A قالب شناور چرخشی یک است ابزار توخالی مهندسی شده دقیق که در فرآیند قالب گیری چرخشی (روتومولدینگ) برای تولید سازه های شناور پلاستیکی شناور بدون درز استفاده می شود. - از جمله شناورهای دریایی، شناورهای اسکله، قفس های آبزی پروری، نشانگرهای ناوبری و پانتون های صنعتی. قالب، شکل، توزیع ضخامت دیواره و پوشش سطحی هر شناوری را که تولید می کند، مشخص می کند. از آنجایی که روتومولدینگ تنها فرآیند اصلی تولید پلاستیک است که قادر به تولید ساختارهای توخالی بسته و بزرگ در یک قطعه بدون درز است، کیفیت قالب شناور چرخشی به طور مستقیم یکپارچگی ساختار، قوام شناوری و عمر مفید هر شناور تولید شده را تعیین می کند. این راهنما نحوه طراحی این قالبها، از چه چیزی، محل استفاده و نحوه انتخاب سازنده مناسب را پوشش میدهد.
فرآیند قالب گیری چرخشی با بارگیری یک بار دقیق وزن شده از پودر پلاستیک آغاز می شود - تقریباً همیشه پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE) یا پلی اتیلن متقاطع (XLPE) - در قالب شناور چرخشی. قالب بسته می شود و روی بازوی یک دستگاه روتومولدینگ نصب می شود، سپس به اجاقی که گرم شده است منتقل می شود. 260-370 درجه سانتی گراد (500-700 درجه فارنهایت) . در حالی که داخل فر، قالب به طور همزمان روی دو محور عمود بر هم با سرعت کم می چرخد - معمولا 4-20 RPM در محور اصلی و 1-8 RPM در محور ثانویه ، با نسبت بین دو محور به دقت تنظیم شده است تا از توزیع یکنواخت رزین در تمام سطوح داخلی اطمینان حاصل شود.
با گرم شدن قالب، پودر پلی اتیلن ذوب می شود و دیواره های حفره داخلی را می پوشاند. چرخش اطمینان حاصل می کند که رزین مذاب قبل از انجماد به هر سطح، گوشه و ویژگی هندسی داخل قالب می رسد. پس از چرخه فر - معمولا 15 تا 40 دقیقه بسته به ضخامت دیوار و هندسه قطعه - قالب به یک ایستگاه خنک کننده منتقل می شود که در آن هوای اجباری، غبار آب یا خنک کننده محیط، پلاستیک را در حالی که چرخش ادامه می دهد، جامد می کند. پس از خنک شدن تا دمای قالب گیری، قالب باز می شود و شناور تمام شده به صورت یک قسمت توخالی بدون درز استخراج می شود.
خود قالب شناور چرخشی در این فرآیند منفعل است - فقط شکل و هدایت حرارتی را ارائه می دهد. در طول تولید هیچ فشار تزریق، فشار ضربه و نیروی هیدرولیکی روی قالب وارد نمی شود. این تفاوت اساسی با قالبگیری تزریقی یا دمشی به این معنی است که قالبهای شناور چرخشی تحت تنش مکانیکی بسیار پایینتری عمل میکنند و به ابزار آلومنیومی اجازه میدهند صدها هزار چرخه را بدون شکست خستگی تولید کنند.
خط جداسازی جایی است که دو (یا بیشتر) نیمه قالب به هم می رسند و برای استخراج قطعه از هم جدا می شوند. برای قالب های شناور، قرار دادن خط جداسازی یک تصمیم اولیه طراحی است زیرا تعیین می کند:
Rotomolding به طور طبیعی ضخامت دیواره یکنواخت را در هندسه های ساده ایجاد می کند. با این حال، در قالبهای شناور با گوشههای داخلی تیز، دندههای عمیق یا ویژگیهای سطحی پیچیده، پلسازی و ادغام رزین میتواند لکههای نازکی در گوشهها و تجمعهای ضخیم در سطوح صاف ایجاد کند. طراحان باتجربه قالب شناور قوانین زیر را اعمال می کنند:
با گرم شدن قالب در فر، هوای داخل حفره قالب بسته منبسط می شود. بدون تهویه، افزایش فشار، رزین مذاب را از سطوح قالب دور میکند و حبابها، حفرهها و حفرههای سطحی را روی شناور نهایی ایجاد میکند. قالب های شناور چرخشی نیاز دارند لوله های هواکش - معمولاً لوله های فولادی با قطر 6 تا 12 میلی متر - از طریق دیواره قالب در بالاترین نقطه حفره در هنگام گرم شدن وارد می شود. دریچه ها به گونه ای طراحی شده اند که فشار انبساط حرارتی را بدون اجازه خروج رزین کاهش دهند. دوشاخه های هواکش قبل از خنک شدن نصب می شوند تا از وارد شدن رطوبت هوای بیرون که باعث تخلخل داخلی می شود جلوگیری شود.
