ENJEKSİYON SİSTEMİ SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KALIPÇILIK TEKNİĞİ DERS NOTU. Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI

Transkript

1 ENJEKSİYON SİSTEMİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KALIPÇILIK TEKNİĞİ DERS NOTU Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI Enjeksiyon Sistemi 2 2 1

2 Enjeksiyon Sistemi Elemanları Merkezleme Flanşı (Locating Ring) Yolluk Burcu (Sprue Bushing) Yolluk kanalları (Runners) Yolluk Girişleri (Gates) 3 Merkezleme Flanşı (Locating Ring) 4 Sabit kalıp bağlantı plakasına takılan halka şekilli parçadır. Kalıbı enjeksiyon makinesine merkezler. Yolluk Burcunu tutar. Standart kalıp elemanıdır (DIN 16763) 2

3 Yolluk Burcu (Sprue Bushing) 5 Eriyik polimeri makineden KAÇ ne taşıyan elemandır: İyi bir ütüleme için en son donan yer olmalıdır. Dikey yolluk kolay kopabilmelidir. Standart kalıp elemanıdır (DIN 16752). Yolluk Kanalları 6 Makineden kalıp gözlerine malzeme akışını sağlayan kanallardır: Soğuk yolluklu Kalıplar (Cold Runner Molds) Sıcak Yolluklu Kalıplar (Hot Runner Molds) 3

4 Yolluk Sisteminden Beklenen Özellikler 7 Her göze eşit basınç iletimi sağlamalıdır. Plastik malzemenin tüm gözlere eşit mesafe kat ederek ulaşmasını ve tüm gözlerin aynı anda dolmasını sağlamalıdır. Kalıptan kolayca atılabilmelidir. Hafif olmalıdır. Malzeme tasarrufu ve düşük çevrim süresi için minimum yolluk boyu ve çapı seçilmelidir. Basınç düşümünü azaltmak için keskin geçişler yuvarlatılmalıdır (R=D/2), veya 45 o pah kırılmalıdır. Yan yolluk kanallarının sonlarında, önden giden daha az sıcak plastiğin hapsedileceği odacıklar oluşturulmalıdır. Yollukta Polimer Akışı 8 Kalıp gözlerindeki çekmeyi karşılayabilmek için katılaşma tamamlanmadan önce ütüleme bitirilmelidir. 4

5 Dengeli Yolluk Dağıtımı 9 Dengeli Yolluk Dağıtımı Dengesiz Dağıtım: 10 Doğal Dengeli Dağıtım: (Naturally balanced) Yapay Dengeli Dağıtım: (Artificially balanced) 5

6 2 Gözlü Kalıplara Örnekler 11 3 Gözlü Kalıplara Örnekler 12 6

7 4 Gözlü Kalıplara Örnekler 13 6 Gözlü Kalıplara Örnekler 14 7

8 8 Gözlü Kalıplara Örnekler 15 8 Gözlü Kalıplara Örnekler 16 8

9 12 Gözlü Kalıplara Örnekler Gözlü Kalıplara Örnekler 18 9

10 Tümsek Metodu Uygulaması 19 Yolluğun göze girdiği noktada ortaya çıkan keskin dönüşten dolayı kesit daralması ve basınç düşümü olur. Bunu önlemek için giriş ağzının karşısına açılan küre şapkası şeklindeki tümsekle bu noktadaki akış rahatlatılır. Tümsek genişliği yolluk çapına eşit, yüksekliği ise en fazla parça et kalınlığı kadar olmalıdır. Ayrıca, tümsek bölgesi malzeme yoğunluğundan dolayı daha fazla kendini çeker. Böylece, yolluk izini içeri doğru çekilerek izin gizlenmesine yardımcı olunur. Tümsek Metodu Uygulaması 20 10

11 Sık Kullanılan Yolluk Kesitleri 21 Sık Kullanılan Yolluk Kesitleri 22 En iyi basınç transferi için kesit büyük, en az ısı transferi için ise çevre uzunluğu küçük olmalıdır. Yani; etkin bir yolluk sistemi için Kesit/Çevre uzunluğu oranı max. olmalıdır

