U.Ü. Müh.-Mim. Fak. Makine Mühendisliği Bölümü Makine Tasarımı Dersi. HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 1: GİRİŞ:

Transkript

1 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 1: GİRİŞ:

2 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: GİRİŞ: Plastik terimi plastik malzemelerden yapılan eşyalar kadar çok kullanılan bir terimdir. Ortalama bir günümüzü, plastikten yapılmış bir eşyaya rastlamadan geçirebileceğimizi söylemek güçtür. Yazı yazdığımız kalemler, bindiğimiz otomobillerin direksiyon simitleri, üzerinde yürüdüğümüz halı veya döşemeler, giydiğimiz elbise veya gömlekler ve ayağımıza geçirdiğimiz çoraplar çeşitli plastik malzemelerin birinden yapılmıştır. Plastik endüstrisinin diğer endüstriler üzerinde hayati bir rolü vardır. Haberleşme sahasında kullanılan radyolar, telefonlar, televizyon ve filmler, otomotiv endüstrisinde üretilen birçok parçalar ve emniyet camları hep plastik malzemeden yapılmıştır. Plastikler, modern endüstriyel toplum hayatında çok önemli bir malzeme haline gelmiştir. Plastik malzemeler, çok çeşitli biçimlerde ve belirli amaçlar için çeşitli özelliklerde piyasaya sürülürler. Bazı plastikler boya, vernik, yapıştırıcı veya tutkal olarak kullanılırlar. Diğerleri ise tüketici tarafından kullanılmak üzere sıvı, levha, çubuk, boru, film, iplik, elyaf ve toz halinde bulunurlar. Plastikler, iyi bilinen ve pahalı malzemeler yerine kullanılmak üzere düşünülen sentetik olarak yapılmış ucuz malzemelerdir. Plastik eşyalar sadece metal ve diğer malzemelerle yer değiştirmekle kalmamış, ayrıca kaliteleri de iyileştirmek suretiyle bunların, belirli amaçlar için kullanılan diğer malzemelerden daha iyi sonuç vermeleri sağlanmıştır. Plastikler yıllarca sadece plastik olarak kendi halinde kullanılmış, fakat diğer malzemelerin yerine kullanılmak üzere düşünülmemişlerdir. Plastiklerin sadece çok kullanışlı, uygulanabilir ve pratik bir malzeme olduğu değil, aynı zamanda yerini başka hiçbir malzemenin alamayacağı bir madde olduğu tespit edilmiştir. Buna örnek olarak sinema endüstrisinde kullanılan filmi gösterebiliriz. 1.1-) Teknik deyimle bir plastik malzeme aşağıdaki özelliklere sahiptir: Plastik sentetik bir malzemedir. Bu maddeyi genellikle insan doğada bulmaz, laboratuarda elde eder. Doğada ham maddesi vardır, fakat insan bazı doğal maddeleri sentez yapmak suretiyle plastiği meydana getirir. Genellikle plastikler organik bileşimlerdir. Organik bileşimler karbon ihtiva ederler. Bu bileşimlerin bünyesinde karbon atomları birbirine bağlıdır. Plastik malzeme bitmiş bir ürün haline gelmeden önce akıcı yahut şekillenme ve kalıplama yeteneğine sahip olmalıdır. Plastik malzeme polimer halinde bileşik bir maddedir. Polimer, molekül ağırlığı yüksek iki organik bileşiğin normal moleküllerinin sıcaklık veya basınç ve yahut her ikisinin etkisi altında geniş ve değişik bir molekül özelliği göstermesidir. Plastik malzemeler iki gruba ayrılırlar: Termosetler ve Termoplastikler. Termosetler: Termoset malzemeler sıcaklık ve basınç uygulamak suretiyle kullanılırlar. Malzeme kalıplandıktan sonra tekrar eski haline getirilemez. Kimyasal reaksiyon malzemenin kalıplanmaması esnasında veya diğer işlemlerde, sertleşir ve bu sertleşme artık sabitleşmiştir. Çünkü kimyasal değişim malzemeye başka bir özellik kazandırır ve eski halinden tamamen farklıdır. Kimyasal değişime örnek olarak, yediğimiz gıdaların hazım sistemindeki değişmesini ve şekerin yanmasını gösterebiliriz. Termoset plastikler kimyasal değişime uğradığı zaman bir daha kalıplama amaçlarında kullanılamazlar. Tıpkı çimentonun donduktan sora eski haline dönüşemediği gibi.

3 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Termoplastikler: Termoplastikler ısıtıldığı zaman kalıplanabilme ve soğutulduğu zaman da katılaşabilme yeteneğine sahiptirler. Termoset malzemelerde olduğu gibi kalıplama sırasında kimyasal bir değişikliğe uğramazlar. Kimyasal yapısı değişmez sadece fiziksel değişikliğe uğrarlar. Bu sebeple malzeme, toz haline getirilmek için tekrar öğütülebilir, ısıtılabilir ve kalıplanabilir. Termoplastiklerin bu özelliği balmumunun tekrar tekrar eritilip dondurulmasına benzer. 1.2-) PLASTİK MALZEMEDEN ÜRÜN ELDE ETME: Plastik malzemeden ürün elde etmek birkaç yöntemle yapılabilir. Bunlar haddeleme, fışkırtma, şişirme, vakum ve kalıplamadır. Kalıplama da kendi içinde 3 e ayrılmaktadır. Bunlar Sıkıştırmalı Kalıplama, İletmeli Kalıplama ve Enjeksiyonla kalıplama. Biz bu projede Enjeksiyon kalıplama yöntemini inceleyeceğiz. Öncelikle kalıplama yöntemlerinin üçünü de kısaca açıklayalım ) Sıkıştırmalı Kalıplama: Bu kalıplamanın temel kuralı, plastik malzemeyi sıcaklık ve basınç altında akıcı hale getirerek kalıbın içinde zorlamak suretiyle arzu edilen şekli elde etmektir. Termoset plastik malzemeler sıkıştırma ile kalıplamada kullanılırlar ve kalıplama işlemi sırasında kimyasal bir değişime uğrarlar. Bu kimyasal değişim sıcaklık ve basınç uygulamak suretiyle meydana gelir. Termoset malzemeler sertleştikten yahut pişirildikten sonra erimezler ve şekil değiştirmezler. İşlem: Sıkıştırma kalıpları çelikten yapılırlar. Kalıpların kalıplama kısımları sertleştirilmiş ve iyi parlatılmıştır. İki yarım kalıp hidrolik pres tablaları arasına bağlanır. Malzeme toz halinde veya ön biçimlendirilmiş halde sıcak durumda olan dişi kalıp içine konur. İki yarım kalıp pres aracılığıyla kapatılır. Kalıbın dalıcı denilen erkek kısmı yardımıyla malzeme kalıbın içine gelir. Malzeme kalıp biçimini alması için sıkıştırma işlemine tabi tutulduğu zaman, sıcaklık ve basınç da kimyasal değişime sebep olur. Böylece malzeme istenilen parça biçimini alır ve aynı zamanda pişirilmiş olur. Şekil 1.1 Sıkıştırmalı Kalıplamada Pozitif Kalıbın Açık Durumu

4 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 1.2 Sıkıştırmalı Kalıplamada Pozitif Kalıbın Kapalı Durumu ) İletmeli kalıplama: Termoset malzemelerin kalıplanmasının bir başka metodu da iletmeli kalıplamadır. Malzeme sıkıştırmalı kalıplamada olduğu gibi kalıp çukuruna konmaz, fakat yükleme odasında ısıtılır ve kapalı kalıp içinde akıcı hale gelerek dalıcının yahut hidrolik silindirin basıncı ile kalıp içine girer. Akıcı malzeme, dişi kalıp çukuruna veya çukurlarına yolluk veya yolluklar, dağıtıcılar ve girişlerle dağılır. Basınç malzeme pişinceye kadar sabit kalır. Termoset malzemelerin iletmeli olarak kalıplanmasının bazı üstünlükleri vardır. İletmeli kalıplama devresi, sıkıştırmalı kalıplamaya nazaran daha kısadır. Çok yakın toleransta kalıplama yapılır ve ince cidarlı parçalar kalıplanabilir, maça pimleri çok az zorlanır ve malzeme kalıbın içine yerleştirilen etrafını ve girintilerini iyi sarar. İşlem: Malzeme sıcak kalıp tarafından ısıtılır ve yükleme odası dalıcısının basıncı da buna eklenince akıcı hale gelir. Dalıcı aşağıya indikçe, akıcı haldeki malzeme yolluk, dağıtıcı ve giriş kısımlarının yardımıyla parçaya biçim verecek olan kalıbın içine basılır. Bu durum Şekil 1.4 de gösterilmektedir. Malzeme pişinceye kadar, basınç altıda tutulur. Yükleme odasını dip kısmında fazla malzeme artığı kalır ve bu artığı yukarı çekebilmek için dalıcının ucuna kırlangıçkuyruğu kanal açılmıştır. Parça piştikten sonra kalıp Şekil 1.5 de görüldüğü gibi dalıcı yukarıya çekilmek suretiyle açılır ve bu sırada yolluk çapının en dar yerinden kırılır. Dalıcının artık çekme kanalı, yükleme odasındaki artığı ve yolluk burcundaki yolluk malzemesini dışarı çeker. Pres açılma hareketine devam eder. Dalıcı tablası durduğu zaman aşağı hareket başlar. Kalıbın diğer kısmı ayırma çizgisinden itibaren hareketine devam eder. Kalıbın yapılış şekline göre kalıplanan parça dişi kalıp kısmında kalır. Presin hareketi devam edince itici pimler parçayı dışarı iter.

5 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 1.3 İletmeli Kalıplamada İletilmeye Hazır Malzemenin Açık Kalıptaki Durumu Şekil 1.4 İletmeli Kalıplamada Malzemenin Kalıp Boşluğuna İletilmiş Durumu

6 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 1.5 İletmeli Kalıbın Dalıcısının Dışarı Çekilmiş Durumu ) Enjeksiyonla kalıplama: Enjeksiyonla kalıplama işleminde termoplastik malzemeler kullanılır. Termoplastikler yapı bakımından sıcaklık karşısında yumuşayıp akıcı hale gelirler ve soğutulduğu zamanda sertleşmek suretiyle sadece fiziksel bir değişim gösterirler. Bu sebepten termoplastiklerin biçimlendirilmesinde enjeksiyonla kalıplama tercih edilir. İşlem: Enjeksiyonla kalıplama işlemi, malzemenin ısıtılarak akıcı hale getirilmesi ve kapalı soğuk kalıba itilmesi, kalıp içinde soğumak suretiyle sertleşerek istenilen biçimi alması prensibine dayanır. Şekil 1.6 Enjeksiyonla Kalıplama Kapalı Durum

7 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 1.7 Enjeksiyonla Kalıplamadan Sonra Kalıbın Açılmış Durumu Şekil 1.6 ve 1.7 enjeksiyonla kalıplamanın prensibini göstermektedir. Şekil 1.6 basit bir enjeksiyon kalıbının bir atış yapıldıktan sonraki durumunu kapalı olarak göstermektedir. Atış terimi, parça giriş dağıtıcı ve yolluklar da dâhil olmak üzere bir devrede kalıp içine gönderilen malzeme miktarı için kullanılır. Malzeme, toz veya küçük parçacıklar halinde depoya konur. Depo, elektrikle ısınan bir silindirin üzerindedir. Malzemenin her tarafına sıcaklık verilebilmesi için, silindir içinde malzemeyi cidarlara doğru sevk eden bir yayıcı (torpido) bulunur. Silindir içindeki ısınan malzeme yumuşar ve koyu bir şurup haline gelir. Dalıcı bu malzemeyi, memeden yolluğa oradan da kapalı durumdaki kalıbın sütün boşluklarına iter. Malzeme belirli bir soğukluktaki kalıp içinde soğur ve sertleşir. Enjeksiyon dalıcısı geri çekilir, kalıp ayırma çizgisinden açılır ve parça kalıptan çıkarılır. Kalıp açık iken, yolluk çıkarma pimi yolluğu burcundan dışarı çeker. Yolluk meme ucunun küçük deliğindeki erimiş malzemeden Şekil 1.7 de görüldüğü gibi koparak ayrılır. İş parçaları, dağıtıcılar, girişler ve yolluk bir ünite olarak kalıptan dışarı atılır. İş parçaları yolluk ve dağıtıcılardan dar giriş kısımlarından koparılarak çıkarılır. Kalıp açık durumda ve enjeksiyon dalıcısı geri çekilmiş iken, malzeme ısıtma silindirine gönderilir. Sonra kalıp kapanır ve devre tekrarlanır.

8 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 2: PLASTİK ENJEKSİYON:

9 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: PLASTİK ENJEKSİYON: Plastik enjeksiyon işlemi plastik eşya yapımında kullanılan kullanımı her geçen gün diğerlerine göre artan en önemli metotlardandır. Hammaddenin tek bir işlemde istenilen şekilde kalabilmesini sağlaması ve birçok durumda imal edilen ürün için son işlem gerektirmemesi, bu metodu seri mal üretimi oldukça uygun bir hale getirmektedir Plastik enjeksiyonda işlemenin önemli avantajlarından biri, bu metotla, otomize edilmiş üretim hatlarının bir tek basamağında bile çok kompleks yapılara sahip ürün edilebilmesidir. Oyuncaklar, yazı yazdığınız kalemler, otomobil parçaları, her çeşit ev eşyası, çeşitli elektronik parçaları gibi günlük hayatta rastladığımız plastik ürünlerinin bir çoğu plastik enjeksiyon işlemi ile üretilir. 2.1-) Plastik Enjeksiyon Kalıpları: Plastik parçaların en önemli özelliklerinden biri kolayca biçimlendirilmesidir. Böyle bir işlemin elemanlarından biride kalıp olarak adlandırılan ve çak sayıda metal blokların sistemli olarak adlandırılan ve çok sayıda metal blokların sistemli olarak bir araya getirilmesiyle oluşan bir donamın olmaktadır [Şekil 2.1]. Kalıp, içerisine açılmış boşluğa eğritilmiş plastiğin dolması ve boşluğun şeklini almasını yarayan birden fazla parçadan oluşmuş bir settir. Kalıplar, biri dişi biri erkek olmak üzere en az iki parçadan oluşmuştur. Şekil 2.1 İki ana plakadan oluşan kalıp

