3 فرمول طلایی دستگاه تزریق پلاستیک: راهنمای محاسبه ظرفیت گیره بر اساس وزن قطعه و سطح پروجکشن

چرا ظرفیت گیره مهم است؟ (ارتباط مستقیم با کیفیت و هزینه)

• کیفیت سطح و ابعاد: وقتی گیره کم است، قالب موقع تزریق باز می‌شود و پلیسه ایجاد می‌شود. در مقابل، گیره بیش از حد، تغییر شکل اجزای قالب و سایش غیرعادی را بالا می‌برد.
• پایداری فرآیند: در دستگاه تزریق پلاستیک اگر گیره به‌درستی تنظیم شود، فشار نگهدار و پروفایل تزریق پایدارتر می‌شود و تکرارپذیری بهبود می‌یابد.
• هزینه انرژی و استهلاک: انتخاب صحیـح گیره باعث کاهش بار اضافه روی سیستم هیدرولیک/سروو و در نتیجه کاهش مصرف انرژی و خرابی‌های زودهنگام می‌شود.

سه فرمول طلایی برای برآورد ظرفیت گیره

پایه‌ای‌ترین پارامتر، سطح پروجکشن قطعه (به‌همراه راهگاه و اجزای جانبی) روی سطح جداکننده قالب است. سپس بر اساس جنس مواد و جزئیات فرآیند، «ضریب فشار» انتخاب می‌شود.

فرمول 1 — روش اینچی (متداول در دنیا)

Clamp Tonnage (US ton) ≈ Projected Area (in²) × Clamp Factor (ton/in²)
Clamp Factor معمولاً در بازه 2 تا 5 تن بر اینچ‌مربع:
• مواد کم‌ویسکوز/سخت مثل PC، PA-GF: 4 تا 5
• مواد عمومی مثل PP/PE/PS/ABS: حدود 3 تا 4
• قطعات بسیار نازک‌دیواره یا سرعت‌های بالا: نزدیک 5

فرمول 2 — روش متریک مستقیم

ظرفیت گیره (تن متریک) ≈ سطح پروجکشن (cm²) × ضریب متریک
ضریب متریک حدود 0.31 تا 0.78 تن به ازای هر cm² (معادل 2 تا 5 تن/اینچ²)

فرمول 3 — روش سریع مبتنی بر فشار تزریق واقعی

نیروی بازکننده قالب (kN) ≈ فشار حفره (bar) × سطح پروجکشن (cm²) × 0.1
ظرفیت گیره (kN) = نیروی بازکننده × ضریب ایمنی (معمولاً 1.1 تا 1.3)
تبدیل kN به تن ≈ تقسیم بر 9.81

این روش زمانی مفید است که داده‌های واقعی فشار حفره یا پروفایل تزریق در دسترس باشد (دستگاه‌های جدید و دستگاه تزریق پلاستیک با کنترلرهای پیشرفته).

گام‌های عملی انتخاب ظرفیت گیره

1. محاسبه سطح پروجکشن: طرح قطعه را روی صفحه جداکننده تصور کنید و بیشینه سطح دیده‌شده را بر حسب cm² یا in² محاسبه کنید. فراموش نکنید راهگاه، کلد رانر/هات رانر و تعداد حفره‌ها نیز به سطح مؤثر اضافه می‌شوند.
2. انتخاب ضریب بر اساس ماده و ضخامت: برای دستگاه تزریق پلاستیک ضریب 3–4 تن/اینچ² برای بیشتر قطعات PP/PE/ABS جواب می‌دهد؛ برای PC، PA-GF یا قطعات نازک به 4–5 نزدیک شوید.
3. اعمال ضریب ایمنی: 10 تا 20 درصد حاشیه امن برای نوسانات فرآیند و تغییرات مواد در نظر بگیرید.
4. بررسی تزریق‌ یونیت: علاوه بر گیره، باید شات‌سایز و نسبت L/D مارپیچ برای وزن شات (قطعه + راهگاه) مناسب باشد (قاعده 20–80٪ ظرفیت سیلندر).
5. کنترل ابعاد قالب: فاصله بین تای‌بارها، کورس بازشو و ضخامت قالب با مشخصات گیره و صفحه متحرک/ثابت دستگاه تزریق پلاستیک انطباق داشته باشد.

