מהי מערכת השערים?
תפקוד מערכת השער
מערכת הראנר מובילה פלסטיק מותך מחבית מכונת ההזרקה לכל חלל של התבנית. לכן, המבנה, האורך, הגודל ושיטת החיבור של מערכת הרץ משפיעים כולם על אפקט מילוי ההזרקה, ובכך משפיעים ישירות על איכות המוצר. יתר על כן, התכנון של מערכת הרץ צריך לשקול גם יעילות כלכלית, השגת קירור מהיר וזמני מחזור קצרים.
מבנה מערכת השערים
מערכת הרץ מורכבת מארבעה מבנים: רץ ראשי, רץ ענפים, שער ובאר שבלול קר, כפי שמוצג באיור 7-11.
רץ ראשי (שפיץ)
הרץ הראשי (sprue) הוא תעלת הפלסטיק המחברת את פיית מכונת ההזרקה למערכת הרץ. זהו הרכיב הראשון של מערכת הרצים.
רצים ראשוניים ומשניים
רצים ראשוניים ומשניים הם תעלות פלסטיק המחברים את הרץ הראשי לשער התבנית הפנימית, ומאפשרים לפלסטיק מותך לזרום לתוך התבנית הפנימית. במקרה של תבנית שתי-צלחות, הרץ ממוקם על קו הפרידה.
בעת תכנון ערוצי זרימה, יש לשים לב לצורת-החתך ולגודלם. בדרך כלל ישנם ארבעה סוגים של צורות חתך- עבור ערוצי זרימה: עיגול מלא, טרפז, טרפז שונה ומשושה (ראה איור 7-12). מנקודת המבט של העברת לחץ הזרקה, ככל ששטח החתך- גדול יותר של ערוץ הזרימה, כך טוב יותר; בעוד שמנקודת המבט של הולכת חום, ככל ששטח החתך- קטן יותר, כך ייטב. לכן, ככל שהיחס בין -החתך לשטח הפנים גדול יותר, כך ערוץ הזרימה יעיל יותר. עיצובי ערוצי זרימה מעגליים ומרובעים של-זרימת חתך הם בעלי ערכי R- הגבוהים ביותר. מכיוון שחתכים מעגליים-מתקררים מהר יותר מאשר חתכים-מרובעים, עיצובי חתך- עגולים הם הטובים ביותר. (הערך R- מתייחס ליחס בין שטח החתך-לשטח הפנים; שטח החתך-מתיחס לשטח החתך של ערוץ הזרימה.)
קוטר הרץ קשור לאורך הזרימה; ככל שהקוטר גדול יותר, מסלול הזרימה ארוך יותר. יחד עם זאת, הרץ צריך להיות צר וקצר ככל האפשר. לכל סוג פלסטיק דרישת קוטר רץ מינימלית; קוטר קטן מדי ישפיע על זרימת הפלסטיק בחלל התבנית. קוטר הרץ הוא בדרך כלל 1.0 מ"מ עובי מרמת המוצר המוגמר כדי למנוע מהפלסטיק שבראנר להתמצק לפני המוצר המוגמר, ובכך להבטיח החזקת לחץ נאותה.
שַׁעַר
לשערים יש השפעה משמעותית על יכולת העיצוב והלחץ הפנימי. צורתם המתאימה נקבעת בדרך כלל על פי צורת החלק וניתן לסווג אותה באופן נרחב לשתי קטגוריות: שערים מוגבלים ושערים בלתי מוגבלים.
שערים מוגבלים הם קטעים צרים בכניסה לחלל התבנית, מה שהופך אותם קלים לעיבוד ומאפשרים חיתוך קל של החלק מהרץ, ובכך מפחיתים את הלחץ השיורי. סוג זה משמש בדרך כלל בתבניות מרובות- חללים שבהן יוצקים חלקים מרובים במכה אחת, מכיוון שהוא מקל על הפצה אחידה ומונע זרימה לאחור של פלסטיק בתוך החלל. ניתן לסווג שערים מוגבלים עוד יותר לשערי צד, שערים חופפים, שערים מאוגנים, שערים בצורת מאווררים, שערי סרט, שערי טבעת, שערי דיסק, שערים נקודתיים ושערים תת ימיים. שערים בלתי מוגבלים הם המקום שבו פלסטיק מוזרק ישירות לתוך חלל התבנית באמצעות רץ אנכי.