10 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Enjeksiyonla kalıplama işlemi sırasıyla, toz veya küçük taneler halindeki plastikler, huni yardımıyla, silindir içerisine gönderilir. Silindirin içinde ısıtılan plastik madde, hidrolik pistonla veya helezon vidalı mil yardımıyla silindirin sonuna doğru taşınır. Yayıcı aracılığıyla hız kazanan erimiş plastik, enjeksiyon memesinden hızla geçerek, kalıp boşluğunu doldurur. Kalıp iç boşluğun şeklini alan plastik, soğutularak katılaşır ve kalıp açılarak plastik parça çıkartılır. Plastik enjeksiyon kalıpçılığında ucuz, kaliteli ve tam ölçüsünde elde edebilmek için sadece iyi bir kalıp yapmak yeterli değildir. Aynı zamanda enjeksiyon parametrelerin de iyi ayarlanması gerekmektedir. Bu nedenle, plastik enjeksiyon kalıpçılığında kalite, verim sağlanması için enjeksiyon makinesinin ve enjeksiyon kalıpların bilinmesi gerekmektedir. Enjeksiyon Yoluyla Kalıplanan Plastikler 1.GRUP- Genel maksat Akrilik Selüloz asetat Polipropilen Etil selüloz Polietilen Polistiren 2.GRUP- Naylon ve diğer akışkan plastikler 3.GRUP- Vinil ve diğer korozif plastikler. Sıkıştırma Yoluyla Kalıplanan Plastikler 4.GRUP- Genel maksat Melamin formaldehit Fenol formaldehit Üra formaldehit Alkid reçineleri 5.GRUP- Silikon reçinesi ve yüksek pişirme sıcaklığı gerektiren diğer plastikler. 6.GRUP- Kauçuk. 7.GRUP- Epoksiler ve polyesterler

11 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 3: ÜRÜN ve KALIP:

12 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: ÜRÜN ve KALIP: 3.1-) Tanım: Kalıp boşluğu kalıbın iş parçası olup, enjeksiyon ünitesinden gelen erimiş plastiği direkt yolluğa alıp istenen kalıp şeklinde soğutarak parça üretir. Kalıp boşluğu dizaynında; kalıp boşluğunun mümkün olduğunca kolay doldurulması, basılan parçanın mümkün olduğunca iç gerilimsiz olması gibi faktörler kalıp dizayn edilirken göz önüne alınır. Kalıp tasarımcıları bu faktörleri göz önüne alıp kalıp dizayn ederken bu konuyla ilgili sınırlayıcı faktörleri ve ürün tasarımcılarının sınırlayıcı faktörlerini ve zorluklarını bunlarla ilgili tavsiyelerini vermelidir. 3.2-) Kalıpta Çekme: Bütün malzemeler soğuma esnasında çeker. Plastiğin erime sıcaklığından kalıp sıcaklığına soğumasına kalıp çekmesi adı verilir. Plastikteki çekmenin temel nedeni plastiğin sıcaklık nedenli genişleme miktarına bağlıdır. Bu genleşme katsayısı ölçülür. 3.3-) Dahili Gerilim ve Eğilme: Kalın kesitli parça üretildiği zaman sıcaklıklardaki ani değişim, farklı soğumalardan dolağı sıcaklık kaynaklı dahili gerilim oluşur. Eğer bu oluşan iç gerilim, belirlenen gerilim düzeyinden fazla ise parçada çarpılmalar oluşur. Bu iç gerilim üretim esnasında veya üretimden sonra parçanın yavaş soğumasıyla istenen sınırlarda tutulup çarpılmalar önlenebilir. İç gerilme akma yönünde oluşan molekül yönlenmesiyle, bu yönde oluşur. 3.4-) Parça Kalınlığı: Parça kalınlığında bazı faktörlerin hesaba katılması gerekir. Parçada kalın kesitler soğuma etkinliğinden dolayı engellenmelidir. Erimiş plastiğin ince kesitleri doldurmasında sıkıntı oluşacağından dolayı ince kesitlerde engellenmelidir. Ekonomik faktörlerde parçanın kalınlığını belirleyen önemli unsurdur. Parçanın kesit değişimi mümkünse olmamalıdır. Ancak parça farklı kesitlerden oluşacaksa geçiş bölgeleri eğimli yapılmalıdır. Bu yapılmazsa bu bölgelerde plastik akması ve farklı soğuma oranlarından dolayı gerilimler oluşacaktır. Parça doldurma parçanın kalın tarafından ince tarafına doğru olmalıdır. 3.5-) Parça Eğimi ve Eğim Açısı: Parça dizayn edilirken kalıp ayrım çizgisine dik olan bütün yüzeyler parçanın kalıptan atılabilmesi için eğimlendirilmelidir. Kullanılan malzeme ve parça şekline bağlıdır. Normal eğim açısı 1,5 3 o dir, en az 0,5 o olmalıdır. Parça soğurken erkek kısım üzerine çeker. Baskının erkek kısım üzerinde kalması için dahili ve harici yüzeyler için düzgün eğim açısı seçimi gereklidir. Federler için eğim açısı 5 o olmalıdır. Parça köşeleri yuvarlatılarak erimiş plastiğin mümkün olduğunca engelsiz uzaması sağlanmalıdır. Keskin köşeler plastiğin akmasını engeller ve dahili gerilim oluşturur. Köşelerde oluşan gerilim konsantrasyonu parçanın kullanın esnasında bozulmasına neden olur ve akmayla oluşturulmuş gerilim eğilmeyi arttırır. Köşelerin iç kısmının radiüsünün duvar kalınlığının en az 0,5 i kadar olması istenir. 3.6-) Ribs ( Kaburga) : Malzemeyi kuvvetlendirmek için parça duvarlarında kullanılır. Kullanılması gerilim konsantrasyonu ve çekmeye sebep olabilir. Federin 1 1 parçaya en yakın olan kenarı parça kalınlığının si arasında olmalıdır. Federin 3 2 tavsiye edilen yüksekliği parça kalınlığının 3 5 katı arasında olmalıdır. Köşeleri bağlayıcı federde en az 0,2 mm radiüs olmalıdır.

13 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 4: SICAKLIĞA AİT ÖZELLİKLER:

14 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: SICAKLIĞA AİT ÖZELLİKLER: 4.1-) Tanım: Enjeksiyon makinası erimiş plastiği kalıbın içerisine sıcak halde enjekte eder ve kalıbın içinde sertleşmesini sağlar. Erime sıcaklığı plastik malzemenin cinsine göre 150 o C 400 o C arasında olabilir. Erimiş plastik erime sıcaklığının biraz altında kalıba basılır. Kalıp içinde açılmış sıvı devir daim kanalları vasıtasıyla soğutulur. Kullanılan soğutma sıvı genelde su olmakla birlikte yağ v.b. sıvılarda kullanılmaktadır. Burada önemli olan düzgün bir soğuma için kalıptan ne kadar ısının geri alınacağının hesaplanmasıdır. 4.2-) Isının Hesaplanması: Ocağın temel fonksiyonu plastik malzemenin en iyi şartlarda eritilerek kalıp içine transferini sağlamaktır. Kullanılan kesin sıcaklıklar polimerin bağlı bulunduğu kendi sınıfındaki derecesine; polimer tipine, içindeki katkı maddesinin miktarına ve kalıp doldurma için gerekli özel şartlara bağlıdır. 4.3-) Soğutma: Erimiş plastik kalıp boşluğuna ulaştığında kalıptan ısı geri alınmalıdır. Birçok durumda kalıbın sıcaklığı ortam sıcaklığı kadardır. Bir baskı süresinde en uzun süre soğuma süresidir. Soğumayı homojen bir şekilde sağlayıp bu süreyi ne kadar kısalta bilirsek üretim zamanını o derecede düşürebiliriz. Soğuma süresinin uzun olması polimerlerin ısı iletkenliğinin düşük olmasıdır. Bundan dolayı soğuma süresinin kısalması bakımından kesitlerin ince yapılması önem taşımaktadır. Katkılı polimer karışımı katkısız polimerlerden daha hızlı ısı alıp verir. Termoplastiğin içerisine katılan katkı maddeleri sertliği, çekme mukavemetini ve boyutsal dengeyi gerçekleştirmek için katılır. Polimerlerin özgül ısıları katkı maddelerinden yüksektir. Karışım sonucunda erime sıcaklığı bir miktar artsa da ısı ihtiyacı azalacağından ısının transferi daha kısa sürede yapılacak ve zaman tasarrufu sağlanacaktır. 4.4-) Kalıp Soğutma: Baskıda, kalıba transfer edilen ısı kalıptan uzaklaştırılmalıdır. Bu, kalıp içine yerleştirilmiş soğutma kanallarından soğutma sıvısı-genellikle su-geçirmek suretiyle yapılır. Her bir enjeksiyonda geri alınması gereken ısı biliniyorsa kalıbın o sıcaklıkta kalması için gerekli soğutucu sıvı miktarları hesaplanabilir. Bunu yaparken soğutucu sıvının homojen soğutma yapabilmesi için kalıp içinde dolaşma şekli ve müsaade edilebilir sıcaklık farklılıkları belirlenmelidir. Bu da ortalama akışkan sıcaklığının 2 o C civarında alınır. Bu, sıvının kalıba ortalama akışkan sıcaklığının 2 o C altında girmesi ve ayrılırken 2 o C üzerinde çıkması anlamına gelir. Bunu kontrol etmek için çiler kullanılır. Bu cihaz suyun otomatik olarak kontrolünü sağlayarak kalıpta dolaşan suyun istenilen 2 o C aralığında olmasını sağlar.

15 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 5: SIVILARIN AKMASI:

16 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: SIVILARIN AKMASI: 5.1-) Tanım: Akmanın kalıp dizaynında iki yönü vardır. Birincisi soğutma sıvısın kalıp içerisinde dolaştırılarak kalıbın ısısını alması için dolaştırılması, ikincisi erimiş polimerin yolluk sisteminden akarak kalıbı doldurması. Su gibi basit moleküllü sıvıların akması kolaydır fakat erimiş polimerin, uzun ve iplik yumağı gibi karışık moleküllerin akması ise zordur. 5.2-) Soğutma Sistemleri: Soğutma sıvısı bir pompa ile ısısının alındığı soğutucu eşanjörden esnek borularla kalıp içerisine açılmış kanallara gönderilir, kalıp içinde basıncı düşüp ısınarak diğer bir esnek boruyla dışarıya çıkarılır. Kalıbın her iki yarısı bu esnek borularla ayrı ayrı bağlantılıdır. Soğutma kanalları kesiti genelde daireseldir. Soğutucu sıvının akma oranı, aktığı kanalların boyutlarına bağlıdır 5.3-) Akma Direnci: Viskozite sıcaklık arttıkça azalır. Yüksek sıcaklıktaki düşük viskoziteli sıvı daha düşük çaplı kanallar kullanmamıza ve aynı akma şartlarında daha uzun kanal kullanmamıza imkân sağlar. Örneğin soğutma sıvısı olarak yağ kullanırsak, yağ aynı sıcaklıktaki sudan daha akışkandır ve yağ genellikle sıcak kalıplarda kullanılır. 5.4-) Erimiş Polimerler: Erimiş polimerler basit sıvı karakteristikleri göstermez. Fakat kayma oranının artışı ile kayma gerilmesinin azalması gibi bir özellik gösterirler. Basınç arttığında buna bağlı olarak akmada kolaylık elde ediliyor. Bu olaya dinamik viskozitenin kayma oranı artışıyla azalması da denilebilir. Bu davranış polimerin uzun zincir yapısından dolayı yüksek basınç ve hızlarda moleküllerin çözülmesi ve birbirleri üzerinde kaymalarının kolaylaşması sebebiyle ortaya çıkar. 5.5-) Kanal Kesiti: Yolluk kanallarında yuvarlak kanal kesiti dışında, kanal kesitleri de kullanılmaktadır. Bunların kullanılması kalıbın tek bir yüzüne işlenebilmeleri nedeniyledir. Erimiş plastik soğuk kalıp içindeki yolluklardan ilerlerken, kalıp yüzeyine değen kısımları tabakalar halinde donar. Bu donan kısım sıcak plastikle yolluk arasında kalarak bir izolasyon bölgesi oluşturur ve geriden gelen erimiş plastiğin kalan kesitten ileriye doğru hareketini kolaylaştırır. Kullanılan kesit alan daireselliğe yaklaştıkça kullanılabilir kesit alanın oranı artmaktadır. Bu da yolluklarda dairesel kesit kullanmanın avantajını göstermektedir. Şekil ) Kalıp Doldurma ve Diğer Faktörler: Teknik açıdan erimiş plastiğin akışkanlığının sabit bir seviyede kalması için kalıp, plastiğin erime sıcaklığında olmalıdır. Ticarette ise baskı mümkün olduğu kadar hızlı soğutulmalıdır. Sıcak ve erimiş plastik soğuk kalıba enjekte edildiği zaman, soğuma hemen ve düzgün olmayan bir şekilde başlar. Buna ilave olarak polimer viskozitesi polimer ilerledikçe ve kalıbı doldurdukça artar. Kalıbı doldurmayı teknik ve ticari açıdan optimum olan bir noktada gerçekleştiririz.

17 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 6: ENJEKSİYON MAKİNASI ve KALIP DİZAYNINA ETKİLERİ:

18 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: ENJEKSİYON MAKİNASI ve KALIP DİZAYNINA ETKİLERİ: Kalıp dizayn edilmeden önce makina dizaynına uygunluğu hesaba katılmalıdır. Kalıp dizaynının makinaya uygunluğunu seçerken ve işlemin tamamını anlamak için aşağıdaki faktörleri göz önüne almalıyız; o Enjeksiyon baskısı yapılacak parçanın kullanım yeri o Kullanılacak polimerin yapısı o Parça kalitesi ve üretim hacmi bakımından prosesten istenilenler o Hammadde, enerji, kalıp maliyeti açısından ekonomik geçerliliği Enjeksiyon baskı makinası üç ana bölüme ayrılır. Bunlar; o Makine gövdesi o Enjeksiyon ünitesi o Kapatma ünitesi Plastik enjeksiyon kalıplama yöntemi; toz veya tanecikli yapıdaki plastik ham malzemesinin ısıtılmış bir enjeksiyon makinesi silindirinden eritilerek, genelde bir sonsuz vidanın yardımıyla silindirin uçundaki lüleden bir basınç uygulanarak kapalı kalıp boşluğunun biçimini alarak katılaşmaktadır. Şekil 6.1 Vidalı enjeksiyon ünitesi Enjeksiyon makinelerin plastikleştirme mekanizması, bir torpido kullanılan pistonlu tipten, sonsuz vida tipine dönmüştür. Plastik endüstrisinde kullanılan makinelerin yaklaşık %60 ını vidalı, %35 ini de dalıcı pistonlu enjeksiyon makineleri kullanılmaktadır. 6.1-) Makine Gövdesi: Kilitleme ve enjeksiyon ünitesinin monte edildiği yerdir. Ana fonksiyonu; boyutsal, dengeli, hassas ve kuvvetli olmasıdır. Enjeksiyon kalıp işlemi bu üniteye yüksek gerilim yükler. Deformasyon olmadan bu gerilim emilmelidir.

