قالب گیری فوم یک فرایند قالب گیری تزریقی فوم کم فشار است که در آن رزین مذاب با گاز نیتروژن یا یک عامل دمنده شیمیایی تزریق می شود. بعد از آن رزین بدون اینکه بیش از اندازه پر شود، شلیک می شود. عامل دمنده یا گاز منبسط می شود تا رزین مذاب را به انتهای حفره ها هدایت کند. وقتی قطعه سرد می شود، فشاری که عمل کف کردن وارد می کند، انقباض داخلی را می گیرد.
آیا تا به حال پیش آمده که بطری نوشابه ای را خوب تکان دهید و باز کنید! وقتی باز می کنید کف از آن بیرون می آید و همه جا پخش می شود. دلیل این اتفاق این است که ماده ای مانند اسید کربن به آن اضافه شده است و با تکان دادن، فشار و دمای آن بالا می رود و به طور یکنواخت حل می شود و وقتی در بطری باز می شود گاز محلول خارج می شود.
قالب تزریق فوم دقیقا به همین صورت عمل می کند. محلول گاز پلیمری، تحت فشار به داخل حفره قالب تزریق می شود و باعث افت ناگهانی فشار در مواد می شود، مخلوط اشباع می شود، گاز محلول خارج می شود و کف ایجاد می شود. البته تمامی این اتفاقات در شرایط کنترل شده ای انجام می شود و در نهایت یک قطعه کارآمد به وجود می آید.
فرآیند
قالب گیری تزریقی فوم را برای اکثر قطعه ها با اندازه های مختلف و به ویژه برای تولید قطعاتی با استحکام بالا و وزن پایین می توان استفاده کرد. این روش کم هزینه است و قطعاتی را که از نظر ساختاری سالم و بدون تنش و دارای حداقل خوردگی هستند، می توان تولید کرد.
قطعه ای که با این روش قالب گیری می شود معمولا دارای سطحی است که به نظر می رسد روی آن چرخشی وجود دارد، اما دلیل آن کف کردن داخلی است. برخی از حباب های داخلی کوچک به سطح قطعه می آیند. در زیر مقطعی از یک قسمت قالب گیری شده با فوم را نشان می دهد که هسته داخلی سلولی بین دو بخش دیوار جامد قرار گرفته است.
مزایای پلاستیک های فومی
- اجزای فوم دار نسبت به دیگر قطعاتی که قالب گیری تزریقی معمولی هستند به دلیل اینکه بخشی از مواد با گاز جایگزین می شوند، به طور قابل توجهی سبک تر هستند.
- ایجاد کف، فشار داخلی همگن در حفره را تضمین می کند و این کار باعث می شود تا اعوجاج کاهش یابد و اجزا از نظر ابعادی پایدارتر شوند.
- این روش اقتصادی نیز هست، زیرا فرآیند ذوب فوم به دلیل اینکه به مواد کمتری نیاز دارد، مقرون به صرفه است.
- با این روش می توان زمان چرخه را کاهش داد و می توان قطعات بزرگ تر را در ماشین های کوچکتر به دلیل نیاز به نیروی گیره ای کمتر، تولید کرد.
- این فرآیند مواد خام کمتری مصرف می کند و در نتیجه انرژی کمتری مصرف می شود.
انواع قالب تزریقی فومی
به طور کلی دو نوع فرایند فومینگ وجود دارد که هر کدام در نوع و چگونگی ماده دمنده به پلیمر متفاوت است. این دو نوع عبارتند از فومینگ فیزیکی و شیمیایی.
در فومینگ فیزیکی، گاز که معمولا نیتروژن یا دی اکسیدکربن است بعد از ساخته شدن پلاستیک به مواد مذاب وارد می شود که این کار به تجهیزات اضافی نیاز دارد. این که کدام یک از گازها مورد استفاده قرار بگیرد به هندسه و کاربرد نهایی قطعه مورد نظر بستگی دارد.
در فومینگ شیمیایی، ماده ای دمنده به صورت گرانول یا پودر به مواد اولیه اضافه می شود. در فرایند پلاستیک سازی، عامل دمنده ذوب می شود و گازها را آزاد می کند. در این روش نیازی به تجهیزات اضافی نیست و می توان گفت اجرای آن آسان تر و ارزان تر است.
در هر دو روش ویسکوزیته مذاب کاهش می یابد و در نتیجه فشار حفره کمتر از قالب تزریق فشرده است. این کار تاثیر مثبتی بر طول عمر قالب دارد و منجر به کاهش نیروی گیره می شود. وقتی نیروی گیره کاهش یابد ماشین های کوچکتری نیاز می شود که این امر باعث کاهش سرمایه گذاری می شود.
