بیش از یک قالب را میتوان به تک بازو وصل کرد.
فرایند تولید قالب گیری دورانی
فرآیند قالبگیری چرخشی یک فرآیند تشکیل پلاستیک با دمای بالا و فشار کم است که از گرما و چرخش دو محوره (یعنی چرخش زاویهای روی دو محور) برای تولید قطعات توخالی و یکتکه پلیاتیلن استفاده میکند. منتقدان این فرآیند به زمانهای چرخه طولانی آن اشاره میکنند. معمولاً فقط یک یا دو چرخه در ساعت ممکن است اتفاق بیفتد، برخلاف سایر فرآیندها مانند قالبگیری تزریقی که در آن قطعات میتوانند در چند ثانیه ساخته شوند. این فرآیند دارای مزایای مشخصی است.
ساخت قطعات بزرگ و توخالی مانند منهول پلیاتیلن با قالب گیری چرخشی بسیار آسان تر از هر روش دیگری است. قالبهای دورانی بسیار ارزان تر از سایر انواع قالب هستند. مواد بسیار کمی با استفاده از این فرآیند هدر میرود، و مواد اضافی اغلب میتوانند دوباره مورد استفاده قرار گیرند، که آن را به یک فرآیند تولید بسیار مقرون به صرفه و زیستمحیطی تبدیل میکند.
فرآیند قالب گیری دورانی
فرآیند قالب گیری چرخشی از چهار مرحله مجزا تشکیل شده است:
بارگذاری مقدار اندازه گیری شده پلیمر (معمولاً به صورت پودر) در قالب.
در حین چرخش قالب را در فر گرم کنید تا تمام پلیمر ذوب شود و به دیواره قالب بچسبد. قسمت توخالی باید از طریق دو یا چند محور چرخانده شود و با سرعتهای مختلف بچرخد تا از تجمع پودر پلیمری جلوگیری شود. مدت زمانی که قالب در فر میگذراند بسیار مهم است: اگر خیلی طولانی باشد پلی اتیلن تخریب میشود و قدرت ضربه کاهش مییابد. اگر زمان خیلی کم باشد، مذاب پلیمر ممکن است ناقص باشد.
دانههای پلیمری زمان لازم برای ذوب شدن کامل و ادغام روی دیواره قالب را نخواهند داشت و در نتیجه حبابهای بزرگی در پلی پروپیلن ایجاد میشود. این امر خواص مکانیکی محصول نهایی را مختل میکند.
برداشتن قطعه
تا همین اواخر، قالب گیری دورانی مانند اکسترود پلیمرها تا حد زیادی به آزمون و خطا و تجربه اپراتور برای تعیین زمانی که قطعه باید از اجاق خارج شود و زمانی که به اندازه کافی خنک است تا از قالب خارج شود، متکی بود. فناوری در سالهای اخیر بهبود یافته است و اجازه میدهد دمای هوا در قالب نظارت شود و بسیاری از حدسها از فرآیند حذف شود.
عوامل آزاد کننده کپک
یک عامل آزاد کننده قالب خوب (MRA) به مواد اجازه میدهد تا به سرعت و به طور موثر حذف شوند. انتشار قالب میتواند زمان چرخه، عیوب و قهوهای شدن محصول نهایی را کاهش دهد.