গেট ডিজাইন ইনজেকশন মোল্ড ডিজাইনের ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ নিয়ন্ত্রণ বিন্দু হিসাবে কাজ করে, যা নির্ধারণ করে কীভাবে গলিত উপাদান খাঁচাগুলি পূরণ করে, চাপ মুক্ত করে এবং চূড়ান্ত অংশগুলিতে কঠিন হয়ে ওঠে। গেট ইঞ্জিনিয়ারিং-এ নির্ভুলতা উৎপাদনের সমস্ত পর্যায়ে প্রবাহ গতিবিদ্যা এবং কাঠামোগত অখণ্ডতার মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখে।
গেট খোলার আকার প্রক্রিয়াকরণের সময় কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়কে প্রভাবিত করে, যার মধ্যে রয়েছে উপকরণগুলি কতটা ভালোভাবে প্যাক হচ্ছে, কী ধরনের চাপের প্রয়োজন এবং অপসারণ বলের কারণে উপকরণের উপর অতিরিক্ত ক্ষয় হচ্ছে কিনা। যখন গেটগুলি খুব বড় হয়, তখন এটি শিয়ার চাপকে প্রায় 18 থেকে 22 শতাংশ কমিয়ে দেয়, কিন্তু এর একটি খরচ রয়েছে কারণ অংশগুলি ঠান্ডা হতে বেশি সময় নেয় যা মোট চক্র সময়কে বাড়িয়ে দেয়। অন্যদিকে, যদি গেটগুলি খুব ছোট হয়, তাহলে ইনজেকশন চাপ স্বাভাবিকের চেয়ে প্রায় 35 শতাংশ বেশি হয়ে যেতে পারে, এবং যখন শিয়ার হার প্রায় প্রতি সেকেন্ডে 40 হাজারের বেশি হয়, তখন পলিমারগুলি ক্ষতিগ্রস্ত হওয়ার বাস্তব ঝুঁকি থাকে। সেই মিষ্টি জায়গাটি খুঁজে পাওয়ার অর্থ হল 500 পাউন্ড প্রতি বর্গ ইঞ্চির নিচে চাপ কমানো, যদিও আজকের উৎপাদনে ব্যবহৃত সাধারণ ইঞ্জিনিয়ারিং প্লাস্টিকের জন্য প্রায় অর্ধেক থেকে ডেড় সেকেন্ডের মধ্যে ছাঁচটি সম্পূর্ণভাবে পূরণ করা।
ফ্ল্যাট অংশগুলির জন্য এজ গেটগুলি এখনও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় কারণ এগুলি নিয়ে কাজ করা সহজ এবং সামঞ্জস্যপূর্ণ প্রবাহ প্যাটার্ন তৈরি করে। অধিকাংশ উৎপাদনকারী অংশের প্রাচীরের পুরুত্বের প্রায় 60 থেকে 80 শতাংশ আকারের গেট তৈরি করে। টানেল গেট এবং সাবগেটের ক্ষেত্রে, যার ব্যাস সাধারণত 0.5 থেকে 1.5 মিলিমিটারের মধ্যে হয়, স্বচালিত ডিগেটিং প্রক্রিয়ায় এগুলি ভালো কাজ করে। খারাপ দিক হল যে এদের সংকীর্ণ প্রবাহ চ্যানেলের কারণে ইনজেকশন চাপ সাধারণের চেয়ে প্রায় 10 থেকে 15 শতাংশ বেশি হওয়া প্রয়োজন। টেপারড গেট ডিজাইনে কিছু সদ্য উন্নতি, যেখানে প্রতিটি পাশের কোণ প্রায় 0.8 থেকে 1.2 ডিগ্রি হয়, তাতেও বাস্তব পার্থক্য এসেছে। এই নতুন ডিজাইনগুলি প্রবাহের বৈশিষ্ট্যগুলিকে নষ্ট না করেই গেটগুলিকে প্রথম জায়গায় কার্যকর করে তোলে এমন বিরক্তিকর ভেস্টিজ চিহ্নগুলিকে প্রায় চল্লিশ শতাংশ কমিয়ে দিয়েছে।