סוג, מיקום, גודל ומספר השערים משפיעים ישירות על המראה, העיוות, הצטמקות הדפוס וחוזק החלק היצוק. לכן, יש לקחת בחשבון את הגורמים הבאים בתכנון.
(1) גורמים שיש לקחת בחשבון בעת קביעת צורת השער: צורת השער משפיעה על יכולת זרימת השרף בתוך חלל התבנית, על מראה החלק היצוק ועל כיוון זרימת החומר. לכן, בעת בחירת סוג השער, יש צורך לשקול את סוג החומר או צורת המוצר ואת ההשפעה של כיוון הזרימה.
(2) גורמים שיש לקחת בחשבון בעת קביעת גודל השער:
① מאפייני זרימת פלסטיק.
② עובי דופן העובש.
③ כמות הפלסטיק המוזרקת לתוך חלל התבנית.
④ טמפרטורת התכה של פלסטיק.
⑤ טמפרטורת עובש.
(3) גורמים שיש לקחת בחשבון בעת קביעת מיקום השער:
① השער צריך להיות ממוקם בנקודה העבה ביותר בחתך -של חלק הפלסטיק. זה מאפשר קירור איטי יותר בשער, מקל על זרימת החומר המותך לתוך חלל העובש ומונע פגמים כמו התכווצות.
② מיקום השער צריך למזער את נתיב זרימת החומר המותך, להפחית את שינויי כיוון הזרימה ולמזער את אובדן הלחץ. בדרך כלל, שער הממוקם במרכז חלק הפלסטיק יעיל יותר.
③ מיקום השער צריך להקל על הוצאת הגז מחלל העובש. אם החומר המותך הנכנס לחלל העובש סוגר בטרם עת את מערכת האוורור, יהיה קשה לגזים לברוח מהחלל, מה שישפיע על איכות המוצר. יש למקם תעלות אוורור במיקום הסופי שבו החומר המותך מגיע לחלל כדי להקל על האוורור.
④ השער צריך להיות ממוקם ישירות מול דופן הליבה או ליבה גדולה, מה שמאפשר לחומר המותך-במהירות גבוהה לפגוע ישירות בחלל או בקיר הליבה, ובכך לשנות את כיוון הזרימה, להפחית את קצב הזרימה ולמלא בצורה חלקה את החלל. זה מבטל סימני הזרקה ברורים על חלק הפלסטיק ומונע שבר נמס.
⑤ יש לשלוט במספר השערים. כניסה לחלל דרך מספר שערים תיצור קווי ריתוך נוספים.
⑥ מיקום השער צריך להבטיח הזנה אחידה של חומר מותך, כאשר נתיב הזרימה מהרץ הראשי לכל חלקי החלל זהה או דומה, כדי להפחית קווי הבזק וריתוך.
⑦ עבור חלקי פלסטיק עם ליבות או תוספות, במיוחד חלקי פלסטיק גליליים עם ליבות דקות, הימנע מהזנה ישירה לליבה או הכנס כדי למנוע כיפוף הליבה או תזוזה.
⑧ מיקום השער צריך למנוע גרימת שבר נמס. כאשר שער קטן נמצא ישירות מול חלל עם רוחב ועובי גדולים, החומר המותך במהירות-הגבוהה הזורם דרך השער יהיה נתון ללחץ גזירה גבוה, וכתוצאה מכך תופעות של שבר נמס כמו הזרקה וזחילה. נמס סילוני נוטה לגרום לקיפול, וכתוצאה מכך סימני אדוות על המוצר.
⑨ כאשר פלסטיק מותך מוזרק במהירות גבוהה לתוך חלל התבנית דרך השער, הוא מראה אפקט כיווני. יש לבחור את מיקום השער כדי למנוע את ההשפעות השליליות של אפקט כיווני זה.
