قالب سازی صنعتی چیست؟ ( معرفی انواع قالب های صنعتی)

تاریخ بروز رسانی:
1403/11/8
مدت زمان مطالعه :
7
دقیقه
قالب صنعتی ابزاری است که به وسیله آن میتوان به مواد خام از جنس مختلف (شیشه، فلز، پلاستیک و سایر مواد خام) 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. اما قالب سازی صنعتی چیست؟ برای پاسخ به این سوال و معرفی انواع قالب های صنعتی و کاربردهایشان همچنین طراحی و ساخت قالب های صنعتی، در ادامه این مطلب با ما همراه باشید.
قالب سازی صنعتی چیست؟
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 ابتدا یک قالب را طراحی کنیم سپس قطعات را از روی آن قالب تولید کنیم.
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 استحکام بالایی برخودار هستند مانند قالب های ماسه که از جنس ماسه و خاک رس هستند. قالب صنعتی دارای انواع مختلفی هستند که هر یک از آنها برای مواد خام متنوعی استفاده می شوند، البته قالب های صنعتی بر اساس حجم تولید و همچنین بر اساس نوع مواد خام و فرآیند تولید تقسیم بندی میشوند که در ادامه به معرفی آنها می پردازیم.
ویدیو تولید اسباب بازی با قالب های صنعتی
مراحل ساخت و طراحی قالب صنعتی (آموزش قالب سازی)
مراحل ساخت قالب های صنعتی با توجه به نوع قالب متفاوت است، اما با این وجود مراحل ساخت قالب صنعتی را میتوان در مراحل 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 تاثیر گذار است، شکل قالب به صورت مکمل برای قطعه مورد نظر ساخته می شود، بعد از طراحی از طریق نرم افزارهای مختلف به سراغ مرحله بعد یعنی ساخت قالب خواهیم رفت.
- ساخت قالب صنعتی
ساخت قالب شامل، ماشین کاری قطعات، برشکاری و شکل 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، باید آنها را به هم متصل کنیم تا شکل نهایی قالب را به دست آوریم.
طراحی و ساخت انواع قالب پلاستیک
طراحی ساخت قالب پلاستیک با توجه به نوع آن متفاوت است، اما به طور کلی می توان مراحل را به شرح زیر نام برد:
1. طراحی صنعتی قالب پلاستیک: با استفاده از نرم افزارهای CAD مدل سه بعدی قطعه پلاستیکی طراحی می شود. تمام قسمت های قالب از جمله حفره، راهگاه و سیستم های خنک کننده و غیره باید در این قسمت طراحی شوند.
2. ساخت قالب پلاستیکی: در این مرحله نیز با ماشین کاری از طریق دستگاه سی ان سی قسمت های مختلف تولید می شوند.
3. مونتاژ قالب پلاستیکی: قطعات ساخته شده قالب تجمیع می شوند و در نتیجه قالب نهایی شکل می گیرد، این مرحله شامل فرآیند های نهایی مانند جوشکاری، پیچ گذاری و تراشکاری دقیق است تا قالب به بالاترین کیفیت ساخت خود برسد.
4. آزمایش و تنظیمات قالب پلاستیک: قالب نهایی آزمایش شده و تنظیمات دیگری از جمله تست های زیر ساختار، اندازه گیری دقیق ابعاد و تنظیمات دما و فشار برای بالا بردن کیفیت قالب انجام میشود.
انواع قالب صنعتی بر اساس فرآیند تولید
قالب های صنعتی بر اساس فرآیند تولید و اینکه چگونه مواد اولیه درون آن قرار می گیرد و فرآیند تولید محصول در آنها به چه صورت انجام می شود نیز تقسیم بندی می شوند که سه دسته اصلی عبارتند از قالب ریخته گری، قالب تزریق پلاستیک، قالب آهنگری و قالب پرس کاری که در ادامه به معرفی این قالب ها و نحوه تولید و ساخت برخی از انواع آنها میپردازیم.
