الدرس 2.6التشكيل الأوليالفصل 2 · قولبة البلاستيك والمطاط

القولبة بالضغط (SMC وBMC والمطاط)

شحنة تُضغط وتُعالج في قالب ساخن

تضع القولبة بالضغط كتلة مقاسة من المادة في قالب ساخن مفتوح، ثم تغلق القالب وتضغطها حتى تملأ الشكل وتتصلب. وهي الطريقة الكلاسيكية لصنع أختام المطاط والحشيات، وألواح السيارات المقوّاة بالألياف. تتصلب المادة بالمعالجة (تثبت نهائيًا بتفاعل كيميائي) بدل أن تبرد فقط.

الصورة: Sam D. Wilbur, CC BY-SA 4.0, عبر Wikimedia Commons

القولبة بالضغط · 4 خطوات في قالب مسخّنالأرقام المدوّرة تطابق الخطوات أدناه. تعرض اللوحات الأربع دورة واحدة في قالب مسخّن من جزأين.

كيف تعمل

تحميل شحنة. توضع كتلة موزونة من المادة، تسمى الشحنة، في الجزء السفلي المسخّن من القالب. قد تكون مطاطًا خامًا أو SMC (مركّب قولبة صفائحي: صفائح من الراتنج مع ألياف زجاجية مقطّعة) أو BMC (مركّب قولبة كتلي: خليط معجوني من الراتنج والألياف).
الضغط. يُنزل مكبس هيدروليكي النصف العلوي المسخّن. الضغط، عادةً من عشرات إلى بضع مئات من البار على القطعة، يجعل المادة تتدفق وتملأ كل زاوية من التجويف.
المعالجة. يبقي المكبس القالب مغلقًا عادةً عند نحو 140–180 °C. تطلق الحرارة الترابط التشابكي (روابط كيميائية تصل الجزيئات في شبكة واحدة)، فتثبت القطعة نهائيًا. ويخرج غشاء رقيق من المادة الزائدة، هو الزوائد، عند الوصلة.
الفتح والإخراج. يُفتح المكبس ويدفع دبوس إخراج القطعة. وتُقص الزوائد يدويًا، أو بالتدحرج في ظروف التجميد للمطاط، أو بالتشغيل للمواد المركّبة.

لأن المادة بالكاد تتحرك، تبقى الألياف الزجاجية الطويلة سليمة، فتمنح قطع SMC وBMC متانة عالية نسبةً إلى وزنها.

حقائق أساسية

المواد: المطاط (الطبيعي، EPDM، السيليكون، المطاط الفلوري)؛ المواد المركّبة المتصلبة حراريًا SMC وBMC؛ وكذلك راتنجات الميلامين والفينول
القطع النموذجية: حلقات O، الحشيات، لوحات المفاتيح، ألواح هياكل السيارات، أغطية محركات الشاحنات، علب كهربائية، أطباق الميلامين
حجم القطعة: من أختام صغيرة بضعة غرامات إلى ألواح سيارات بطول يزيد عن متر
الدقة: عادةً نحو ±0.1 إلى ±0.3 mm؛ والسماكة تعتمد على الزوائد عند الوصلة
تشطيب السطح: تنسخ القالب؛ وألواح SMC قد تخرج ناعمة بما يكفي للدهان كأجزاء هياكل السيارات
حجم الدفعة المناسب: من مئات إلى مئات الآلاف من القطع
كلفة العدّة والآلة: قوالب أرخص من قوالب الحقن للحجم نفسه، من بضعة آلاف من الدولارات للمطاط إلى مئات الآلاف لألواح SMC الكبيرة؛ والمكابس من عشرات الآلاف إلى ملايين الدولارات
السرعة: عادةً 1–10 دقائق للدورة، بحسب زمن المعالجة

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

قوالب بسيطة ومتينة دون مجاري تغذية أو بوابات
هدر قليل للمادة؛ وتبقى الألياف الطويلة سليمة
قطع مركّبة كبيرة وقوية وصلبة
يعمل مع المطاط السميك والمحشو ومع المواد المتصلبة حراريًا

الحدود

دورات أبطأ من القولبة بالحقن
يجب قص الزوائد من كل قطعة
يصعب صنع أشكال معقدة جدًا أو أضلاع رقيقة عميقة أو تفاوتات ضيقة
يجب وزن الشحنات ووضعها، غالبًا يدويًا

أين تُستخدم

السياراتأغطية المحركات وأبواب الصندوق وألواح الهيكل من SMC؛ وأختام المطاط والجلب والحلقات
الكهرباءعلب المفاتيح، أغلفة العدادات، العوازل من BMC
الصناعةحلقات O، الحشيات، الأغشية، أختام الصمامات
السلع الاستهلاكيةلوحات مفاتيح السيليكون، حصائر المطبخ، أطباق الميلامين
الطيرانحوامل ووصلات مركّبة عالية المتانة

كيف تتعرف عليها

قطع مطاطية بحرف رقيق أو حافة مشذَّبة على امتداد خط واحد، حيث أُزيلت الزوائد.
لا أثر بوابة ولا مجرى تغذية، لأن المادة لم تُحقن قط.
في ألواح SMC: ظهر منقّط قليلًا أو بنمط ألياف، وجدران سميكة منتظمة.
ملمس صلب مقاوم للحرارة: القطعة تتفحّم بدل أن تنصهر عند تسخينها.

قارنها بـ

القولبة بالحقن2.1يحقن المصهور في قالب مغلق؛ أسرع وأدق تفاصيل، لكن القوالب أغلى والألياف أقصر.الكلندرة2.7يعالج المطاط أيضًا، لكنه ينتج صفائح متواصلة بين أسطوانات بدل القطع المشكّلة.القولبة بنقل الراتنج والتشريب10.2طريقة أخرى لصنع القطع المركّبة، بدفع راتنج سائل في ألياف جافة داخل قالب مغلق.

شاهدها

Elastech Solutions · شرح للمبتدئين عن القولبة بالضغط للمطاط

Sofeast · الخطوات والمصطلحات، مصوّرة في مصنع

IDI Composites · من شحنة SMC إلى قطعة مركّبة نهائية

Taitian Press · مكبس عملاق بقوة 4,500 طن يصنع قطع السيارات

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: القولبة بالضغط — مخطط العملية وأهم أنواع القوالب
ويكيبيديا: مركّب القولبة الصفائحي — مادة SMC وخط إنتاجها
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز

تذكّر

تحميل شحنة، ضغط، معالجة بالحرارة، إخراج وقصّ الزوائد.
تشكّل المواد التي تتصلب بالكيمياء: المطاط والمواد المتصلبة حراريًا المحشوة بالألياف.
قوالب بسيطة وألياف طويلة، لكن دورات أبطأ من القولبة بالحقن.