تعیین تناژ دستگاه تزریق پلاستیک

در فرآیند تزریق پلاستیک، انتخاب دستگاه مناسب یکی از مهم‌ترین تصمیماتی است که کیفیت و بهره‌وری تولید را تعیین می‌کند. یکی از پارامترهای کلیدی در این انتخاب، تناژ دستگاه تزریق پلاستیک است؛ مفهومی که نقش مستقیم در توانایی دستگاه برای نگه داشتن قالب در برابر فشار تزریق دارد. اگر تناژ به درستی انتخاب نشود، قالب ممکن است باز شود، مواد از بین دو نیمه آن نشت کنند یا قطعه نهایی دچار نقص‌های ساختاری شود.

تناژ دستگاه تزریق را می‌توان به‌منزله قدرت بازوهای نگهدارنده قالب در زمان تزریق در نظر گرفت. زمانی که مواد مذاب با فشار بالا وارد حفره قالب می‌شوند، تمایل دارند دو نیمه قالب را از هم باز کنند. دستگاه باید نیروی کافی برای مقابله با این فشار را داشته باشد تا قالب بسته باقی بماند. این نیروی نگهدارنده همان تناژ یا نیروی گیره است که بر حسب تُن بیان می‌شود. انتخاب تناژ صحیح به عوامل مختلفی مانند اندازه و وزن قطعه، تعداد حفره‌های قالب، سطح مقطع تزریق و فشار کاری بستگی دارد.در ایم مقاله به بررسی کامل تعیین تناژ دستگاه تزریق پلاستیک میپردازیم.

تناژ دستگاه تزریق پلاستیک چیست؟

تناژ در دستگاه تزریق پلاستیک به نیرویی گفته می‌شود که سیستم قفل‌کننده دستگاه برای بسته نگه داشتن قالب در هنگام تزریق ایجاد می‌کند. این نیرو در واحد تُن بیان می‌شود و میزان آن بیانگر ظرفیت دستگاه در مقاومت در برابر فشار تزریق است. به بیان ساده، هرچه تناژ بیشتر باشد، دستگاه قادر است قالب‌های بزرگ‌تر یا تزریق‌های با فشار بالاتر را تحمل کند.

در فرآیند تزریق، زمانی که مواد مذاب با فشار زیاد وارد قالب می‌شوند، نیروهای جانبی در دو جهت مخالف بر سطح قالب اعمال می‌گردد. این نیروها تمایل دارند دو نیمه قالب را از هم جدا کنند. وظیفه سیستم گیره (Clamp Unit) دستگاه، خنثی کردن این نیرو است تا از باز شدن قالب جلوگیری شود. اگر تناژ دستگاه کمتر از مقدار مورد نیاز باشد، درز میان قالب باز می‌شود و مواد مذاب از کناره‌ها بیرون می‌زنند که به آن «فلش» گفته می‌شود.

بنابراین تناژ نه تنها یک عدد فنی روی دستگاه است، بلکه یکی از شاخص‌های اصلی توان و ظرفیت واقعی ماشین تزریق محسوب می‌شود.

عوامل مؤثر در تعیین تناژ مناسب

انتخاب تناژ دستگاه تزریق پلاستیک فرآیندی است که باید با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف انجام شود. یکی از مهم‌ترین عوامل، اندازه سطح قطعه و سطح تماس مواد با قالب در هنگام تزریق است. هرچه سطح مقطع تزریق بزرگ‌تر باشد، فشار بیشتری به قالب وارد می‌شود و در نتیجه نیاز به تناژ بالاتری وجود دارد.

نوع مواد پلاستیکی نیز در تعیین تناژ نقش دارد. برای مثال، مواد با ویسکوزیته پایین مانند پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن به فشار تزریق کمتری نیاز دارند، اما مواد مهندسی نظیر پلی‌کربنات یا نایلون برای تزریق کامل در قالب به فشار بالاتری احتیاج دارند، و به‌تبع آن باید از دستگاهی با تناژ بیشتر استفاده شود.