1. قالب تزریق پلاستیک (Plastic injection mold)
یکی از پرکاربردترین قالب های صنعتی، انواع قالب دستگاه تزریق پلاستیک است، این نوع قالب ها اغلب برای تولید قطعات پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرد و انواع زیادی دارد. قالبهای تزریق پلاستیک اغلب از جنس فولاد تولید می شوند و بر اساس تعداد صفحه، نوع ساختمان و نوع حفره دسته بندی میشوند. در جدول زیر انواع قالب سازی تزریقی بیان شده است.
دسته بندی قالب تزریق پلاستیک |
انواع آن |
بر اساس ساختمان قالب |
قالب دو صفحهای و سه صفحهای |
بر اساس تعداد حفره |
قالب تک حفرهای و چند حفرهای |
بر اساس نوع راهگاه |
قالب تزریق پلاستیک با راهگاه سرد و با راهگاه گرم |
کاربر عزیز برای نمایش کامل محتوای جدول در حالت موبایل، باید صفحه را به چپ یا راست حرکت دهید.
قالب های پلاستیک قابل استفاده در انواع دستگاه های قالب پلاستیک هستند که می توان از آنها برای تولید قطعات پلاستیکی استفاده کرد، دستگاه های قالب سازی پلاستیک عبارتند از:
1. دستگاه سی ان سی (CNC): این دستگاه با استفاده از کنترل عددی کامپیوتری کار می کند و برای تولید انواع قطعات پلاستیکی و غیر پلاستیک قابل استفاده است.
2. دستگاههای اسپارک: این دستگاه با تخلیه الکتریکی، می توان حفره و شکل های مختلف ایجاد کند.
3. 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 می شود.
4. دستگاه تزریق پلاستیک: با تزریق پلاستیک به داخل قالب، قطعات تولید می شود.
5. دستگاه تزریق پلاستیک بادی: این دستگاه قطعات پلاستیکی تو خالی مانند بطری ها را تولید می کند.
6. دستگاه های اکستروژن: این دستگاه برای تولید قطعات پلاستیکی بلند و مقطع ثابت مانند لوله ها استفاده می شود.
برای ثبت آگهی رایگان خود از طریق منوی سایت وارد حساب کاربری خود شوید
راهگاه گرم قالب تزریق پلاستیک
دستگاه های قالب تزریق پلاستیک از نظر نوع راهگاه، دارای دو نوع راهگاه گرم و سرد هستند، در قالب های راهگاه های سرد، همیشه قطعه به صورت خنک به بیرون پرتاب می شود و کانال ها در دستگاه های راهگاه سرد همیشه سرد هستند اما راهگاه گرم تزریق پلاستیک سیستم پیشرفته تری است که به جای استفاده از راهگاه های سنتی از کانال های گرم شده برای انتقال مواد مذاب پلاستیک استفاده می شود. استفاده از راهگاه های 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 پیچیده تر
- کاهش مصرف انرژی
پیشنهادی: قیمت دستگاه تزریق پلاستیک
2. قالب دایکاست (die cast mold)
این قالبها فلزی هستند و قابلیت مصرف چندباره دارند، در این نوع قالب سازی (Molding) از روش ریخته گری تحت فشار استفاده می شود که می توان با این روش قطعات از جنس آلومینیوم تولید کرد، قالب های دایکاست به دلیل استفاده در تولید انبوه معمولا از جنس فولاد مقاوم با ضخامت بالا هستند و تحمل فشار و دمای بالا را دارند؛ در این نوع قالبها کیفیت ساخت قطعات صنعتی و عدم وجود پلیسه باعث شده است که در فرآیند تولید با این روش بسیاری از مراحل از جمله پلیسه گیری، سوراخ کاری و سنگ زنی حذف شود و باعث کاهش هزینه های مصرفی می شود.
پیشنهادی: اگر درباه دایکاست نمی دانید ما به شما پیشنهاد می کنیم تا به صفحه مقاله دایکاست چیست مراجعه کنید.
طراحی و ساخت قالب سازی ریخته گری تحت فشار یا دایکاست
مراحل ساخت قالب دایکاست نیز مانند دیگر انواع قالب ها شامل دو مرحله اصلی (طراحی و ساخت قالب) است و مراحل بعدی آن شامل تجمیع قالب و آزمایش آن است که در زیر به اختصار توضیح دادهایم:
- طراحی قالب دایکاست
این مرحله شامل طراحی قالب و تمام قسمت های آن از طریق نرم افزارهایی همچون CAD است.
