شکل دهی خلاء گام به گام چگونه کار می کند؟

وکیوم فرمینگ چیست و چگونه کار می کند؟

شکل دهی خلاء یک فرآیند شکل دهی ورق پلاستیکی است که در آن گرما مواد را نرم می کند و فشار خلاء آن را محکم روی قالب می کشد. نتیجه یک قسمت دقیقاً شکل است که تمام جزئیات سطح قالب را تکرار می کند. برای تولیدکنندگان، علاقه‌مندان، و نمونه‌های اولیه که در مقیاس کوچک یا متوسط کار می‌کنند، الف دستگاه وکیوم فرمینگ دستی روشی مقرون به صرفه و قابل دسترس برای تولید قطعات پلاستیکی شکل‌دار بدون اتوماسیون پیچیده ارائه می‌دهد.

اصل اصلی ساده است: ورق های ترموپلاستیک زمانی که در یک پنجره دمایی خاص گرم می شوند انعطاف پذیر می شوند، مکش خلاء ورق نرم شده را در برابر قالب می کشد و خنک کننده به شکل جدید قفل می شود. این فرآیند قابل تکرار، مقیاس پذیر و قابل اجرا برای ده ها ماده و صنعت است.

گام به گام: شکل دهی خلاء چگونه کار می کند

درک هر مرحله به اپراتورها کمک می کند تا کیفیت را بهینه کنند، ضایعات را کاهش دهند و عیوب را به طور موثر عیب یابی کنند.

مرحله 1 - بستن ورق

یک ورق گرمانرم تخت در یک قاب گیره بارگذاری می شود. قاب ورق را در اطراف محیط خود محکم نگه می دارد تا از لغزش یا تاب برداشتن در حین گرم شدن جلوگیری کند. ضخامت های معمول ورق از 0.5 میلی متر تا 6 میلی متر بسته به کاربرد و نوع مواد.

مرحله 2 - گرم کردن ورق

ورق گیره دار زیر بخاری های تابشی - معمولاً عناصر مادون قرمز - منتقل می شود. اهداف دما بر اساس مواد متفاوت است: به عنوان مثال، ABS بین 150 تا 180 درجه سانتی گراد نرم می شود ، در حالی که PETG تقریباً به دمای 130-160 درجه سانتیگراد نیاز دارد. زمان گرم شدن معمولاً به ضخامت ورق بستگی دارد 30 تا 120 ثانیه برای گیج های استاندارد گرمایش یکنواخت حیاتی است. دمای ناهموار باعث نازک شدن، تار شدن یا کشش ناقص می شود.

مرحله 3 - تعیین موقعیت قالب

در حالی که ورق گرم می شود، قالب در زیر (یا بالا، بسته به طراحی دستگاه) قرار می گیرد. قالب ها را می توان از چوب، آلومینیوم، رزین اپوکسی یا مواد پرینت سه بعدی تهیه کرد. سطح قالب باید تمیز و به آرامی تهویه شود تا از به دام افتادن هوا جلوگیری شود. سوراخ های کوچک دریچه از قطر 0.5-1 میلی متر در نقاط کشش عمیق حفاری می شوند.

مرحله 4 - شکل دهی در خلاء

هنگامی که ورق به نرمی مطلوب رسید (از نظر بصری با یک افتادگی جزئی 10-25 میلی متر مشخص می شود)، قالب در تماس با ورق قرار می گیرد و خلاء اعمال می شود. یک پمپ خلاء هوا را از زیر ورق تخلیه می کند که معمولاً به این نتیجه می رسد -0.08 تا -0.095 مگاپاسکال از فشار منفی فشار اتمسفر بالای ورق (تقریباً 101 کیلو پاسکال) پلاستیک نرم شده را محکم بر روی تمام خطوط قالب فشار می دهد.

مرحله 5 - خنک سازی و انجماد

قسمت تشکیل شده باید قبل از رهاسازی به اندازه کافی خنک شود. خنک‌سازی می‌تواند غیرفعال (هوای محیط) یا با فن‌ها یا مه پاش‌ها تسریع شود. زمان خنک‌سازی معمولی از 20 تا 90 ثانیه . برداشتن زودهنگام قطعه باعث تاب برداشتن می شود. انتظار بیش از حد باعث کاهش توان تولید می شود.