19 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: ) Enjeksiyon Ünitesi: Plastik enjeksiyon makineleri piyasada iki tipte kullanılmaktadır. Dalıcı piston enjeksiyon ve Helezon (vidalı) enjeksiyon makineleri kullanılmaktadır. Dalıcı pistonlu enjeksiyon makinesi: 450 gram kapasitelidir. Bu enjeksiyon makineleri üzerinde bulunan huni içerisinde, talaş veya bocuk haldeki plastik madde doludur. Beslenme kanalı yardımıyla plastik madde enjeksiyon silindirin arka boşluğuna akar. Dalıcı piston, silindir içerisinde plastik maddeyi sıkıştırır. Akışkan haldeki plastik madde, basınç ve sıcaklık altında kalıp boşluğuna enjekte edilir. Ancak vidalı enjeksiyon makineleri oranla, dalıcı piston enjeksiyon makineleri kalıplama hızı daha düşük ve basınç kaybı daha fazladır. Bu nedenle dalıcı piston ucundaki enjeksiyon basıncı, enjekte memesi ucundaki basınçtan daha azdır. Vidalı enjeksiyon makinelerinde ise, silindir içerisinde ve enjeksiyon memesi ucundaki basınçlar aynıdır. Şekil 6.2 Dalıcı pistonlu enjeksiyon makinesi Helezon enjeksiyon makinesi: helezon plastik maddesini ısıtma bölgesine almakta ve piston görevi görerek ermiş plastiği kalıba enjekte etmektedir. Bu makinelerde helezon dönmekte ve huniden granüller (hammadde) içeri almaktadır. Helezonun dönme hareketi ile ileri doğru sürülen granüller hem ısıtıcılardan aldığı ısı hem de helezonun sürtünmeden dolayı oluşturduğu ısı ile ergimektedir. Ergiyerek ileri doğru hareket eden plastik malzeme meme boşluğuna dolmaktadır. Ergimiş malzeme meme boşluğuna dolmaktadır. Erimiş plastik meme boşluğuna yeterli miktarda doluncaya kadar helezon geriye doğru hareket etmektedir. Helezonu geri gelmesi esnasında helezon arkasında oluşan geri basıncı hidrolik piston belirli bir değerde tutmaktadır. Bu sayede helezon geri dönme hızı azaltılarak meme boşluğuna daha homojen bir karışım elde etmektedir. Granüllerin meme boşluğuna yeterince dolmasından sonra helezon, hidrolik piston vasıtasıyla ileri doğru hareket etmektedir. Helezonun ileri hareketi ile meme boşluğuna ergiyik, yüksek basınçla kalıp boşluğuna enjekte edilmektedir.

20 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 6.3 Helezonlu enjeksiyon makinesi 6.3-) Sıkma ünitesi: Sıkma ünitesi; kalıbın kapanması, enjekte edilen malzemenin ürün haline dönüşmesi (katılaşması) için kalıbın kapalı tutulması ve kalıplama işleminden sonra ürünün çıkarılması işlemlerini yapmaktadır. Yatay bir prese benzeyen mengene ünitesi, plastiğin çok yüksek basınçlarda enjekte edilmesi sebebiyle kalıbı enjeksiyon ve tutma basınçları safhasında sıkıca kapatmakta ve kalıbın enjeksiyon basıncına yenilerek açılıp ürünün çapak yapmasını önlemektedir. Enjeksiyon piyasasında en çok iki tipte hidrolik sıkma sistemi kullanılmaktadır. Bunlar; direkt hidrolik sıkma ve kelebek sıkma sistemleridir. Direkt hidrolik sıkma sistemi; hidrolik kuvvet uygulaması ile yapılır. Bu piston makinenin hareketli tarafındadır. Plakanın ileri hareketi ve uygulanan kuvvet sıkma silindirindeki sıvıya uygulanan yük basıncıyla kontrol edilir. Plakanın hareket hızı genellikle sıvının giriş boğazındaki giriş ve çıkış hızları oranları ile kontrol edilir. Şekil 6.4 Direk hidrolik sıkma sistemi Kelebek sıkma sistemi, hidrolik hareketlendirici silindir kelebek sistemi, bağlantılarının ve hareketini kontrol eder. Bu şekilde hareketli plakanın açılıp kapanmasını sağlar. Sıkma kuvveti mekanik olarak kelebek sisteminin açılmasıyla sağlanır. Dizayndaki bağlantılar sebebiyle mekanik olarak avantaj sağlanır. Bu da hidrolik olarak uygulanan kuvvetin 1/20 sinin katlanmasıyla olur. Sıkma gücü, sıkma yüksekliğinin ayarıyla ayarlanabilir. Buda sıkma vidasındaki bağlantılarının ileri geri çevirmesiyle sağlanır. Sıkma tonajı kolanlardaki uzamadan hesaplanır.

21 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 6.5 Kelebek sıkma sistemi 6.4-) Plastik Enjeksiyon Kalıp Elemanları: Kalıp elemanları denildiği zaman üzerinde bulunan parçalar akla gelmektedir. Bunlar yolluk burcu, yolluk çekme pimi, kılavuz pim, itici pim, itici plaka, merkezleme bileziği, burç, dayama pimleri, paralel bloklar, destek plakası, sütunlar ve benzeri elemanlar vardır. Plastik enjeksiyon kalıbı Şekil 8 de görülmektedir. kaliplanacak parça Kilavuz pim Geri itici pim Burç Itici pim Destek plakasi Yolluk çekici pim Paralel blok Itici plaka Itici baglama plakasi Dayama pimi Şekil 6.6 Plastik enjeksiyon kalıbı Merkezleme bilezigi Yolluk burcu Üst tespit plakasi Sabit çekirdek baglama Sabit çekirdek Hareketli çekirdek Hareketli çekirdek baglama Kilavuz pim Burç Alt tespit plakasi

22 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Yolluk burcu: Yolluk burcu, plastik giriş ağzı içbükey küresel yüzü enjekte memesine uyum sağlanır. Ayrıca, yolluk burcunun plastik giriş ağzı kavis yarıçapından biraz büyük yapılır ve burç ağzında sertleşen artık plastik maddenin enjekte memesi oturma yüzeyine kalması önlenir. 2. Merkezleme bileziği: Sabit veya hareketli kalıp yarımları üzerinde yolluk burcu ile enjekte memesinin aynı merkezde çalışmasını sağlar. 3. Üst tespit plakası: Kalıbın sabit kısmını enjeksiyon makinesinin sabit tablasına bağlamada, kalıbın dayanımını artırmak ve kalıp elemanlarının kolay montajı yapılması içinde kullanılır. 4. Sabit çekirdek bağlama plakası: Kalıbın enjeksiyon memesine gelen kısmında, içine kılavuz pim konmakta ve aynı zamanda sabit çekirdeği, dişi kalıp bloklarını ve yolluk burçlarını tutmaktadır. 5. Sabit çekirdek: Kalıp yarımın sabit olanına bağlanır. Plastik parçaların bir kısmı, sabit çekirdek verir. Kaliteli çelikten ( çelik, yay çeliği gibi ) yapılır. Sertleştirilir, (HRc arasında); gerekirse krom kaplanır. 6. Hareketli çekirdek: Bu da sabit çekirdek gibi, parçanın bir kısmını veren çekirdektir. Buna erkek kalıpta denir. Kalıbın hareketli olan yanına bağlanır. Sabit çekirdekte kullanılan şartlarda, malzemenden yapılır. 7. Kılavuz pim: Sulanmış ve taşlanmış pimler bir birine tespit edilmekte ve kalıp iki yarım kısımlarını tam ayarında tutmaktadır. Sementasyon çeliğinden yapılır. 8. Burç: Sulanmış ve taşlanmış pimler bir birine tespit edilmekte ve kılavuz pimlerine yataklık yapmaktadır. 9. Hareketli çekirdek bağlama plakası: Kalıbın kısmının, üst plakasıdır. Hareketli çekirdek bu kısma bağlanır. 10. Destek plakası: Hareketli çekirdek bağlama plakasının arkasındadır ve onu destekler. Yüksek basınç altında, maça plakasının deformasyonu önler. 11. Paralel bloklar: Alt tespit plakanın üstüne, kalıplandıktan sonra itici pimlerin çıkardığı iş parçasının dışarı alabilmesi için boşluk sağlamak amacıyla dayama plakasının altına tespit edilir. 12. Geri itici pim (geri döndürücü): İtici bağlama plakasına yerleştirmekte ve itici bağlama ve itici plakaları hareket ettirmektedir. Böylece itici pimler kalıbın kapanması için alt konuma getirilmiş olmaktadır. 13. İtici pim: Kalıbın açılması esnasında parçanın çıkarılması için kullanılır. İtici sistemi enjeksiyon makinesi tarafından veya kalıbın açılmasıyla hareket eder. İtici pimler genellikle krom vanadyumlu çelikler veya nitrasyon çelikleriyle yapılır. 14. Yolluk çekici pim: Yolluğun açık olan alt kısmına doğrudan doğruya yerleştirilmektedir. Çevrim bittikten sonra yolluktaki malzemenin burstan çekilmesinde kullanılmaktadır. 15. İtici bağlama plakası: İtici pimlerin, geri döndürücü pimlerin bağlandığı plakadır 17. İtici plaka: İtici bağlama plakası pimler için, destek görevi yapar. İtici bağlama plakasına bağlanır. 18. Dayama pimi: İtici plakaların oturduğu pimlerdir. Geri döndürücü ve itici pimlerin, istenilen seviyeye gelmesini sağlar. 19. Alt tespit plakası: Kalıbın en alt kısmında ve enjeksiyon makinesinin hareketli tablasına bağlanmaktadır.

23 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 7: KALIBI ANLAMA:

24 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: KALIBI ANLAMA: 7.1-) Kalıp Terminolojisi: ) Kalıp Göz Sayısı; Kalıp boşluğu içine erimiş plastiğin gönderildiği ve soğutulduğu kısımdır. Kalıp ihtiva ettiği kalıp boşluğu sayısına kalıp göz sayısı denir ) Erkek Kalıp; Kalıbın iç kısmını oluşturan kalıp boşluğunun oluşmasını sağlayan kısımdır. Parça soğuma esnasında çekme karakteristiğinden dolayı erkek kalıbın üzerine çekilir ve kalıbın dişi kısmından ayrılır. Bu nedenle parçanın atılması için iticilerin erkek kalıbın tarafına yerleştirilmeleri gerekir. İtitci sistemi makinanın hareketli kısmının arkasına yerleştirildiği için kalıbın erkek kısmı makinanın hareketli plakasının olduğu tarafa takılır ) Kalıp Boşluğu; Baskının dış yüzeyini belirler ) Kalıbın Ayrım Çizgisini Belirleme; Kalıp erkek ve dişi yüzeylerinin kalıp kapanmasından sonra oluşturduğu çizgiye denir. Parçanın kolayca dışarı atılmasını sağlamak için aynı hat üzerinde kurulmaz. Parçanın yan tarafına alınarak kalıp dizaynı basitleştirilir. Ön yüzünden ayrılarak çapak gizlenir ) Havalandırma; Polimerlerle birlikte kalıpta hapsolan havayı, kalıp yüzeylerinin birleştiği kalıp ayrım çizgisine sığ yarık açılarak bu sorun giderilir. Şekil 7.1 Havalandırma ) İticiler; İtici sistem, karmaşıklığı ve tasarımına göre çeşitlilik gösterir. İtici sistemin temel fonksiyonu kalıp açılması esnasında parçanın dışarı atılmasıdır ) Arka Plaka; Arka plakanın kullanıldığı fonksiyonlar; o Her iki kalıp parçasını bir arada tutan bağlantı yeri olarak o Kalıbı makine plakasına bağlamak için yer temin etmesi o Kalıp yapımında serliği sağlaması o Bağlantı destek kalıplarının boyutu bir kalıptan diğerine stabilize edilir ) Yolluk Burcu; Silindirik bir parça genellikle kalıbın dişi kısmına yerleştirilir. Enjeksiyon ünitesinin kalıbı doldurması için giriş noktasıdır. Makine memesi ile burç arasındaki sızıntıyı en aza indirmek bir diğer görevidir ) Sabitleme Halkası; Dişi kalıp plakasının arkasına açılmış yuvarlak boşluk içine konulan merkezleme halkasıdır. Fonksiyonu kalıbı sabit plakaya yerleştirmektir. Enjeksiyon ünitesiyle yolluk burcunun aynı merkezde olmasını sağlar. 7.2-) Doğru Kalıbın Seçilmesi: İyi bir kalıp tasarımcısı aşağıdakiler hakkında mümkün olduğunca fazla bilgi toplamalıdır ) Parça: Müşteriden imzaladığı en son teknik çizimi almalıdır. Parça ile ilgili ticari bilgileri toplamalıdır. Her bir baskı zamanı tahmin edilmelidir ) Malzeme: Kullanılacak malzeme ile ilgili bilgiler toplanmalıdır ) Makine Verileri: Makine ile ilgili özellikleri bilmelidir.