- انتخاب مواد اولیه
معمولا قالب های دایکاست اغلب از جنس فولاد هستند، اما اگر می خواهید جنس قالب متفاوت باشد در این قسمت انتخاب کنید.
- ساخت اجزای قالب دایکاست
اجزای مختلف قالب با ماشین کاری را میتوانید با دستگاه های CNC تولید کنید. برای ایجاد حفرهها و ایجاد سوراخ های بسیار ریز، می توان 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 می شود.
3. قالب ریژه برای تولید قطعات فلزی مستحکم
این نوع قالب برای تولید قطعات فلزی با استحکام بالا و ضخامتهای متنوع استفاده می شود، قالبهای ریژه نیز از نوع فولادی هستند و معمولا از انواع قالب دایکاست کوچکتر و سبک تر تولید می شوند.
تکنولوژی ساخت این نوع قالب ها اما نسبت به دیگر انواع قالب ریخته گری پیچیده تر 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.
4. قالب ریخته گری
قالب های ریخته گری، قالب هایی هستند که باید قطعات داخل آن به روش ریخته گری تولید شود، ریخته گری فرآیندی است که به شکل های مختلفی انجام میشود و از این رو نیاز به قالب های متنوع ریخته گری وجود دارد.
5. قالب ماسه ای
قالب ماسه ای یکی از انواع قالب های ریخته گری است و ارزان تر ین نوع قالب ریخته گری به شمار میآید، در این قالب همانطور که از اسمش مشخص است از ماسه برای قالب گیری استفاده میشود، قالب ماسه ای یکی از راهکارهای مناسب برای تولید قطعات فلزی است.
بیشتر بخوانید: مواد اولیه پلاستیک چیست؟
در این نوع قالب فلز ذوب شده را در قالب ماسه ای ریخته میشود 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 می شود، این قالب ها را بعد از ساخته شدن قطعه، برای بیرون کشیدن قطعات باید بشکنیم و از این رو این نوع قالب ها یک بار مصرف هستند.
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 تغییر شکل دهد. در این قالب ها باید به دما، اصطکاک و میزان چکش خواری 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 نیمه باز آهنگری
- قالب باز آهنگری
بیشتر بخوانید: معرفی بهترین دستگاه های صنعتی پولساز
7. قالب پرس کاری
برای شکل دادن به قطعاتی که جنس شکل پذیری ندارند می توان از انواع قالب پرس کاری استفاده کرد، جنس این قالب های معمولا از فولاد است و برای تولید قطعات، آنها را تحت فشار زیادی قرار می دهند. اجزای قالب پرس عبارتند از :
سنبه: قسمت نری که معمولا در کفشک بالایی قرار دارد و به قطعه کار فشار وارد می کند، در واقع قطعه ای است که کار پرس را انجام می دهد.
ماتریس: قسمت مادگی قالب است که ر سمت دیگر و معمولا در کفشک پایینی نصب می شود.
کفشک: این قسمت محل قرار گرفتن قالب ها است که معمولا قالب های آن از جنس چدن هستند.
میل راهنما: این میل روی کفشک پایینی نصب می شود و این میل میتواند دو کفشک را به هم متصل کند.
بوش: بوش وظیف تعیین مسیر را دارد و روی کفشک بالایی نصب می شود. میل راهنمای از بوش عبور کرده و سپس به کفشک بالایی می رسد.
انواع قالب 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 قالب های را میتوان برای همیشه استفاده کرد، اما برخی دیگر از آنها تنها برای مدت یا حجم معینی تولید می شوند و پس از آن غیرقابل استفاده خواهند شد. تقسیم بندی قالب های صنعتی با توجه به حجم تولید در ۳ دسته زیر انجام میشود:
- قالب های کلاس A
این نوع قالب ها برای تولید بالا و تولید انبوه استفاده می شوند و به گونه ای طراحی و ساخته می شوند تا قطعات مصرفی و در معرض سایش آن بهراحتی قابل تعویض یا تعمیر باشند.
