فرايند گرين‌کاري در قالب‌هاي تزريق پلاستيک

توضیحات

دسته: مجموعه شماره 9

منتشر شده در دوشنبه, 18 دی 1391 21:47

نوشته شده توسط Mehdi Jahanbakhsh

فرايند گرين‌کاري در قالب‌هاي تزريق پلاستيک

نويسنده : يعقوب جمالي - علي‌اکبر خادم

گرين در قالب­هاي تزريق پلاستيک، به منظور ايجاد دانه­بندي چرمي شکل، چوبي، پارچه­اي و يا تغيير در براقيت قطعه پلاستيکي، به کار مي­رود و در آن، الگوي مورد درخواست براي سطح ظاهري قطعه، توسط فرايندي فتوگرافيک به سطح قالب انتقال داده مي­شود. سپس، اين سطح با الگوي منتقل شده در اسيد مخصوص غوطه­ور شده و تحت فرايند خوردگي روي فولاد شکل مي­گيرد.

از کاربردهاي گرين، مي­توان در صنعت خودروسازي براي تزئين فضاي داخلي خودرو و دادن هارموني يکسان به قطعات مونتاژي، اعم از قطعات داشبورد، رودري­ها، قاب ستون­ها و ... اشاره کرد (شکل1).

شکل1: نماي داخلي در سمت راست پژو 206

سطح گرين شده، علاوه بر تغيير در ظاهر قطعه پلاستيکي، مزاياي قابل توجه ديگري نيز دارد، مثلاً پوشاندن درزهاي ريز در سطح قطعه، پوشاندن مکش­هاي سطحي، خطوط جريان و خطوط جوش در سطح قطعه و تغيير در براقيت[1] قطعه.

در اين نوشتار، به شرايط اوليه لازم براي انجام فرايند گرين­کاري در قالب­هاي تزريق پلاستيک و نيز فرايند گرين­کاري خواهيم پرداخت.

شرايط لازم براي گرين­کاري قالب­هاي تزريق پلاستيک

1. مواد مناسب براي گرين­کاري

تقريباً تمام مواد فولادي براي عمليات گرين­کاري قابل استفاده­اند، اما با توجه به تلرانس­هاي موجود در طرح پلاک ­گرين، هر فولادي براي گرين توسط شرکت­هاي گرين­کار توصيه نمي­شود. در اصطلاح فني، گرين­پذيري فولاد عاملي مهم در انجام بهينه گرين روي قالب به شمار مي­آيد. در حالت کلي، ترکيبات عناصري و نحوه توليد فولاد، عواملي هستند که بر گرين­پذيري فولاد تاثير مي­گذارند.

هنگام ريخته­گري فولادها، گازهايي نظير: هيدروژن، ازت و نيتروژن و... توليد مي­شود که اگر بتوان به طريقي مانند مکش، اين گازها را از بين برد، در گرين­پذيري فولاد تاثيرگذار خواهد بود. مقدار درصد گوگرد در فولاد بهتر است که از 03/0درصد تجاوز نکند. همچنين در صورت وجود گوگرد، مي­بايستي به‌طور همگن در سطح فولاد پراکنده باشد که در غير اين­صورت، در سطح ظاهري گرين تاثيرگذار خواهد بود. مقدار درصد سيليسيم نيز موجب به‌وجود آمدن مقاومت در برابر ماده حساس­کننده فيلم، در فولاد مي­شود. همچنين، سيليسيم مقدار نرخ خوردگي را در مرحله اسيدکاري پايين مي­آورد. درصد کروم نيز از ديگر مواردي است که در گرين­پذيري فولاد تاثيرگذار است، لذا نبايد از 5درصد تجاوز کند. البته فولادهايي تا 15 درصد کروم نيز گرين مي­شوند، اما کيفيت پايين­ترين دارند.

