ในขั้นตอนการออกแบบแม่พิมพ์ฉีด จำเป็นต้องการคำนวณ Clamping Force เพื่อที่จะเลือกใช้เครื่องฉีดพลาสติกที่เหมาะสมกับแม่พิมพ์นั้นๆ ยกตัวอย่างเช่น ถ้าแม่พิมพ์ชุดนั้นจำเป็นต้องใช้ Clamping force 100 ตัน จากการคำนวณในขั้นตอนการออกแบบแม่พิมพ์ กรณีที่เรานำแม่พิมพ์ดังกล่าวไปขึ้นเครื่องฉีดพลาสติกขนาด 75 ตัว ผลที่ตามมาคือชิ้นงานไม่ได้คุณภาพตามมาตราฐานที่กำหนด เช่น ครีบที่เกิดจากรอยประกบของแม่พิมพ์ หรือชิ้นงานที่ได้มีความหนาเกินจาก Spec ที่กำหนดรวมถึงน้ำหนักที่มากกว่าที่ควรจะเป็นส่งผลต่อต้นทุนวัตถุดิบที่ใช้เป็นต้น ในทางกลับการหากเรานำแม่พิมพ์ชุดดังกล่าวไปขึ้นเครื่องฉีดพลาสติก ขนาด 300 ตัน จริงอยู่อาจได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพ แต่ผลเสียเปรียบเหมือนกับการขี่ช้าจับตั๊กแตน ทำให้ต้นทุนในการผลิตสูงขึ้นเนื่องจากเครื่องฉีดพลาสติก ขนาด 300 ตัน นั้นเปลืองไฟมากกว่านั้นเอง

ที่นี่เรามาศึกษาสูตรการคำนวณ Clamping force กัน

สูตรพื้นฐานคือ F=PxA/1000

F = Clamping force มีหน่วย เป็น Ton(ตัน)
P = ความดันภายใน Cavity หรือโพรงในแม่พิมพ์ หรือช่องว่างในแม่พิมพ์ที่เป็นเนื้อพลาสติก มีหน่วย เป็น Kg/cm2 (กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร)
A = พื้นที่หน้าตัดที่ตั้งฉากกับทิศทางการฉีดหรือหัวฉีด มีหน่วยเป็น Cm2 (ตารางเซนติเมตร)

อธิบายตัวแปรขยายความและวิธีการหา
P หรือความดันภายในแม่พิมพ์ขึ้นอยู่กับชนิดของพลาสติก, ความหนาของผนังแม่พิมพ์, อุณหภูมิของพื้นผิวแม่พิมพ์ภายใน และอื่น ๆ ซึ่งปัจจุบันค่าความดันดังกล่าวสามารถถูกคำนวณจากโปรแกรมที่ใช้งานการออกแบบแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก และที่แม่นยำที่สุดคือการติดตั้ง Sensor วัดความดันภายในแม่พิมพ์ ในกรณีที่เราไม่สามารถหาความดันได้จากโปรแกรมหรือความยุ่งยากในการติตตั้ง Sensor เราสามารถใช้ตัวเลขประมาณการจากการเก็บข้อมูล ค่าความดันภายในแม่พิมพ์โดยส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วง 300 ถึง 500 kg/cm2

A คือ พื้นที่หน้าตัดที่ตั้งฉากกับทิศทางการฉีดหรือหัวฉีด คำนวณทั้งในส่วนของ Cavity หรือโพรงที่ทำให้เกิดชิ้นงานและ Runner หรือที่วิ่งของพลาสติกเหลว

ยกตัวอย่างการคำนวณ
เราจะทำการฉีดพลาสติก ที่เป็นชิ้นส่วนรถยนต์ทำด้วยพลาสติก ABS มี 2 cavity มีพื้นที่หน้าตัดขวางของแต่ละ Cavity เท่ากับ 30 cm2 และของ Runner ที่ 10 cm2

ในกรณีนี้ผู้เขียนจะใช้ค่า P ที่ปลอดภัยที่สุด คือ 500 kg/cm2 เนื่องจากกรณีที่ไม่ทราบค่าทางทฤษีจากการคำนวณและไม่มีข้อมูลความดันภายใน

เพราะฉะนั้นทำการแทนค่าสูตร

F = 500x(30×2+10)/1000 = 35 ton

หมายความว่าเราควรใช้เครื่องฉีดพลาสติกสำหรับแม่พิมพ์ตัวนี้ที่ขนาด 35 ton หรือใกล้เคียง เป็นต้น

บทความลิขสิทธิ์โดย ธนเสฏฐ์ ภิญโญธนรัศมิ์ เครื่องฉีดพลาสติก.com Global Supply Industrial Ltd.,Part.