12 Yolluk Kesiti Geometrisi 23 En etkin kesit: Dairesel Kesit Soğuma hızı ve sürtünme kaybı düşüktür. Kesit merkezi en son donduğundan ütüleme basıncı en etkin olan kesittir. Kalıbın iki yüzeyine ayrı ayrı işlenmesi sonucu oluşacak eksen kaçıklığı, dairesel kesitin avantajlarını dezavantaja dönüştürebilir. 23 Donarak Akma (Freeze-Flow Characteristics) 24 Sıcak-eriyik polimer, soğuk metal kalıp yüzeyiyle temas edince, polimerin en dış katmanı donarak bir kabuk oluşturur. Bu kabuk bir termal izolatör vazifesi görür. Yolluk kanalı merkezinden polimerin sıcak kalmasını ve akışını sürdürmesini sağlar. Bu kabuğun şekli kanalın geometrisine bağlıdır. Kabuğun ısı izolasyonu etkisi olumlu, kesiti daraltma etkisi ise olumsuzdur. Akış kesiti küçülünce basınç düşümü ortaya çıkar. En uygun yolluk kanalı kesiti (Alan/Çevre) oranı en yüksek olan kesittir. Dairesel, trapez ve altıgen kanallar tercih edilmelidir. Dairesel kesit daha iyi donma/akma ve kalıptan atılma karakteristiğine sahiptir. Ancak iki kalıp yarısına işlenme zorluğu vardır. Yarım daire ve dikdörtgen kesitli yolluklar tercih edilmez

13 Yolluk Kesiti Geometrisi Yolluk Kesiti Geometrisi

14 Yolluk Kesiti Geometrisi Yolluk Sisteminde Basınç Düşümü P 20 MPa olmalıdır. Aksi durumda yolluk kesiti büyütülmelidir

15 Yolluk Sisteminde Basınç Düşümü GET: Gaz Enjeksiyon Teknolojisi 30 İçi boş parçaların üretimi için geliştirilen Gaz Enjeksiyon yönteminde: Kalıp boşluğunu kısmen dolduracak miktarda plastik enjekte edilir. Gaz enjeksiyon memesiyle, kısmen soğumuş/sertleşmiş plastik duvarı delinerek gaz üflenir ( bar basınçta N veya CO 2 ). Gaz basıncına geçiş zamanı önemlidir, gecikme durumunda eriyik polimerdeki durgunlaşma parça yüzeyinde izler oluşmasına neden olur. Kalın yerlerdeki ve iç kısımlardaki nispeten daha sıcak ve akıcı plastik kalıp boşluğu cidarına doğru itilerek içi boş bir parça oluşturulur. Soğuma sırasında gaz basıncı sabit tutulur ya da tedrici olarak azaltılır. Soğuma bittikten sonra kalıp açılmadan önce parçanın içindeki gaz boşaltılır

16 GET: Gaz Enjeksiyon Teknolojisi GET: Gaz Enjeksiyon Teknolojisi

17 Gaz Enjeksiyon Yönteminin Avantajları 33 Malzeme sarfiyatında ve parça ağırlığında % 50 tasarruf sağlar. Boyutsal kararlılık ve mekanik dayanım özelliklerini iyileştirir. Yüksek basınçlı gaz itişiyle polimerik malzeme kalıp iç yüzeyine bastırıldığından yüzey kalitesi iyileşir, daha ince/uzun parçalar yapılabilir. İçi boş parçalarda et kalınlıkları azalmakta, daha hızlı soğuma ve daha kısa çevrim süresi mümkün olmaktadır. Aynı miktardaki hammaddeden daha kısa sürede daha fazla parça üretilebilir. Gaz basıncı ütüleme basıncı olarak da işlev görür. Parçadaki çekme ve etli bölgelerde oluşacak çöküntü azalır. Daha düşük tonajlı enjeksiyon makinesi kullanılabilir. Kapıya uzak detayların doldurulmasında rahatlık ve birleşme çizgilerinde azalma sağlar. 33 Gaz Enjeksiyon Yönteminin Dezavantajları 34 Standart donanıma sahip enjeksiyon makinesine ilaveler (basınçlı gaz üretim/kontrol ünitesi ve gaz enjeksiyon memesi) yapılması gerekir. Kuruluş maliyeti yüksektir. Hatalı kalıplama sonucu patlama, ciddi iş kazası riski vardır. Eğitimli personel gerektirir. Üretim başlangıcında fire miktarı fazladır. Malzeme seçiminde sınırlamalar vardır. Çok gözlü kalıplarda uygulanması zordur