جدول راهنمای ضرایب پیشنهادی

مثال‌های عددی (گام‌به‌گام)

مثال ۱ — قطعه ۸۰ گرمی PP با راهگاه ۲۰ گرمی، دو حفره

• وزن شات: ۸۰×۲ + ۲۰ = ۱۸۰ گرم
• سطح پروجکشن هر قطعه: فرضاً ۹۰ cm² → برای دو حفره: ۱۸۰ cm² + راهگاه مؤثر ≈ ۲۰ cm² → مجموع ≈ ۲۰۰ cm²
• انتخاب ضریب: PP → حدود ۳.۵ تن/اینچ² (≈ ۰.۵۴ تن/cm²)
• برآورد ظرفیت: ۲۰۰ × ۰.۵۴ ≈ ۱۰۸ تن → با ضریب ایمنی ۱۵٪ ≈ ۱۲۵ تن
• نتیجه: دستگاه تزریق پلاستیک با گیره ۱۲۰ تا ۱۴۰ تن مناسب است (با توجه به ابعاد قالب).

مثال ۲ — قطعه PC نازک‌دیواره، سطح پروجکشن ۱۱۰ in²

• مواد: PC → ضریب نزدیک ۴.۵ تا ۵ تن/اینچ²
• ظرفیت: ۱۱۰ × ۴.۷ ≈ ۵۱۷ تن (US ton) → ≈ ۴۷۰ تن متریک
• نتیجه: به‌دلیل نازک‌دیواره بودن و سرعت‌های بالا، دستگاه تزریق پلاستیک ۴۵۰–۵۳۰ تن را بررسی کنید.

مثال ۳ — قطعه ABS، سطح پروجکشن ۶۵ in² با هات‌رانر، چهار کاویتی

• ضریب: ۳.۲ تن/اینچ²
• ظرفیت: ۶۵ × ۳.۲ ≈ ۲۰۸ تن (US ton) → ≈ ۱۸۸ تن متریک
• هات‌رانر فشار راهگاه را کم می‌کند، اما به‌دلیل چهار کاویتی و هوازدایی محدود، ۱۰٪ ضریب ایمنی اضافه → ≈ ۲۰۷ تن متریک
• گزینه پیشنهادی: دستگاه تزریق پلاستیک ۲۰۰–۲۳۰ تن با کورس بازشو کافی.

ارتباط وزن قطعه با انتخاب گیره

وزن قطعه به‌تنهایی تعیین‌کننده گیره نیست؛ اما در عمل معمولاً قطعات سنگین‌تر سطح پروجکشن بزرگ‌تری دارند و فشار تزریق بالاتری می‌طلبند. بنابراین:

• ابتدا سطح پروجکشن را مبنا بگیرید.
• وزن شات را برای بررسی شات‌سایز و نسبت پرشدن سیلندر در دستگاه تزریق پلاستیک استفاده کنید (۲۰ تا ۸۰٪ ظرفیت سیلندر ایده‌آل است).
• برای قطعات حجیم ولی کم‌سطح، ممکن است گیره پایین کافی باشد اما تزریق‌ یونیت بزرگ‌تری لازم شود.

۶ خطای رایج در انتخاب ظرفیت گیره

1. نادیده گرفتن راهگاه/ادوات: سطح پروجکشن فقط قطعه نیست؛ راهگاه و صفحات جانبی هم مؤثرند.
2. به‌کارگیری ضریب یکسان برای همه مواد: در دستگاه تزریق پلاستیک جنس ماده و ضخامت دیواره روی ضریب اثر می‌گذارند.
3. عدم لحاظ ضریب ایمنی: تغییرات رطوبت، دما و بچ مواد باعث نوسان فشار حفره می‌شود.
4. بی‌توجهی به ابعاد قالب: حتی اگر گیره کافی باشد، ممکن است بین تای‌بارها جا نشود.
5. نادیده گرفتن سیستم هوازدایی: ونتینگ ضعیف باعث افزایش فشار و نیاز به گیره بیشتر می‌شود.
6. انتخاب بیش‌ازحد گیره: انرژی و استهلاک را بالا می‌برد و به قالب آسیب می‌زند.