⑩ בעת קביעת מיקום השער והמספר עבור תבנית, יש לבדוק את יחס הזרימה כדי לוודא שההמסה ממלאת את החלל. יחס הזרימה נקבע על ידי היחס בין אורך ערוץ הזרימה הכולל לעובי ערוץ הזרימה הכולל. הערך המותר שלו משתנה בהתאם לתכונות ההיתוך, הטמפרטורה, לחץ ההזרקה וכו'.
⑪ עבור חלקי פלסטיק שטוחים, עיוות ועיוות נוטים להתרחש מכיוון ששיעורי ההתכווצות שלהם אינם עקביים בכיוונים שונים. שימוש במספר שערים יעיל הרבה יותר.
⑫ עבור חלקי פלסטיק מסוג -מסגרת, הצבת השערים באלכסון יכולה לשפר את העיוות הנגרם כתוצאה מהתכווצות.
⑬ עבור חלקי פלסטיק בצורת-טבעות, יש למקם את השער בצורה משיקית כדי לצמצם קווי ריתוך, להגביר את חוזק אזור הריתוך ולהקל על האוורור.
⑭ עבור חלקי פלסטיק עם עובי דופן לא אחיד, יש לשמור על מיקום השער עקבי ככל האפשר כדי למנוע מערבולות.
⑮ עבור חלקי פלסטיק בצורת-מעטפת, ניתן להשתמש בסידור שער מותקן-מרכזי כדי לצמצם קווי ריתוך.
⑯ עבור חלקי פלסטיק בצורת -כיפה, דקים ודקים-, ניתן להגדיר מספר נקודות שער וצלעות תהליך כדי להנחות את הזרימה ולמנוע מחסור בחומר.
העקרונות לעיל לבחירת עמדות שער עשויים להוביל לסתירות ביישום; במקרים כאלה יש צורך בטיפול גמיש המבוסס על המצב בפועל.
(4) מאזן שערים
אם לא ניתן להשיג מערכת ראנר מאוזנת, ניתן להשתמש בשיטת איזון השערים הבאה כדי להשיג את המטרה של הזרקה אחידה. שיטה זו מתאימה לתבניות בעלות מספר רב של חללים. ישנן שתי שיטות איזון שער: שינוי אורך ערוץ השער ושינוי שטח החתך- של השער.
כאשר לממדי החלל יש אזורים מוקרנים שונים, יש לאזן את השער גם. בשלב זה, כדי לקבוע את גודל השער, יש לקבוע תחילה גודל שער אחד, ולחשב את היחס בין גודל השער הזה לנפח החלל המתאים. יחס זה מוחל לאחר מכן על השוואה של שערים אחרים עם נפחי החלל המתאימים להם כדי לקבוע ברציפות את גודלו של כל שער. לאחר הזרקת ניסיון בפועל, ניתן להשלים את פעולת איזון השער.
בעת ייצור חלקים או יותר מוצרים מוגמרים מאותו חלל עובש, אם חלקים מסוימים של החומר דקים יותר, יש לעבות את הזרבובית. כמות העיבוי תלויה בגודל המוצר המוגמר. בדרך כלל, חלקים עבים יותר של מוצרים מוגמרים זורמים טוב יותר, וכתוצאה מכך לחץ רגיל, בעוד חלקים דקים יותר זורמים גרוע יותר, מה שמוביל ללחץ גבוה יותר. לכן, אם יש למלא את המוצרים המוגמרים בו זמנית, החלקים העבים יותר עשויים לחוות הבזק. כדי למנוע חוסר איזון בזרימה, יש לעבות את הרץ עבור החלקים הדקים יותר כדי לפצות על אובדן הלחץ, כפי שמוצג באיור 7-13.
בארות שבלולים קרים
בארות שבלולים קרים, המכונה גם בורות שבלולים קרים, נועדו לאחסן את החומר הפלסטי המותך הקר יותר בתחילת תהליך המילוי, למנוע ממנו להיכנס ישירות לחלל העובש ולסתום את השער או להשפיע על איכות המוצר. בארות שבלולים קרים ממוקמות בדרך כלל בקצה הרץ הראשי. כאשר רצי הענפים ארוכים, יש להתקין בקצותיהם גם בארות צלעות קרות.
תראה כאן
למידע נוסף על מערכות שערים אחרות והיתרונות והחסרונות שלהן, אנא לחץ כאן.