بخشی از مقاله
خلاصه
هدف این پژوهش بررسی تاثیر اضافه نمودن الیاف شیشه و تغییرات پارامترهای فرآیند بر خواص ابعادی قطعات قالبگیری تزریقی تولید شده از ترموپلاستیک آکریلونیتریل بوتادین استایرن با درنظرگرفتن شش پارامتر دمای قالب، دمای مذاب، فشار تزریق، فشارنگهداری، سرعت تزریق و زمان خنک کاری میباشد.
با تنظیم پارامترهای مورد نظر قطعهی مکعبی شکل با ابعاد 57 60 60 میلیمتر تولید گردیده و انقباض دوضلع و اعوجاج یک سطح آن به کمک کولیس دیجیتال و ساعت اندازهگیری تعیین گردید. نتایج نشان داد که دمای قالب منجر به افزایش انقباض، دمای مذاب موجب کاهش انقباض و اعوجاج، فشار تزریق را میتوان عاملی بیاثر، افزایش فشار نگهداری موجب کاهش انقباض ABS بدون الیاف همچنین زمان خنک کاری را می توان عاملی بیاثر قلمداد کرد.
.1 مقدمه
ساختار پلیمرها با مولکولهای بسیار دراز زنجیرگونه با ساختمان فلزات کاملاً متفاوت است. این مولکولهای بلند از اتصال و به هم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی موسوم به مونومر تشکیلشدهاند. مواد طبیعی مانند ابریشم، قیر،کتانهای طبیعی و سلولز ناخن نیز دارای چنین ساختمان مولکولی هستند. این مواد در صنایعی مختلفی از جمله خوروسازی، هواپیماسازی، تزیینات داخلی، الکترونیک و ... به خاطر ویژگیهایی چون وزن کم، قیمت پایین، استحکام بالا، سهولت در ساخت وتولید انبوه و ... کاربرد فراوان دارند
مواد ترموپلاستیکی مانند acrylonitrile butadiene styrene به روشهای مختلفی تولید شده که قالب گیری تزریقی یکی از پرکاربردترین این روشهاست. در این فرآیند، گرانولها - مواد - ترموپلاستیکی از طریق قیف تغذیه وارد دستگاه تزریق می شود. این دستگاه، متشکل از یک سیلندرفلزی بوده که وسیله ای پیچ مانند و در حال چرخش مواد را به جلوی سیلندر هدایت نموده، سپس با حرکت خطی، مواد با فشار و سرعت بالا به درون قالب وارد می شوند . در مسیر انتقال، مواد ترموپلاستیکی به وسیله حرارت ناشی از هیترهای برقی دور سیلندر ذوب شدهاند. پس از این که محصول در قالب شکل گرفت، هر دو نیمه قالب از یکدیگر جدا شده و قطعه خارج می گردد.
قطعات ترموپلاستیکی قالبگیری تزریقی چون در دمای بالا تولید میشوند. تغییر ابعاد و انقباض را تجربه خواهند نمود. اگر این انقباض به صورت یکنواخت ایجاد گردد، با توجه به مشخص بودن انقباض مواد مختلف، قابل پیش بینی و کنترل میباشد. اما اگر سردشدن یکنواخت نباشد، علاوه بر تغییر در ابعاد، شکل، سطوح و زوایا نیز تغییر نموده یا در اصطلاح قطعه معوج میشود. این عیب که علاوه بر ایجاد تغییر در ابعاد، شکل و زوایا را تغییر میدهد، اعوجاج نامیده میشود.
بوسیلهی شبیهسازی با استفاده از نرمافزار Mold Flow 2007 روی یک گیرندهی کارت شناسایی ساخته شده از ABS مشخص شد وقتی دمای قالب و دمای مذاب افزایش پیدا کنند، اعوجاج به طرز چشمگیری افزایش مییابد. این امر درحالی است که افزایش فشار و زمان نگهداری منجر به کاهش اعوجاج خواهد شد.
با استفاده از ABS و نرمافزار شبیهساز Mold Flow روی قطعهکاری دارای طول 329/4، عرض 31/7، ارتفاع 45/98 و ضخامت 2 میلی متر مشخص شد که افزایش زمان نگهداری باعث افزایش اعوجاج و افزایش دمای مذاب باعث کاهش اعوجاج شده است این در حالیست که دمای قالب، فشارنگهداری و زمان خنککاری تاثیر چشمگیری نداشته است
k.m.b.janse و همکاران با بررسی انقباض as-mold روی قطعات تولیدی از یک ماشین قالب گیری تزریقی 175 تن engel با یک حفره مستطیلی دارای ابعاد نامی 2/4 300 120میلیمتر با استفاده از ترموپلاستیک ABS این نتایج حاصل شد که انقباض محصولات قالبگیری شده بیش از همه تحت تأثیر فشار نگهداری و دمای مذاب قرار دارد. افزایش این دو پارامتر موجب کاهش انقباض خواهد شد. تأثیرات سرعت تزریق و دمای قالب بر انقباض بسیار کوچکتر بوده است
.2 مواد روشها وآزمایشها
قطعات به روش قالب گیری تزریقی تولید شد و با استفاده از کولیس دیجیتال میزان انقباض و ساعت اندازهگیری اعوجاج آنها اندازهگیری گردید. ترموپلاستیک مورد استفاده در این پژوهش، آکریلونیتریل بوتادین استایرن* در دو نوع بدون الیاف و دارای 30 درصد الیاف شیشه بوده است. نوع بدون الیاف تولید شرکت پتروشیمی قائد بصیر گلپایگان با گرید SD105 بوده و نوع الیافدار آن تولید شرکت کیمیا فروز بوده است. پارامترهای ثابت در نظر گرفته شده در مرحله تولید زمان تزریق 2 - ثانیه - و زمان نگهداری فشار - 2ثانیه - بوده است. با توجه به خواص فیزیکی و جریان هرکدام از ترموپلاستیکهای مورد استفاده، سطوح پارامترهای متغیر تعیین گردیده که در جداول 1 و 2 آورده شدهاند.
جدول-1پارامترهای متغیر برای ABS خالص
جدول-2 پارامترهای متغیر برای ABS الیافدار
گرانولهای ترموپلاستیک قبل از انتقال به قیف دستگاه قالبگیری، به مدت 3 ساعت در دمای 80 درجه سانتیگراد رطوبتگیری شدند - شکل. - 1 از یک دستگاه قالبگیری تزریقی مدل HAIXING با ظرفیت گیرهبندی 88 تن - شکل - 2 و یک قالب تزریق تک حفره مکعبی با اندازه 57 60 60 میلی متر با ضخامت دیواره دو میلیمتر جهت تولید نمونهها استفاده شد - شکل . - 3
از روش تاگوچی - به کمک نرم افزار - Mini Tab16 و آرایه جهت تعیین سطوح پارامترهای تولید قطعات استفاده گردید. که 36 آزمایش مختلف شامل 18 آزمایش برای ABS خالص و 18 آزمایش برای ABS الیافدار و هرکدام با 3 تکرار انجام گردید. پس از تنظیم پارامترهای ثابت و متغیر، نمونهها تولید شدند. تعدادی از نمونههای تولید شده در - شکل - 4 قابل مشاهده است.
شکل -1 رطوبتگیری گرانولهای ABS
شکل-2 دستگاه تزریق