طراحی قالب از نظر تعداد حفره‌ها، عمق تزریق و محل درگاه ورودی نیز تأثیرگذار است. قالب‌هایی با چند حفره یا بخش‌های عمیق‌تر، معمولاً به نیروی قفل بیشتری نیاز دارند تا فشار توزیع‌شده بین تمام نواحی قالب جبران شود.

دمای مواد، سرعت تزریق، و ضخامت دیواره قطعه نیز از دیگر عوامل تعیین‌کننده هستند. هرچه سرعت تزریق و دمای مواد بالاتر باشد، فشار درون قالب نیز افزایش یافته و به تبع آن تناژ مورد نیاز بیشتر می‌شود.

در مجموع، تعیین تناژ یک محاسبه ساده نیست بلکه نتیجه بررسی جامع میان پارامترهای مکانیکی، حرارتی و هندسی قطعه و قالب است.در فرایند تزریق پلاستیک، تعیین تناژ دستگاه تزریق پلاستیک نقش کلیدی در کیفیت قطعه تولیدی و جلوگیری از نقص در قالب‌گیری دارد.

رابطه وزن قطعه با تناژ دستگاه

بین وزن قطعه تولیدی و تناژ دستگاه تزریق پلاستیک رابطه‌ای نسبی وجود دارد، اما این رابطه مستقیم و خطی نیست. معمولاً هرچه قطعه بزرگ‌تر و سنگین‌تر باشد، سطح تماس مواد با قالب نیز افزایش می‌یابد و در نتیجه نیاز به نیروی قفل بالاتری وجود دارد. با این حال، دو قطعه با وزن مشابه می‌توانند به تناژهای متفاوتی نیاز داشته باشند، زیرا شکل هندسی و سطح مقطع تزریق آن‌ها متفاوت است.

برای نمونه، قطعه‌ای تخت و گسترده ممکن است سطح تماس زیادی با قالب داشته باشد، در حالی که قطعه‌ای حجیم ولی متراکم چنین سطحی ندارد. در حالت کلی، می‌توان گفت هر ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متر مربع از سطح مقطع قالب به‌طور متوسط به یک تن نیرو نیاز دارد. بنابراین اگر سطح تزریق قطعه ۵۰۰ سانتی‌متر مربع باشد، تناژ دستگاه باید در حدود ۵۰۰۰ تن در نظر گرفته شود. البته این عدد بسته به نوع ماده و فشار کاری قابل تغییر است.

وزن قطعه به‌تنهایی معیار دقیقی برای انتخاب تناژ نیست، اما می‌تواند به‌عنوان نقطه شروع محاسبه مورد استفاده قرار گیرد. ترکیب وزن قطعه با سطح مقطع تزریق، ضخامت دیواره و فشار کاری بهترین نتیجه را برای تعیین تناژ واقعی به همراه خواهد داشت.در تولید تزریق پلاستیک لوازم خانگی، انتخاب درست و تعیین تناژ دستگاه تزریق پلاستیک نقش مهمی در کیفیت نهایی محصولات دارد.

نحوه محاسبه تناژ بر اساس فشار و سطح قالب

تناژ مورد نیاز برای یک فرآیند تزریق را می‌توان از طریق فرمولی ساده اما کاربردی محاسبه کرد. اساس این محاسبه بر پایه فشار تزریق و سطح مقطع قطعه است. برای به‌دست آوردن مقدار تقریبی، ابتدا باید فشار تزریق (Injection Pressure) و مساحت سطح پروجکشن قالب را مشخص کرد. حاصل‌ضرب این دو پارامتر، نیرویی است که تمایل دارد قالب را باز کند.

فرمول کلی به این صورت است:
تناژ = (فشار تزریق × سطح پروجکشن) ÷ ضریب ایمنی

فشار تزریق معمولاً بر حسب کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع یا بار بیان می‌شود. سطح پروجکشن همان سطحی است که مذاب بر آن نیرو وارد می‌کند. ضریب ایمنی بسته به طراحی قالب معمولاً بین ۸۰ تا ۹۰ درصد در نظر گرفته می‌شود تا دستگاه تحت فشار غیرمجاز قرار نگیرد.

به عنوان مثال، اگر فشار تزریق ۸۰۰ بار و سطح قالب ۶۰۰ سانتی‌متر مربع باشد، تناژ مورد نیاز حدود ۴۸۰۰ تن خواهد بود. در عمل، برای اطمینان از عملکرد پایدار، معمولاً تناژ انتخابی کمی بالاتر از مقدار محاسبه‌شده در نظر گرفته می‌شود.

این محاسبه ساده‌ترین راه برای برآورد تناژ است، اما در کاربردهای صنعتی، نرم‌افزارها و ابزارهای تحلیلی پیشرفته‌تری برای محاسبه دقیق‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند که عواملی مانند سرعت تزریق، چگالی مذاب و تعادل جریان را نیز لحاظ می‌کنند.

انتخاب تناژ مناسب برای انواع قطعات

انتخاب تناژ دستگاه تزریق پلاستیک بسته به نوع قطعه و کاربرد آن متفاوت است. در تولید قطعات کوچک مانند درپوش بطری یا قطعات الکترونیکی، تناژهای پایین در حدود ۳۰ تا ۱۰۰ تن کافی هستند. این قطعات سطح تماس کمی دارند و فشار تزریق بالایی نیاز ندارند.

در مقابل، برای قطعات بزرگ‌تر مانند سپر خودرو، سطل‌های صنعتی یا بدنه لوازم خانگی، تناژهای بالا از ۴۰۰ تا چند هزار تن مورد نیاز است. در این موارد، علاوه بر سطح بزرگ قالب، ضخامت قطعه و تعداد حفره‌ها نیز نقش مهمی در تعیین تناژ دارند.

در تولید قطعات نازک‌دیواره، گرچه وزن قطعه ممکن است کم باشد، اما به دلیل سرعت بالای تزریق و فشار زیاد برای پر کردن قالب در زمان کوتاه، تناژ نسبتاً بالایی نیاز است. برای مثال، در تولید بسته‌بندی‌های نازک مواد غذایی یا ظروف یک‌بار مصرف، دستگاه‌هایی با تناژ متوسط اما سرعت تزریق بالا استفاده می‌شود.هر خدمات و شرکت تزریق پلاستیک برای عملکرد دقیق نیاز به تعیین تناژ دستگاه تزریق پلاستیک بر اساس نوع قالب و مواد اولیه دارد.

در نهایت، انتخاب تناژ باید به گونه‌ای باشد که نه آن‌قدر زیاد باشد که مصرف انرژی و هزینه‌ها افزایش یابد، و نه آن‌قدر کم که فشار تزریق باعث باز شدن قالب و ایجاد نقص در محصول شود.

تأثیر تناژ بالا یا پایین بر کیفیت تزریق

تناژ نامناسب می‌تواند اثرات قابل توجهی بر کیفیت قطعات تزریق‌شده داشته باشد. زمانی که تناژ دستگاه تزریق پلاستیک کمتر از مقدار لازم باشد، قالب در هنگام تزریق به‌طور کامل بسته نمی‌ماند و مواد مذاب از بین دو نیمه آن نشت می‌کنند. این پدیده باعث ایجاد خط فلش روی قطعه می‌شود که نه تنها از نظر ظاهری نامطلوب است، بلکه ممکن است در مونتاژ یا کاربرد قطعه نیز اختلال ایجاد کند.

از سوی دیگر، اگر تناژ بیش از حد بالا انتخاب شود، فشار اضافی بر سیستم گیره و قالب وارد می‌شود. این فشار ممکن است به مرور زمان باعث تغییر شکل قالب یا خرابی زودرس قطعات مکانیکی دستگاه گردد. علاوه بر این، افزایش بی‌مورد تناژ موجب اتلاف انرژی و افزایش زمان باز و بسته شدن قالب می‌شود که راندمان تولید را کاهش می‌دهد.

در فرآیندهای حساس، استفاده از تناژ دقیق و کنترل‌شده باعث بهبود کیفیت سطح، افزایش دقت ابعادی و کاهش تنش‌های پسماند در قطعه می‌شود. از این رو، اپراتور باید با آزمون‌های اولیه و بررسی فشار تزریق واقعی، مقدار تناژ بهینه را برای هر قالب تنظیم کند.