- قالب های کلاس B
این نوع قالب ها برای تعداد محدود و متوسطی قابل استفاده هستند و معمولا با توجه به حجم تولیدی که در نظر داریم آن را تولید می کنند، هزینه های مواد اولیه بسیار مهم است و معمولا از مواد اولیه ارزان برای تولید قالب و همچنین محصولات استفاده می شود؛ این قالب ها با توجه به تعداد محصول سفارش شده، طراحی می شوند و نیازی به تعویض قطعات در آنها نیست.
- قالب های صنعتی کلاس C
این قالب برای حجم تولید کم استفاده می شود و می توان گفت به گونه ای قالب صنعتی یک بار مصرف هستند و در این نوع قالب معمولا از ارزان ترین متریال ممکن استفاده می شود.
بیشتر بخوانید: دستگاه گیوتین چیست؟
مورد استفاده و کاربرد قالب صنعتی در کدام صنایع است؟
قالب های صنعتی را می توان به جرات گفت که در تمام صنایع و حوزههای مختلف استفاده می شوند، از صنایع خودرو و هوافضا گرفته تا صنعت بسته بندی و غیره قابل استفاده است؛ در جدول زیر به بعضی از این صنایع و کاربردهای قالب های صنعتی اشاره شده است.
صنایع |
کاربرد |
صنعت خودروسازی |
تولید بدنه خودرو، قطعات موتور، چراغ ها و بسیاری از قطعات دیگر |
صنعت الکترونیک |
تولید قطعات مدار چاپی، محفظه های الکترونیکی و کانکتورها |
صنعت لوازم خانگی |
تولید قطعات پلاستیکی و فلزی یخچال، ماشین لباسشویی، تلویزیون و سایر لوازم خانگی |
صنعت پزشکی |
تولید ابزار های جراحی، ایمپلنت ها و قطعات دستگاه های پزشکی |
صنعت بسته بندی |
تولید ظروف پلاستیکی، قوطی ها و بطری ها |
تولید شیرآلات و اتصالات |
تولید انواع لوله و شیرآلات، اتصالات و انواع شیرهای صنعتی |
تولید ابزارهای مختلف |
ساخت انواع ابزار آلات مورد نیاز در صنایع مختلف |
نرم افزارهای طراحی قالب صنعتی
برای طراحی قالبهای صنعتی از همان نرم افزارهایی که برای تولید قطعات کاربرد دارند استفاده میشود. اگر قرار است قالب شما با دستگاه های (CNC) تولید شود که می توانید از نرم افزارهای زیر برای طراحی قطعات استفاده کنید.
- CATIA: یکی از قدرتمند ترین نرم افزارهای طراحی مهندسی است که در صنایع مختلف از جمله خودرو سازی و هوا فضا کاربرد دارد.
- SolidWorks: نرم افزاری محبوب برای طراحی مکانیکی با رابط کاربری آسان و محیط کاربری جذاب است.
- Creo: نرم افزاری قدرتمند برای طراحی محصول و مهندسی همزمان است.
- Moldflow: نرم افزاری تخصصی برای شبیه سازی فرآیند تزریق پلاستیک است.
نرم افزار CAD نیز یکی از نرم افزارهای رایج است که از آن برای طراحی قطعات و ساخت آنها در دستگاه سی ان سی استفاده می شود، میتوانید از هوش مصنوعی نیز برای طراحی یا ایده گرفتن برای تولید قالب و قطعات استفاده کنید.
انواع قالب های صنعتی در یونیکسل
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.
طراحی یک قالب صنعتی معمولاً شامل مراحل مختلفی از جمله تحلیل نیازمندیها، طراحی سهبعدی با نرمافزارهای تخصصی و بررسی قابلیت تولید قطعات است.
زمان ساخت قالب بستگی به پیچیدگی طراحی، متریال استفاده شده و تکنولوژیهای به کار رفته دارد. معمولاً این فرآیند از چند هفته تا چند ماه به طول میانجامد.
هزینهها معمولاً بر اساس اندازه و پیچیدگی قالب، نوع متریال، زمان ساخت و همچنین نیروی کار حساب میشود