جدول1: مقايسه ترکيبات فولاد 2738 و 2312 و 2311

با مقايسه ترکيبات چهار فولاد 2738 و 2311 و 2312 و 2316، ديده مي­شود که گرين­پذيري فولاد 2738 در مقايسه با ديگر فولادها، بهتر بوده و فولاد 2316 در حدي پايين است و توصيه نمي­شود.

2. صافي و تميزي سطح لازم براي گرين

سطوحي که مي­بايستي گرين شوند، بايد نسبت به نوع پلاک گرين، داراي صافي سطح مشخصي باشند. مهم­ترين عامل در تعيين صافي سطح موردنياز، ميزان عمق گرين است. براي گرين­هايي با عمق 0.0025 اينچ و بالاتر، حداقل صافي سطح مي­بايستي Stone 240 باشد. براي گرين­هاي داراي عمق بين 0.0015 تا 0.0025 اينچ، حداقل صافي سطح مي­بايستي Stone 320 باشد. براي گرين­هايي با عمق کمتر از 0.0015 اينچ، حداقل صافي سطح حدود Stone 400 توصيه شده است.

سطح قالبي که مي­بايستي گرين شود، بايد از چربي­ها و اکسيدکننده­هاي سطح فولاد پاک شود. اين عمل، معمولاً به روش سابيدن حلال­هاي اسيدي قابل اختلاط با آب در نواحي موردنظر انجام مي­شود. اسيدهاي رايج در اين زمينه اسيد هيدروکلريک، اسيد نيتريک، اسيد فسفوريک و سولفوريک هستند.

3. پوشش­هاي سطحي قالب

پوشش­هاي سطحي نظير کروم سخت، نيکل، نيتراته و تفلون، مي­بايستي پس از فرايند گرين، صورت گيرند. پوشش­هاي سطحي يادشده روي فولاد، به دليل مقاومتي که در محيط اسيدکاري در مقابل اسيد ايجاد مي­کنند، باعث تغيير در براقيت قطعه مي­شوند.

«راهن» و شاگردانش، اثر لايه نيتراته را بر روي فولاد 1.2311 آزمايش کرده و در سه نوع محيط اسيدي متفاوت، غوطه­ور ساختند و نشان دادند که لايه نيتراته در صورت انتخاب اسيد مناسب(اسيد نيتريک) تغييري در دانه­بندي گرين ايجاد نمي­کند، اما براقيت قطعه را تحت تاثير قرار مي­دهد. در عمليات اسپارک نيز با توجه به سختي سطحي ايجادشده، مي‌بايستي سطح مربوطه تا حدي سابيده (پوليش) شود تا سختي حاصله حذف و سپس عمليات گرين انجام شود.

4. Draft Angle لازم براي گرين و تعيين درصد Fade

يکي از ديگر مسائلي که مي­بايستي در طراحي قطعه پلاستيکي مدنظر قرار گيرد، Draft Angle است که براساس نوع و عمق پلاک مربوطه تعيين مي­شود. در حالت کلي، براي هر 0.001اينچ حداقل 1.5 درجه زاويه خروج يا Draft Angle لازم است. البته در مواردي نيز بايد اين زاويه را زيادتر انتخاب کرد. توضيح اينکه اگر راستاي Shrinkage قطعه در جهتي باشد که سطح گرين شده نتواند از سطح قالب دور شود، مي­بايستي براي ضريب اطمينان بيشتر و جلوگيري از خراش روي سطح قطعه، از زاويه­اي بالاتر استفاده کرد.

در مواردي خاص که زاويه يادشده در قطعه پلاستيکي محدوديت داشته باشد، مي­بايستي ميزان مجاز Fade از سوي طراح قطعه اعلام شود. مثلاً، اگر مقدار مجاز Fade، 50درصد اعلام شود، به اين معني است که عمق گرين مي­تواند نصف عمق پلاک مربوطه باشد. شکل2، پلاک MT 11435 را نشان مي­دهد که در آن، مقدار Fade با درصدهاي متفاوت نشان داده شده است.

