بررسی تجربی و آشکارسازی انبساط فوم در فرآیند قالبگیری تزریق پلاستیک

در این رساله به بررسی تجربی اثر پارامترهای فرآیندی و طراحی قالب بر انبساط فوم تولید شده به روش قالبگیری تزریقی پرداخته شده است. یکی از چالش های اساسی در فرآیند تزریق محدودیت انبساط است که پارامترهای مختلف بطور محدوی بر آن اثر دارد. به منظور افزایش انبساط در این تحقیق روش نوینی در طراحی قالب با الهام از روش های قالبگیری باز، فشار معکوس و تزریق به کمک سیال مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. تغییر در طراحی قالب، شامل تعبیه یک حفره اضافی و یک دریچه ثانویه که بین حفره اصلی و حفره مواد اضافه قرار می گیرد، می باشد. پارامترهای مورد مطالعه شامل ضخامت قطعه، اندازه پهنای دریچه ثانویه و عامل فوم زا می باشد. در انجام آزمایش ها از ماده پلی استایرن، آزودی کربن آمید و نیتروژن به ترتیب به عنوان ماده پلیمری، عامل فوم زا شیمیایی و فیزیکی استفاده شده و آزمایش ها با روش فاکتوریال کامل انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان داد طراحی نوین قالب (استفاده از حفره مواد اضافه و پهنای دریچه ثانویه) اثر قابل توجهی بر افزایش انبساط، چگالی سلول و کاهش چگالی نسبی و ضخامت پوسته فوم نشده دارد. همچنین مشخص شد مهم ترین پارامتر بر انبساط، ضخامت قطعه و اندازه دریچه ثانویه است. روند انبساط و اثرگذاری پهنای دریچه ثانویه و حفره مواد اضافه بر انبساط فوم با استفاده از یک قالب آشکارسازی به همراه یک دوربین سرعت بالا مشاهده گردید. در این آزمایش ها پدیده فرار گاز از جبهه جریان که چالش مهم در انبساط فوم به حساب می آید، به طور واضح آشکار شد. همچنین نتایج آزمایش آشکارسازی (استفاده از رطوبت به عنوان عامل پف زا) نشان داد، افزایش تعداد سلول در نمونه ها با استفاده از دریچه ثانویه و حفره مواد اضافه امکان پذیر است. از مهمترین نتایج، وجود یک اندازه بهینه دریچه ثانویه (در این جا دریچه ثانویه mm7) برای دستیابی به بیشترین انبساط و حجم ناحیه فوم شده قطعات تولید شده است. پدیده فروپاشی سلول و رشد مجدد سلولها نیز مورد مطالعه قرار گرفت نتایج آزمایش نشان داد، پهنای دریچه ثانویه و حفره مواد اضافه بر رشد مجدد سلول ها پس از فروپاشی اثر گذار است. بیشترین رشد مجدد سلولها با استفاده از دریچه ثانویه بهینه (mm7) مشاهده شد؛ زیرا تقابل فرار گاز و انبساط آزاد در حالت تعادل قرار می گیرد. به همین دلیل دریچه mm7 در تمامی نتایج آزمایشها دریچه بهینه محسوب می گردد. پدیده رشد حباب در قالب مورد نظر با استفاده از مدل توان (مدل power law) پیش بینی شد و با نتایج حاصل از مشاهدات تجربی مقایسه شده که تطابق خوبی بین مدل تئوری و نتایج تجربی مشاهده می گردد.