برای ساخت قطعات صنعتی از روش‌های مختلفی میتوان استفاده کرد که یکی از مهمترین آنها، استفاده از قالب صنعتی است. این قالب‌ها از زمان‌های گذشته تا به امروز مورد توجه صنعتگران بوده‌اند و از آنها جهت ساخت قطعات و لوازم مختلفی استفاده می‌شده است. قالبهای صنعتی انواع مختلفی دارند و هر یک از آنها دارای خصوصیات و ویژگی‌های به خصوصی می‌باشند. در این مطلب قصد داریم به بررسی انواع قالب صنعتی بپردازیم و با شرایط ساخت و ویژگی‌های هر یک بیشتر آشنا شویم.
قالب صنعتی چیست؟
قالب صنعتی یکی از ابزارهای تولیدی در صنعت است که می‌تواند قطعاتی با اشکال و اندازه خاصی را تولید نماید. در تولیدات صنعتی از انواع پرس‌ها و ابزارهای مخصوص استفاده می‌شود تا از طریق فشار، مواد فلزی یا غیر فلزی را به قطعات یا محصولاتی با شکل دلخواه تبدیل شوند. این ابزارها همان قالب‌هایی هستند که موضوع مورد بحث ما است. قالب‌ها همچون یک بلوک تو خالی هستند که با مواد قابل انعطافی مانند پلاستیک، شیشه، فلز یا مواد خام سرامیکی تحت فشار پر می‌شوند. پس از آن ماده در داخل قالب سفت شده و شکل قالب را به خود می‌گیرد. قالب‌ها با توجه به عملکرد و مواد در حال قالب گیری، به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که از میان آنها میتوان به قالب ریخته گری، قالب پلاستیکی و قالب تزریقی اشاره کرد.
فرآیند قالب سازی صنعتی
قالب سازی که با نام Molding شناخته می‌شود، یکی از فرآیندهای تولید قطعه در صنعت است. زمانی که بخواهیم از یک قطعه یا محصول چندین قطعه در تعداد زیاد تولید کنیم، ساخت هر قطعه به طور مجزا منطقی نیست. برای همین در این شرایط یک قالب را به شکل قطعه طراحی می‌کنند و سپس از طریق آن به تولید قطعات در تعداد بالا می‌پردازند. در واقع اولین گام برای تولید انبوه قطعات، ساخت قالب است. حال هر چقدر قطعه از ظرافت و دقت زیادی برخوردار باشد، در قالب ساخته شده نیز باید ظرافت و حساسیت زیادی را اعمال کرد. همچنین اگر قطعه جزو قطعات پیچیده‌تر باشد، ساخت قالب دشوارتر بوده و نیاز به توجه و دقت بیشتری دارد. همانطور که گفته شد هر قالب از یک شکل خاص تو خالی برخوردار است که ماده درون آن تزریق شده و به شکل سه بعدی مورد نظر می‌رسد. این قالب‌ها بسته به جنس قطعات، متفاوت هستند. دلیل آن هم این است که قطعات می‌توانند به شکل پلاستیکی، شیشه، فلز یا سرامیک باشند و برای هر یک باید از قالب صنعتی خاصی استفاده کرد.
مراحل ساخت قالب صنعتی
اگر بخواهیم مراحل ساخت یک قالب را بررسی کنیم، باید بگوییم که این قالب‌ها در دو مرحله اساسی طراحی قالب و تولید قالب به وجود می‌آیند.
- طراحی قالب صنعتی: در ابتدا باید قالب را بر اساس شکل قطعه طراحی کرد. طراحی قالب را با استفاده از نرم افزارهایی چون SolidWorks، CATIA و IMOLD انجام می‌دهند. در طراحی قالب باید به جنس، ابعاد و ظرافت قطعه توجه کرده تا قالب به شکل اصولی ساخته شود.
