انواع قالب‌های صنعتی

قالب سازی صنعتی چیست؟ معرفی انواع قالب های صنعتی

قالب صنعتی ابزاری است که به وسیله آن می‌ةوان به مواد خام از جنس‌های مختلفی شکل داد و قطعاتی در شکل و اندازه قالب‌ها تولید کرد, قالب‌های صنعتی کاربردهای متعددی دارند و از آن‌ها برای تولید انواع لوازم فلزی, پلاستیکی و غیره استفاده می‌شود, قالب سازی (Molding) در صنعت یک فرآیند تولید قطعه می باشد که با شکل دادن به مایع یا مواد خام شکل پذیر توسط یک جسم صلب به نام قالب انجام می گیرد, هنگامی که می خواهیم از یک قطعه به تعداد زیاد تولید کنیم، ساخت هر قطعه به صورت جداگانه منطقی نیست و بهتر است یک قالب را طراحی کرده, آن را بسازیم و سپس قطعات را از روی آن قالب تولید کنیم.

در واقع ساخت قالب اولین قدم برای تولید انبوه قطعات است. هرچه ساخت قطعات دارای ظرافت و دقت بالاتری باشد, در قالب ساخته شده نیز باید ظرافت و حساسیت بیشتری اعمال کرد, همچنین هرچه قطعه پیچیده تر باشد, ساخت قالب نیز دشوارتر است. قالب ها بسته به جنس قطعات تولیدی, متفاوت هستند چرا که قطعات می توانند از جنس پلاستیک, شیشه, فلز یا سرامیک باشند که هر کدام قالب مخصوص به خود را دارند.

قالب‌های صنعتی دارای انواع مختلفی هستند که هر یک از آن‌ها برای مواد خام متنوعی استفاده می‌شوند, البته قالب‌های صنعتی بر اساس حجم تولید و همچنین بر اساس نوع مواد خام و فرآیند تولید تقسیم بندی می‌شوند که در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.  

انواع قالب صنعتی و قالب های پلاستیک

قالب‌های صنعتی دارای انواع مختلفی هستند که هر یک از آن‌ها برای مواد خام متنوعی استفاده می‌شوند, البته قالب‌های صنعتی بر اساس حجم تولید و همچنین بر اساس نوع مواد خام و فرآیند تولید تقسیم بندی می‌شوند که در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.  

قالب‌های صنعتی بر اساس حجم تولید

قالب‌های صنعتی با توجه به اینکه قرار است در چه فرآیندی استفاده شود, حجم تولید آن متغیر خواهد بود, برخی قالب‌های را می‌توان برای همیشه استفاده کرد,‌ اما برخی دیگر از آن‌ها تنها برای مدت یا حجم معینی تولید می‌شوند و پس از آن غیرقابل استفاده خواهند شد. تقسیم‌بندی قالب‌های صنعتی با توجه به حجم تولید در ۳ دسته زیر انجام می‌شود:

کلاس A: این نوع قالب‌ها برای تولیدبالا و تولید انبوه استفاده می‌شوند و به گونه‌ای طراحی و ساخته می‌شوند تا قطعات مصرفی و در معرض سایش آن به‌راحتی قابل تعویض یا تعمیر باشند.

کلاس B: این نوع قالب‌ها برای تعداد محدود و متوسطی قابل استقاده هستند و معمولا با توجه به حجم تولیدی که در نظر داریم آن را تولید می‌کنند, هزینه‌های مواد اولیه بسیار مهم است و معمولا از مواد اولیه ارزان برای تولید قالب و همچنین محصولات استفاده می‌شود؛ این قالب‌ها با توجه به تعداد محصول سفارش شده, طراحی می‌شوند و نیازی به تعویض قطعات در آن‌ها نیست.

کلاس C: این قالب برای حجم تولید کم استفاده می‌شود و می‌توان گفت به‌گونه‌ای قالب صنعتی یک بار مصرف هستند و در این نوع قالب معمولا از ارزان‌ترین متریال ممکن استفاده می‌شود.