مرحله 6 - قالب گیری و پیرایش

پس از انجماد، خلاء آزاد شده و قطعه از قالب جدا می شود. سپس مواد اضافی فلنج (فلاش) با استفاده از چاقو، قیچی، روترهای CNC یا پرس های قالب بسته به حجم تولید بریده می شود. قسمت بریده شده محصول نهایی است.

اجزای کلیدی یک دستگاه شکل دهی دستی خلاء

هر جزء به طور مستقیم بر کیفیت شکل گیری و سهولت کار تأثیر می گذارد. جدول زیر بخش های اصلی و عملکرد آنها را نشان می دهد:

مواد سازگار و کاربردهای معمول آنها

انتخاب مواد استحکام قطعه، شفافیت، مقاومت شیمیایی و مناسب بودن مصرف نهایی را تعیین می کند. ترموپلاستیک های رایج مورد استفاده در شکل دهی خلاء عبارتند از:

• ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن) - پانل های داخلی خودرو، محفظه ها، پوشش های محافظ. مقاومت عالی در برابر ضربه.
• PETG (پلی اتیلن ترفتالات گلیکول) - بسته بندی مواد غذایی، سینی های پزشکی، ویترین. درجه وضوح بالا و ایمن برای مواد غذایی در دسترس است.
• HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا) - علائم فضای باز، سطل زباله، سینی کشاورزی. مقاومت شیمیایی و UV خوب.
• پلی استایرن (PS) - لیوان های یکبار مصرف، بسته بندی های خرده فروشی، نمونه های اولیه. کم هزینه، فرم دهی آسان.
• پلی پروپیلن (PP) - لولاهای زنده، ظروف قابل استفاده مجدد، تزئینات خودرو. مقاومت در برابر خستگی بالا.
• اکریلیک (PMMA) - کیس های نمایش، دیفیوزرهای روشنایی، تابلوها. وضوح نوری استثنایی
• پی وی سی (پلی وینیل کلراید) - بسته بندی تاول، سینی تجهیزات پزشکی، لوازم التحریر. نمرات انعطاف پذیر یا سفت و سخت موجود است.

دستی در مقابل شکل‌دهی خلاء خودکار: زمانی که دستی معنا دارد

ماشین‌های شکل‌دهی خلاء دستی صرفاً یک تنزل رتبه از سیستم‌های خودکار نیستند - آنها نقش متمایز و مهمی در محیط‌های تولید دارند. مقایسه زیر روشن می‌کند که ماشین‌های دستی چه زمانی انتخاب منطقی هستند:

برای مشاغلی که کمتر از 500-2000 واحد در روز یا نیاز به تغییرات مکرر قالب در خطوط مختلف محصول دارند، ماشین‌های دستی معمولاً بازگشت سرمایه بهتری را ارائه می‌دهند. آنها همچنین به اپراتورها اجازه می دهند تا آمادگی ورق را به صورت بصری نظارت کنند - یک مزیت عملی در هنگام پردازش مواد تخصصی یا بازیافتی با رفتار گرمایشی متغیر.

اصول طراحی قالب که مستقیماً بر کیفیت قطعه تأثیر می گذارد

حتی بهترین ماشین نیز نمی تواند طراحی ضعیف قالب را جبران کند. چندین قانون طراحی به طور مداوم نتایج شکل گیری را بهبود می بخشد:

• زوایای پیش نویس: یک بادکش 3-5 درجه را روی تمام دیوارهای عمودی قرار دهید تا امکان آزادسازی قطعه تمیز بدون اعوجاج فراهم شود.
• سوراخ های دریچه: سوراخ های هواکش 0.5 تا 1 میلی متری را در عمیق ترین فرورفتگی های قالب قرار دهید. یک دریچه در هر 25 تا 50 سانتی متر مربع از سطح یک دستورالعمل عملی است.
• نسبت قرعه کشی: در صورت امکان نسبت عمق به عرض را زیر 1:1 نگه دارید. کشش های عمیق تر باعث نازک شدن دیوار در پایه می شود. الف نسبت قرعه کشی بالای 0.5:1 معمولاً به تکنیک‌های پیش کششی (دستیار دوشاخه) نیاز دارد.
• شعاع گوشه: گوشه های تیز استرس مواد را متمرکز می کنند و باعث نازک شدن می شوند. از حداقل شعاع استفاده کنید 3-5 میلی متر در تمام زوایای داخلی
• بافت سطح قالب: قالب های صاف سطوح براق تولید می کنند. قالب های بافتی چسبندگی را افزایش می دهند و می توانند عیوب سطح جزئی را پنهان کنند.
• مواد قالب: برای نمونه سازی، قالب های ام دی اف یا چاپ سه بعدی برای ده ها چرخه کافی است. برای تولید بیش از 500 سیکل، آلومینیوم برای پایداری ابعادی و تحمل حرارت توصیه می شود.

عیوب رایج، علل و راه حل ها

عیب یابی سیستماتیک نرخ ضایعات را کاهش می دهد و منحنی یادگیری را برای اپراتورهای جدید کوتاه می کند.

نکات عملی برای کارکرد موثر دستگاه شکل دهی خلاء دستی

1. زمان گرمایش را برای هر ماده و ضخامت استاندارد کنید. گزارشی از تنظیمات تایید شده برای هر نوع برگه نگه دارید تا حدس و گمان در مورد کارهای تکراری حذف شود.
2. قالب را کمی از قبل گرم کنید (40-60 درجه سانتیگراد) هنگام تشکیل ورقه های ضخیم. کپک های سرد باعث سرد شدن زودرس سطح و تعریف ناقص می شود.
3. نشانگر افت را تماشا کنید. فرورفتگی مرکزی 10 تا 20 میلی متر در ورق گرم شده یک نشانه بصری قابل اعتماد است که نشان می دهد ماده به دمای شکل گیری ایده آل برای اکثر ترموپلاستیک های استاندارد رسیده است.
4. پمپ خلاء را به طور منظم نگهداری کنید. سطح روغن (برای پمپ های نوع روغن) را هر هفته چک کنید و هر ماه آب بندی ها را بررسی کنید. پمپی که کمتر از وکیوم دارای امتیاز 80% به طور قابل توجهی جزئیات قطعه را کاهش می دهد.
5. بلافاصله پس از سرد شدن برش دهید، در حالی که مواد هنوز کمی گرم است. برش سرد خطر ترک خوردن لبه را افزایش می دهد، به خصوص با مواد شکننده مانند اکریلیک یا PS.
6. ورق های ترموپلاستیک را به صورت تخت نگهداری کنید و دور از رطوبت جذب رطوبت - حتی در موادی مانند ABS - باعث افزایش خطر تاول در هنگام گرم شدن می شود.

صنایع و کاربردهایی که شکل‌دهی دستی خلاء نتایج را ارائه می‌دهد

ماشین‌های شکل‌دهی خلاء دستی به دلیل انعطاف‌پذیری و هزینه‌های کم ابزار، طیف گسترده‌ای از بخش‌ها را ارائه می‌کنند:

• نمونه سازی محصول: طراحان و مهندسان از شکل‌دهی خلاء برای تولید نمونه‌های اولیه کاربردی در چند ساعت به جای چند روز استفاده می‌کنند که اغلب با هزینه‌های ابزارآلات انجام می‌شود. زیر 200 دلار در مقابل هزاران ابزار برای قالب تزریق.
• بسته بندی خرده فروشی: بسته های تاول سفارشی، محفظه های صدفی و سینی های نمایشی برای کالاهای مصرفی.
• پزشکی و دندانپزشکی: آتل های دندانی، کفی های ارتز، سینی های استریلیزاسیون، و محفظه های سفارشی دستگاه های پزشکی.
• خودرو: پانل های تزئینی داخلی، آستر درها، اجزای داشبورد و قطعات صندلی در وسایل نقلیه تخصصی کم حجم.
• آموزش و پرورش: مدارس، دانشگاه ها و برنامه های آموزش حرفه ای از ماشین های دستی برای آموزش اصول پردازش ترموپلاستیک استفاده می کنند.
• تئاتر و وسایل: زره‌های لباس، لوازم و ست‌هایی که به شکل‌های سفارشی سبک و بادوام نیاز دارند.
• کشاورزی و باغبانی: سینی های نهال، پوشش های تجهیزات محافظ و ظروف نگهداری.