- تولید و ساخت قالب: پس از آنکه طرح سه بعدی قالب با استفاده از نرم افزار ایجاد شد، باید آن را به دستگاه ساخت قالب مانند ماشین سی ان سی سپرد تا این ماشین طرح را ماشین کاری و تولید نماید. در صورتی که قالب پیچیده باشد و نیاز به مونتاژ داشته باشد، بخش‌های مختلفی از آن توسط ماشین ساخته شده و سپس مونتاژ می‌گردد.
زمانی که تولید قالب صنعتی به پایان برسد، از روی آن یک نمونه قطعه را می‌سازند تا کیفیت قالب را ارزیابی نمایند. در صورتی که نیاز به تغییرات و اصلاحاتی باشد، باید در طراحی و تولید قالب اعمال کرده و مجددا آن را بسازند. زمانی که تولید قالب به شکل صحیحی صورت گرفت، میتوان از آن برای ساخت قطعه در تعداد بالا و انبوه استفاده کرد.
قالب‌ها را در چه زمینه هایی میتوان استفاده کرد؟
کاربرد قالبهای صنعتی بسیار گسترده است و میتوان آنها را در صنایع مختلفی مشاهده کرد. برای مثال صنایعی چون خودروسازی، لوازم خانگی، نفت، مواد شیمیایی، برق و تجهیزات صنعتی از جمله صنایعی هستند که در آنها از قالب صنعتی استفاده زیادی می‌شود. از این قالب‌ها در ساخت قطعات و بخش‌های مختلفی از محصولات مکانیکی و الکتریکی نظیر اتومبیل، دوچرخه، چرخ خیاطی، دوربین، موتور، ابزار آلات و غیره استفاده می‌شود. در واقع بسیاری از وسایلی که پیرامون ما وجود دارد، با استفاده از این قالب‌ها به وجود می‌آیند. از این رو قالبهای صنعتی جزو لوازم بسیار پرکاربرد هستند و در بسیاری از صنایع به کار برده می‌شوند.
دسته بندی قالب‌ها از جهات مختلف
- قالبهای فلزی را میتوان به انواع قالب مهر زنی، قالب پانچ، قالب خمشی، قالب کششی، قالب برگردان، قالب موج‌دار، قالبهای شکل دهی و غیره تقسیم کرد.
- قالبهای پردازش مواد غیر فلزی و متالورژی نیز شامل قالبهای پلاستیکی، قالبهای لاستیکی و قالبهای متالورژی پودر می‌شوند.
- قالب‌ها را بر اساس مواد در حال شکل گیری، میتوان به قالبهای فلزی و غیر فلزی تقسیم کرد. قالبهای فلزی بیشتر به قالبهای ریخته‌گری (ریخته گری فلزات غیر آهنی، ریخته گری فولاد) و قالبهای آهنگری تقسیم می‌شود. قالبهای غیر فلزی نیز به قالبهای پلاستیکی (قالبهای قالب گیری تزریقی، قالبهای قالب گیری اکستروژن، قالبهای قالب گیری به کمک گاز) و قالبهای غیر فلزی معدنی تقسیم می‌شوند.
- همچنین قالب‌ها را میتوان بر اساس مواد مختلف خود قالب به دسته‌هایی چون قالبهای شنی، قالبهای فلزی، قالبهای وکیوم، قالبهای پارافین و غیره تقسیم کرد.
انواع قالب صنعتی کدام است؟
حال که با قالب صنعتی و مراحل تولید آن آشنا شدیم، بهتر است به سراغ بررسی انواع قالب صنعتی برویم. همانطور که گفته شد، این قالب‌ها انواع مختلفی دارند که هر یک برای متریال و موقعیت‌های خاصی به کار برده می‌شوند. در اینجا به بررسی این قالب‌ها می‌پردازیم.