شکل2: پلاک MT 11435 و مقدار درصد Fade

فرايند انجام گرين روي فولادها

مراحل کاري فرايند گرين قطعات فولادي عبارتند از:

1. قسمت­هايي از قالب که نيازمند عمليات گرين هستند، نبايد از نظر صافي و تميزي سطح بررسي شوند. موارد لازم براي صافي سطح در ابتداي مقاله آمده است.

2. به موازات فعاليت بالا، فيلم گرين يادشده که در آرشيو شرکت گرين کار موجود است، روي فيلمي مخصوص به نام Metal منتقل مي‌شود. اين فيلم از سه لايه تشکيل شده و داراي مواد حساس به نور است. اين فرايند در اتاقي تاريک همانند اتاق ظهور عکس، انجام مي­شود.

شکل3: لايه­هاي فيلم روي فولاد

3. پس از انتقال الگوي گرين به فيلم Metal، فيلم با نهايت دقت روي قطعه چسبانده مي­شود. عمل چسباندن به‌گونه­اي انجام مي­شود که کوچکترين حبابي بين قطعه و فيلم ايجاد نشود. پس از گذشت چند ثانيه، فيلم کاملاً به سطح فولاد مي­چسبد.

شکل4: چسباندن فيلم روي فولاد

3. پس از چسباندن فيلم، قطعه تحت نور ماوراء بنفش قرار مي­گيرد. نور ماوراء بنفش در فاصله­اي مشخص به سطح قالب تابانده مي‌شود. اين فرايند معمولاً حدود 10 دقيقه طول مي­کشد.

شکل5: تاباندن نور UV به سطح قالب

5. با توجه به اينکه فيلم Metal ماده­اي حساس­کننده نيز دارد، اين ماده بر اثر تابش نور ماوراء بنفش بر سطح قالب، پخته مي­شود. گفتني است که فقط قسمت­هايي از مواد حساس­کننده روي قالب، پخته مي‌‌شو‌د که در آنها، نور ماوراء بنفش به سطح قالب رسيده باشد. به بياني ديگر، نواحي­اي که با توجه به نوع گرين، در اثر ظهور فيلم سياه­رنگ شده‌اند، نور ماوراءبنفش را از خود عبور نداده و زير آن نواحي، خام باقي مي­ماند.

6. پس از انجام مرحله­ 5، قطعه با آب شست­و­شو شده و مواد خام از روي فولاد شسته مي­شود.

شکل6: شست­و­شو با آب

در اکثر موارد، قطعه نيازمند روتيش خواهد بود که اين مرحله، توسط بخش روتيش صورت مي­پذيرد و کاملاً به صورت دستي انجام مي­شود.

7. قطعه را تا دماي 80 الي 100 درجه گرم کرده و در دماي محيط، خنک مي­کنند.

8. در اين مرحله، براي اطمينان از فرايند کار، نمونه­اي از جنس سيليکون رابر[2] توليد مي­کنند و گرين شکل گرفته در آزمايشگاه اندازه­گيري موردبررسي قرار مي­گيرد.

9. پس از تاييد مرحله، نواحي­اي که نبايد گرين شوند، با چسب يا رنگ روغني پوشانده مي­شوند.

10. قطعه را در حمام اسيد غوطه­ور مي­کنند.

شکل7: نواحي که در فرايند اسيدکاري، خورده مي­شوند

11. پس از انجام مراحل يادشده، اگر گرين از يک مرحله تشکيل شده باشد، به اتمام مي­رسد و در صورتي‌که گرين از چندين لايه تشکيل شود، فرايند به صورت چرخشي تکرار مي­شود.

گفتني است که يک سري از گرين­ها، فاقد فيلم بوده و فقط تحت شرايط اسيدکاري حاصل مي­شوند. هدف اصلي در اين حالت، تغيير Gloss قطعه است.

• < قبلی
• بعدی >