المشاكل والحلول المتعلقة بالتشوه المستوي في التشكيل الدوراني.

أولا: الأسباب الجذرية لتشوهات الأسطح الكبيرة
القولبة الدورانية هي عملية تبريد، حيث يحدث التشوه بشكل رئيسي أثناء مرحلة التبريد. مبدأها الفيزيائي الأساسي هو الانكماش غير المتساوي.

معدل التبريد غير المتساوي:

هذا هو السبب الرئيسي. عند حدوث تبريد طبيعي أو إعدادات غير صحيحة لتدفق الهواء، يختلف معدل تبريد مساحة السطح الكبيرة للقالب عن معدل تبريد الزوايا والحواف والأضلاع.

المبدأ: تبرد الأجزاء السميكة (مثل الزوايا) أو الأجزاء سريعة تبديد الحرارة (مثل الأجزاء القريبة من الحشوات المعدنية) ببطء، بينما تبرد المنطقة المركزية من السطح الكبير بسرعة. تتصلب الأجزاء التي تبرد أولاً ثم تنكمش، مما يُسبب إجهاد شد على الأجزاء التي تبرد لاحقًا. عندما تنكمش الأجزاء المبردة لاحقًا (مثل الزوايا) في النهاية، فإنها تسحب إلى الداخل على السطح الكبير المتصلب بالفعل، مما يؤدي إلى انهياره.

تراكم الضغوط الداخلية:

أثناء دورة التسخين والتبريد، تتمدد السلاسل الجزيئية البلاستيكية ويعاد ترتيبها. إذا كان التبريد سريعًا جدًا، تتجمد السلاسل الجزيئية في حالة عدم توازن، ولا يمكن تحرير الضغط الداخلي بالكامل. بعد فك القالب، تتحرر هذه الضغوط المتبقية تدريجيًا، مما يؤدي إلى الاعوجاج والتشوه.

عيوب التصميم الهيكلي:

الأسطح المستوية الكبيرة جدًا وغير المدعومة بشكل كافٍ: السطح المسطح الكبير يشبه ورقة رقيقة من الورق، ويفتقر إلى الصلابة الكافية لمقاومة إجهاد الانكماش.

سمك الجدار غير المتساوي: إذا أدى تصميم القالب أو تصنيعه إلى اختلافات مفرطة في سمك جدار المنتج، تصبح الواجهة بين الأقسام السميكة والرقيقة نقطة تركيز للإجهاد ونقطة بداية التشوه.

زاوية إزالة القالب غير المناسبة: تؤدي زاوية إزالة القالب الصغيرة بشكل مفرط إلى التفاف المنتج بإحكام حول قلب القالب أثناء التبريد والانكماش، مما يؤدي إلى تمدد وتشوه إضافي أثناء إزالة القالب.

معلمات العملية غير المناسبة:

أوقات التدفئة/التبريد غير المتطابقة: التدفئة غير الكافية أو المفرطة، أو إجراءات التبريد المضبوطة بشكل غير صحيح (مثل وقت وتسلسل التبريد بالهواء والتبريد بالماء).

سرعة الدوران غير المناسبة: يمكن أن تؤدي نسبة السرعة غير المناسبة بين العمود الرئيسي والعمود المساعد إلى توزيع غير متساوٍ للمسحوق وسمك غير متناسق للجدار في المناطق المستوية الكبيرة.

مشاكل تصميم القالب:

التوصيل الحراري غير المتساوي لمادة القالب: على سبيل المثال، قد يحتوي القالب نفسه على بقع ساخنة أو باردة.

صلابة غير كافية لهيكل القالب: سوف تتكرر التشوهات الدقيقة للقالب نفسه أثناء درجات الحرارة العالية والتبريد بشكل مباشر على المنتج.

II. الحلول المنهجية يتطلب حل التشوهات المستوية الكبيرة اتباع نهج منهجي، حيث تكون كل خطوة مترابطة من تصميم المنتج وتصميم القالب إلى تعديلات العملية.

1. تصميم هيكل المنتج (الحل الأكثر فعالية وجوهرية)

هذا هو النهج المفضل والأفضل، حيث يتم زيادة الصلابة من المصدر لمقاومة إجهاد الانكماش.

إضافة الأضلاع المقوية:

هذه هي الطريقة الأمثل للتعامل مع التشوهات المستوية الكبيرة. لا تزيد الأضلاع الصلابة بشكل ملحوظ فحسب، بل تتقلص أيضًا عند التبريد، مما يُثبّت المستوى ويُعاكس ميله للانكماش.

اعتبارات التصميم:

يجب أن يكون ارتفاع الضلع 2-3 أضعاف سمك الجدار.

يجب أن يكون عرض جذر الضلع حوالي 0.5-1 مرة سمك الجدار.

ينبغي تقريب الجزء العلوي من الضلع لتجنب تركيز الإجهاد.

يجب أن تحتوي جميع جذور الضلع على زوايا مستديرة لضمان تدفق المسحوق بسلاسة وقوة.

يجب أن يكون تصميم الضلع متماثلًا وموحدًا لتجنب إنشاء ضغوط غير متوازنة جديدة.

تصميم شكل مقوس أو متموج:

يعتمد تغيير السطح المستوي إلى سطح منحني قليلاً (مثل قوس الجسر) على مبادئ ميكانيكا الإنشاءات لتوزيع الإجهاد بالتساوي، مما يُحسّن مقاومة التشوه بشكل ملحوظ. يُعد هذا حلاً أكثر تطورًا من المُقوِّيات.