যখন গেটগুলি ভুল অবস্থানে থাকে, শিল্প বিশেষজ্ঞদের মতে, এটি সমস্ত মোল্ডিং ত্রুটির প্রায় 32% এর কারণ হয়। পাতলা দেয়ালের কাছাকাছি গেট রাখলে উপাদানটি খুব তাড়াতাড়ি জমাট বাঁধার কারণে সিঙ্ক মার্ক হওয়ার সম্ভাবনা প্রায় তিন গুণ বেড়ে যায়। প্রবাহে টার্বুলেন্স ঘটানো গেটগুলি উৎপাদন ব্যাচের প্রায় 12 থেকে 18 শতাংশে বার্ন মার্ক তৈরি করে। 2023 সালে প্রকাশিত কিছু সদ্য গবেষণায় নাইলন অংশগুলির ক্ষেত্রে গেটগুলি সরানোর প্রভাব নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। তারা দেখেছে যে গেটগুলিকে কৌশলগতভাবে সরালে, বিকৃতি উল্লেখযোগ্যভাবে 0.8 mm থেকে কমে মাত্র 0.2 mm হয়ে যায়। আদর্শ মোল্ড ডিজাইন সংক্রান্ত সুপারিশগুলিও একটি আকর্ষণীয় তথ্য দেয়: পুরু অংশে সাবগেট রাখলে পাতলা অংশে এজ গেট ব্যবহারের তুলনায় ফাঁকগুলি প্রায় অর্ধেক কমে যায়।
গেটের অবস্থানের উপর ভিত্তি করে প্রবাহের সামনের দিকে 92% সঠিক ভবিষ্যদ্বাণী করতে এখন উন্নত অনুকলন সরঞ্জামগুলি সক্ষম। ক্রমানুসারে ভালভ নিয়ন্ত্রণ সহ বহু-গেট ব্যবস্থা জটিল জ্যামিতি জুড়ে 0.15 সেকেন্ডের নিচে পূরণের সময় পরিবর্তন অর্জন করে। গ্লাস-পূর্ণ পলিমারের ক্ষেত্রে, প্রাথমিক চাপের পথ ধরে স্থাপিত গেটগুলি চূড়ান্ত উপাদানগুলিতে টান শক্তি সরাসরি বৃদ্ধি করে 30–35% দ্বারা ফাইবার সারিবদ্ধকরণ উন্নত করে।
ইনজেকশন মোল্ড ডিজাইন করার সময়, মোল্ডের মধ্যে চাপের বন্টন এবং উপকরণের সমতল প্রবাহ নির্ভর করে রানারের আকারের উপর। খুব ছোট রানার, সাধারণ প্লাস্টিকের ক্ষেত্রে যা 4 মিমি-এর কম হয়, উপকরণে অতিরিক্ত অপসারণ চাপ (শিয়ার স্ট্রেস) তৈরি করে। এটি প্রায় 30 থেকে 50 শতাংশ পর্যন্ত অতিরিক্ত শিয়ার তৈরি করতে পারে, যার ফলে ইনজেকশনের সময় অপারেটরদের প্রায় 15 থেকে 20 শতাংশ বেশি চাপের প্রয়োজন হয়। অন্যদিকে, খুব বড় রানার শিয়ার সমস্যা কমালেও তার কিছু খরচ আছে। এতে ঠান্ডা হতে বেশি সময় লাগে এবং আরও বেশি উপকরণ নষ্ট হয়। বেশিরভাগ অভিজ্ঞ মোল্ড ডিজাইনার মাঝামাঝি কিছু লক্ষ্য করেন। তারা টার্বুলেন্স না তৈরি করে উপকরণ মসৃণভাবে প্রবাহিত রাখতে চান, একইসাথে ইনজেকশন চাপ যন্ত্রপাতির নিরাপদ সীমার মধ্যে রাখতে চান।