25 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 8: İKİ PLAKALI KALIPLAR:

26 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: ) Tanım: Kalıp endüstrisinin en çok kullanılan enjeksiyon kalıbı türüdür. Kullanıcıya kolaylık sağladığı ve basit dizayn edildiği için tercih edilir. Standart kalıp seti kullanıldığı için ayrıca en ucuza dizayn edilen kalıptır. Ana dezavantajları; yolluk giriş pozisyonlarındaki sınırlamalar, klasik besleme sisteminde çoklu kalıplarda kalıp boşluklarını doldurmak için balanslı yolluk sisteminin yeterli olmaması ve yüksek miktarda artık malzeme çıkmasıdır. Şekil 8.1 İki Plakalı Kalıp 8.2-) Kalıp Yapımı: Kalıp dizayn konfigürasyonlarındaki en basit sistemdir. Kısaca erkek ve dişi plakadan ibarettir. Kalıbın her iki parçasının içine erkek ve dişi kalıp parçaları çeşitli metotlarla yerleştirilir. En çok kullanılan iki metot; Kalıp plakası üzerine erkek ve dişinin doğrudan işlenmesi Erkek ve dişiyi iki ayrı lokmaya işleyip, bu lokmaları kalıp plakalarında açılan boşluklara yerleştirme. Kalıp tasarımcıları tarafından kalıp yapım tekniği dikkatli bir şekilde seçilerek aşağıdaki noktalar göz önünde bulundurulmalıdır; Erkek ve dişi kalıp boşluğunu lokmaların üzerine işlemek bazı avantajlar sunar. Bunlar; kalıbın kolay servis yapılabilmesi, yüksek parça işleme hassaslığıdır. Erkek ve dişi lokma kullanmak kalıp yapımcısına hassas kalıp yapma imkânı sağlar. Lokma şeklinde parça kullanılması kalıp soğutmada sorunlara neden olabilir. Bu nedenle kalıp soğutma lokma çevresindedir. Kalıp montaj metodu; kalıp parçalarının hassas bir şekilde montajı kalıp kapama ve kilitlenmesi esnasında kalıbın zarar görmemesi için gereklidir. Eğer kalıp kırılmaya müsait lokma özelliğine sahip ise, kalıp içindeki lokmalar öyle ayarlanmalıdır ki bunların kalıp kullanımından zarar görmesi engellenmelidir. Kalıp koruma özellikleri aşağıdaki şekilde kalıp koruma özelliğine sahiptir;

27 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: o Erkek ve dişi kalıp lokmaları kalıp kapanması esnasında birbirinin içine geçmeden önce kalıp burçlarının birbirinin içine geçmesi sağlanmalıdır. o Bu kalıp ve mil burçlarının eğimleri, kalıp erkek ve dişi lokmalarının eğiminden az olmalıdır. Kalıp kapanmasından hemen önce ve kalıp kapanması esnasında yükün bu millerin üzerinde olmasını sağlar. o Erkek ve dişi kalıp lokmalarının eğim açıları,mil ve burçların kontak açısından ufak olursa, kalıp kapatma parçaları daha yumuşak ve daha tok çelikten imal edilmelidir. o Eğer parça dizaynı, kalıp boşluğu eğim açısının maksimum olmasına, özellikle sert polimer basıldığında müsaade ediyorsa, kalıp içi eğim açısını arttırmak, kalıp açıklığında basılan parçanın kalıba yapışmasını azaltır. o Kalıbın boyutları; büyük dişi ve erkek kalıp plakalarının lokmalı halde dizaynı yapılır. o Isıl işlemle ilgili; kalıbın kullanım esnasında eskimesini azaltmak için yeterince sert olması için ısıl işleme ihtiyaç duyulur. Plakalar sertleştirilmediği için eğer sertleştirme yapılacaksa kalıpta lokmalı dizayn kullanılır. Kalıp bakımıyla ilgili; kalıbın servise uygun ve kalıp bakımının daha kısa sürede yapılması için aşağıdaki şekilde dizayn edilmelidir. o Eskimenin çok olduğu yerlerde standart kalıp parçalarının kullanımı. o Çok zor eskiyen özellikle erkek ve dişi lokmaları kullanmak. o Ön yüzeydeki eskimeyi engelleyici özellikleri kullanmak. o Eskiyen kısımların dizaynını, parçanın hassaslığına ve karmaşıklığına göre basitleştirme Dizayn esnekliği; belirli ürünlerin dizaynında istenen yüksek dizayn esnekliğine cevap verecek şekilde kalıp dizayn edilmelidir. Örneğin lokmaların kalıp makine üzerindeyken değiştirilebilir olması gerekir. Kalıp dizaynı kalıba kolayca ulaşabilme ve kalıp montajında minimum zaman gerektirecek şekilde kalıp dizayn edilmelidir. Proje üzerindeki finansal baskı; Dizayn mühendisleri projelerine başlamadan önce, projedeki finansal maliyeti tam olarak bilmek zorundalar. Projesi yapılan kalıp ömrü üretilecek parça sayısına göre hesaplanmalıdır. Bu hesap kalıp maliyetinin temelini belirler. Az sayıda parça üretecek kalıpta sertleştirilmiş çelik kullanmak suretiyle kalıp yapmak ne kadar yanlışsa, çok sayıda parça üretilecek kalıpta da kısa sürede eskiyecek malzeme ve parça kullanmak o derece yanlıştır. İki durumda kalıp maliyeti anlamında israf demektir.

28 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 9. YOLLUK ve YOLLUK GİRİŞ DİZAYNI: 9.1-) Tanım: Kalıp dizayn mühendisleri için kalıp boşluğunu doldurmanın önemi büyüktür. Besleme sistemlerinin geometrisi, uzunluğu boyu ve hacminin kaliteli parça üretimine direkt etkisi vardır. Erimiş plastiğin aktığı yolun mümkün olduğunca

29 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: kısa, düzgün ve en az dönemeçli olması aranır. Temel kalıp besleme sistemi üç parçadan ibarettir. Kalıp giriş yolluğu, yolluk, yolluk girişi. 9.2-) Donarak Akma Karakteristiği: Etkin kalıp besleme sistemi dizaynında, erimiş plastiğin akma tabiatının anlaşılması ve bunun akma kanal geometrisine etkisine, basınç transferi ve akma etkinliği yönünden etkilerinin anlaşılması gereklidir. Sıcak erimiş polimer soğuk kalıp yüzeyiyle temas ettiğinde temas yüzeyinde donma görülür. Bu dona yüzey bir izolatör görevi görür ve plastiğin erimiş halde iç kısmından akmasını sağlar. Bu donma ile birlikte akma hacmindeki düşüşe bağlı olarak basınç düşmesi olur. Akma donma karakteristikleri yolluk geometrisi tarafından belirlenir ve bunların kanaldaki plastik akma oranına ve basınç iletişimine etkisi vardır. Trapez, dikdörtgen, yarım daire gibi kanallar fazla tercih edilmez. Bu tip yollukların etkin akma hacimlerinde azalma görülür ve basınç düşüşler fazla olur. Baskıdaki kalıp içi kontrolü azdır. Yuvarlak yolluklar bunlara göre çok daha verimlidir. Şekil 9.1 Temel kalıp besleme elemanı Şekil 9.2 Farklı yolluk kesitleri Yolluk sistemi kesitinin, yolluk sistemini dışarı atmada gerekli itici kuvvetlerin üzerine etkisi de vardır. Tam yuvarlak yolluk sistemi, diğer yolluk sistemlerine göre daha iyi akma ve kalıptan atılma karakteristiklerine sahiptir. Fakat bu yolluğun her bir yarısının bir kalıp plakaya işlenmesinin zorluğundan dolayı yapılması pahalıdır. Bunun yerine makul akma ve kalıptan atılma karakteristiklerine sahip tabanı eğimli trapez yolluk daha ucuza üretildiğinden kullanılabilir. 9.3-) Yolluk Şekli: Yolluk planı ve şekli aşağıdaki özellikleri yerine getirmelidir; o Her kalıp boşluğuna eşit basınç nakledilmesini sağlamalıdır.

30 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: o Her kalıp boşluğuna giren yolluğu mümkün olduğunca kısa yapmalıdır. o Kalıptan kolayca atılmalarını sağlayacak şekilde olmalıdır. o Uygun şekilde fonksiyonu yerine getirirken en düşük ağırlıkta olmalıdır. Yolluk planlamasında iki temel yolluk sistemi vardır. o Balanslı yolluk dizaynı, o Balanssız yolluk dizaynı. Şekil 9.3 Balanslı ve balanssız yolluk dizayn şekli Yolluk seçiminde, üretilecek üründe aranan kalite önemli bir faktördür. Balanssız yolluk sisteminde, kalıp giriş yolluğuna yakın kalıp boşluğunun önce dolma eğilimi vardır. Bu durumda kalıp giriş yolluğuna yakın kalıp boşluğuna gereğinden fazla malzemenin dolması meydana gelirken, kalıp giriş yolluğundan uzaktaki kalıp boşluğuna plastiğin yetersiz dolması gözlenir. Sonuç olarak çıkan üründe boyut ve ağırlık farklılıkları gözlenir. Kalıbın balanssız dolma özelliğinden dolayı kalıpta çapak oluşma ihtimali artar ve bunun kontrolü zorlaşır, zamanla kalıp yüzeyinde çökme oluşabilir. Kalıp doldurmanın balanssız olduğu durumlarda her kalıp boşluğundaki basınç düşmesi her bir yolluk girişinin boyutları değiştirilerek eşitlenebilir veya yolluksuz kalıplarda yolluk giriş pozisyonuyla balanslı doldurma sağlanabilir. Bütün yolluk sistemler ve bütün yan yolluklar veya bağlantılar, mümkün olduğunca basınç düşmesini minimize etmek için yuvarlanmalıdır, eğimlendirilmelidir. Yolluğun sonuna erimiş akan plastiğin önündeki daha az sıcak plastiği hapsetmek için yolluk çapına eşit boyda boşluk yapılmalıdır. 9.4-) Yolluk Giriş Pozisyonu ve Dizaynı: Kalıp boşluğuna erimiş polimerin aktığı yola göre yolluk girişinin bulunduğu yer önemlidir. Yolluk giriş bölgesinin seçiminde göz önüne alacağımız diğer faktörler; o Baskının estetik görünüşü o Kalıba tekrar yolluk girişi takılması o Baskının karmaşıklığı o Kalıp ısıtma o İşlenecek polimerin özellikleri o Yolluk girişinden beslenen polimerin hacmi ve besleme oranı o Kaynak izinin oluşacağı yerin önemi o Kalıp doldurma eğrisinin sonucu olarak, kalıp içinde gazın çıkamadığı ve bu gazın bulunduğu bölge 9.5-) Yolluk Giriş Tipleri: Yolluk giriş dizaynı kullanılma yerine göre farklılık

31 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: gösterir. Yolluk giriş bölgesinin tespitinde etkili olan faktörler aynı zamanda yolluk giriş dizaynına da etki eder. Tek gözlü kalıplarda veya büyük tek parçalı baskılarda direkt besleme yolluk giriş sistemi benimsenir. Yolluk sistemine ihtiyaç yoktur. Direkt besleme yolluk girişi parçanın ağırlık merkezine yerleştirilir. Şekil 9.4 Direkt yolluk girişi 9.6-) Kenar Yolluk Girişi: En basit yolluk giriş dizaynıdır ve kolayca işlenebilir. Kenar yolluk girişinin yapımının kolay olmasına rağmen kullanım alanı sınırlıdır. Çünkü bu diyaznın kalıp doldurma karakteristiği iyi değildir. Yolluk giriş geometrisi erimiş plastiğin kötü bir şekilde girişte yayıldığını gösterir, parça yüzeyi kötü olur. Şekil 9.5 Kenar yolluk girişi 9.7-) Fan Yolluk Girişi: Kenar yolluk girişinin şekillendirilmiş halidir. İnce parçaları doldurmada kullanılır. Erimiş plastik kapıdan yayılarak girer ve bunun sonucunda kalıp doldurma işlemi düzgün olur. Fan yolluk girişi parçanın yamulmasını azaltır ve parçanın düzgün yüzeyli çıkmasına yardımcı olur. Etkin sonuç almak için yolluk girişinin parçayla temas yüzeyinin büyüklüğü besleme yolluğunun kesitinden büyük olmamalıdır. Büyük yolluk giriş alanından dolayı yolluğun kesilmesi veya koparılması esnasında hafif yolluk giriş izi problem olabilir.

32 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 9.6 Fan yolluk girişi 9.8-) Diyafram Yolluk Girişi: Silindirik veya içi boş parçalarda konsantriklik ve kaynak kuvveti istendiği zaman kullanılır. Balanslı kalıp doldurmak için minimum yolluk giriş uzunluğu 0,5-1mm tavsiye edilir. Şekil 9.7 Diyafram yolluk girişi 9.9-) Halka Yolluk Girişi: Genellikle silindirik ve iç çapının boyutlarının dış çapından daha önemli olduğu parçalarda kullanılır ) Yolluk Yolluk Girişi: Baskı, diyafram veya halka yolluk girişine göre çok daha büyükse kullanılır. Fazla polimerin akmasına izin verir. Silindirik, kalın büyük ağırlıkta enjeksiyon gerektiren parçaların yapımında kullanılır ) Tünel Yolluk Girişi: Baskı sonrası yolluk girişinin parçadan otomatik olarak kopmasına imkân sağlar ) İğne Yolluk: Bu tip yolluk girişi kullanım esnasında otomatik olarak yolluk girişinin kopmasına imkan sağlar ) Kulaklı Yolluk Girişi: Plastiğin kalıp içerisinde yılan gibi akmasını azaltır. Büyük dekoratif parçaların yapımında, estetik görünüşün önemli olduğu yerlerde kullanılır. Kulak kısmının parçadan kopması pahalı bir işlemdir. Bundan dolayı parçanın öyle bir yerine konmalıdır ki, parça basıldıktan sonra orada bırakılabilsin, her hangi bir kullanım fonksiyonu olsun.

33 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 10. KALIP SOĞUTMA: 10-) Plastik Enjeksiyonda Soğutma Sistemi:

34 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Enjeksiyonla baskıda temel prensip, sıcak plastiği kalıp içerisine basınçla gönderip ergiyiğin kalıp boşluğunun şeklini alarak bu şekilde kalacak kadar soğuyup sertleşmesini beklemektir. Kalıp sıcaklığı, baskı süresini belirleyeceğinden önemlidir. Sıcak kalıpta ergimiş plastik, kolayca akmasına rağmen, baskının soğuyup kalıptan dışarı atılabileceği sıcaklığa düşme süresi uzun olmaktadır. Bunun tersi olarak, soğuk kalıpta erimiş plastiğin soğuması çabuk olur, bazı durumlarda kalıbı doldurmadan soğuyup sertleşir. Bu iki durum, en uygun baskı süresini elde etmede alt ve üst sınırları belirlemeye yardımcı olmaktadır. Kalıp sıcaklığını belirlenen sıcaklıkta tutmak için kalıp içine açılmış kanallarda su (veya başka) sıvılar dolaştırılarak sağlanır. Bu kanal ve deliklere soğuma yolları ve bu sisteme soğutma sistemi denir. Kalıbın dolması esnasında en sıcak erimiş plastik kalıp girişinde ve en soğuk erimiş plastik, yolluk girişinden en uzak noktadadır. Soğutma suyunun sıcaklığı, bu kanallardan geçtikçe artar. Bundan dolayı baskıda eşit soğuma sağlamak için, kalıbın sıcak bölgelerime soğuk sıvı ve parçanın soğuk kısımların sıcak sıvı girişi sağlanmaktadır ) Kalıbın Soğutulmasındaki Amacı: o Diğer malzemede olduğu gibi, sıcak plastik soğuduğunda, bir miktar çekme yapar. Üzerinde kalmasını istediğimiz maçayı soğutularak, plastik parçanın çekmesini, dolayı ile maçanın üzerinde kalmasını temin etmek. o Ermiş plastik, enjeksiyon memesinden kalıp boşluğuna girerken, sıcaklık, plastiğin cinsine göre değişerek, 160 o C ila 220 o C arasındadır. Soğutma sistemi olmayan kalıp, birkaç baskıdan sonra ısınacaktır. Isınan kalıp, plastik parçaların katılaşmasını engelleyecektir. Böylece istediğimiz şartlarda parça elde etmemiz mümkün olmayacaktır. İşte böyle istenmeyen durumu, ortadan kaldırmak için, kalıp soğutma sistemi ile soğutularak üretim yapılmalıdır. o Kalıp sıcaklığının 60 o C ila 85 o C arasında tutulabilmesi için, soğutma sisteminden yararlanır. o Kalıbın sıcaklığını istenilen sıcaklıkta tutarak, plastik parçanın, kısa sürede donmasını sağlamak için soğutma sistemi uygulanır ve zamandan tasarruf, üretimde artış temin edilir 10.2-) Kalıbın soğutulmasında Dikkat Edilecek Hususlar: o Soğutma kanalları, kalıplama boşluğuna yakın olmamalı. o Kalıp bünyesinde dolaşan soğutma su miktarı (debisi), kalıba yeteri derecede soğutacak seviyede olmalıdır. o Kanal ve bakır boru ölçüleri, normal basınçlı su dolaşımına uygun olmalıdır. o Kalıba giren suyun sıcaklığı ile çıkan suyun sıcaklığı arasında çok büyük fark olmalıdır ) Tek Parçalı Kalıp Plakalarında Soğutma Sistemleri: Tek parçalı kalıp plakası tipinin sıcaklığı plakaya açılmış deliklerden geçirilen su sirkülâsyonuyla kontrol edilir. Bu delikler birbirine bağlanarak devre oluştururlar. Devre birkaç seviyeli olabilir. Bunun sayısı kalıp plakasının kalınlığına bağlıdır. Kalıbı dişi kısmı ve erkek kısmı birbirine benzemediğinden bunların soğutma devrelerini ayrı ayrı ele almalıdır ) Dişi plakalarda soğutma sistemi: Kalıp plakası ufak sığ bir kalıp boşluğuna sahipse, bu kalıp için en basit yaklaşım iki tane su kanalı kalıp boşluğunun

35 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: her iki tarafına açılır ve bunlar esnek hortumla birbirine bağlanır, akma kanalın sonuna adaptör takılır. Yukarıda anlatılan su devresi Şekil 10.1 de gösteriliyor. Şekil 10.1 Tek parçalı dişi kalıp soğutulması Dışarıda yapılana esnek hortumlu su kanalı bağlantısı, kalıp içine kanal delinerek dahili olarak da yapılabilir [Şekil 10.2]. U şeklinde tasarlanan su devresinden, dar ve uzun kalıp boşluklarının soğutulmasında faydalanılmaktadır. Şekil 10.2 Tek parçalı dişi kalıp soğutması U-devresi Dahili kanalları birleştiren delik açma yerine, freze ile açılmış yarıklı plakayı kalıba bağlamak suretiyle de bu su kanalları elde edilebilmektedir. Burada iki temel tasarım kullanılmaktadır. Şekil 10.3 de kalıp plakasının yanına açılmış delikle bu soğutma kanalları birleştirilerek suyun bu kanallarda devamlı kalıp plakasının içine gömülecek şekilde, şekilde görüldüğü gibi vidalanmaktadır. Bu bağlantıda conta kullanılarak su kaçağı önlenmektedir. Şekil 10.3 U-devresi frezeli ve birbiriyle bağlantılı kanal sistemi Şekil 10.4 deki alternatif dizayn gösterilmektedir. Daha önceki dizaynın aynısıdır, tek farkı bağlantı kanallarının bağlantı plakasının içine açılmış olması ve sonra kalıp plakasının yan tarafına bağlanmasıdır.

36 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 10.4 U-devresi birbiriyle bağlantılı frezelenmiş kanal sistemi Şekil 10.5 deki dikdörtgen su devresi daha fazla su kanalı denilmesini gerektirir, bütün kanallar kalıp boşluğunun dörtkenarına yakın bir yakında geçirilip parçanın her tarafından eşit soğuma sağlanır. Şekil 10.5 Tek parçalı plakanın dikdörtgen su devresi Eğer kalıp boşluğundaki her bir duvarın sıcaklığının kontrolü isteniyorsa, soğutucu plaka metodu düşünülmelidir. Bu plaka kalıbının yan duvarlarına takılır ve soğutma suyu bu plakalar içine açılmış kanallardan geçirilir. Plaka su girişi ve çıkış delikleri haricinde delik açılmamaktadır. Şekil 10.6 de bu tasarım de montaj görünüşü verilmiştir.

37 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 10.6 Soğutma plakası sistemi Her soğutucu plaka kendine ait su girişi, çıkış deliğine sahiptir ve plaka kalıba, sızdırmazlık contası yerleştirilerek bağlanır. Bu tasarımda, kanal genişliği oldukça küçük tutularak türbülanslı akış sağlanır. Akma uzunluğu belirli uygulamalar için uzun tutulabilir. Türbülanslı akış, kalıptan soğutma sıvısına iyi ısı transferi için gereklidir ) Erkek plakalarda soğutma sistemi: Şekil 10.7 de açılı delik sistemi, kalıbın erkek plakasını altından açılı olarak delinmiş soğutma kanalları X noktasında birleşirler, yüzeye oldukça yakındır. Bu deliklerin her birine tıkaç takılır. Giriş Y ve çıkış Z delikleri kalıbın diğer tarafından açılır ve açılı su yollarından şekilde görüldüğü gibi geçer. Şekil 10.7 Erkek soğutma açılı delik sistemi Şekil 10.8 da tıkaçlı düz delik sistemi, bu sistemde delikler erkek plakanın arka kısmına dik olarak açılır. Bu deliklerin alt kısmına tıkaç takılır. Bu kanalar yan açılmış X kanalıyla birbirine dahili olarak bağlanır. Buradan suyun geçmesi sağlanır ve su engelleri ( baffle) şekilde görüldüğü gibi takılır.

38 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 10.8 Erkek kalıp soğutma sistemi baffli ( tıkaçlı) düz kanal Şekil 10.9 de tipik çoklu su devresi şematik olarak gösteriliyor. İlk çizim (a) açılı kanal sistemidir. 6 su devresi, ikişer 3 set olarak bağlanmıştır. Bu özellik erkek lokma çevresinde dengeli sıcaklık dağılımını gösteriyor. Şekil 17 (b) de tıkaç su devresi çiftini gösterirken, Şekil 17 (c) de çok basamaklı su devresini gösteriyor. (a) (b) (c) Şekil 10.9 Çoklu devre a- Açık kanal sistemi b- Su engelli (baffeli) kanal sistemi c- Basamaklı su devresi ) Çok Parçalı Kalıp Plakalarında Soğutma Sistemi: Kalıp soğutama plakası prensibiyle yapılmış çekirdekli (lokmalı) kalıpta; eğer baskının derinliği oldukça ufaksa, soğutma sıvısının sirkülasyonu plakandan yapılır. Plakayı soğutma için benimsenen metot dişi kalıp bloğunun soğutulması için kullanılan metodun aynısıdır.burada kanallar plakaya delinir ve bir birine, soğutma suyunu sirkülasyonu sağlamsı için, dahili ve harici bağlanır. Su kanalını çekirdeğe olabilince yakın bir şekilde yerleştirilmesi arzu edilir.derin olmayan lokma için kanallar direk çekirdeğin altına açılabilir [Şekil 10.10]. Z tipi sistem normalde kullanılır. Buna

39 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: alternatif metot, lokmanın yan tarafına açılmış kanal mevcuttur [Şekil 10.11]. Bu durumda dikdörtgen tipi su devresi kullanılır. Daha derin baskılar için çok baskılı sistem tercih edilir. Bu sistem kombinasyonunu gösterir. Bu soğutma sistemi erkek ve dişi çekirdekte kullanılır. Şekil Kalıp soğutma plakası ile soğutma, Z- su devresi Şekil Dikdörtgen devresi kalıp plakası ) Dişi çekirdeğin soğutma sistemi: Kalıbın dişi lokmasını soğutmak için benimsenen metot, belirli derecede çekirdeğin (lokmanın) şekline bağlıdır. Bu dikdörtgen ve yuvarlak olarak sınıflandırılır. Çekirdek içinde soğutma sıvısının sirkülasyonu kolayca sağlanır. Kalıp plakasıyla çekirdek arasına, su sızıntısına engel olacak contalama sistemi olmadan, delik açılmaması gibi problemler çıkarabilir. Tipik dikdörtgen çekirdek şekli Şekil de gösteriliyor. Burada en basit devre gösteriliyor, daha karmaşık tekli ve çok seviyeli su devreleri kullanılabilir. Bu kalıp boşluğu şekli ve derinliğiyle belirlenir. Dişi çekirdek de bütün kanallar birbirine bağlanıp, tıkaçlanmalıdır. Bu şekilde gerekli harici bağlantı miktarı minimumdur. Dizaynır, her lokma için bir su girişi ve bir su çıkışının olmasını amaçlamalıdır. Eğer su giriş ve çıkış hatları duvara bağlanmış veya makine yakınındaki su adaptörüne bağlıysa kalıp ayarı daha çabuk yapılır. Şekil Lokma soğutma a) U-su devresi b-d ) Alternatif metot

40 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Bu tasarımcıların kalıp dışında pozitif bağlantı sağlaması demektir. Üç alternatif metot Şekil de gösteriliyor. Uzantı parça kalıp plakası üzerindeki deliğe, direkt olarak vidalanır [Şekil 10.12]. Bu metodun dezavantajı çekirdek ve uzantı parçası arasındaki bağlantı kırıldığında, çekirdeğin kalıp plakasından çıkarılmasıdır. Uzantı parçanın sonunda ve ortasında ufak bir meme vardır ve standart kalıp parçası olarak satın alabilir. Bu parça kolay bağlantı elemanların kullanılmasına imkan verir ve kalıp ayar zamanı azaltmada faydalanır. Uzantı parçası, kalıp plakasından lokmaya açılmış deliğe direk olarak vidalanır. [Şekil c]. Bu dizayn (b) de belirtilmiş dezavantajı ortadan kaldırır. Fakat bu yarık ufak bir açıklık olmadığı için kalıpta çapak oluştuğunda arasına plastik şıkışıp kalabilir. Buraya şıkışmış malzemenin temizlenmesi zor ve temizlenmesi esnasında kalıbın öbür yüzüne zarar verebilir. Bununla beraber bu yarık baskıda yeterince uzaksa beklenmedik tehlike oluşturmaz. Kalıp plakası kalınlığı yeterli büyüklükte ise delikler çekirdeğin altına, kalıp plakasına yapılır ve birbiriyle ters yönde delikli dahili olarak bağlanır (Şekil d). lokma ve kalıp plakası arasında su sızması o-ring ile engellenir, şekilde görüldüğü gibi kalıp plakasındaki boşluğuna uygun şekilde yerleştirilir. Bu dizayn daha önceki dizaynların dezavantajlarına sahip olmadığı için tercih edilir. Dar çekirdekler yukarda tanımlanan metotlarla soğutulması zordur, burada klasik soğutma sistemleri yerleştirmek için yeterli alan yoktur. Bu problemin üstünden gelmek için su dağıtım regülâtörü kullanabilir. Bu ünite DME den standart parça olarak satın alınabilir ve basitleştirilmiş görünüş Şekil de gösteriliyor. Şekil DME su şelale sisteminin basit görünüşü Lokma delinir ve musluk takılarak su regülâtörün takılan uygun giriş borusuna takılır. Bu çıkış borusunun diğer ucu su adaptörüne takılır, bu şekilde kalıp alt yüzeyine yakın bir yerde gösteriliyor. Su giriş borusu aynı şekilde su adaptörüne bağlanır. Su regülâtörüne takılan uygun giriş ve çıkış borusuyla çekirdek de soğutma suyu dolaşır. Bu su adaptörü kalıbın diğer parçalarını da soğutana parça olarak görülmelidir. Erkek çekirdek, maça vb. çekirdek soğutma için kullanılan diğer bir metot ise bakır boru kullanılmasıdır. Bu dizayn kalıp alanı ufak olduğunda (yetersiz) uygundur. Borular kanal içine yerleştirilir. Bu belki kalıp içinde diğer deliklere yakın olarak su sızıntı ihtimali olmadan kullanılabilir.

41 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil Lokma soğutma, bakır boru sistemi Kalıp plakası içine belirli bir sayıda (X) kanal açılır [Şekil 10.14]. Bakır borular uygun şekilde eğilerek kanal içine yerleştirilir. Çekirdek plakanın içine takıldığı zaman boruyla direk kontak halindedir. Borunun kontak alanını arttırmak ve ısı transferini arttırmak için, boru çevresindeki boşluk alan düşük erime dereceli alaşımla doldurulur veya dört köşe kesitli boru kullanılabilir. Dört köşe çekirdekler için kullanılan delme işlemi normalde yuvarlak lokmalara alanındaki sınırlamalardan dolayı uygulanmaz. Bununla beraber yuvarlak şekildeki lokmalarda yuvarlak şekilde açılan kanal daha kolayca kullanılabilir. Yuvarlak dişi çekirdek için yapılan direk soğutma dizaynını çoğunluğu bu prensibe göre yapılır. Şekil İle ilgilenelim. Yuvarlak dişi çekirdek standart tip kalıp plakasına takılmıştır. Soğutma kanalı (X) lokmanın çevresine ve ilave kanal (Y) soğutucu girişinin üzerine ve altına açılmıştır, o-ring takılmıştır. Çekirdek lokmaya takıldığı zaman o-ring, plaka ve çekirdek arasındaki su sızıntısına engel olur. Çekirdek takılırken o-ringin zarar görmemesine dikkat edilmelidir. Bu operasyonu Z deki plaka deliği sağlar.

42 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil Lokma soğutma, yuvarlak soğutma metodu (5) Bu kanal plakaya açılan delikle su kanalına bağlanır. Çok gözlü kalıplarda lokmalar bir hat üzerinde olmalı. Böylece diklemesine açılan delik her kanalı birbirine bağlayarak su devresini oluşturur. Şekil Lokma soğutma, birbirine bağlı dizaynı ve çekirdek planı Şekil de yuvarlak daire şeklinde çekirdekleri takılmış kalıp plakasının izdüşümü gösteriliyor. Soğutucu sıvıya iyi bir akma yolu sağlamak için bu kanallar arasında boşluk bırakılmıştır. Bu kanallar su giriş ve çıkışına bağlanmıştır.