-
قالبهای ریخته گری
قالبهای ریخته گری مخصوص قطعاتی هستند که به روش ریخته گری تولید می‌شوند. حال خود فرآیند ریخته گری بر اساس جنس و ویژگی‌های مختلف، در روش‌های مختلفی انجام می‌شود که برای هر یک از آنها نیاز به قالب خاص است. از انواع قالبهای مختلف ریخته گری میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
قالب ماسه‌ای ارزانترین نوع قالب ریخته گری است که همانطور که از نامش پیداست، از ماسه برای قالب گیری استفاده می‌شود. این قالب‌ها دمای بالای فلزها حتی فولاد را تحمل می‌کنند. فلز ذوب شده را درون قالب ماسه‌ای می‌ریزند و سپس به شکل قالب در می‌آورند. در این قالب‌ها معمولا به جز ماسه، از ماده چسبنده دیگری مانند خاک رس نیز استفاده می‌شود.
از دیگر قالبهای صنعتی که در زیر مجموعه قالبهای ریخته گری قرار دارد، قالب ریژه است. این قالب‌ها برای ساخت قطعات فلزی که ضخامت یکسانی ندارد و استحکام در آنها اهمیت دارد، استفاده می‌شوند. قالبهای ریژه از نوع فولادی هستند و نسبت به قالبهای دایکست، کوچکتر و سبک‌تر می‌باشند. با این حال تکنولوژی ساخت آنها پیچیده بوده و برای همین گرانتر می‌باشند. قطعاتی که از طریق قالب ریژه ساخته می‌شود، معمولا بدون تخلخل هستند.
برای ساخت قطعاتی که به روش دایکست تولید می‌شوند، باید از قالب دایکست استفاده کرد. برای مثال قطعاتی که از جنس آلومینیوم، مس یا روی هستند و ضخامت 1.5 تا 15 میلی متری داشته باشند، با قالب دایکست تولید می‌گردند. این قالب‌ها نیز به دلیل ساخته شدن از فولاد مقاوم، قیمت زیادی دارند. از آنجایی که قالب دایکست با تحمل فشار بالا ساخته می‌شود، به قالب High Pressure (فشار بالا) نیز معروف می‌باشند.
-
قالب تزریق پلاستیک
قالبهای تزریق پلاستیک، یکی دیگر از انواع قالبهای صنعتی هستند که از آنها برای ساخت قطعات پلاستیکی استفاده می‌شود. ساخت قطعات پلاستیکی از طریق قالب تزریق پلاستیک، یک روش مقرون به صرفه است و افراد زیادی از آن استفاده می‌نمایند. از آنجایی که این قالب‌ها بیشتر از جنس فولاد هستند و تکنولوژی پیچیده‌ای برای ساخت دارند، هزینه ساختشان نیز بالا می‌باشد. این قالب‌ها دو بخش دارند که عبارت است از بخش ثابت که تزریق مواد گرم در آن انجام می‌شود و بخش متحرک که به قسمت متحرک ماشین وصل شده و بیرون اندازی قطعه از آنجا انجام می‌شود.
در آهنگری برای فرم و شکل دهی به قطعات از قالبهای فولادی مستحکم استفاده می‌شود. در اینجا قطعه بین دو نیمه قالب قرار گرفته و سپس با فشار پرس یا ضربه چکش، شکل قالب را به خود می‌گیرد. قالبهای آهنگری به سه دسته قالب بسته آهنگری، قالب باز آهنگری و قالب آهنگری قالب بسته وجود دارند.
آخرین قالب صنعتی مورد بحث ما، قالب پرس است که از آن برای فرم دادن، برش، کشش و خم کردن قطعات استفاده می‌شود. جنس این قالب‌ها معمولا از فولاد است و به دلیل خصوصیاتی که دارند، برای ساخت قطعاتی که جنس شکل پذیر ندارند مناسب نمی‌باشند.
جمع بندی
در این مطلب با انواع قالب صنعتی و کاربردهای هر یک آشنا شدیم. قالبهای صنعتی انواع مختلفی دارند و هر یک در شرایط و موقعیت‌های به خصوصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از انواع قالب صنعتی که در این مطلب به بررسی آنها پرداختیم، میتوان به قالب ریخته گری همچون قالب ماسه‌ای، ریژه و دایکست و قالبهای تزریق پلاستیک، قالب آهنگری و قالب پرس اشاره کرد.
