सामान्य इन्जेक्सन मोल्ड डिजाइन गल्तीहरू र तिनीहरूबाट कसरी बच्ने

संरचनात्मक दोषहरू रोक्नका लागि एकरूप भित्ता मोटाई कायम राख्नु

ढाल गरिएका भागहरूका मोटो खण्डहरूमा असमान भित्ता मोटाईले डुबेको निशान किन बनाउँछ

जब इन्जेक्सन मोल्डहरूमा भित्ताहरू समान रूपमा मोटो हुँदैनन्, त्यस भागको विभिन्न भागहरूमा फरक-फरक दरमा ठण्ड्याउने प्रक्रिया हुन्छ। मोटो भागहरू पातलो भित्ताहरू भन्दा ठोस हुन लामो समय लिन्छन्। यस्तो असमान ठण्ड्याउने प्रक्रियाले सिङ्क मार्क (sink marks) को रूपमा चिनिने सतहमा धेरै साना धस्काहरू सिर्जना गर्छ, जहाँ प्लास्टिक ठण्डा भएपछि सिकुडिन्छ। २०२३ को पोलिमर प्रवाह विश्लेषणको अनुसन्धान अनुसार, जहाँ भित्ताको मोटाइ आसपासको खण्डको दोब्बरभन्दा बढी हुन्छ, त्यहाँ यी अप्रिय सिङ्क मार्कहरू विकास हुने सम्भावना लगभग चार गुणा हुन्छ। डिजाइनरहरूले प्रायः पातलो भित्तामा जोडिएका मोटो रिब वा बसहरूको समस्यामा सामना गर्छन् किनभने यी विशेषताहरू ठण्ड्याउने क्रममा लगभग ४० प्रतिशत लामो समयसम्म तातो बनाए राख्छन्, जसले गर्दा तिनीहरू दोषहरू सिर्जना गर्न विशेष रूपमा संवेदनशील हुन्छन्। यो कुरामा उत्पादकहरूले ठूलो परिमाणमा भागहरू डिजाइन गर्दा निकै ध्यान दिनुपर्ने हुन्छ।

असमान ठण्ड्याउने कारणले कसरी परिवर्तनशील भित्ताको मोटाइले वार्पिङ गर्छ

विभिन्न क्षेत्रहरूमा घटकको अंशहरू फरक दरमा ठण्डा हुँदा असमान तनावको कारणले बक्र भएका भागहरू सामान्यतया हुन्छन्। जब भित्ताहरू पातलो हुन्छन्, तिनीहरू आसपासका मोटो भागहरूको तुलनामा लगभग एक देढ देखि दुई गुणा तीव्र गतिमा ठण्डा हुन्छन्। यसले घटकको असमान सिकुडावट सिर्जना गर्दछ जसले घटकलाई आकारबाट बाहिर तान्दछ र पातलो क्षेत्रतिर झुकाउँछ। २०२४ मा जारी एउटा उद्योग सम्बन्धी प्रतिवेदनका अनुसार, बक्रताले गर्दा हुने सम्पूर्ण कचराको लगभग दुई तिहाई ती घटकहरूबाट आएको थियो जहाँ भित्ताको मोटाइ २५% भन्दा बढी फरक थियो। केही कम्प्युटर मोडेलिङ अध्ययनहरूले पनि एउटा रोचक कुरा देखाएका छन् - ABS प्लास्टिक र पोलिप्रोपिलिन जस्ता सामग्रीहरूमा आसन्न खण्डहरूको बीचमा केवल बाह्र सेकेन्डको ठण्डा हुने समयको फरकले पनि ध्यान दिन योग्य बक्रताको समस्या उत्पन्न गर्न सक्छ। यी नतिजाहरूले उत्पादन प्रक्रियाको सम्पूर्ण चक्रमा भित्ताको मोटाइ नियन्त्रण गर्नु कति महत्त्वपूर्ण छ भन्ने कुरालाई उजागर गर्दछ।

इन्जेक्सन मोल्ड डिजाइनमा स्थिर भित्ताको मोटाइका लागि उत्तम अभ्यासहरू

• सबै विशेषताहरूमा भित्ता मोटाइ 1.5:1 को अनुपातभित्र राख्नुहोस्
• मोटाइ परिवर्तन हुने ठाउँमा झुकाव वा ढलान (40°–60° कोण) प्रयोग गर्नुहोस्
• उच्च तनाव भएका विशेषताहरूलाई सामान्य भित्ता मोटाइको 30% भित्र राख्नुहोस्
• औजार बनाउनुभन्दा पहिले मोल्ड प्रवाह विश्लेषण सफ्टवेयर मार्फत डिजाइनहरूको प्रमाणीकरण गर्नुहोस्

स्थिर भित्ता डिजाइनले सामग्रीको उपयोग 15–22% ले घटाउँछ जुन आयामी स्थिरता बढाउँछ, जुन औद्योगिक मोल्ड परीक्षणहरूमा आधारित छ।

केस अध्ययन: सिङ्क मार्कहरू हटाउन घना भित्ता भएको औद्योगिक घटकलाई फेरि डिजाइन गर्नु

एक अटोमोटिभ एयर डक्टको मूल डिजाइनमा 1.5mm को भित्ताहरूको बगलमा 4mm मोटाइमा माउन्टिङ फ्ल्यान्जहरू थिए, जसले उत्पादनको समयमा गम्भीर सिङ्क मार्कहरू सिर्जना गर्यो। यो समस्या समाधान गर्न, इन्जिनियरिङ टोलीले 4mm बाट 3mm, त्यसपछि 2mm मा घटाएर अन्तिम 1.5mm को भित्ता मोटाइमा पुग्ने क्रमबद्ध विधि अपनायो। तिनीहरूले भागको बढी मोटो क्षेत्रहरूको चारैओर विशेष शीतलन च्यानलहरू पनि थपे। परीक्षण चलनअनुसार, यी परिवर्तनहरूले सतहका दोषहरूमा लगभग 92% सम्म कमी ल्यायो। उत्पादन चक्र समय पनि राम्रो भयो, लगभग 18% सुधार भयो किनभने अब भित्ताको मोटाइ सम्पूर्ण घटकमा सुसंगत भएकोले सम्पूर्ण घटकमा शीतलन अधिक समान रूपमा छिटो भएको छ।

सन्तुलित सामग्री प्रवाहका लागि गेट डिजाइन र स्थानको अनुकूलन

गेट स्थानले सामग्री प्रवाह र शीतलन दक्षतामा कसरी असर गर्छ

गेटको स्थिति प्रत्यक्ष रूपमा सामग्री वितरण र ताप प्रबन्धनलाई प्रभावित गर्दछ। मोटो खण्डहरूमा गेटहरू राख्नाले दिशात्मक ठोसीकरणलाई प्रोत्साहन दिन्छ, बायुको फँदाइलाई कम गर्छ र प्रभावकारी प्याकिङ प्रेसर लागू गर्न अनुमति दिन्छ। २०२३ को एउटा सिमुलेसन अध्ययनले देखाएको छ कि किनारा-गेट गरिएका विन्यासहरूको तुलनामा रणनीतिक रूपमा राखिएका गेटहरूले ठण्डा हुने सम्बन्धी दोषहरू १८% सम्म कम गर्छन्।

अनुचित गेट डिजाइन र इन्जेक्सन गतिले गर्दा जेटिङ

जब गेटहरू धेरै सानो हुन्छन् र इन्जेक्सनको गति बढी हुन्छ, तब हामीलाई जेटिङको रूपमा चिनिने अव्यवस्थित स्थिति आउँछ। मूलतया, पग्लिएको सामग्री सिधै मोल्ड केभिटीभित्र प्रवेश गर्छ, जस्तो कि नलीको नोजलबाट पानी बाहिर आउँदछ। सबैले प्रयोग गर्ने रियोलोजी चार्टहरूको अनुसार, यदि पग्लिएको सामग्री १.५ मिलिमिटरभन्दा सानो गेटहरूमा प्रति सेकेण्ड लगभग आधा मिटरभन्दा बढीको गतिमा बहाइएमा समस्या सुरु हुन्छ। यस्ता समस्याहरू समाधान गर्न, धेरै संस्थानहरूले गेट ल्याण्ड क्षेत्रलाई लामो बनाउनु उत्तम उपाय मान्छन्—लगभग ३०% देखि ५०% सम्म लामो बनाउनु उपयुक्त हुन्छ। केहीले टेपर्ड गेटमा स्विच गर्छन्, जसले प्रवाहलाई राम्रोसँग नियन्त्रण गर्न मद्दत गर्छ। र प्रक्रियाको सुरुमा प्रारम्भिक इन्जेक्सन गतिलाई धेरै धेरै घटाउन नबिर्सनुहोस्।

उपयुक्त गेट प्रकार र स्थानको प्रयोगबाट गेट भेस्टिजलाई न्यूनतममा ल्याउनु

टनेल र काजू प्रकारका जस्ता सबसर्फेस गेटहरूले पारम्परिक एज गेटहरूको तुलनामा न्यूनतम दृश्यमान चिह्न छोड्छन्। उच्च-यथार्थता भएका घटकहरूमा लोड-बेयरिङ सतहबाट आन्तरिक पसलहरूमा गेटहरू पुनः स्थापना गर्दा अवशेषसँग सम्बन्धित खारेजीमा 73% को कमी आएको देखाइएको छ, जस्तो कि एक केस स्टडी .