| রানার ব্যাস (মিমি) | চাপ হ্রাস (MPa) | অপসারণ হার (1/সেকেন্ড) |
|---|---|---|
| 3.5 | 85 | 12,000 |
| 5.0 | 52 | 7,500 |
| 6.5 | 33 | 4,200 |
রেডিয়াল বা H-আকৃতির রানার কনফিগারেশন সমস্ত ক্যাভিটিতে সমান প্রবাহ পথের দৈর্ঘ্য নিশ্চিত করে, 8-ক্যাভিটি সিস্টেমে 0.3 সেকেন্ডের নিচে ফিল সময়ের পার্থক্য হ্রাস করে। সিমেট্রিক্যাল লেআউট কেন্দ্রীয় ক্যাভিটিতে অতিরিক্ত প্যাকিং রোধ করে—এটি একটি সাধারণ ত্রুটি যা 8–12% মাত্রার অসঙ্গতির কারণ হয়। উচ্চ পরিমাণে উৎপাদনের জন্য 45 ডিগ্রির নিচে শাখার কোণগুলি মৃত অঞ্চল ছাড়াই প্রবাহ ফ্রন্টগুলি অপ্টিমাইজ করে।
যখন গলিত উপাদান বক্রাকার রানারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তখন অপসারণ বলগুলি অণুগুলিকে নির্দিষ্ট দিকে সাজাতে বাধ্য করে। এটি শীতল হওয়ার সময় অসম সঙ্কোচনের প্যাটার্নের দিকে নিয়ে যায়, যা সরল পথে প্রবাহিত উপাদানগুলির তুলনায় বিকৃতির সমস্যাকে প্রায় 18 থেকে 22 শতাংশ বৃদ্ধি করতে পারে। সমাধান কী? মৃদু সংক্রমণ সহ ডিজাইন করা সেকেন্ডারি রানারগুলি প্রবাহে হঠাৎ দিকনির্দেশের পরিবর্তনগুলি আরামদায়ক করতে সাহায্য করে, যা অংশের ভিতরে অবশিষ্ট চাপকে প্রায় 40% হ্রাস করে। উপযুক্ত তাপীয় নিয়ন্ত্রণও গুরুত্বপূর্ণ। এই রানার সিস্টেমগুলিতে যথেষ্ট শীতল ছাড়া, উৎপাদন চক্র প্রায় 25% বাড়ে, এছাড়া নাইলন 66 এর মতো উপকরণগুলির গেট এলাকায় দ্রুত ক্রিস্টালাইজেশন ঘটে। আধা-ক্রিস্টালাইন প্লাস্টিক নিয়ে কাজ করার সময় উৎপাদকদের এটি ঘনিষ্ঠভাবে লক্ষ্য রাখতে হবে।
ঠান্ডা রানার সিস্টেমগুলি ছাঁচ থেকে বের হওয়ার আগ পর্যন্ত ঐ খাদগুলিতে গলিত প্লাস্টিক ধরে রাখে। এটি প্রতিবার মেশিন চালানোর সময় প্রায় 15 থেকে 30 শতাংশ উপকরণ অপচয় ঘটায়, এবং চক্রের সময়ও বেড়ে যায় কারণ প্রথমে সবকিছু ঠাণ্ডা হতে হয়। হট রানার সিস্টেমগুলি ম্যানিফোল্ডগুলিকে উষ্ণ রেখে ভিন্নভাবে কাজ করে যাতে কিছুই কঠিন না হয়, যা অপচয় হওয়া উপকরণ এবং চক্রের মধ্যে ওই বিরক্তিকর বিরতি কমিয়ে দেয়। কিন্তু এখানে একটি ঝুঁকি আছে - বেশিরভাগ উৎপাদকদের ক্ষেত্রে এই গরম সিস্টেমগুলির প্রাথমিক খরচ সাধারণত 20 থেকে 40 শতাংশ বেশি হয়। কিছু কোম্পানি পরিবর্তে হাইব্রিড সেটআপ ব্যবহার করে, যেখানে প্রকৃত খালিগুলির কাছাকাছি উত্তপ্ত নোজেল ব্যবহার করা হয় এবং অন্য