انواع قالب صنعتی بر اساس فرآیند تولید

قالب‌های صنعتی بر اساس فرآیند تولید و اینکه چگونه مواد اولیه درون آن قرار می‌گیرد و فرآیند تولید محصول در آن‌ها به چه صورت انجام می‌شود نیز تقسیم بندی می‌شوند که سه دسته اصلی عبارتند از قالب ریخته‌گری, قالب تزریق پلاستیک, قالب آهنگری و قالب پرس‌کاری که در ادامه به معرفی این قالب‌ها و نحوه تولید و ساخت برخی از انواع آن‌ها می‌پردازیم.  

1. قالب ریخته گری

قالب‌های ریخته‌گری, قالب‌هایی هستند که باید قطعات داخل آن به روش ریخته‌گری تولید شود, ریختته گری فرآیندی است که به شکل‌های مختلفی انجام می‌شود و از این رو نیاز به قالب‌های متنوع یخته‌گری وجود دارد.

2. قالب ماسه ای

قالب ماسه‌ای یکی از انواع قالب‌های ریخته‌گری است و ارزان‌تر ین نوع قالب ریخته‌گری به شمار می‌آید, در این قالب همانطور که از اسمش مشخص است از ماسه برای قالب‌گیری استفاده می‌شود, قالب ماسه‌ای یکی از راهکارهای مناسب برای تولید قطعات فلزی است.

در این نوع قالب فلز ذوب شده را در قالب ماسه‌ای ریخته‌می‌شود تا فلز پس از خنک شدن شکل قالب را به خود بگیرد, برای ساخت این نوع قالب علاوه بر ماسه از خاک رس یا یک مواد چسبنده دیگر استفاده می‌شود, این قالب‌ها را بعد از ساخته شدن قطعه, برای بیرون کشیدن قطعات باید بشکنیم و از این رو این نوع قالب‌ها یک بار مصرف هستند.

3. قالب دایکاست (die cast mold)

این قالب‌ها فلزی هستند و قابلیت مصرف چندباره دارند, در این نوع قالب‌ها از روش ریخته‌گری تحت فشار استفاده می‌شود که می‌توان با این روش قطعات از جنس آلومینیوم تولید کرد, قالب‌های دایکاست به دلیل استفاده در تولید انبوه معمولا از جنس مقاوم فولاد با ضخامت بالا هستند و تحمل فشار و دمای بالا را دارند؛ در این نوع قالب‌های کیفیت ساخت قطعات و عدم وجود پلیسه باعث شده است که در فرآیند تولید با این روش بسیاری از مراحل از جمله پلیسه‌گیری, سوراخ‌کاری و سنگ زنی حذف شود و باعث کاهش هزینه‌های مصرفی می‌شود.

4. قالب ریژه

این نوع قالب برای تولید قطعات فلزی با استحکام بالا و ضخامت‌های متنوع استفاده می‌شود, قالب‌های ریژه نیز از نوع فولادی هستند و معمولا از انواع قالب دایکاست کوچک‌تر و سبک‌تر تولید می‌شوند, تکنولوژی ساخت این نوع قالب‌ها اما نسبت به دیگر انواع قالب ریخته‌گری پیچیده‌تر است و از این رو قیمت بالاتری دارند؛ کیفیت ساخت قطعات در این روش بسیار بالا است و معمولا قطعات تولید شده با این روش بدون تخلخل هستند.

5. قالب تزریق پلاستیک

یکی از پرکاربردترین قالب‌های صنعتی انواع قالب تزریق پلاستیک است, این نوع قالب‌ها اغلب برای تولید قطعات پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد و انواع زیادی دارد. قالب‌های تزریق پلاستیک اغلب از جنس فولاد تولید می‌شوند و بر اساس تعداد صفحه, نوع ساختمان و نوع حفره دسته‌بندی می‌شوند.

دستگاه های قالب سازی پلاستیک

قالب‌های پلاستیک قابل استفاده در انواع دستگاه های قالب پلاستیک هستند که می‌توان از آن‌ها برای تولید قطعات پلاستیکی استفاده کرد, دستگاه‌های قالب ‌سازی پلاستیک عبارتند از:

دستگاه‌های CNC: این دستگاه با استفاده از کنترل عددی کامپیوتری کار می‌کند و برای تولید انواع قطعات پلاستیکی و غیر پلاستیک قابل استفاده است.