قالب های شناور چرخشی می توانند ترکیب شوند درج های فلزی که مستقیماً در دیوار پلاستیکی قالب گیری می شوند در طول چرخه روتومولدینگ - چشمه های بالابر فولادی ضد زنگ، لنگرهای حلقه مهار، لاستیک های لوله های رزوه ای، و سوراخ های زهکشی. درج قبل از بارگیری بار رزین در داخل قالب قرار می گیرد. همانطور که پلاستیک ذوب می شود و داخل قالب را می پوشاند، فلنج درج را محصور می کند. درج های مناسب برای قالب گیری روتوم طراحی شده اند فلنج های سوراخ دار یا زیر برش که پلاستیک از آن عبور می کند و در اطراف قفل می شود - نقاط قوت کشش 5000–15000 نیوتن برای درج های فولادی ضد زنگ در دیوارهای 8 میلی متری LLDPE قابل دستیابی هستند که برای بارهای پهلوگیری روی همه به جز بزرگترین شناورهای تجاری کافی است.
انتخاب مواد قالب یکی از مهمترین تصمیمات در تهیه قالب شناور چرخشی است که بر هزینه ابزار، زمان تولید، کیفیت قطعه، راندمان حرارتی و عمر سرویس تأثیر میگذارد.
استاندارد صنعتی برای تولید قالب های شناور چرخشی. آلومینیوم ریخته گری ارائه می دهد:
قالب های فولادی جوش داده شده یا فولاد ضد زنگ برای موارد زیر استفاده می شود:
با قرار دادن الکترود نیکل بر روی یک سنبه هندسی شناور، و سپس پوشش پوسته با یک ساختار پشتیبانی از آلومینیوم یا اپوکسی تولید می شود. قالب های الکتروفرم شده بافت سطح و جزئیات را در آن بازتولید می کنند وضوح زیر 0.01 میلی متر - برای شناورهای مصرفی ممتاز، شناورهای ناوبری مارک دار با آرم برجسته، و شناورهایی که نیاز به پوشش سطحی کلاس A دارند که با آلومینیوم ماشینکاری شده قابل دستیابی نیست، استفاده می شود. هزینه به طور قابل توجهی بالاتر از آلومینیوم ریخته گری است - 25000 تا 100000 دلار برای هندسه های پیچیده - و زمان انجام بیش از 20 هفته است.
| مواد قالب | هدایت حرارتی | هزینه ابزار معمولی | زمان سرب | عمر سرویس (چرخه) | بهترین برای |
|---|---|---|---|---|---|
| آلومینیوم ریخته گری | ~160 W/m·K | 15000 تا 60000 دلار | 8-16 هفته | 3000–10000 | حجم تولید، هندسه پیچیده |
| فولاد ساخته شده | ~50 W/m·K | 5000 تا 25000 دلار | 4-8 هفته | 1000–5000 | فرمت های بزرگ، نمونه های اولیه، حجم کم |
| نیکل الکتروشکل شده | ~90 W/m·K | 25000 تا 100000 دلار | 16-24 هفته | 5000–15000 | پرداخت سطح عالی، جزئیات دقیق |
رزین پلاستیکی پردازش شده از طریق قالب شناور چرخشی شناور، مقاومت در برابر ضربه، دوام UV و مقاومت شیمیایی شناور را تعیین می کند. رزین های غالب برای تولید شناور عبارتند از:
رزین اسب کار برای شناورهای قالب گیری روتوم. LLDPE ارائه می دهد مقاومت عالی در برابر ضربه (بریدگی Izod 800-1000 J/m)، پایداری خوب در برابر اشعه ماوراء بنفش با بستههای افزودنی مناسب و چگالی 0.918-0.940 g/cm³ - به اندازه کافی پایین برای کمک به شناوری مثبت در ضخامت دیواره عملی. LLDPE به طور تمیز در قالبسازی روتوم در کوره 300 تا 340 درجه سانتیگراد پردازش میشود و در طیف گستردهای از درجههای شاخص مذاب مناسب برای اهداف مختلف ضخامت دیواره موجود است. اکثریت قریب به اتفاق شناورهای تجاری دریایی، شناورهای اسکله و شناورهای آبزی پروری در سراسر جهان در LLDPE تولید می شوند.