জায়গায় সাধারণ ঠান্ডা খাদ ব্যবহার করা হয়। এই মধ্যপন্থা অত্যধিক খরচ ছাড়াই কিছু উপকরণ বাঁচায়। তাপ ব্যবস্থাপনা সম্পর্কিত সদ্য প্রকাশিত গবেষণায় দেখা গেছে যে উন্নত তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ দক্ষতা বেশ কিছুটা বাড়াতে পারে, তবে কারখানার পরিচালকদের দৈনিক উৎপাদন এবং ব্যবহৃত উপকরণের ভিত্তিতে সাবধানে হিসাব করতে হবে।
ইনজেকশনের মধ্যবর্তী সময়ে রজনকে গলিত অবস্থায় রাখার মাধ্যমে হট রানারগুলি 18–25% পর্যন্ত সাইকেল সময় হ্রাস করে, যা চ্যানেল কঠিনীভবনের পর্বগুলি দূর করে। সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ (±1.5°C পরিবর্তন) PEEK বা LCP-এর মতো তাপ-সংবেদনশীল পলিমারগুলিতে ক্ষয় রোধ করে। এই স্থিতিশীলতা সান্দ্রতার ওঠানামা কমায়, যা পাতলা প্রাচীরযুক্ত উপাদানগুলির জন্য অপরিহার্য ধ্রুবক ফিল হার নিশ্চিত করে।
যখন উচ্চ কর্মক্ষমতা সম্পন্ন রজ়েন নিয়ে কাজ করা হয় যেগুলির তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ খুব ঘনিষ্ঠভাবে প্রয়োজন, তখন গরম রানার সিস্টেমগুলি সাধারণত ভাল পছন্দ হয়। পলিপ্রোপিলিনের মতো সাধারণ প্লাস্টিকের ক্ষেত্রে ঠাণ্ডা রানার ভালোভাবে কাজ করে, কারণ তাপমাত্রার ছোট ছোট পরিবর্তন বড় সমস্যা সৃষ্টি করবে না। কিছু উৎপাদনকারী বিভিন্ন উপাদান একত্রিত করা মোল্ড নিয়ে কাজ করার সময় হাইব্রিড সেটআপ বেছে নেয়, যেমন থার্মোপ্লাস্টিক ইলাস্টোমারগুলিকে নাইলন অংশগুলির সঙ্গে সরাসরি ঢালাই করা হয়। অ্যাসিটাল রজ়েনের মতো আলট্রাভায়োলেট (UV) সংবেদনশীল উপকরণ নিয়ে কাজ করার সময় গরম রানারের প্রকৃত সুবিধা প্রকট হয়ে ওঠে। এই সিস্টেমগুলি উপাদানটিকে প্রক্রিয়াকরণের মধ্য দিয়ে ঠাণ্ডা রানার সিস্টেমের তুলনায় অনেক দ্রুত গতিতে নিয়ে যায়, যেখানে প্লাস্টিক গুলি তাপ দেওয়া কক্ষে বেশি সময় ধরে থাকে, যা আলট্রাভায়োলেট আলোর দীর্ঘমেয়াদী উন্মুক্ততার ফলে ক্ষয়ক্ষতির ঝুঁকি বাড়িয়ে তোলে।
গেট এবং রানারগুলির জন্য সঠিক আকার নির্ধারণ করা উৎপাদনকারীদের উপকরণের উপর ব্যয় এবং ত্রুটিপূর্ণ অংশগুলির সংখ্যা উভয়কেই প্রভাবিত করে। যখন গেটগুলি খুব বড় হয়, তখন কোম্পানিগুলি আরও বেশি কাঁচামাল নষ্ট করে এবং তাদের মেশিনগুলি প্রতিটি চক্র সম্পন্ন করতে আরও বেশি সময় নেয়। অন্যদিকে, খুব ছোট গেটগুলি সিস্টেমজুড়ে অত্যধিক অপসারণ চাপ এবং চাপের পতনের সমস্যা তৈরি করে। 2024 পলিমার প্রসেসিং রিপোর্ট-এ আসলে দেখা গেছে যে সঠিক আকারের গেটের তুলনায় এই ছোট গেটগুলি প্রায় 12 থেকে 18 শতাংশ বেশি স্ক্র্যাপ তৈরি করতে পারে। সুষম প্রস্থচ্ছেদ বজায় রাখা রানার ডিজাইনগুলি ছাঁচের মধ্যে দিয়ে প্রবাহকে মসৃণভাবে রাখার জন্য সবচেয়ে ভালো কাজ করে। সাধারণত গোলাকার বা ট্রাপিজয়েডাল আকৃতিতে দেখা যায়, এগুলি জেটিং বা অংশগুলির ভিতরে আটকে থাকা বাতাসের পকেটের মতো বিপথগামী প্রবাহের কারণে হওয়া সমস্যাগুলি প্রতিরোধ করতে সাহায্য করে। থার্মোপ্লাস্টিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, গেটগুলি সাধারণত প্রায় অর্ধ মিলিমিটার থেকে 2.5 মিমি পর্যন্ত পরিসরের মধ্যে থাকে। এই সতর্কতামূলক আকার প্রক্রিয়াকরণের সময় অপসারণ বলের কারণে ক্ষতি কমাতে সাহায্য করে, যার ফলে সময়ের সাথে সময়ে হাজার হাজার অভিন্ন উপাদান উৎপাদনের সময় ভালো মান নিয়ন্ত্রণ হয়।
ঠান্ডা রানার সিস্টেমগুলি প্রতিটি উৎপাদন চক্রে 15 থেকে 40 শতাংশ পর্যন্ত উপকরণ নষ্ট করে, যে কারণে বাজেট কম থাকলে এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যখন ছাঁচ ডিজাইনাররা স্বাভাবিকভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ লেআউট তৈরি করেন যেখানে প্রবাহ পথগুলি প্রায় সমান থাকে, তখন তারা বহু-গহ্বর ছাঁচগুলিতে ঘটা অতিরিক্ত প্যাকিংয়ের সমস্যা এড়াতে পারেন। কিছু কারখানা বিভিন্ন অংশে রানারের ব্যাস সামঞ্জস্য করে সাফল্য পেয়েছে, যা স্প্রু-এ 8 মিমি থেকে শুরু করে গেটের কাছাকাছি প্রায় 5 মিমি পর্যন্ত হয়। এই সামান্য সামঞ্জস্য প্লাস্টিকের ব্যবহার প্রায় 22% কমাতে সাহায্য করেছে, এমনকি গহ্বরগুলির মধ্যে ভালো পূরণ ভারসাম্য বজায় রেখেও। টেকসই উৎপাদনের বিষয়ে উদ্বিগ্ন উৎপাদকদের জন্য, এই ধরনের অপ্টিমাইজেশন পরিবেশগত ও অর্থনৈতিকভাবে উভয় দিক থেকেই যুক্তিযুক্ত, বিশেষ করে যেহেতু বেশিরভাগ স্ট্যান্ডার্ড ইঞ্জিনিয়ারিং প্লাস্টিক 1500 psi-এর নিচে ইনজেকশন চাপে ভালোভাবে কাজ করে।