دستگاه‌های اسپارک: این دستگاه با تخلیه الکتریکی, می‌توان حفره و شکل‌های مختلف ایجاد کند.

دستگاه‌های وایرکات: این دستگاه با یک سیم نازک و جریان برق,‌قابلیت برش دقیق مواد رسانا را دارد. این دستگاه برای برش قطعات قالب استفاده می‌شود.

دستگاه‌های تزریق پلاستیک: با تزریق پلاستیک به داخل قالب, قطعات تولید می‌شود.

دستگاه‌های تزریق پلاستیک بادی: این دستگاه قطعات پلاستیکی تو خالی مانند بطری‌ها را تولید می‌کند.

دستگاه‌های اکستروژن: این دستگاه برای تولید قطعات پلاستیکی بلند و مقطع ثابت مانند لوله‌ها استفاده می‌شود.

راهگار گرم قالب تزریق پلاستیک

دستگاه‌های قالب تزریق پلاستیک از نظر نوع راهگاه دارای دو نوع راهگاه گرم و سرد هستند, در قالب‌های راهگاه‌های سرد, همیشه قطعه به صورت خنک به بیرون پرتاب می‌شود و کانال‌ها در دستگاه‌های راهگاه سرد همیشه سرد هستند, اما راهگاه گرم تزریق پلاستیک سیستم پیشرفته‌تری است که به جای استفاده از راهگاه‌های سنتی, از کانال‌های گرم شده,‌ برای انتقال مواد مذاب پلاستیک استفاده می‌شود. استفاده از راهگاه‌های گرم نسبت به انواع سنتی دارای مزایای مختلفی از جمله موارد زیر است:

• کاهش ضایعات مواد
• کاهش زمان چرخه تولید
• بهبود کیفیت قطعات
• امکان تولید قطعات پیچیده‌تر
• کاهش مصرف انرژی

6. قالب آهنگری

قالب‌های آهنگری از جنس فولاد هستند و برای فرم دادن به قطعات مستحکم استفاده می‌شوند. در  آهنگری معمولا قطعه با چقرمگی بالا در بین دو نیمه قالب گذاشته شده و تخت فشار پرس یا چکش قرار می‌گیرد. چقرمگی به میزان انرژیی گفته می‌شود که فلز قبل از شکستن می‌تواند جذب کند و تییر شکل دهد. در این قالب‌ها باید به دما, اصطکاک و میزان چکش‌خواری قالب دقت شود, چرا که برای تولید یک قطعه باید قالب تحت فشار و ضربات زیادی در دمای بالا قرار بگیرد. قالب‌های آهنگری دارای ۳ مدل مختلف هستند:

• قالب بسته آهنگری
• قالب نیمه‌باز آهنگری
• قالب باز آهنگری

7. قالب پرس کاری

برای شکل دادن به قطعاتی که جنس شکل‌پذیری ندارند می‌توان از انواع قالب پرس‌کاری استفاده کرد, جنس این قالب‌های معمولا از فولاد است و برای تولید قطعات, آن‌ها را تحت فشار زیادی قرار می‌دهند. اجزای قالب پرس عبارتند از :

سنبه: قسمت نری که معمولا در کفشک بالایی قرار دارد و به قطعه کار فشار وارد می‌کند, در واقع قطعه‌ای است که کار پرس را انجام می‌دهد.

ماتریس: قسمت مادگی قالب است که ر سمت دیگر و معمولا در کفشک پایینی نصب می‌شود.

کفشک: این قسمت محل قرار گرفتن قالب‌ها است که معمولا قالب‌های آن از جنس چدن هستند.

میل راهنما: این میل روی کفشک پایینی نصب می‌شود و این میل می‌تواند دو کفشک را به هم متصل کند.

بوش: بوش وظیف تعیین مسیر را دارد و روی کفشک بالایی نصب می‌شود. میل راهنمای از بوش عبور کرده و سپس به کفشک بالایی می‌رسد.