43 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Çekirdek boşlukların birbiriyle bağlantısını sağlamak için en büyük miktarda çelik plakanın ortasından işlenerek atılır. Buda kalıp plakasında dikkate değer oranda zayıfladır. Bundan dolayı, kalıp dizayncıları arka plakayı yeterli desteklemelidir ) Erkek Çekirdeğin Soğutma Sistemi: Çekirdek dizayn sisteminden yeterli soğutulmuş baskı sağlamak için sistem geliştirilmiştir, normalde soğutma sıvısı çekirdeğin içine açılmış kanallardan geçerek soğutma sağlanır. Bu dizaynı kullanma geniş ölçüde lokmanın büyüklük ve şekline bağlıdır. Büyük derin olmayan kutu için soğutma için gerekli dizayn, ufak çaplı uzun kalem için gerekli dizayndan farklıdır. Kalıp tasarımcısı, ermiş plastikten gelen ısıyı erkek çekirdekten uzak bir yere açılmış soğutma kanalıyla uzaklaştıramayacağına karar verdiğinde erkek çekirdeğin içine soğutma kanal açmayı düşünebilir. Sığ erkek çekirdek soğutması benimsenen diğer bir alternatif dizayn spiral su devresidir. Bu dizayn temel olarak çekirdeğin arka yüzüne açılmış spiral şeklindeki kanaldan ibarettir. Fakat pratikte spiral şekli yapmak zor ve pahalıdır. Bundan dolayı karşılaştırmalı spiral normalde benimsenir. Buna örnek Şekil da büyük yuvarlak çekirdeklerin soğutulması için gösterilmiştir. Şekil de Büyük dikdörtgen çekirdeğin soğutulması gösterilmiştir. Birinci örnekte dairesel kanallar serisi açılmıştır ve bunlar birbiriyle kanal vasıtayla bağlanmıştır. Görüldüğü akma yolu uygun şekilde yerleştirilmiş o-ring bütün kanalların çevreleyecek şekilde açılmıştır ve böylece soğutma sıvındaki sızıntıyı engeller. İkinci örnek basit dikdörtgen plandır [Şekil 10.18]. Çizim çekirdeğin yalnızca alt kısmı gösteriyor. Bu dizaynda tıkaçsız tek bir kanal vardır. Alternatif olarak aynı düzenleme yuvarlak lokmada kullanılabilir [Şekil 10.17]. Şekil Sığ çekirdek soğutma, yuvarlak frezelenmiş kanal dizaynı

44 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil Sığ çekirdek soğutma, dikdörtgen frezeli kanal dizaynı Derin çekirdek soğutmada erkek çekirdeğin derinlemesine iç kısmından yapılan su sirkülasyonu lokmanın yüzeyinde etkin bir şekilde ısının uzaklaştırılmasını sağlar. Derin çekirdek soğutması için bir çok alternatif vardır. Derin oda dizaynı Şekil deki İlk örnekte erkek çekirdeğin arkasına açılmış derin bir boşluktur. Buda normalde kolay işleme için yuvarlaktır. Çekirdek plaka içine açılmış cebe ve sıkıca vidayla bağlanır. Bu iki yüzey arasındaki su sızıntı kanal içine konulmuş o-ring ile engellenir. Kullanım esnasında bu oda tamamen su ile dolar. Soğutma sıvısı (X) den girer ve odanın merkezine takılmış borudan geçer (Y). Tek gözlü kalıplarda bu kısımlarda bu kısım erkek çekirdeğin en sıcak kısmıdır. Kalıp yolluk girişinin karşısındadır. Bu derin soğutma sistemi en ucuz soğutma metodu olmasına rağmen, bu dizaynın iki ana dezavantajı vardır. Soğutma sıvısının akma hızı odaya girer girmez dikkate değer ölçüde düşer. Bu bölgede aranan türbülans akışının sağlanmaması demektir ve soğutma sıvısının ısı transferi daha az etkilidir. Şekil b deki Gibi doğru parça dizaynı yapılmamaktan ve işleyememekten dolayı üst kısmında hava cebi oluşur. Düzgün olmayan ısı dağılımından dolayı oluşan baskı problemi vardır. Odaya bağlantılı olarak su çıkışının (Z) yanlış pozisyonlanmasından dolayı hava cebi oluşur. Bu çıkışın odanın en yüksek yerine yerleştirilmesi, kalıp enjeksiyon makinesine takıldığında gereklidir [Şekil a ve şekil b yi karşılaştır.]. Bu sebepten kalıbın derin oda dizaynlı soğutucu oda yapılmışsa, kalıbın içine kalıbın hangi şekilde makineye takılması gerektiği yazılmalıdır. Şekil a) Derin erkek çekirdek soğutma dizaynı Derin oda sistemi b) Doğru pozisyonda olmayan çıkış deliği

45 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Bu dizayn üretim miktarının önemli olmadığı ve maliyetin minimum olması gerektiği haldeki kalıplar için seçilmelidir. Derin oda dizaynı daha etkili dizaynlar için temel oluşturur. Helisel kanal dizaynını daha önce dizayndan daha etkilidir. Bu dizayn Şekil da gösteriliyor. Daha pahalı bir dizayndır. Bu dizaynda daha derin oda çok sıkı şekilde yerleştirilen çelik veya sarı bloktur (ikinci sarı blok paslanmama ve bloğun takılması yönünde tercih edilir.). helis kanal bu bloğun çevresine helis şeklinde açılır. Kalıp plakası bloğundan ve soğutma bloğundan matkapla açılan delik öyle ayarlanmalıdır ki, soğutma suyu V den gelip merkeze açılmış W doğru akar. Bu bloğun kesit görüşü (A-A) ve helis kanaldan sonraki su çıkış kısmı şekilde görüyor. Erkek çekirdek kalıp plakasına o-ringle birlikte takılarak su sızıntısı engel olunur. Bu dizayn soğutucu sıvının tam bir su yolunu takip etmesini ve su sisteminde ölü noktaların (suyun akmadığı) olmamasını sağlar. Çelik blok erkek çekirdeğin iç kısmına pozitif bir destek sağlar ve bundan dolayı bu dizayndaki duvar kalınlığı (Z) daha önceki dizaynlara göre daha incedir. Duvar kalınlığının azlığından dolayı plastik parçadan soğutma sistemine daha hızlı transferi gerçekleşir. Şekil Erkek çekirdek takılmış soğutma dizaynı, helisli kanal sistemi Kabarcıklı sistem dizaynında temelde derin oda dizaynıyla ile aynıdır, ufak çekirdeklere uygun şekilde adapte edilmiştir. Şekil b de görüldüğü gibi çekirdeklerin arka yüzüne ufak çaplı delik açılmıştır. Bubble boru kalıp plakasına takılır ve bu deliğin içine doğru görüldüğü gibi çıkıntıyı yapar. Bundan dolayı arka plakaya uygun su giriş ve çıkış delikleri açılır. Bu sistem için şekilde görülen su devresi kullanılabilir. Soğutma sıvısı giriş deliği (U) dan geçerek bubbler borunun içine buradan da dışarıya çıkış deliğine (V) gider. Bu devrenin tam şematik çizimi Şekil a da gösteriliyor. Not: Her bir çekirdekteki soğutma sıvısının sıcaklık derecesi aşağı yukarı aynıdır. Çünkü bunlar aynı şekilde bağlantılıdır.

46 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil Ufak lokmalar için kabarcık sistemi 10.5-) Diğer Kalıp Plakaların Soğutulması: ) Diğer kalıp plakaları: Çok plakalı kalıplarda, dişi ve erkek kalıp plakalarına ilaveten diğer kalıp plakalarının soğutulmasıyla da ilgilenmek gerekir. Özellikle sıyırmalı plakalı (stripper plate) kalıptaki sıyırıcı plaka ve alttan beslemeli (underfeed) kalıptaki besleme plakasında. Bu plakaların ayrı sıcaklık kontrolleri optimum üretim elde etmek için gereklidir. Genel olarak, integral tipi dişi plaka için kullanılan sıcaklık kontrolüyle aynı şekilde sıcaklık kontrol edilir. Sıvının akma yolu delinir ve birbiriyle bağlanır bu şekilde soğutma sıvısı plakada sirkülâsyona başlar. Şekil Valf itici elemanı soğutma: kabarcık itici

47 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: ) Valf tipi iticiyi soğutma: Valf tipi iticiler normalde baskının oldukça büyük kısmını kapsar. Bundan dolayı bu parçadan toplanan ısının dağılmasını temin edilir. Bununla ilgili birkaç dizayn gösteriliyor. İlk olarak bubbler sistem benimsenir. Valf itici sistemin gövdesi delinerek su soğutma ünitesi yerleştirilir. Su giriş ve çıkış yerine esnek borular bağlanarak itici hareketine engel olunmaz. Soğutucu sıvı giriş yerinden borunun merkezi ve çıkış yerinden borunun dış kısmına gider. Bu valf tipi itici için en basit soğutma metodudur. Eğer istenirse, soğutma sıvısının valf iticinin baş kısmından geçmesi için daha karmaşık soğutma sistemi gerekir. İtici başlığı delinir ve gerekli yerlerine tıkaç takılarak dört köşe tip su devresi oluşturulur. Soğutma sıvısı baş kısmında dolaşarak itici gövdesinde uygun delikten geçer. Burada baş kısmı iki parça halinde yapılmıştır. Soğutma kanalları (a) da gösterildiği gibi bir parçaya açılmıştır. Tıkaçlar (baffle) arkadan frezelenmiş yarıklara takılır. Soğutma sıvısı daha önceki dizaynda olduğu gibi valf bölgesinden uygun kanaldan geçer. Şekil Valf itici elemanlarını soğutma: valf başlığındaki soğutma devresi dizaynı Şekil Valf itici elemanlarını soğutma: valf başlığındaki soğutma devresi dizaynı

48 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: ) Kalıp yolluk girişi yatağını soğutma: Kalıp yolluk girişinde oldukça büyük miktarda plastik malzeme bulunur ve her bir baskıda burada biriken ısınan parçanın kolay dışarı atılabilmesi için geri alınması gerekir. Bundan dolayı kalıp yolluk giriş burcuna ayrı soğutma devresi konulması ısının buradan etkin şekilde uzaklaştırması gerekir. Kalıp giriş yolluğunun şekli yuvarlak lokmaya benzer bundan dolayı yuvarlak lokmalar için soğutma sistemi burada kullanılır ) Düzgün Soğutma Olmadığı Zaman Meydana Gelen Hatalar: Parçaların değişik bölgelerinin farklı sürelerde soğuması ve çekmede faklılıkları aşağıdaki olumsuzluklara sebep olur; o İç Gerilim Oluşmasına, o Parçanın Eğrilmesine, o Parça Yüzeylerin Çökmelere, o Parça İçinde Hava Boşlukların Oluşmasına, o Ölçüler Toleransların Büyümesi Gibi Hatalar Meydana Gelir. Soğumadaki farklılıklar bazı olumsuzluklara sebep olurlar; o İç Gerilim Oluşmasına, o Parçanın Eğilmesine, o Ölçü Toleransların Büyütülmesine Gibi Hatalar Ortaya Çıkar.

49 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 11. İTİCİLER: 11.1-) Tanım: İtici sistemin fonksiyonu, baskı soğuduktan sonra kalıptan atılmasını sağlamaktır. İtici mekanizmanın fonksiyon ve dizayn olarak çok çeşitleri vardır. İtici mekanizmanın seçiminin bağlı olduğu faktörler;

50 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: o Dışarı atılacak parçanın dizaynı o Parçanın estetik görünüşü o Üretimin ihtiyaçları 11.2-) İtici Sistemin Seçimi: İtici sistemin seçiminde, basılacak parçaya bağlı olarak itici yapımıyla ilgili kısa bir istekler listesi yapılır; a-) Parça Estetiği; o İtici pimlerin izleri gözle görülen yerlerde giderilebilir mi? Baskıyı kalıp dizaynında ters yönde yapmakla bu problem aşılabilir. o Parçanın kalıptan atılması esnasında, parçanın duvarlardan sürtünerek çıkmasını engellemek için kalıp boşluğuna uygun eğim açısı verilmelidir. Bo faktör parça dizayn aşamasında göz önünde bulundurulmalıdır. b) Parçanın Boyutlarıyla İlgili; o Ne miktarda itici kuvvet ile parçada yapılan boyutsal bozukluk giderilebilir. Parçanın dışarı atılması esnasında basılmış parçanın şekli kolayca bozulabilir. İnce parçalarda bu bozulma daha çok görülür. o Bozulma olmadan parçanın dışarı atılması için ilave kaburga gerekecek mi bakılır. c-) Makinayla İlgili; o Enjeksiyon makinasının çalışma sınırları arasında itici kuvvet parçayı dışarı atacak kadar yeterli olmalı. o Kullanılacak enjeksiyon makinesi itici sistemi çalıştırabilmeli. o İlave core çekme veya hareketlendirici devreye ihtiyaç var mı? o Kalıp makinaya bağlandığında parçanın makineden atılması için açıklık yeterli olmalı. o Makina istenilen itici mesafesine sahip olmalı. d) Kalıp-Kalıp Parçasıyla İlgili; o Kullanılan ilave itici sistem kalıp boşluğunu havalandırma için, o Parça kalıptan atılmadan önce parça ve erkek kalıp arasında oluşan vakumu kaldırmak için olabilir ) İtme Metotları: ) Pimler ve Bıçaklar: İtici pimler en ucuz itici sistemi sunarlar. Fakat bunların kullanımı sınırlıdır. Küçük kesitlerinden dolayı yüksek miktardaki itici kuvveti baskıda bir noktaya uygularlar. Bu ince duvarlı veya kırılgan parçalarda hasara ve ölçü bozukluklarına neden olur. İtici pimler standart parçalardır. Metrik ve inç ölçü birimlerinde; bıçak, düz, basamaklı olarak temin edilebilirler.

51 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 11.1 İtici pim tipleri Şekil 11.2 Pim ve bıçakların pozisyonları ) İtici Bilezikler: İtici bilezikler belirli özellikteki parçaların dışarı atılmasında kullanılırlar. İtici kuvveti pimlerdeki olumsuz etkisi, daha geniş yüzeyle parçaya temas ettiklerinden dolayı düşüktür. Kalıp havalandırmasını iki kat daha iyi sağlarlar. Şekil 11.3 Pim ve bıçakların pozisyonu Şekil 11.4 İtici boru pozisyonları ) Valf Başlıklı İticiler: Valf iticileri, itici kuvvetlerin transferinde daha geniş bir izdüşüm alanı sunarlar. Düz başlı dizayn ince parçaların şeklinin bozulmadan dışarı atılmalarını temin eder. Şekil 11.5 Standart valf başlıklı itici format ve takılmsı metodu ) Sıyırma Halkalı ve Plakalı İtici: Parçayı iterek veya çekerek erkek kalıptan atar. Genellikle parça tabanının çevresiyle bu plakanın temas etmesiyle gerçekleşir. Parçada daha az bozulma gözlenir. Bu metodu kullanmanın bir çok faydasıyla birlikte kalıpta daha yüksek seviyede aşınma gözlenir.

52 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 11.6 Sıyırma halkası ve plakası ) Havalı İtici: Çeşitli mekanik itici metot kombinasyonlarına ihtiyaç duyulduğunda, havalı iticiler kullanılır. Büyük ince duvarlı parçaların kalıptan atılmasında kullanılır. Şekil 11.7 Hava destekli karışık itici metodu.