থার্মাল গেটগুলি গেট এলাকাকে উত্তপ্ত করে গলিত পদার্থের প্রবাহকে স্থিতিশীল রাখে, যা টপকানো রোধ করতে সাহায্য করে কিন্তু PEEK বা নাইলনের মতো তাপ সহ্য করতে না পারা কিছু প্লাস্টিকের ক্ষেত্রে সমস্যা তৈরি করতে পারে। অন্যদিকে, ভাল্ব গেটগুলি আলাদাভাবে কাজ করে—এতে যান্ত্রিক বন্ধ করার ব্যবস্থা থাকে যা অপারেটরদের প্রক্রিয়াকরণের সময় কখন এবং কতটা চাপ প্রয়োগ করা হবে তা নিয়ন্ত্রণ করতে দেয়। প্রকৃতপক্ষে এই পার্থক্যটি বেশ গুরুত্বপূর্ণ—নকশা প্রকৌশলীদের মতে এই ভাল্বগুলি ব্যবহার করলে থার্মাল গেটের তুলনায় প্রায় 24 শতাংশ কম অংশ নষ্ট হয়। 2024-এর সদ্য প্রকাশিত একটি গবেষণায় মাইক্রো মোল্ডিং সেটআপ নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে এবং একটি আকর্ষক তথ্য পাওয়া গেছে—ভাল্ব গেটগুলি খাঁচার চাপ দ্রুত বৃদ্ধির কারণে অংশগুলির মধ্যে ওজনের পার্থক্য প্রায় 0.8% কমিয়ে দেয়। থার্মাল গেটগুলি মাত্র 1.5% পার্থক্য নিয়ে তাদের পিছনে ছিল, তবুও উৎপাদনকারীদের তাদের ব্যবহৃত উপাদানের ধরন অনুযায়ী তাদের পছন্দ নিয়ে দ্বিচার করতে বাধ্য করে।
ভাল্ব গেটগুলি সাইকেলের সময়কে প্রায় 12 থেকে 18 শতাংশ কমিয়ে আনতে পারে কারণ এগুলি তাৎক্ষণিকভাবে বন্ধ হয়ে যায়, তাই রানারগুলি ঠান্ডা হওয়ার জন্য অপেক্ষা করার কোনো সময় থাকে না। তবে এর উল্টো দিক হল এই গেটগুলিতে চলমান অংশ থাকে যার নিয়মিত পরিচর্যার প্রয়োজন। বেশিরভাগ কারখানার মধ্যে প্রায় 50 হাজার সাইকেল পর এগুলির পরিষেবা দেওয়া হয়, যেখানে তাপীয় ব্যবস্থাগুলি সাধারণত প্রায় 2 লক্ষ সাইকেল পর্যন্ত টিকে থাকে তার আগে রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয়। তাপীয় গেটগুলি নিশ্চিতভাবে ছাঁচ তৈরি করাকে সহজ করে তোলে, কিন্তু তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের ক্ষেত্রে এদের নিজস্ব চ্যালেঞ্জ রয়েছে। তাপীয় গেটের ক্ষেত্রে, অপারেটরদের খুব কম তাপমাত্রার পরিসর বজায় রাখতে হয়, সাধারণত প্লাস বা মাইনাস 1.5 ডিগ্রি সেলসিয়াসের মধ্যে, যেখানে ভাল্ব গেটযুক্ত ছাঁচের ক্ষেত্রে এটি আরও সহনশীল প্লাস বা মাইনাস 5 ডিগ্রি পর্যন্ত হয়। নির্ভুল মোল্ডিং অপারেশন থেকে প্রাপ্ত প্রকৃত উৎপাদন তথ্য দেখায় যে তাপীয় গেটগুলি POM-এর মতো উপকরণে আবর্তনজনিত স্ফটিকতাকে প্রায় 19% কমিয়ে দেয়। অন্যদিকে, ভাল্ব গেটগুলি খুব কম সহনশীলতা, প্রায় 0.01 মিলিমিটার পর্যন্ত, প্রয়োজন এমন অংশগুলির জন্য আরও ভালো মাত্রিক স্থিতিশীলতা প্রদান করে, কারণ মোল্ডিং প্রক্রিয়ার সময় এগুলি চাপ নিয়ন্ত্রণ করে।
গরম খবর2024-04-25
2024-03-06
2024-03-06
2024-03-06
2024-03-06
2024-08-09