مواد قالب سازی چیست؟

مواد قالب سازی همان طور که در توضیح هر یک از انواع قالب‌ها به آن‌ها اشاره کردیم, اغلب از انواع فولاد و چدن هستند و از اتسحکام بالایی برخودارند؛ برخی از آن‌ها البته مانند قالب‌های ماسه‌ای, از جنس ماسه و خاک رس هستند. برخی از موادی که برای قالب‌سازی اغلب استفاده می‌شوند عبارتند از: مس و آلیاژ‌های آن, فولاد, آلومینیوم, چدن, سرامیک می باشد.

مورد استفاده قالب های صنعتی

قالب‌های صنعتی را می‌توان به جرات گفت که در تمام صنایع و حوزه‌های مختلف استفاده می‌شوند, از صنایع خودرو و هوافضا گرفته تا صنت بسته‌بندی و غیره قابل استفاده‌است؛ برخی مثال‌های قالب‌های صنعتی عبارتند از:

صنعت خودروسازی: تولید بدنه خودرو, قطعات موتور, چراغ‌ها و بسیاری از قطعات دیگر.

صنعت الکترونیک: تولید قطعات مدار چاپی, محفظه‌های الکترونیکی و کانکتورها.

صنعت لوازم خانگی: تولید قطعات پلاستیکی و فلزی یخچال, ماشین لباسشویی, تلویزیون و سایر لوازم خانگی.

صنعت پزشکی: تولید ابزارهای جراحی, ایمپلنت‌ها و قطعات دستگاه‌های پزشکی.

صنعت بسته‌بندی: تولید ظروف پلاستیکی, قوطی‌ها و بطری‌ها.

تولید شیرآلات و اتصالات: تولید انواع لوله و شیرآلات, اتصالات و انواع شیرهای صنعتی

تولید ابزار‌های مختلف: ساخت انواع ابزارآلات مورد نیاز در صنایع مختلف

مراحل ساخت قالب های صنعتی

قالب سازی صنعتی که با نام Molding  نیز شناخته می‌شود که در این فرآیند معمولا به دنبال تولید چندین قطعه در شکل خاص هستیم چرا که منطقی نیست بخواهیم برای ساخت هر قطعه به طور مجزا زمان بگذاریم, مراحل ساخت قالب‌های صنعتی با توجه به نوع قالب متفاوت است, اما با این وجود مراحل ساخت قالب صنعتی را می‌توان در ۴ مرحله زیر خلاصه کرد:

• طراحی قالب صنعتی

با توجه به جنس قطعه‌ای که می‌خواهید بسازید و دستگاهی که قرار است با آن کار کنید, باید نوع مواد اولیه و جنس قالب را تعیین کنید, جنس قطعه تولیدی و فرآیندی که برای تولید آن در نظر دارید به طور مستقیم در شکل و جنس قالب تاثیرگذار است, شکل قالب به صورت مکمل برای قطعه مورد نظر ساخته می‌شود, بعد از طراحی از طریق نرم‌افزارهای مختلف به سراغ مرحله بعد یعنی ساخت قالب خواهیم رفت.

• ساخت قالب

ساخت قالب شامل, ماشین کاری قطعات, برشکاری وشکل دهی با استفاده از دستگاه‌های پیشرفته همچون CNC, فرز سی ان سی و الکترو EDM یا الکترو آبشار سنگ استفاده می‌شود, گاهی اوقات قالب دارای قسمت‌های مختلف است که پس از ساخت این قسمت‌ها را باید آن‌ها را به هم متصل کنیم تا شکل نهایی قالب را به‌دست آوریم.

طراحی و ساخت انواع قالب پلاستیک

طراحی ساخت قالب‌های پلاستیک با توجه به نوع قالب پلاستیک متفاوت است, اما به طور کلی می‌توان مراحل را به شرح زیر نام برد:

طراحی قالب پلاستیک: با استفاده از نرم‌افزارهای CAD مدل سه بعدی قطعه پلاستیکی طراحی می‌شود. تمام قسمت‌های قالب از جمله حفره, راهگاه و سیستم‌های خنک‌کننده و غیره باید در این قسمت طراحی شوند.

ساخت قالب پلاستیکی: در این مرحله نیز با ماشینکاری از طریق دستگاه سی ان سی قسمت‌های مختلف تولید می‌شوند.