اشتباهات رایج در انتخاب تناژ دستگاه

یکی از اشتباهات متداول در انتخاب تناژ دستگاه تزریق پلاستیک، توجه صرف به وزن قطعه است. بسیاری تصور می‌کنند هرچه قطعه سنگین‌تر باشد، به دستگاه بزرگ‌تری نیاز است، در حالی که عامل تعیین‌کننده، سطح مقطع تزریق و فشار کاری است. ممکن است قطعه‌ای سبک اما گسترده به تناژ بالاتری نیاز داشته باشد در حالی که قطعه‌ای حجیم با سطح کوچک‌تر با تناژ کمتر نیز به‌خوبی تولید شود.

اشتباه دیگر، انتخاب تناژ بیش از حد بالا با هدف جلوگیری از بروز فلش است. این کار نه تنها باعث استهلاک سریع دستگاه می‌شود، بلکه هزینه انرژی را نیز افزایش می‌دهد. در حالی که با تنظیم صحیح فشار تزریق و طراحی مناسب قالب می‌توان از بروز فلش جلوگیری کرد بدون آنکه نیاز به دستگاه بزرگ‌تر باشد.

بی‌توجهی به نوع ماده و فشار واقعی تزریق نیز از دیگر خطاهای رایج است. هر ماده پلیمری رفتار متفاوتی در برابر حرارت و فشار دارد و انتخاب دستگاه بدون در نظر گرفتن این ویژگی‌ها می‌تواند منجر به نقص‌های جدی در تولید شود.

برای اجتناب از این اشتباهات، لازم است محاسبه تناژ بر اساس داده‌های واقعی قالب و ماده انجام شود و در صورت امکان از مشاوره فنی تولیدکنندگان دستگاه یا نرم‌افزارهای تخصصی استفاده گردد.جهت کسب اطلاعات بیشتر میتوانید مقاله سیلندر ماردون دستگاه تزریق پلاستیک را مطالعه کنید.

سخن پایانی

در جمع‌بندی می‌توان گفت تناژ دستگاه تزریق پلاستیک یکی از مهم‌ترین فاکتورهای مؤثر در موفقیت فرآیند تزریق است. انتخاب صحیح آن تضمین می‌کند که قالب در برابر فشار تزریق پایدار بماند، کیفیت سطح قطعه حفظ شود و تولید بدون عیب انجام گیرد. تناژ بیش از حد یا کمتر از نیاز هر دو می‌توانند مشکلات جدی در کیفیت، مصرف انرژی و عمر دستگاه ایجاد کنند.

تناژ مناسب حاصل درک عمیق از ارتباط بین فشار تزریق، سطح قالب، نوع مواد و طراحی قطعه است. هر تولیدکننده باید با شناخت دقیق این عوامل و استفاده از محاسبات مهندسی، دستگاهی را انتخاب کند که با ظرفیت واقعی تولید و نیاز فنی قطعاتش مطابقت داشته باشد. در نهایت، دقت در انتخاب تناژ نه‌تنها کیفیت محصولات را ارتقا می‌دهد بلکه بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش عمر دستگاه را نیز به همراه دارد.

سوالات متداول

تناژ دستگاه تزریق پلاستیک دقیقاً چه مفهومی دارد؟
تناژ میزان نیروی قفل‌کننده‌ای است که دستگاه برای بسته نگه داشتن قالب در زمان تزریق ایجاد می‌کند و بر حسب تُن بیان می‌شود.

اگر تناژ دستگاه کمتر از مقدار لازم باشد چه می‌شود؟
در این حالت قالب در هنگام تزریق باز می‌شود و مواد مذاب از کناره‌ها نشت می‌کند که باعث ایجاد خط فلش و افت کیفیت قطعه می‌گردد.

آیا انتخاب تناژ بیشتر از مقدار مورد نیاز بهتر است؟
خیر، تناژ بیش از حد باعث افزایش فشار مکانیکی، استهلاک دستگاه و مصرف انرژی بیشتر می‌شود. بهترین عملکرد زمانی حاصل می‌شود که تناژ متناسب با سطح قالب و فشار تزریق انتخاب شود.