18 Nozülden Gaz Enjeksiyon Yöntemi Kalıp gözüne ön doldurma yapıldıktan sonra, nozülden kalıba doğru gaz gönderilir. Malzeme enjeksiyonu ile gaz enjeksiyonu nozülden yapıldığı için aynı enjeksiyon makinesine GET ne uygun farklı kalıplar bağlanabilir Kalıptan Gaz Enjeksiyon Yöntemi 36 Kalıbın hareketli ya da sabit grubundan gaz enjeksiyonu yapılır. Bu yöntemin en önemli avantajı, polimer ve gaz enjeksiyonlarının farklı noktalardan yapılmasıdır

19 Üfleme Gaz Enjeksiyon Yöntemi Kalıp gözü, standart enjeksiyon yöntemlerinde olduğu gibi % 100 doldurulur. Eriyik polimer kalıp içinde katılaşmaya başladıktan sonra kalıbın içine gaz enjeksiyon memesinden gaz gönderilir. Polimer gaz basıncıyla ocak içine (vidaya) doğru geri döner ya da kalıp içindeki bir hazneye transfer edilir Tasarım Kriterleri Parça tasarımında keskin kenar/köşe bulunmamalıdır. Parçanın dış hatlarının açısı ne kadar büyük olursa, parça et kalınlığı dağılımı da o oranda homojen olur. Malzeme yığılmasını ve et kalınlığındaki azalmayı önlemek için tasarım aşamasında dönme açısı mümkün olduğu kadar büyük seçilmelidir. Parça et kalınlığı ve oluşan boşluğa etki eden faktörler, basılan polimerin cinsi ve miktarı, gaz kanalı geometrisi ve gaz debisidir. Doldurma, et kalınlığının fazla olduğu kısımlardan ince kısımlara doğru olmalıdır. Büyük kesitli yolluklar tercih edilmekle birlikte, iğne yolluk ve tünel yolluk da kullanılabilir. Gaz yayınımı kontrol edilemediğinden diyafram yolluk ve film yolluk tavsiye edilmez

20 Tasarım Kriterleri Tasarım Kriterleri

21 KAYNAKLAR [1] Turaçlı, H.P., Enjeksiyon Kalıpları İmalatı, Pagev Yayınları, [2] Turaçlı, H.P., Enjeksiyoncunun El Kitabı, Pagev Yayınları, [3] Turaçlı, H.P., Enjeksiyon Hataları ve Çözümleri, Pagev Yayınları, [4] Akyüz, Ö.F., Plastikler ve Plastik Enjeksiyon Teknolojisine Giriş, Pagev Yayınları, 2001 [5] Şafak, D., Plastik Enjeksiyon Kalıp Tasarımlarının İncelenmesi ve Uygulamalı Tasarım Örneği, İTÜ-FBE, Yüksek Lisans Tezi, [6] Bucaklıgil, C., Plastik Kalıp Tasarım Esasları ve Uygulamalı Kalıp Tasarım Örneği, İTÜ-FBE, Yüksek Lisans Tezi, [7] Rees, H., Mold Engineering, Hanser, [8] Dubois, J.H., Pribble, W.I., Plastics Mold Engineering Handbook, 1987 [9] Uzun, İ., Erişkin, Y., Hacim Kalıpçılığı, MEB Yayınları, [10] Lee, N.C., Blow Molding Design Guide, Hanser, [11] Johannaber, F., Injection Molding Machines, Hanser, [12] Savaşçı, Ö.T., Uyanık, N., Akovalı, G., Ana Hatları İle Plastikler ve Plastik Teknolojisi, Pagev Yayınları, [13] Injection Molding Handbook, Tim A. Oswald, Lih-Sheng Turng, Paul J. Gramann. [14] Plastic Part Design for Injection Molding, Robert A. Malloy, Hanser Publishers, 1994 [15]