مونتاژ قالب پلاستیکی: قطعات ساخته شده قالب تجمیع می‌شوند و در نهایت شکل نهایی قالب شکل می‌گیرد. این مرحله شامل فرآیندهای نهایی مانند جوشکاری, پیچگذاری و تراشکاری دقیق است تا قالب به بالاترین کیفیت ساخت خود رسد.

آزمایش و تنظیمات قالب پلاستیک: قالب نهایی آزمایش شده و تنظیمات دیگری از جمله تست‌های زیرساختار, اندازه‌گیری دقیق ابعاد و تنظیمات دما و فشار برای بالابردن کیفیت قالب انجام می‌شود.

طراحی و ساخت قالب های دایکاست

مراحل ساخت قالب دایکاست نیز مانند دیگر انواع قالب‌های شامل دو مرحطله اصلی طراحی و ساخت قالب است و مراحل بعدی آن شامل تجمیع قالب و آرمایش آن است که در زیر به اختصار توضیح داده‌ایم:

طراحی قالب دایکاست: این مرحله شامل طراحی قالب و تمام قسمت‌های آن از طریق نرم‌افزارهایی همچون CAD است.

انتخاب مواد اولیه قالب دایکاست: معمولا قالب‌های دایکاست اغلب از جنس فولاد هستند, اما اگر می‌خواهید جنس قالب متفاوت باشد۷ در این قسمت انتخاب کنید.

ساخت اجزای قالب دایکاست: اجزای مختلف قالب با ماشین کاری و دستگاه‌های CNC تولید کنید. برای ایجاد حفره‌ها و ایجاد سوراخ‌های بسیار ریز, می‌توان از روش تخلیه الکتریکی استفاده کرد. برخی از قسمت‌ها و اجزا نیز باید سخت کاری شوند.

مونتاژ قالب دایکاست: اجزا را روی هم سوار کرده و قالب را مونتاژ می‌کنیم و آن را تست می‌کنیم.

پرداخت کاری و پوشش دهی قالب: در مرحله نهایی باید کار پرداختکاری انجام شود تا سطح قالب کاملا صاف و براق گردد و از چسبیدن به مواد مذاب قطعه در زمان تولید قطعات جلوگیری شود, در برخی موارد برای ایجاد سطحی با طول عمر بالا از انواع نیتروژن و تیتانیوم استفاده می‌شود.

نرم افزارهای طراحی قالب های صنعتی

برای طراحی قالب‌های صنعتی از همان نرم‌افزارهایی که برای تولید قطعات کاربرد دارند, استفاده می‌شود. اگر قرار است قالب شما با دستگاه‌های CNC تولید شود که می‌ةوانید از نرم‌افزارهای زیر برای طراحی قطعات استفاده کنید.

• CATIA:  یکی از قدرتمندترین نرم‌افزارهای طراحی مهندسی است که در صنایع مختلف از جمله خودروسازی و هوافضا کاربرد دارد.
• SolidWorks: نرم‌افزاری محبوب برای طراحی مکانیکی با رابط کاربری آسان و محیط کاربری جذاب.
• Creo: نرم‌افزاری قدرتمند برای طراحی محصول و مهندسی همزمان.
• Moldflow: نرم‌افزاری تخصصی برای شبیه‌سازی فرآیند تزریق پلاستیک.

نرم‌افزار CAD نیز یکی از نرم‌افزارهای رایج است که از آن برای طراحی قطعات و ساخت آن‌ها در دستگاه سی ان سی استفاده می‌شود, می‌توانید از هوش مصنوعی نیز برای طراحی یا ایده گرفتن برای تولید قالب و قطعات استفاده کنید.

خلاصه محتوا

در این مقاله درباره انواع قالب های صنعتی و هر آنچه نیاز است درباره آن‌ها بدانید توضیح دادیم. ما تمام تلاش خود را کردیم تا اطلاعات کاملی در اختیار شما قرار دهیم. اگر درباره هر یک از انواع قالب‌های نصعتی از جمله قالب‌های ریخته‌گری, ماسه‌ای, آهنگری یا پلاستیک سوالی دارید, می‌توانید از طریق مجله ما یا مراجعه به صفحه اصلی سایت, اطلاعات بیشتری کسب کنید.