تصميم حافة مشفهة:

صمم حافة عمودية أو مائلة (حافة ذات حواف) على حافة السطح المسطح الكبير، لتشكل مقطعًا عرضيًا على شكل حرف "L" أو "U". يشبه هذا إضافة حافة إلى قطعة ورق، مما يؤدي إلى زيادة هائلة في صلابة الانحناء.

ضمان سمك الجدار الموحد:

تجنب التغييرات المفاجئة في سمك الجدار في التصميم، مما يضمن انتقالًا سلسًا.

2. تحسين تصميم القالب

تحسين نظام التبريد:

إرشادات تدفق الهواء: استخدم قنوات وأغطية تهوية لضمان توزيع هواء التبريد بالتساوي على كامل السطح المستوي الكبير، بدلاً من نفخه على نقطة واحدة فقط. تجنب تدفق الهواء المباشر والمركّز الذي يؤثر على مركز السطح.

التبريد المجزأ: أولاً، قم بتبريد الجزء الخلفي من القالب والأسطح غير المجوفة ببطء باستخدام رذاذ الماء أو نسيم لطيف، مما يمنح المنتج الوقت لتخفيف الضغط داخل القالب، قبل تبريد السطح المسطح الكبير بالقوة.

ضبط مادة القالب: بالنسبة للأسطح المستوية التي يصعب تشكيلها بشكل خاص، فكر في إضافة زعانف موصلة للحرارة إلى الجزء الخلفي من القالب لموازنة تبديد الحرارة في جميع أنحاء القالب.

ضمان صلابة القالب: يجب أن يكون القالب سميكًا ودعمًا كافيين لمنع التشوه أثناء المعالجة.

زاوية إزالة القالب المناسبة: تأكد من وجود زاوية إزالة قالب كافية (يوصى عمومًا بزاوية 1°-3° لكل من الجدران الداخلية والخارجية) لتقليل مقاومة إزالة القالب.

3. ضبط عملية القالب: بمجرد إصلاح التصميم والقالب، لا يمكن إجراء التحسينات إلا من خلال ضبط العملية بدقة.

ضبط برنامج التبريد (الأكثر أهمية):

التبريد المتأخر: بعد التسخين، لا تُفعّل التبريد القوي فورًا. دع القالب يدور ببطء في الهواء لفترة من الوقت (الاختناق) لضمان توزيع أكثر اتساقًا للحرارة داخل المنتج وخارجه، وتخفيف الضغط.

التبريد المجزأ: أولاً، استخدم هواءً باردًا منخفض الحجم للتبريد البطيء لفترة زمنية محددة، ثم شغّل كامل كمية الهواء ورذاذ الماء للتبريد السريع. يكمن السر في تبريد المناطق ذات الجدران السميكة (مثل الزوايا) والمناطق ذات الجدران الرقيقة (مثل الأسطح المستوية) بشكل متزامن قدر الإمكان.

التبريد غير المتماثل: إذا كان أحد جانبي المنتج يحتوي على أضلاع تقوية بينما الجانب الآخر مسطح، فحاول تبريد الجانب المضلع أولاً.

تحسين دورة التدفئة:

ضمان وقت تسخين كافٍ ودرجة حرارة مناسبة لضمان ذوبان المسحوق بالكامل والتلدين الجيد، وتشكيل بنية كثيفة وتقليل الضغوط الناجمة عن العيوب الداخلية.

ضبط سرعة الدوران:

قم بضبط نسبة السرعة بين العمودين الرئيسي والمساعد لضمان ترسب مسحوق موحد على مساحات مستوية كبيرة، مما يحقق أقصى قدر ممكن من سماكة الجدار المتسقة.

4. طرق المعالجة اللاحقة
تركيبات التشكيل:

هذا هو الحل الأخير. اصنع إطار تشكيل (قالب) يناسب الشكل المثالي للمنتج. بعد فك القالب، ضع المنتج أو ثبّته على إطار التشكيل وهو ساخن حتى يبرد تمامًا إلى درجة حرارة الغرفة. هذه الطريقة تُصحّح التشوه بفعالية، لكنها تزيد من تكلفة العمالة والجهد.

الملخص والتوصيات
لحل مشكلة التشوه المستوي الكبير في القالب الدوراني، يجب اتباع النهج التالي:

أولاً، حلول التصميم: استخدام أضلاع تقوية، أو هياكل مقوسة، أو حواف خلال مرحلة تصميم المنتج. هذه هي الطريقة الأكثر فعالية واقتصادية.

ثانياً، تحسين القالب: تصميم قنوات تبريد معقولة لضمان صلابة القالب والتوصيل الحراري الموحد.

بعد ذلك، قم بضبط العملية: ركز على تعديل برنامج التبريد، باستخدام استراتيجيات مثل التبريد المتأخر والمجزأ وغير المتماثل لتحقيق التوازن في الانكماش.

وأخيرًا، معالجة ما بعد المعالجة: عندما لا يكون ذلك ممكنًا، استخدم تركيبات التشكيل للحفاظ على شكل المنتج.

في الإنتاج الفعلي، عادةً ما تُدمج هذه الطرق، ويتم التوصل إلى الحل الأمثل لمنتج معين من خلال تجارب متكررة. تذكروا أن "الوقاية خير من العلاج"؛ فمراعاة خطر التشوه منذ مرحلة تصميم المنتج الأولية والحد منه هو النهج الأكثر فعالية.