XLPE در طول چرخه فر تحت یک واکنش شیمیایی متقابل قرار می گیرد و یک شبکه پلیمری سه بعدی را تشکیل می دهد که به طور قابل توجهی مقاومت در برابر ترک تنشی، عملکرد دمای بالا و مقاومت درازمدت خزش را در مقایسه با LLDPE بهبود می بخشد. شناورهای XLPE برای برنامه های کاربردی مشخص شده اند قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مداوم، دمای آب بالا (آبزی پروری زمین گرمایی، مهار پساب صنعتی)، یا بار سنگین پایدار . واکنش اتصال متقابل برگشت ناپذیر است - شناورهای XLPE را نمی توان با ذوب مجدد بازیافت کرد، که یک ملاحظه پایداری چرخه حیات برای استقرار شناور در مقیاس بزرگ است.
گریدهای HDPE فرمولهشده برای قالبگیری روتوم سختی بالاتری نسبت به LLDPE ارائه میدهند - برای عرشههای شناور اسکلهی تخت بزرگ که در آن انحراف تحت بار باید به حداقل برسد مفید است - اما مقاومت در برابر ضربه کمتر و رفتار پردازشی چالش برانگیزتر. گریدهای ریخته گری چرخشی HDPE برای جلوگیری از تخریب نیاز به کنترل دقیق دمای فر دارند. به طور انتخابی برای پانل های عرشه شناور اسکله و سازه های پانتونی بزرگ که در آن استحکام سطح بر چقرمگی ضربه در لیست اولویت های طراحی بیشتر است، استفاده می شود.
شناورهای دریایی و فضای باز به رزین ترکیب شده با آن نیاز دارند جاذب های UV و تثبیت کننده های نور آمین مانع (HALS) در بارگذاری 0.3-0.8٪ برای جلوگیری از گچی شدن سطح، شکنندگی، و محو شدن رنگ تحت تابش مداوم خورشید. شناورهای ناوبری و نشانگرهای خطر از سیستم های رنگدانه ای خاص استفاده می کنند - رنگ های استاندارد IALA (انجمن بین المللی کمک های دریایی برای ناوبری). (قرمز، سبز، زرد، سیاه، سفید) باید دقت رنگ را پس از 10 سال قرار گرفتن در فضای باز حفظ کند تا الزامات صدور گواهینامه در اکثر حوزه های قضایی دریایی برآورده شود.
نشانگرهای کانال، شناورهای شناور، نشانگرهای خطر و شناورهای پهلوگیری تولید شده در قالبهای شناور چرخشی در بندرها، رودخانهها، خطوط کشتیرانی فراساحلی و رویکردهای ساحلی در سراسر جهان خدمت میکنند. شناورهای ناوبری LLDPE Rotomolded توسط گارد ساحلی و مقامات بندری در بیش از 80 کشور به عنوان جایگزین استاندارد برای شناورهای فولادی قدیمی مشخص شده اند. ایمنی در برابر خوردگی، هزینه نگهداری کمتر و عملکرد ساختاری قابل مقایسه با وزن واحد 40 تا 60 درصد کمتر . اندازه های استاندارد از قطر 300 میلی متر (نشانگرهای کانال کوچک) تا قطر 2400 میلی متر (علامت های کاردینال دریایی و شناورهای بزرگ راه آهن) متغیر است.
سیستمهای اسکله شناور مدولار از پانتونهای شناور قالبگیری شده به عنوان عناصر شناوری در زیر عرشه اسکله استفاده میکنند. هر ماژول شناور - به طور معمول 600 میلی متر × 600 میلی متر تا 1500 میلی متر × 3000 میلی متر در طرح - از یک قالب شناور چرخشی تکی با سخت افزار اتصال یکپارچه تولید می شود. یک تفرجگاه با 100 اسکله ممکن است شامل شود. 500-2000 ماژول شناور جداگانه ، همه از یک خانواده کوچک از 3-5 اندازه قالب تولید می شوند. ساختار بدون درز روتومولد در این کاربرد بسیار مهم است - ماژول های شناور ساخته شده با درزهای جوش داده شده در طی 3 تا 7 سال در محیط های دریایی جزر و مدی شکست می خورند. واحدهای روتومولد شده به طور معمول از آن فراتر می روند 20-25 سال عمر مفید در همین شرایط
در عملیات پرورش ماهی در دریا و نزدیک ساحل از شناورهای قالب گیری روتوم برای موارد زیر استفاده می شود:
فراتر از کاربردهای دریایی، قالب های شناور چرخشی عناصر شناوری را برای موارد زیر تولید می کنند:
| برنامه | اندازه شناور معمولی | ضخامت دیوار | رزین ترجیحی | ویژگی کلیدی قالب |
|---|---|---|---|---|
| شناور ناوبری | قطر 300 تا 2400 میلی متر | 8-20 میلی متر | LLDPE / XLPE | رئیس حلقه مهار قالب گیری شده |
| ماژول شناور داک | 600×600 میلی متر – 1500×3000 میلی متر | 6-10 میلی متر | LLDPE / HDPE | جیب های اتصال یکپارچه |
| یقه قفس آبزی پروری | قطر 250-500 میلی متر لوله | 6-10 میلی متر | LLDPE | درپوش انتهایی و رابط رابط |
| پانتون خورشیدی شناور | 400×800mm – 600×1200mm | 5-8 میلی متر | HDPE / LLDPE | ادغام ریل نصب پانل |
| شناور خط لوله لایروبی | قطر 500-900 میلی متر × 1-2 متر | 10-15 میلی متر | XLPE | سوراخ عبور لوله مرکزی |
سازندگان ابزار قالب گیری چرخشی که در قطعات صنعتی عمومی - جعبه ها، مخازن، تجهیزات زمین بازی - تخصص دارند، به طور خودکار تخصص لازم برای قالب های شناور دریایی را ندارند. قالبهای شناور به دانش خاصی از هندسه شناوری، قرار دادن خط جداکننده خط آب، ادغام سختافزار قالبگیری شده و استانداردهای سطح سطح دریایی نیاز دارند. درخواست الف مجموعه پروژه های قالب شناور تکمیل شده با مراجع نهایی مشتری نهایی در بخش های دریایی، آبزی پروری یا ناوبری قبل از اینکه هر سازنده ای را در فهرست نهایی قرار دهید.