गेटहरूमा सामग्री प्रवाहको अभिसरण सुधार गरेर वेल्ड लाइनहरू घटाउनु

जब प्रवाह सीमाहरू 120 डिग्री भन्दा बढी कोणमा भेट्छन् तब वेल्ड लाइनहरू बन्छन्, तिनीहरूले भागलाई महत्वपूर्ण रूपमा कमजोर बनाउँछन्। ढाल बनाउनेहरूले पाएका छन् कि उचित प्रवाह नेताहरू र गेटहरूमा पग्लिएको तापक्रम मिलाएर बहु-गेट प्रणाली प्रयोग गर्दा वेल्ड लाइनको शक्तिमा लगभग 40 प्रतिशतको वृद्धि हुन्छ, जस्तो कि सबैले सन्दर्भ गर्ने ASTM D638 परीक्षणहरूले देखाउँछ। आजकल, धेरै उन्नत पसलहरूले गेट सेटअप गर्नुभन्दा अघि प्रवाह सीमाहरू कहाँ ठोक्किन सक्छन् भन्ने खोज्न कृत्रिम बुद्धिमत्तामा आधारित कम्प्युटर सिमुलेसनमा निर्भरता गर्छन्। उत्पादन प्रक्रियाको समयमा यी समस्याग्रस्त क्षेत्रहरूलाई न्यूनतम बनाउन यो सफ्टवेयरले उनीहरूलाई गेटको स्थिति समायोजन गर्न मद्दत गर्छ।

आयामिक शुद्धताका लागि प्रभावकारी शीतलन प्रणालीको डिजाइन गर्दै

असमान शीतलनबाट विकृति: खराब च्यानल लेआउटको प्रभाव

जब शीतलन लेआउट खराब डिजाइन गरिन्छ, तब फ्यानिमहरूमा 25 डिग्री फ्यारेनहाइट (लगभग 14 डिग्री सेल्सियस) भन्दा बढीको तापक्रम अन्तर हुन सक्छ। प्लास्टिक्स टुडे 2023 को अनुसन्धान अनुसार, तापक्रममा यस्तो असन्तुलन वास्तवमा प्राविधिक भागहरूमा देखिने लगभग दुई तिहाई विरूपण समस्याहरूसँग जोडिएको छ। जटिल आकृति र विभिन्न मोटाइका भित्ताहरू भएका भागहरूसँग काम गर्दा यो समस्या झन् बढ्छ। पारम्परिक सिधा ड्रिल गरिएका च्यानलहरूले ठीक त्यही ठाउँमा तातो क्षेत्रहरू छोड्छन् जहाँ हामी चाहँदैनौं। तर कम्प्युटर सिमुलेसनले एउटा रोचक कुरा देखाउँछ: भागको वास्तविक आकारसँग मिलाउन तीन-आयामीमा मुद्रित गरिएका यी आकारअनुसारका शीतलन च्यानलहरूले पुरानो शैलीको विधिहरूको तुलनामा तापक्रम परिवर्तनलाई 40 देखि 60 प्रतिशतसम्म घटाउन सक्छन्। र यसको अर्को फाइदा पनि छ। यी उन्नत शीतलन प्रणालीहरूले निर्माताहरूलाई समय बचत गर्न पनि मद्दत गर्छन्, केवल साँचोको सतहलाई प्लस वा माइनस पाँच डिग्री फ्यारेनहाइट (वा लगभग 2.8 डिग्री सेल्सियस) को साँघुरो तापक्रम सीमाभित्र निरन्तर राखेर स्वतःको उत्पादन र इलेक्ट्रोनिक घटक निर्माण जस्ता उद्योगहरूमा उत्पादन चक्रलाई लगभग 30% सम्म घटाउँछन्।

रणनीतिक कूलेन्ट प्रवाह र च्यानल स्थापनाका साथ एकरूप शीतलन प्राप्त गर्दै

प्रमुख रणनीतिहरूमा समावेश छन्:

• उत्तम ताप स्थानान्तरणका लागि मोल्ड सतहबाट १५–२० मिमी भित्र च्यानलहरू स्थापना गर्दै
• भागको ज्यामितिक अनुसार प्रवाह दर समायोजित गरिएको बहु-सर्किट प्रणाली प्रयोग गर्दै
• उच्च ताप क्षेत्रमा बेरिलियम कपर इन्सर्ट स्थापना गरेर शीतलनलाई २५–३५% ले बढाउँदै

महत्वपूर्ण जंक्सनमा थर्मोकपलहरूले वास्तविक समयमा समायोजन गर्न सक्षम बनाउँछ, उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्समा पोस्ट-मोल्डिङ वार्पेजलाई १८% ले घटाउँछ।

डाटा अन्तर्दृष्टि: अनुकूलित शीतलनका साथ चक्र समयमा ४०% को कमी देखाउने सिमुलेशन परिणाम

२०२४ को मेडिकल उपकरण हाउसिङ्गको सिमुलेशनले कन्फर्मल शीतलनलाई कपर-मिश्र धातु इन्सर्टसँग जोडेर ४०% छोटो चक्र समय र ±०.०२ मिमी आयाम स्थिरता प्राप्त गर्यो। अनुकूलित लेआउटले ७२ घण्टाको उत्पादन चलिरहँदा मोल्ड तापक्रम ±२.८°से परिवर्तनभित्र बनाए राख्यो।

हावाका फँद र प्रवाह दोषहरू हटाउन उचित भेन्टिङ सुनिश्चित गर्दै

जटिल मोल्डहरूमा फँसेको हावाले गर्दा भ्याकुम खाली स्थान र हावाका झोलहरू

जब उत्पादनको क्रममा इन्जेक्सन मोल्डहरूको भित्र हावा फँसिन्छ, यसले हामी सबैलाई राम्ररी चिनिएको खाली ठाउँहरू सिर्जना गर्छ—जुन पछि प्रतिशत 24 को हदसम्म नै ठीक भागहरूमा सतहको दोषहरूको कारण बन्छ, गत वर्षको मटेरियल साइन्स टुडेका अनुसार। यो समस्या विशेष गरी जटिल आकृतिहरूका साथ धेरै बढ्छ जसमा असजिलो कोणहरू वा ओभरल्यापिङ रिबहरू हुन्छन्, जसले गर्दा हावाका लागि छोटो-छोटो झोलहरू सिर्जना हुन्छन् जहाँ हावा रमाउन मन पराउँछ। र जब ABS वा पोलीकार्बोनेट जस्ता सामान्य प्लास्टिकहरूसँग काम गर्दा, कुरा अझ जटिल हुन्छ। एकपटक इन्जेक्सनको गति प्रति सेकेण्ड 120 मिमी भन्दा बढ्छ, उत्पादकहरूले हावा फँसिएको गम्भीर समस्या देख्न थाल्छन्। यसको अर्थ धेरैजसो मोल्ड डिजाइनमा अतिरिक्त भेन्टिङ च्यानलहरू थप्नु हुन्छ, जसले उत्पादन प्रक्रियामा समय र लागत दुवै बढाउँछ तर गुणस्तर नियन्त्रणका लागि आवश्यक हुन्छ।

अपर्याप्त भेन्टिङ र मोल्डको जटिलताका कारण छोटो शटहरू

जब पर्याप्त भेन्टिङ नहुन्छ, पग्लिएको प्लास्टिकलाई साँचोको गुहामा सङ्कुचित हावाको बागमा धकेलिन्छ, जसले गर्दा अपूर्ण भराइ हुन्छ जसलाई हामी शर्ट शट भन्छौं। गत वर्षको अनुसन्धानले साँचो डिजाइनको बारेमा पनि केही रोचक कुरा देखाएको थियो। जहाँ साँचोको भित्री भित्री भित्री मोटाइको अनुपात 5 लाई 1 भन्दा माथि जान्छ, त्यहाँ 0.03 मिलिमिटरभन्दा कम गहिराइ भएको भेन्ट हुँदा लगभग 37 प्रतिशत बढी शर्ट शट समस्या हुन्छ। नाइलन 6/6 जस्ता उच्च श्यानता भएका सामग्रीका साथ स्थिति अझ जटिल हुन्छ। यी सामग्रीले समस्या बढाउँछ किनभने फँदिएको हावाले 19 देखि 22 पाउण्ड प्रति वर्ग इन्चको बीचमा अतिरिक्त ब्याक प्रेसर सिर्जना गर्छ। यस्तो प्रेसरले प्रायः साँचोको गेट क्षेत्रमा रहेको सामान्य इन्जेक्सन उपकरणले सहन गर्न सक्ने सीमा लाई पार गर्छ।

सामग्रीको प्रकारका आधारमा सिफारिस गरिएको भेन्ट गहिराइ र स्थान

उत्कृष्ट भेन्ट आयामहरू पोलिमर प्रवाह विशेषताहरूका आधारमा फरक फरक हुन्छन्:

पोलिमर प्रोसेसिंग सोसाइटीको २०२४ को दिशानिर्देशले हावा बाहिर निकाल्ने र फ्ल्याश रोकथामको सन्तुलन गर्न ३° को कोणमा भेन्ट च्यानलहरू सँकोच्न सिफारिस गर्दछ। बहु-गुहा मोल्डका लागि, उत्पादनअघि भेन्ट लेआउट अनुकूलन गर्दा गणना तरल गतिशीलता (CFD) सिमुलेसनले परीक्षण पुनरावृत्तिहरू ६३% ले घटाउँछ।

पार्टिङ लाइन र संरचनात्मक विशेषता डिजाइनका खामीबाट जोगिने

इन्जेक्सन मोल्ड डिजाइनमा अनुचित पार्टिङ लाइन स्थानका कारण उत्पन्न समस्याहरू

भागहरूलाई गलत स्थानमा राख्दा दृश्यमान जोडहरू, फ्ल्यास मार्कहरू र मोल्डबाट भागहरू निकाल्ने समस्याहरू आउँछन्। यदि यी रेखाहरू सील बस्ने वा स्न्याप फिट जडान हुने क्षेत्र जस्ता महत्वपूर्ण क्षेत्रहरूमा जान्छन् भने, सबै कुरा ठीकसँग जम्मा हुँदैनन् र पूरा भाग संरचनात्मक रूपमा कमजोर हुन्छ। हामीले चलाइरहेका केही नयाँ कम्प्युटर सिमुलेशनअनुसार, सौन्दर्य सम्बन्धी समस्याहरूको लगभग दुई तिहाई भागहरूको महत्वपूर्ण ज्यामिति विशेषताहरूमा भागहरूको रेखाहरू पार गर्दा आउँछ। स्मार्ट डिजाइनरहरूले भागको प्राकृतिक घुमावहरूको अनुसरण गरी यी रेखाहरू राख्छन् र तौल वा तनाव बहन गर्ने क्षेत्रहरूबाट टाढा राख्छन्। यसले उत्पादनपछि आवश्यक हुने समापन कार्यको मात्रा घटाउँछ, गत वर्षको औजार क्षमता सुधार सम्बन्धी उद्योग प्रतिवेदनअनुसार लगभग ३०% बचत हुन्छ।

तनाव केन्द्रीकरण र सिङ्क मार्कहरू रोक्न रिब र बस डिजाइन निर्देशिकाहरू

आधारभूत भित्ताको मोटाइको 60% भन्दा बढी भएका पाँसाहरूले सामान्यतया सिङ्क मार्कहरू (sink marks) को कारण बन्छन्, जबकि बस्सको आधारमा अचानक परिवर्तनले तनाव केन्द्रित हुने गर्छ। अनुशंसित अभ्यासहरूमा समावेश छ:

• पाँसाको उचाइलाई नाममात्रक भित्ताको मोटाइको 3 गुणाभन्दा कममा सीमित गर्नुहोस्
• खड्डाका विशेषताहरूमा 1–2° को ड्राफ्ट कोण लगाउनुहोस्
• बस्सहरूलाई भित्तासँग धेरै सुस्त फिलेट (बस्स व्यासको न्यूनतम 25%) को प्रयोग गरेर जोड्नुहोस्

उद्योग अनुसन्धानअनुसार, असमर्थित विन्यासहरूको तुलनामा बस्सहरू वरिपरि रेडियल गसेट डिजाइनले वार्पेज 41% ले घटाउँछ। यी सिद्धान्तहरूले इन्जेक्सन मोल्ड डिजाइनमा उचित सामग्री प्रवाहलाई समर्थन गर्छन् र वजनको जमावटलाई न्यूनतममा ल्याउँछन्।