پرسش‌های متداول: فرآیند شکل‌دهی خلاء

Q1: حداقل ضخامت ورق مناسب برای شکل دهی دستی خلاء چقدر است؟

اکثر ماشین‌های دستی ورق‌هایی را به نازکی حمل می‌کنند 0.3-0.5 میلی متر اگرچه ورقه های بسیار نازک به سرعت سرد می شوند و به چرخه های شکل گیری سریع نیاز دارند. ورق های بالای 0.8 میلی متر عموماً برای مبتدیان آسان تر است که به طور مداوم با آنها کار کنند.

Q2: یک چرخه معمولی شکل دهی خلاء در یک ماشین دستی چقدر طول می کشد؟

یک چرخه کامل - گرم کردن، شکل‌دهی، خنک‌کردن و قالب‌گیری - معمولاً طول می‌کشد 2 تا 5 دقیقه بسته به ضخامت ورق، نوع مواد و پیچیدگی قطعه. ورق های نازک (زیر 1.5 میلی متر) می توانند در کمتر از 2 دقیقه چرخه شوند.

Q3: آیا می توانم از ورقه های پلاستیکی بازیافتی در دستگاه شکل دهی خلاء دستی استفاده کنم؟

بله، به شرطی که ورق های بازیافتی تمیز، ضخامت یکنواخت و به درستی خشک شده باشند. ضخامت یا رطوبت نامناسب در ورق‌های بازیافتی، میزان عیب را افزایش می‌دهد، بنابراین خشک‌کردن در دمای 60 تا 80 درجه سانتی‌گراد به مدت 2 تا 4 ساعت توصیه می‌شود.

Q4: چه ظرفیت پمپ خلاء برای یک ماشین دستی توصیه می شود؟

برای تشکیل مناطق تا 600 × 600 میلی متر ، یک پمپ با جابجایی از 40-80 لیتر در دقیقه و حداکثر خلاء 0.09- مگاپاسکال معمولاً کافی است. مناطق شکل دهی بزرگتر به ظرفیت پمپ نسبتاً بالاتری نیاز دارند.

Q5: آیا کمک پلاگین برای شکل دهی دستی خلاء ضروری است؟

کمک دوشاخه اختیاری است اما برای قطعاتی که نسبت کشش آنها بیشتر است توصیه می شود 0.5:1 (عمق:عرض) . قبل از اعمال خلاء، ورق را به داخل حفره قالب کشانده و یکنواختی ضخامت دیواره را در کاربردهای کشش عمیق بهبود می بخشد.

Q6: چگونه از چسبیدن ورق پلاستیکی به قالب جلوگیری کنم؟

یک لایه نازک از موم یا اسپری رهاسازی قالب را بمالید، از زوایای کشش حداقل 3 درجه اطمینان حاصل کنید و اجازه دهید قسمت قبل از برداشتن به اندازه کافی خنک شود. قالب های آلومینیومی نسبت به مواد متخلخل مانند MDF به عامل آزادسازی کمتری نیاز دارند.

Q7: چه نوع قالب‌هایی برای دستگاه شکل‌دهی خلاء دستی بهتر کار می‌کنند؟

برای کارهای کم حجم یا نمونه اولیه، قالب های ام دی اف، فوم یا چاپ سه بعدی مقرون به صرفه هستند. برای دوره های تولید، قالب های آلومینیومی بهترین دوام، ثبات ابعادی و اتلاف گرما را ارائه می دهد.