چک‌لیست خرید و تنظیمات در دستگاه تزریق پلاستیک

• تأیید ظرفیت گیره بر اساس فرمول‌ها + ۱۰–۲۰٪ ایمنی
• بررسی شات‌سایز، قطر مارپیچ و نسبت تراکم برای وزن شات
• تطبیق فاصله تای‌بارها، ضخامت قالب، کورس بازشو و وزن قالب
• وجود سروو درایو برای کاهش مصرف انرژی و کنترل بهتر سرعت‌ها
• کنترلر توانمند (Techmation/KEBA و …) برای مانیتورینگ فشار حفره و پروفایل تزریق
• سیستم هیدرولیک با شیرهای باکیفیت (Rexroth/Vickers) برای پایداری حرکت گیره
• کیفیت ونتینگ قالب و هم‌راستایی صفحات برای جلوگیری از پلیسه

بهینه‌سازی فرآیند: اگر پلیسه دارید، فقط گیره را زیاد نکنید!

زیادکردن گیره راه‌حل فوری است اما درمان ریشه‌ای نیست. در دستگاه تزریق پلاستیک بهتر است همزمان:

• فشار تزریق/نگهدار را بازتنظیم کنید (کاهش پیک‌های غیرضروری)
• دما و پروفایل سرعت را متعادل کنید
• ونتینگ قالب را بهبود دهید
• تراز صفحات و «ساعت گیره» را کنترل کنید

نمونه سناریو واقعی انتخاب گیره برای یک قالب چندحفره

فرض کنید بطری زیبای PP با چهار کاویتی تولید می‌کنید. سطح پروجکشن هر بطری ۵۵ cm² است و راهگاه مؤثر ۳۰ cm² به کل اضافه می‌کند. مجموع سطح ≈ ۵۵×۴ + ۳۰ = ۲۵۰ cm². برای PP ضریب ۰.۵ تن/cm² را انتخاب می‌کنیم → ۲۵۰×۰.۵ = ۱۲۵ تن. با ۱۵٪ ایمنی → ۱۴۴ تن. اگر ضخامت نازک و سرعت بالا باشد، می‌توان به ۱۶۰–۱۸۰ تن هم فکر کرد. سپس بررسی می‌کنیم آیا دستگاه تزریق پلاستیک منتخب فاصله تای‌بار کافی برای قالب و کورس خروج مناسب دارد یا خیر.

سوالات پرتکرار (FAQ)

ظرفیت گیره به وزن قطعه وابسته است یا سطح پروجکشن؟

اصلی‌ترین معیار «سطح پروجکشن» است. وزن قطعه بیشتر برای بررسی شات‌سایز و تزریق‌ یونیت در دستگاه تزریق پلاستیک اهمیت دارد.

برای مواد پُرکننده‌دار (GF) چه کنیم؟

ضریب بالاتری انتخاب کنید (۴–۵ تن/اینچ²) و حتماً ضریب ایمنی مناسب لحاظ کنید؛ همچنین به سایش اجزای مارپیچ و نازل توجه ویژه داشته باشید.

چطور بین دو ظرفیت نزدیک انتخاب کنم؟

ابعاد قالب، کورس و محدودیت‌های مکانیکی را چک کنید. اگر هر دو پاسخ‌گو هستند، گزینه کم‌مصرف‌تر و هماهنگ‌تر با قالب را انتخاب کنید. دستگاه تزریق پلاستیک بزرگ‌تر همیشه بهتر نیست.

جمع‌بندی

انتخاب درست ظرفیت گیره یعنی توازن بین «جلوگیری از بازشدن قالب» و «پرهیز از فشار بیش از حد روی سیستم». با سه فرمول طلایی و رعایت ضریب مناسب برای ماده، می‌توانید دستگاه تزریق پلاستیک مناسب را با اطمینان بیشتری انتخاب کنید. هر زمان که قالب یا شرایط تولید تغییر کرد، محاسبات را به‌روز کنید و نتایج را با آزمون عملی و داده‌های فشار حفره صحت‌سنجی کنید.