بهترین سازندگان قالب شناور چرخشی قبل از اینکه به ابزارسازی بپردازند، تجزیه و تحلیل کامل DFM (طراحی برای قابلیت تولید) را ارائه می کنند. این شامل:
تولیدکنندگانی که از مشتری میخواهند طرحهای قالب سهبعدی کامل و آماده تولید را بدون ارائه ورودی DFM ارائه کند، بهعنوان کارگاههای ساخت خالص کار میکنند - قابل قبول برای تولیدکنندگان با تجربه شناور، اما خطر قابلتوجهی برای خریدارانی که برای اولین بار هستند.
قالبهای شناور چرخشی آلومینیومی ریختهگری باید پس از ریختهگری با ماشینکاری CNC انجام شود تا دقت ابعادی عملکردی حاصل شود. تأیید کنید که سازنده با مراکز ماشینکاری CNC کار می کند پاکت های کاری برای اندازه قالب شما کافی است - سازنده ای که بزرگ ترین میز CNC آن 1 متر × 1 متر است، نمی تواند نیم قالب شناور داک 2 متر × 3 متر را با دقت ماشین کاری کند. درخواست مشخصات تحمل برای حفره قالب نهایی - ± 0.5 میلی متر در ابعاد شناور بحرانی (محل جیب رابط، خطوط مرکزی رئیس، صاف بودن خط جدایی) حداقل استاندارد برای ابزارآلات شناور تولید است.
یک سازنده قالب شناور چرخشی حرفه ای انجام خواهد داد اولین بازرسی مقاله (FAI) بر روی قطعات تولید اولیه از هر قالب جدید، ارائه یک گزارش ابعادی در برابر نقشه مهندسی. برای شناورهای دریایی، FAI باید شامل موارد زیر باشد:
قبل از امضای هرگونه قرارداد خرید، مالکیت ابزار را روشن کنید. در بیشتر ترتیبات تجاری، مشتری که هزینه قالب شناور چرخشی را می پردازد صاحب ابزار است - اما این باید باشد. به صراحت در قرارداد ذکر شده است . برخی از تولیدکنندگان تلاش می کنند تا ابزار را به عنوان اهرمی در برابر مشتریانی که تولید را به یک روتومولدر دیگر تغییر می دهند، حفظ کنند. همچنین تأیید کنید که آیا سازنده حق تولید شناورهای یکسان یا مشابه را برای رقبا با استفاده از هندسه قالب شما حفظ می کند - یک مسئله حفاظتی حیاتی IP برای طرح های شناور اختصاصی.
سازندگان معتبر قالب شناور چرخشی ارائه می کنند حداقل 12 ماه ضمانت در برابر عیوب ریخته گری، خطاهای ماشینکاری و سایش زودرس تحت شرایط معمولی روتومولدینگ گارانتی باید صریحاً شامل تعمیر یا جایگزینی بخشهایی از قالب باشد که در طول دوره گارانتی دچار ترکخوردگی، سوراخ شدن سطح یا تغییر ابعاد میشوند. در مورد خط مشی سازنده در مورد بازسازی قالب بپرسید - ماشینکاری مجدد سطوح فرسوده خط جداسازی، پوشش مجدد فضای داخلی قالب و تعمیر دریچه ها و درج های آسیب دیده - زیرا این خدمات عمر مفید قالب را به طور قابل توجهی فراتر از دوره گارانتی اولیه افزایش می دهند.
قیمت خرید قالب شناور چرخشی تنها یک جزء از کل هزینه مالکیت آن است. یک ارزیابی کامل باید شامل موارد زیر باشد: