در فرآیند تزریق پلاستیک، دستگاهی که مواد پلیمری را از حالت جامد به مذاب روان و قابل تزریق تبدیل میکند، یکی از پیچیده‌ترین و دقیق‌ترین ماشین‌آلات صنعتی به شمار می‌رود. در قلب این دستگاه، دو قطعه حیاتی وجود دارند که تمام عملیات ذوب، اختلاط و انتقال مواد را انجام می‌دهند: سیلندر و ماردون. این دو بخش به‌طور هماهنگ عمل می‌کنند تا مواد پلاستیکی گرانولی پس از گرم شدن، به حالت مذاب یکنواخت برسند و سپس با فشار بالا وارد قالب شوند.
سیلندر ماردون دستگاه تزریق پلاستیک را می‌توان قلب سیستم تزریق دانست. بدون عملکرد صحیح آن، کیفیت ذوب مواد، یکنواختی رنگ، فشار تزریق و حتی شکل‌گیری نهایی قطعه دچار اختلال می‌شود. از این رو، شناخت وظیفه، ساختار، انواع و نحوه نگهداری سیلندر ماردون برای هر اپراتور و مهندس تولید الزامی است.
وظیفه سیلندر و ماردون در فرآیند تزریق
سیلندر و ماردون در واقع دو جزء اصلی در واحد تزریق دستگاه هستند که مسئول ذوب، اختلاط و آماده‌سازی مواد پلاستیکی پیش از تزریق به قالب می‌باشند. ماردون به شکل یک مارپیچ فولادی داخل سیلندر قرار گرفته است و با چرخش خود، مواد گرانولی را از قیف ورودی به سمت جلو هدایت میکند. در طول مسیر، این مواد تحت تأثیر حرارت المنت‌های سیلندر و اصطکاک ناشی از حرکت ماردون، به تدریج ذوب می‌شوند.
وظیفه اصلی سیلندر ماردون دستگاه تزریق پلاستیک ایجاد فشار یکنواخت و حرارت کنترل‌شده برای دستیابی به مذابی همگن و عاری از حباب است. ماردون نه تنها مواد را جابه‌جا میکند، بلکه آن‌ها را به‌خوبی مخلوط میکند تا رنگ و افزودنی‌ها در تمام بخش‌های مذاب توزیع یکنواختی داشته باشند. در انتهای ماردون، فشار لازم برای تزریق مواد مذاب به درون قالب ایجاد می‌شود.
اگر عملکرد این بخش دچار مشکل شود، نتیجه آن بروز ایراداتی همچون نیم‌پختگی مواد، خطوط جریان، ضعف مکانیکی یا تغییر رنگ در قطعه خواهد بود. از همین رو، ماردون را می‌توان عامل اصلی کیفیت در فرآیند ذوب مواد دانست.
ساختار و اجزای اصلی ماردون
ماردون، یک محور مارپیچ فولادی است که درون سیلندر می‌چرخد و مواد را از ورودی به سمت نازل هدایت میکند. طراحی و ساختار آن به‌گونه‌ای است که ذوب مواد در طول مسیر بهصورت تدریجی، کنترل‌شده و یکنواخت انجام شود. به‌طور معمول، ماردون از سه ناحیه اصلی تشکیل می‌شود که هرکدام وظیفه مشخصی دارند.
نخستین بخش، ناحیه تغذیه است. در این قسمت، مواد گرانولی از قیف وارد سیلندر می‌شوند و با چرخش ماردون به جلو حرکت می‌کنند. در این مرحله هنوز ذوبی اتفاق نیفتاده و هدف فقط جابه‌جایی و فشرده‌سازی اولیه مواد است.
بخش دوم، ناحیه فشرده‌سازی یا فشرده‌سازی تدریجی است. در این ناحیه قطر دنده‌های مارپیچ کاهش می‌یابد و فضای بین ماردون و سیلندر کمتر می‌شود. این کاهش حجم باعث افزایش فشار بر روی مواد و در نتیجه افزایش دما و ذوب تدریجی آن‌ها می‌گردد.
بخش سوم، ناحیه اندازه‌گیری یا اختلاط نهایی است. در این قسمت مواد کاملاً ذوب شده‌اند و ماردون با حرکت خود آن‌ها را همگن میکند. این ناحیه تعیین‌کننده یکنواختی دمای مذاب و پایداری جریان در هنگام تزریق است.
تزریق پلاستیک فرآیندی است که در آن مواد مذاب داخل قالب ریخته می‌شوند و سیلندر و ماردون دستگاه تزریق پلاستیک نقش اصلی در ذوب و انتقال یکنواخت مواد دارند.
در انتهای ماردون نیز یک شیر یک‌طرفه یا چک‌والو نصب می‌شود که از بازگشت مذاب در هنگام تزریق جلوگیری میکند. سیلندر نیز که ماردون درون آن حرکت میکند، معمولاً از فولاد مقاوم در برابر سایش و حرارت ساخته می‌شود و دارای المنت‌های حرارتی در طول بدنه برای کنترل دمای ذوب است.
انواع ماردون و کاربرد هر نوع
سیلندر ماردون دستگاه تزریق پلاستیک در مدل‌ها و طراحی‌های گوناگونی تولید می‌شود که هر یک متناسب با نوع مواد و کاربرد صنعتی خاصی هستند. ساده‌ترین نوع آن، ماردون استاندارد سه‌ناحیه‌ای است که در اغلب دستگاه‌های تزریق عمومی استفاده می‌شود. این نوع برای مواد رایجی چون پلی‌پروپیلن، پلی‌اتیلن و ABS مناسب است.
در کاربردهای پیشرفته‌تر، از ماردون‌های اختلاطی یا میکسینگ استفاده می‌شود. در این طراحی، بخش انتهایی ماردون دارای شیارها و برآمدگی‌هایی است که وظیفه آن‌ها افزایش اختلاط رنگ، افزودنی و مواد پرکننده در مذاب است. این مدل در تولید قطعات رنگی یا مواد کامپوزیتی کاربرد فراوان دارد.
نوع دیگر، ماردون ضد سایش است که برای مواد حاوی فایبرگلاس یا افزودنی‌های ساینده طراحی می‌شود. در این مدل، سطح ماردون با آلیاژهای مقاوم مانند نیکل یا تنگستن پوشش داده می‌شود تا در برابر خوردگی و سایش مقاومت بیشتری داشته باشد.
در دستگاه‌هایی که از مواد خاص مانند PVC یا PET استفاده می‌کنند، طراحی ماردون متفاوت است. برای مثال، در ماردون‌های مخصوص PVC، نسبت فشرده‌سازی پایین‌تر و دمای کار کمتر است تا از سوختن یا تجزیه ماده جلوگیری شود. در مقابل، ماردون‌های PET معمولاً دارای طول بیشتر و نسبت فشرده‌سازی بالاتری هستند تا خشک شدن و ذوب کامل مواد تضمین گردد.
تزریق پلاستیک اجرتی به تولید قطعات سفارش‌شده برای مشتری اختصاص دارد و کیفیت نهایی کار به عملکرد دقیق سیلندر و ماردون دستگاه تزریق پلاستیک در ذوب و تزریق یکنواخت مواد وابسته است.
علائم سایش و خرابی ماردون
سایش و خرابی ماردون از مشکلات متداول در دستگاه‌های تزریق است که به مرور زمان و در اثر تماس مداوم مواد با سطح فلزی رخ می‌دهد. یکی از نشانه‌های اولیه سایش، کاهش تدریجی فشار تزریق است. زمانی که سطح ماردون یا سیلندر ساییده می‌شود، فضای بین آن‌ها افزایش یافته و در نتیجه بخشی از مذاب از بین دنده‌ها به عقب بازمی‌گردد. این موضوع باعث افت فشار و ذوب ناقص مواد می‌شود.
از دیگر علائم سایش، تغییر رنگ قطعات تولیدی است. زمانی که مواد در تماس با سطح فرسوده یا ناهموار قرار می‌گیرند، گرمای اصطکاکی ناهمگن تولید می‌شود و رنگ مذاب تغییر میکند. همچنین، بروز خطوط جریان، حباب یا وجود ذرات سوخته در محصول می‌تواند نشانه‌ای از خرابی سطح داخلی سیلندر یا لب‌پریدگی دنده‌های ماردون باشد.
اگر در حین تولید، دمای نواحی مختلف سیلندر بهصورت ناهمسان بالا می‌رود یا فشار تزریق نوسان دارد، باید احتمال خرابی ماردون را در نظر گرفت. سایش بیش از حد در قسمت فشرده‌سازی معمولاً خطرناک‌تر است، زیرا این ناحیه بیشترین فشار و حرارت را تحمل میکند. در صورت بی‌توجهی به این نشانه‌ها، ممکن است در نهایت نیاز به تعویض کامل سیلندر و ماردون باشد.
نحوه تمیزکاری و نگهداری سیلندر ماردون
تمیزکاری و نگهداری منظم سیلندر ماردون دستگاه تزریق پلاستیک تأثیر مستقیمی بر طول عمر آن و کیفیت تولید دارد. تمیز نکردن صحیح این بخش می‌تواند منجر به تجمع مواد سوخته، تغییر رنگ محصولات و حتی گرفتگی نازل شود. پس از پایان کار روزانه یا تغییر نوع ماده، باید مواد باقیمانده در سیلندر به‌طور کامل تخلیه شود.
برای این کار معمولاً از مواد شست‌وشو دهنده یا کامپاندهای پاک‌کننده مخصوص استفاده می‌شود. این مواد در دمای بالا ذوب شده و با حرکت چرخشی ماردون، بقایای پلیمری را از دیواره‌ها جدا می‌کنند. در مواردی که این مواد در دسترس نیستند، می‌توان از رزین‌های سبک یا پلی‌اتیلن با دمای ذوب پایین برای پاکسازی استفاده کرد.
دمای المنت‌ها در هنگام تمیزکاری باید به‌تدریج کاهش یابد تا شوک حرارتی به سیلندر وارد نشود. همچنین توصیه می‌شود پس از هر دوره کاری، سطح ماردون بررسی و در صورت مشاهده خراش یا فرسودگی جزئی، پولیش شود تا از گسترش آسیب جلوگیری گردد. در فواصل منظم، باید از گریس‌های مقاوم به حرارت برای روان‌کاری بخش‌های چرخان استفاده کرد.
دستگاه تزریق پلاستیک ۱۰۰۰ گرمی با ظرفیت بالای خود، امکان تولید قطعات حجیم را فراهم میکند و عملکرد بهینه آن وابسته به سیلندر و ماردون دستگاه تزریق پلاستیک است.
نگهداری اصولی شامل بررسی فاصله بین ماردون و سیلندر نیز هست. اگر این فاصله از حد استاندارد تجاوز کند، باید نسبت به تراش یا تعویض اقدام شود. رعایت دمای مناسب در المنت‌ها و جلوگیری از سوختن مواد، عمر مفید ماردون را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.
تأثیر طراحی ماردون بر کیفیت ذوب مواد
طراحی هندسی ماردون نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت نهایی ذوب مواد دارد. نسبت طول به قطر ماردون (L/D)، زاویه دنده‌ها، عمق شیارها و نرخ فشرده‌سازی از پارامترهای کلیدی هستند که بر یکنواختی دما و اختلاط مذاب تأثیر مستقیم می‌گذارند. ماردون‌هایی با طول بیشتر معمولاً فرصت بیشتری برای ذوب کامل و اختلاط رنگ فراهم می‌کنند، اما در عوض نیازمند توان بالاتر و کنترل دقیق دما هستند.
اگر نسبت فشرده‌سازی بیش از حد باشد، احتمال تجزیه حرارتی مواد افزایش می‌یابد. برعکس، اگر این نسبت کم باشد، ذوب ناقص رخ می‌دهد. در طراحی بهینه، فشار و دمای مواد در طول مسیر ماردون باید بهصورت تدریجی و کنترل‌شده افزایش یابد تا از ایجاد حباب یا نواحی نیمه‌ذوب جلوگیری شود.
نوع مواد اولیه نیز بر طراحی ماردون تأثیر دارد. مواد کریستالی مانند پلی‌پروپیلن یا نایلون به گرمای بیشتری برای ذوب نیاز دارند و معمولاً از ماردون‌های با شیارهای عمیق‌تر استفاده می‌شود. در مقابل، مواد آمورف مانند ABS یا پلی‌کربنات با ماردون‌های کم‌عمق‌تر سازگاری بهتری دارند، زیرا انتقال حرارت در آن‌ها سریع‌تر انجام می‌شود.
در نهایت، طراحی اصولی ماردون نه‌تنها کیفیت ذوب را افزایش می‌دهد بلکه موجب کاهش مصرف انرژی، کاهش زمان تزریق و افزایش پایداری فرآیند می‌شود.
انتخاب سیلندر ماردون مناسب برای مواد مختلف
انتخاب سیلندر ماردون دستگاه تزریق پلاستیک بر اساس نوع ماده و شرایط کاری اهمیت فراوانی دارد. هر ماده پلیمری ویژگی‌های فیزیکی و حرارتی خاص خود را دارد و در نتیجه به طراحی خاصی از ماردون نیاز دارد. به‌عنوان نمونه، برای مواد نرم و با ویسکوزیته پایین مانند پلی‌اتیلن، ماردونی با نسبت فشرده‌سازی پایین‌تر مناسب است تا از برش بیش از حد جلوگیری شود. در مقابل، برای مواد مهندسی و چسبناک‌تر مانند پلی‌آمید، ماردونی با نسبت فشرده‌سازی بالاتر نیاز است تا ذوب یکنواخت حاصل گردد.
در انتخاب سیلندر نیز باید به مقاومت در برابر سایش و خوردگی توجه کرد. موادی که حاوی الیاف شیشه یا افزودنی‌های معدنی هستند، سطح داخلی سیلندر را سریع‌تر فرسوده می‌کنند. در این حالت، استفاده از آلیاژهای مقاوم یا پوشش‌دهی با کروم سخت و نیکل بهترین گزینه است.
علاوه بر نوع ماده، ظرفیت دستگاه و فشار کاری نیز بر انتخاب تأثیر دارد. در تولید قطعات سنگین یا با تزریق طولانی، ماردون باید توانایی ایجاد فشار بالا را بدون اعوجاج داشته باشد. از این رو، بررسی پارامترهایی مانند قطر، طول و نسبت تراکم برای هر دستگاه ضروری است.
انتخاب درست سیلندر و ماردون نه‌تنها کیفیت تولید را تضمین میکند بلکه باعث کاهش مصرف انرژی، جلوگیری از توقف‌های ناگهانی و افزایش عمر مفید دستگاه می‌شود.
سخن پایانی
در جمع‌بندی می‌توان گفت سیلندر ماردون دستگاه تزریق پلاستیک به عنوان قلب تپنده فرآیند تزریق، نقشی حیاتی در ذوب، اختلاط و انتقال مواد دارد. طراحی صحیح، نگهداری اصولی و انتخاب مناسب آن بر اساس نوع ماده از عوامل کلیدی برای دستیابی به تولیدی پایدار و باکیفیت است.
هرگونه غفلت در تمیزکاری یا تشخیص به‌موقع سایش، می‌تواند موجب افت فشار، ذوب ناقص و در نهایت تولید قطعات معیوب شود. از سوی دیگر، استفاده از ماردون‌های استاندارد و متناسب با مواد، تضمین‌کننده پایداری فرآیند و کاهش هزینه‌های تولید خواهد بود. در حقیقت، دقت در کارکرد این بخش ظریف، تفاوت بین یک تولید صنعتی باکیفیت و تولید پرعیب را رقم می‌زند.جهت کسب اطلاعات بیشتر میتوانید مقاله گازگیر دستگاه تزریق پلاستیک چیست؟ را بخوانید.
سوالات متداول
ماردون در دستگاه تزریق چه نقشی دارد؟
ماردون مواد گرانولی را ذوب کرده، مخلوط میکند و بهصورت مذاب یکنواخت به سمت نازل هدایت میکند تا به قالب تزریق شود.
چگونه می‌توان سایش ماردون را تشخیص داد؟
کاهش فشار تزریق، تغییر رنگ قطعات و افزایش نوسان دما از نشانه‌های رایج سایش ماردون و سیلندر هستند.
هر چند وقت یک‌بار باید ماردون تمیز شود؟
پس از هر تغییر ماده یا توقف طولانی تولید، ماردون باید تمیز گردد. تمیزکاری منظم مانع تجمع مواد سوخته و افزایش عمر دستگاه می‌شود.
بدون دیدگاه