53 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 12. ÜÇ PLAKALI KALIPLAR: 12.1-) Tanım: Kalıp üç ayrı plakadan oluşmuştur ve kalıp açıldığında bu üç plaka bir birinden ayrılır. Açıklığın biri, parçanın dışarı atılması için açıklık sağlarken,

54 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: diğeri kalıp giriş yolluğunun dışarı atılması için boşluk sağlar. Kalıbın kompleks yapısından dolayı iki plakalı kalıba göre yapımı daha fazla zaman alır ve maliyeti daha yüksektir ) Üç Plakalı Kalıbın Seçilmesinin Nedenleri: Üç plakalı kalıbın seçilmesinin ana sebebi, kapının yerleştirilmesindeki esnekliktir. Son yıllarda yolluksuz veya sıcak yolluklu dizaynın ortaya çıkmasıyla birlikte üç plakalı kalıp kullanma eğilimi azalmıştır. Yine de sıcak yolluklu kalıpla kıyaslandığında birkaç avantajı hala mevcuttur. Bunlar; o Kalıbın kullanılması esnasında malzemenin veya renginin kolayca değiştirilebilmesi o Güvenilirlik o Daha ucuz maliyet o Isıya hassas polimerlerin baskısı Şekil 12.1 Üç plakalı kalıbın şematik görünüşü Şekil 12.2 Üç plakalı kalıp tasarımı

55 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 13. YOLLUKSUZ KALIP (SICAK YOLLUK): 13.1-) Tanım: Yolluksuz veya sıcak yolluk sistemlerini enjeksiyon ünitesinin kalıp içine uzantısı olarak görebiliriz. Bu durum termokupul kontrollü ısıtma elemanlarıyla polimerin kalıp içindeki kapıya kadar erimiş olarak tutulmasıdır. Sıcak

56 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: yolluğun çalışma sıcaklığı polimerin erime sıcaklığıdır. Sabit çalışma sıcaklığı sağlamak için sıcak yolluk ünitesi kalıbın diğer elemanlarından izole edilmelidir ) Sıcak Yollukların Avantajları: o Yalnızca baskının soğuması gerektiğinden baskı süresi kısalır. o Yolluk sistemi olmadığı için bunların geri dönüşümü gibi bir işlemede gerek yoktur. Malzeme ve zaman tasarrufu sağlanır. Geri dönüşüm malzemesinin besleme sistemine ilavesi olmadığından üretim ve enjeksiyon miktarında üretim esnasında sabitlik sağlanır. o Yolluk koparmaya ihtiyaç olmadığı için, baskı sonrası işlemlere ve ilave işçiliğe gerek yoktur. Böylece bir tasarruf sağlanır. o Baskı esnasında kalıp doldurma üzerinde polimer akışında çok iyi kontrol olur. Yüksek miktarda baskının düşük maliyetle üretilmesi istendiğinde yalnızca sıcak yolluk sistemi ideal çözüm sunar ) Sıcak Yolluk Sistemleri: Üç ana gruba ayrılırlar; o Harici ısıtılmış manifold kalıp o Dahili ısıtılmış manifold kalıp o İzolasyonlu sıcak yolluk kalıbı Bu gruplara ilaveten, kalıp dizancıları ve sistem üreticileri bu grupların karışımlarını da kullanır ) Harici Isıtılmış Sıcak Manifoldlu Kalıp: Avantajları; o Isıtılmış yolluk kesitinden tamamen erimiş polimer akışı sonucu kapıya iyi basınç transferi. o Diğer sıcak yolluk sistemleriyle karşılaştırıldığı zaman, besleme sisteminde ufak yolluk sistemi nedeniyle plastiğin bekleme sisteminde daha az beklemesi ve bunun sonucu daha az polimer bozunması oluşması. o Termal olarak ayarlanıp çalıştırıldığında sabit verim. Dezavantajları; o Sızdırmazlık yatağındaki polimer sızıntısına eğimli olması için ilave kalıp servisine ihtiyaç vardır. BeCu sızdırmazlık contalarını her makine çalışmasında değiştirmek gibi. o Manifold bloğunun kullanılmadan ön ısıtılması. Isıtılma yaklaşık 0,75 saat/makine alır. o Dizaynın genel ısıtılmasından dolayı her kalıp boşluğunun polimerle besleme kontrolü sınırlıdır. Eğer besleme kontrolü herhangi bir kalıp boşluğu için ayarlanmaya ihtiyaç duyarsa kapı geometrisi ve sızdırmazlık contalarının delik çapı buna uyacak şekilde değiştirilir.

57 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 13.1 Tipik harici ısıtılmış sıcak manifoldlu kalıp ) Dahili Isıtılmış Manifold Kalıp: Avantajları; o Her kalıp boşluğuna iyi kalıp doldurma kontrolü.her bir kapının arkasında münferit olarak ısıtılan ve kontrol edilen ısıtıcı çubuklarla bütün kalıbın hassas ve balanslı kalıp doldurma kontrolü sağlanır. o Kapı problemlerinde azalma. o Her baskıda hassas baskı kontrolü. o Bozuk kalıp boşluğunu, münferit olarak ısıtma çubuğunun elektriğini kapatarak devre dışı bırakabilmek. Dezavantajları; o Sıcak yolluk bloğundan gelen kirlenme. Her distribütör sonunda kör nokta vardır eğer burada polimer soğuyup sertleşmezse bozunma oluşur. o Kullanım esnasında renk kirlenmesi gözlenir. Özellikle renk değişimi hesaplanmazsa bu kirlenme olur. Kör noktaların ve polimerin aktığı kanallardaki polimer kabuğunun kombinasyonu bütün renk kirlenmelerinin kaynağıdır. o Kullanım esnasında ısıtma çubuğu ucunda kırılma ve eskime oluşması. Çubuk eğer yeterli desteklenmezse çubuk ucu kapı duvarıyla kolayca bozulur. o Kapının bloke olması. Bozunuma uğramış polimer ve yabancı maddeler genellikle çubuk ucuyla ve kapı duvarı arasında birikir ve sonuçta kapının bloke olmasına neden olur. Şekil 13.2 Tipik dahili ısıtılmış sıcak manifold kalıp ) İzolasyonlu Sıcak Yolluklu Kalıp: Avantajları; o Yolluk sistemi kolayca açılıp temizlenebilir ve bunun sonucu çok az

58 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: malzeme ve renk kirlenmesi gözlenir. Besleme sisteminin temizlenmesi kalıp makine üzerindeyken yapılır. o Kalıbı çalıştırmaya başlama süresi diğer sıcak yolluk sistemlerine göre daha kısadır. o Diğer sıcak yolluk sistemlerine göre bu kalıbın yapımı daha ucuzdur. o Termal olarak dengesiz polimerler bu sistem kullanılarak işlenebilir. Dezavantajları; o Yolluk sisteminin donması. Üretim esnasında durma nedeniyle besleme sistemi donar. Tekrar üretime başlamadan önce yolluk sisteminin temizlenmesine ihtiyaç vardır. o Daha önceki baskıdan kapıda donmuş malzemenin kalarak kapıyı bloke etmesi. Problemin giderilmesi için her kapının arkasına fişek rezistans yerleştirilir. Sorun giderilir ancak maliyet artar. o Yolluk sisteminde basınç kaybı yüksektir. Oldukça büyük yolluk çapının sonucunda besleme kanalında erimiş polimerin fazla sıkıştırılmasından dolayı fazla basınç düşmesi oluşur. Şekil 13.3 Tipik izolasyonlu sıcak yolluklu kalıp

59 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 14. MAÇALI (UNDERCUT) KALIP: 14.1-) Tanım: Maça kalıbın, parçanın dışarı atılmasına engel olan veya direnen parçasıdır. Parçanın kalıptan dışarı atılması için bu maçayı oluşturan kalıp parçasının, parça dışarı atılmadan önce geri çekilmelidir ) Maçanın Geri Çekilmesi: Maça sistemi parçanın dışarı atıldığı hattan dışarı çekilir. Kalıp ana plakası içinde yeterli alan maça çekme mekanizmasını

60 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: yerleştirmek ve mekanizmayı işlemek için gereklidir. Maça sistemini çekmek için yeterli hareket gereklidir ) Maça Çalışma Metotları: ) Hareketli Maça Çalışma: Hareketli maça sistemi en çok kullanılan maça çekme metodudur. Ucuz olarak satın alınabilen ve kolayca montaj edilebilen standart kalıp parçasıdır. Dört temel parçadan oluşur; o Konik pim o Maçayı tutan blok o Baskı parçası o Hareketli maça ) Hareket Kaybetmiş Maça Pimi: Bunlara görünüşlerinden dolayı köpek ayağı maça pimi de denilir. Kalıp açılması esnasında maça açılımında gecikme istendiği zaman kullanılır. İçinde çıkıntısı olan parçanın kalıbın istenilen yarısında dışarı atılması işlemi için kalması durumunda kullanılır ) Hareketli Kenarlar: Maçanın minimum yan hareketi istendiği zaman sıkça kullanılır. Parça kumluysa, ters basılacak parçada eğim varsa veya çok küçük maça hareketi isteniyorsa kullanılır. Dört temel parçadan yapılmıştır; o Hareket kenarları o Kenar maça bloğu o Blokların kaydığı kenarlar o Kenarın geri dönüşü ) Hidrolikle Çalışan Maça: Modern makinaların çoğu hidrolikle çalışır. Avantajları; o Kalıbın kullanımı esnasında kolayca kontrol edilir ve ayarlanabilir. o Yüksek kapanma gücü kullanılabilir ve bu gücün kullanma süresi ayarlanabilir. Dezavantajları; o Yüksek kapanma basıncında yavaşlatılarak kapatma sağlamak zordur. o Hidrolik sistem kirlidir ve çalışma bölgesini kirletmeye eğilimlidir ) Pnömatikle Çalışan Maça: Pnömatiği hidroliğin yerine kullanmak daha ucuz bir alternatif olarak görülebilir. Fakat bazı problemler vardır. Avantajları; o Hızlı maça hareketi. Pnömatik sistem hızlı ve etkin şekilde çalışır. Hızlı baskı yapıldığında bu sistem uygulanır. o Temizlik. Filtrelenmiş hava kullanıldığında pnömatik sistem temiz oda uygulamasında kullanılabilir. o Ucuzluk. Pnömatik parçalar daha ucuzdur. Dezavantajları; o Düşük maça kapama kuvvetine sahiptirler. o Gürültü, pnömatik sistemin kullanımı esnasındaki çıkan egsoz gazı nedeniyledir. Pnömatik gürültü oldukça yüksek seviyededir. o Nem. Sıkıştırılmış havadan dolayı fabrika içinde buharlaşmış hava bulunur ve bunun için kompresör fabrikanın dışına konulur. o Basınç dalgalanması. Pnömatik hat basıncında bir yönde isteğe göre değiştirilmesiyle farklılık oluşur. Basınç düşmesi maça kapatma hızını ve kuvvetini düşürür. Basınç artmasında da bunun tersi olur ) Elektro-Mekanik Hareketli Maça: Elektrik motoru genellikle maçayı hareket ettiren vida mekanizmasında bulunur. Kalıp kapandığında maçayı ileriye

61 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: doğru hareket ettirirken, parça basıldıktan sonra geriye doğru hareket ettirir ve mikro sviçe gelindiğinde elektrik motoru kapanır.

62 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 15. PLASTİK MALZEME SEÇİMİ: 15. MÜHENDİSLİK PLASTİKLERİ VE KARŞILAŞTIRMALI ÖZELLİKLERİ:

63 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Mühendislik Plastiklerinin Seçiminde Kullanılan Temel Kriterler: Mekanik Özellikler Darbe Mukavemeti Boyutların Kararlılığı Sıcaklık Mukavemeti Kimyasal Mukavemet Alev Geciktiricilik Elektriksel Özellikler Sürtünme ve Aşınma İşleme Özellikleri UV Mukavemeti Yüzey Sertliği Yüzey Görünümü Maliyet Mühendislik Uygulamalarında Plastiklerin Sağladığı Avantajlar: Parça Konsolidasyonu Montaj Kolaylıkları Boyama ve yüzey işlemlerinin ortadan kalkması Yüksek Mukavemet/Ağırlık oranı Kimyasal Mukavemet Darbe Mukavemeti Yaygın kullanılan mühendislik plastiklerinin karşılaştırmalı özelikleri aşağıdaki grafiklerde verilmiştir;

64 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Çekme Mukavemeti (MPa) Kopmada Uzama (%) Takviyeli Mühendislik Plastikleri Tablo 15,1 Plastik Malzemelerin Kimyasal Özellikleri UL Eğilme Kimyasal Alev Boyutların Işık Endeksi Modülü İşlenebilirlik MukavemetGeciktiricilik Kararlılığı Geçirme KayganlıkFiyat (DM) C Gpa PP 1, Bazı Cins 5 1,50 ABS ,9-2, Bazı Cins 2 2,70 PA ,2-3, Bazı Cins 10 5,20 PPO ,8-3, Yok 2 8,00 PC 115 2,3-3, Var 2 6,20 PBT 150 PET 1,8-3, Yok 8 6,00 POT 90 2, Yok 9 4,60 Tablo 15,2 Plastik Malzemelerin Birim Fiyat ve Yoğunlukları

65 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Fiyat (DM/kg) Yoğunluk G/cm Fiyat (DM/dm) %30 CE Fiyat (DM/Kg) Yoğunluk G/cm Fiyat (DM/dm) PP 1,50 0,9 1,35 3,30 1,11 3,63 ABS 2,70 1,04 2, PA 6 4,80 1,13 5,42 5,00 1,36 6,80 PA 66 5,20 1,14 5,93 5,50 1,37 7,54 PPO 8,00 1,06 8,80 9,00 1,27 11,43 PBT 6,00 1,31 7,86 6,00 1,53 9,18 PC 6,20 1,20 7,44 8,50 1,42 12,07 POM 4,60 1,42 6, Sık Kullanılan Mühendislik Plastikleri ve özellikleri: Polietilen, PE: Avantajları Ucuz Bazı türleri sterilize Farklı yoğunluklar İyi kimyasal dayanım Hafif Film halinde şeffaf Kaba yapılı Toksik değildir Dezavantajları Bazı solventlere duyarlı Yüzeyi yumuşaktır Ağır yanar Özellikleri Yüksek ve Alçak yoğunluk olarak iki türü vardır; LDPE, HDPE Uygulama Alanları Film, çanta, torba Karton kaplama Buzdolabı kutuları Endüstriyel kovalar Kablo, tel yalıtımı Deterjan şişeleri Oyuncaklar Büyük süt kapları Biçimlendirme Enjeksiyon Ekstrüzyon - Levha, ip, boru Thermoforming Üfleme kalıpçılığı Polipropilen, PP:

66 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Avantajları Ucuz Isı dayanımı iyi Buhar ile sterilize edilebilir Yüzeyi serttir Elektrik özellikleri iyi Düşük su emme Film halinde şeffaf Kaba Toksik değil Dezavantajları Bazı solventlere hassas Enjeksiyonda ölçü toleransı zor Sadece ince kesitlerde saydam Çarpılma Ağır yanar Özellikleri Uygun üretimde aşınmaya dayanıklı Güçlendirilebilir Poliamid, PA: Avantajları Toksik değil Yüksek ısı performansı Talaşlı imalata uygun Bir çok solvente dayanır. Sürtünmeden az etkilenir Mekanik özellikleri iyi Dezavantajları Yüksek su emme oranı Bazı türleri yanmaya elverişli Bazı türleri güneşten etkilenir Saydam türü yoktur Özellikleri Naylon adıyla da bilinir Çok iyi sürtünme dayanımı Mekanik dayanımı artırmak için cam ile güçlendirilebilir. Uygulama Alanları Otomobil parçaları Oyuncaklar Ev eşyaları Alet tutamakları Sandalye, oturma grupları Şişe kasaları Taraklar Hastane gereçleri İp, Paketleme filmi Biçimlendirme Levha ekstrüzyonu Profil ekstrüzyonu Enjeksiyon Vakum ile şek. Üfleme kalıpçılığı Film Kaplama İp, şerit ekstrüzyonu Uygulama Alanları İp Tarak, plastik fırça ipleri Perde bağlantı parçaları Takım kutuları Bot bağlantı parçaları Kam, dişliler Hassas parçalar Biçimlendirme Enjeksiyon Dökme Kaplama, daldırma Üfleme kalıpçılığı Profil ekstrüzyonu Poliamidler (Naylonlar), PA:

67 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Avantajları Sertlik Tokluk Yorulma Mukavemeti Sünme Mukavemeti Alev Geciktiricilik Elektriksel Yalıtım Kimyasal Mukavemet Aşınma Mukavemeti Düşük Sürtünme Katsayısı Gıda Tüzüğüne Uygunluk Dezavantajları Higroskopik (Nem, mekanik özellikleri ve boyutları etkiler Çentiğe Duyarlı Düşük sıcaklıklarda darbe Mukavemeti UV Mukavemeti Kuvvetli asitlere Mukavemet Yapıştırma Güçlüğü Yerine Kullanılabilir Metaller POM (Sıcaklık) PC (Yük Altında çatlama) AkrilonitriButadienStren, ABS: Avantajları Düşük fiyata üstün mekanik mukavemet özellikleri Düşük sıcaklıklarda bile darbe mukavemeti Kimyasal direnç Sert ve rijit Kolay proses edilebilirlik Güzel görünüm Çeşitli renkte üretim Düşük/yüksek parlaklık, pürüzsüz/pürüzlü yüzey kalitesi Gıda tüzüğüne uygun Boyanabilir, kaplama yapılabilir Dezavantajları Opak Biçimlendirme Enjeksiyon Ekstrüzyon Blow Molding Özellikleri Çok geniş bir alanda kullanılan çeşitli türleri vardır Esnek ve sert olarak üretilebilir. Polistren, PS: Uygulama Alanları Otomotiv Konnektörler Fanlar Fan Kapakları Radyatörleri Depolar Jant Kapakları Monifolt Dış Aynalar Kablo Bağlayıcı Elektrik/Elektronik Sigortalar Konnektörler Switchler ve röleler Motor Sargı Makaraları Wall Sockets Elektrikli Motor Kaplama Kaynak Aleti Çeşitli Ofis Mobilyaları Spor Mobilyaları Uygulama Alanları Genel plastik enjeksiyon parçalar Bilgisayar kabinleri Video, müzik seti Telefon Ofis gereçleri Tükenmez kalemler Taşıma, otomotiv Stop lambası kabini Gösterge paneli Konsol Koltuk kabini Kapı panel destekleri Ön ızgaralar ve aynalar Beyaz eşya Elektrikli süpürge kabini Mutfak robotu gövdeleri Kontrol panelleri Buzdolabı kapı sapları, panolar Ekstrüzyon Buzdolabı iç gövdeleri Masa panelleri Bazı gıda ambalajları Opak levhalar Duş panelleri Kapılar Bavullar

68 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Avantajları Toksik değil Düşük su emme İyi elektrik özelliği İyi renk özelliği Sert Şeffaf türü var Yüksek yüzey parlaklığı ucuz Dezavantajları Güneş ışığından etkilenir HIPS ve MIPS türleri mattır Bazı solventlerden etkilenir Basınç altında kırılabilir Yüksek ısı dayanımı Yoktur Özellikleri En iyi özelliklere sahip olan en ucuz plastik türüdür Üretim yöntemi kolaydır Uygulama Alanları Paketleme ve koruma Tükenmez kalem Atılabilir içecek kutuları Radyo, TV kabinleri Buzdolabı iç gövdeleri Buzdolabı yiyecek kutuları Biçimlendirme Enjeksiyon Ekstrüzyon Vakum ile şek. Üfleme kalıpçılığı EPS Yüksek Darbe Dayanımlı Polistren; High Impact Polystren (HIPS) uygulama alanları: Elektronik ürünler TV, Audio, Video kabinleri Kasetler, Floppy diskler Bilgisayar aksesuarları Ambalaj Gıda paketlemesi Oyuncak ve giysi paketlemesi Beyaz eşya Buzdolabı gövde ve kapı plastikleri Buzdolabı yiyecek kutuları ve aksesuarları Kapı rafları Sağlık / Tıp Pipetler ve hijyenik Kaplar Kozmetik ürünler Diş fırçası İnşaat İzolasyon panelleri Duş panelleri Aydınlatma Filmler Oyuncakla Polivinilklorit, PVC: Avantajları Uygulama Alanları

69 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Ucuz RPVC için iyi darbe dayanımı İyi aşınma dayanımı Şeffaf türü var İyi kimyasal dayanım Bazı türleri hava şartlarına uygun Dezavantajları Bazı türlerinin toksik etkisi vardır Enjeksiyon ile kalıplama özel bir proses gerektirir. Özellikleri Çok geniş bir alanda kullanılan çeşitli türleri vardır Esnek ve sert olarak üretilebilir. Polimetilmetakrilat, PMMA: Avantajları Talaşlı imalatı kolay Elektrik yalıtımı mükemmel Optik düzeyde şeffaf Hava şartları dayanımı mükemmel Toksik değil İyi renk özelliği Dezavantajları Bazı türleri kırılgandır Kalıplama işlemi zor bir prosestir Bazı solventlere karşı hassastır Isıl genleşme fazladır Özellikleri Dış hava şartlarına iyi dayanır Mükemmel ışık geçirme özelliği nedeni ile lens yapılır Paketleme, film, şişe Eldiven kaplama Oyuncak Ayakkabı, bot Yalıtıcı Duvar kaplama Boru, tank Yağmur suyu yönlendirme elemanları Biçimlendirme Plastisol kaplama Film ekstrüzyonu Vakum ile şek. Kaplama, daldırma Levha ekstrüzyonu Profil ekstrüzyonu Uygulama Alanları Reklam panoları Otomobil reflektörleri Rozetler Banyo küvetleri Lensler Tuş, tutamaklar Rüzgar camları İsim plakaları Biçimlendirme Dökme levha Enjeksiyon Vakum ile şek. Levha ekstrüzyonu Profil ekstrüzyonu Poliasetal, POM: Avantajları Uygulama Alanları

70 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Düşük su emme Yüksek mekanik dayanım İyi renk özelliği Sürtünmeden az etkilenir Organik solventlere dayanır Yük altında düşük esneme Dezavantajları Oldukça pahalı Özgül ağırlığı fazla Saydam türü yok Çevreden gelen kokulardan etkilenebilir Özellikleri En önemli yaylanabilen plastik türüdür Perçinlenebilir Küçük metal parçalar yerine kullanılabilir Polietilen Tereftalat, PET: Avantajları Sertlik Sünme Mukavemeti Alev Geciktiricilik Elektrik Yalıtımı Boyutların Kararlılığı Uzun Süreli Isı Mukavemeti Kimyasal Mukavemet Düşük nem emme Gıda tüzüğüne uygunluk Yüksek yüzey parlaklığı Parlak renkler Dezavantajları Suya Mukavemet T > 80 C Kuvvetli asitlere Mukavemet Kopmada Uzama Yerine Kullanabilirlik Metaller Termosetler PBT (Sıcaklık, renk karalılığı) PA (Sıcaklık,boyut kararlılığı) POM (Sıcaklık) PC (Yük altında çatlama) Aerosol kutuları Paketleme Zincirler ve taşıyıcılar Valfler Otomobil parçaları Kapı tutamakları Pompa pervaneleri Küçük mekanik parçalar Dişliler Biçimlendirme Enjeksiyon Levha ekstrüzyonu Şişirme kalıpçılığı Uygulama Alanları Elektrik/Elektronik Sigortalar Konnektörler Overmolding Elektrik Motorları Otomotiv Distribütör Kapakları Kapı Kulpları Silecek Parçaları Beyaz Eşya Ütü Tabanı Fırın Kulpları Izgara ve Mikro dalga fırını gövdeleri Isıtıcı Valfleri Çeşitli Spotlar Pompa Gövdesi Elektrikli iş aletleri gövdesi Polikarbonat, PC: Avantajları Uygulama Alanları

71 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Sertlik Geniş Termal/Mekanik Özellik Aralığı Darbe Mukavemeti Şeffaflık Optik Özellikler Yüzey Görünümü Gıda Tüzüğüne Uygunluk Boyutların Kararlılığı Parlak Renkler Dezavantajları Kullanım Sıcaklığı (T < 145 C) Yük altında Çatlama Çizilme Yerine Kullanılabilir Metaller PMMA,PS (T > 100 C) Cam Polibutilen Teraftalat, PBT: Avantajları Sertlik Darbe Mukavemeti Sünme Mukavemeti Alev Geciktiricilik Elektrik Yalıtımı Kimyasal Mukavemet Uzun Süreli Sıcaklık Mukavemeti Boyutların Kararlılığı Düşük nem emme Oranı Düşük Sürtünme Katsayısı Yüksek Yüzey Parlaklığı Parlak Renkler Elektrik/Elektronik Aydınlatma Lamba Gövdeleri Konnektörler Switchler Elektrik/Elektronik Parça Gövdesi Outdoor Power Plugs Açıkhava Işıklandırma Teçhizatı ve Elektrik Prizleri Röleler Wiring Devices Ofis/İş Makinaları Beyaz Eşya Şeffaf kap ve gövde Buzdolabı kapakları Buzdolabı rafları Çeşitli Otomotiv dış Komponentler Yiyecek Kapakları Optik Uygulamaları Compact Disc (CD) Elektrik iş aletleri gövdesi Tabela Medikal gereç komponentleri Dezavantajları Suya Mukavemet (T > 80 C) Kuvvetli Asitlere Mukavemet Kopmada Uzama Yerine Kullanılabilir Metaller Termosetler PA (Boyutların kararlılığı sıcaklık) POM (Sıcaklık) PC (Sıcaklık,kimyasal mukavemet,yük altında çatlama)

72 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 16. KALIP MALZEMESİ SEÇİMİ: 16.1-) PLASTİK KALIPLARINDA ÖNSERTLEŞTİRME VE NİTRÜRASYON UN ÖNEMİ:

73 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Plastik kalıplarında önsertleştirilmiş çelikler kullanılır. Önsertleştirme Takım Çeliğinin üretimi esnasında ısıl işlemden geçmesidir. Önsertleştirme, kalıp imal edildikten sonra ısıl işleme girmemesi için gereklidir. Çünkü ısıl işlem sırasında malzemelerde çarpılma ve çatlama oluşuyor. Bu da kalıbın imal edilen ölçülerin dışına çıkması, hassas toleransların kaybolması anlamına gelir. Enjeksiyon kalıplarında kullanılacak olan Takım Çeliklerinde işlenebilirliğin rahat olabilmesi için alaşım içine belli oranlarda kükürt ilave ediliyor. Plastik Kalıp Çelikleri çok iyi nitrürlenen çeliklerdir ( Nitrürasyon, malzemenin yüzey bölgesine azot emdirilmesi diyebileceğimiz azotça zenginleştirme N difüzyonu ) esasına dayanan bir yüzey sertleştirme işlemdir ). Nitrürasyon plastik kalıplarında çok kullanılır. Nitrürasyon kalıpta yüzey sertleştirmenin yanı sıra, sürtünmeyi ortadan kaldırır, malzemenin kolay akışını sağlar, aşınmaya karşı dirençli olur, kalıbın ömrünü artırır. Kalıbın çalışma sıcaklığına göre belirli aralıklarla Nitrürasyon yapılır ( ayda bir balım yapılır ). Nitrürasyon olan kalıp içeride daha yumuşak ( 40 HRC ), dış yüzeyde ise daha serdir ( 62 HRC ) ) Plastik Kalıp Takım Çeliklerinin Seçiminde Dikkate Alınması Gereken Hususlar: Kalıp Büyüklüğü; İşlenebilirlik; Kaynak Edilebilirlik; Nitrürleme - Yüzey Sertleştirme; Desen uygulamaları; Beklenen Baskı Sayısı; Parlatılabilirlik; Hafiflik; Kalıp Hamili ve Destek Plakaları; IsıI İletkenlik; Plastiğin enjekte sıcaklığı; Enjekte edilen plastiğin kalıp içerisinde durma süresi; Plastik malzemenin aşındırıcılık özelliği; Plastik malzemenin korozif özelliği; ) Kalıp Büyüklüğü: Kalıp ölçüleri büyüdükçe, kalıp çeliğinden daha yüksek tokluk talep edilir. Ayrıca kalıp boyutu arttıkça ısıl işlem ile sertleştirme, çarpılma/ölçü değişimi sorunu nedeniyle giderek zorlaşır. Bu yüzden, kalıp boyutu büyüdükçe önsertleştirilmiş plastik takım çelikleri tercih edilmelidir. Önsertleştirilmiş malzemelerden Impax Supreme ve Holdax HRc aralığında bir sertliğe sahiptir. Bu çelikler, bu sertlik ile kolayca işlenebilir yada Nitrürleme ile yüzey sertleştirme yapılarak kullanılır ) İşlenebilirlik: Önsertleştirilmiş olmalarına karşın Holdax (30-35 HRc) ve Ramax 2 (yaklaşık 36 HRc) özel olarak bileşimlerine katılan kükürt nedeniyle, bu sertliklerine rağmen kolay işlenebilen malzemelerdir. Yüksek yüzey kalitesi, yüzey parlaklığı ve asit dağlanma özelliği istenmediği koşullarda bu malzemelerin kullanımı büyük bir işleme kolaylığı sağlar ) Kaynak Edilebilirlik: Kalıplardaki hatalı işleme, dizayn değişikliği yada tamirat gibi gerekçelerle kalıpların kaynak edilebilirliği son dönemde oldukça önemli bir hale gelmiştir. Özellikle Impax Supreme, Orvar Supreme, Calmax ve Stavax ESR

74 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: gibi plastik kalıp takım çeliklerinin kaynak edilebilirliği aynı bileşimde hazırlanmış kaymak elektrotları sayesinde oldukça iyidir. Ayrıca bu çeliklerin kaynak sonrası yüzey kalitelerinde bir bozulma olmamaktadır. Unutulmaması gereken, zorunlu önısıtma prosedürünün takibidir. Kükürt katkılı Ramax S ve Holdax ise kaynakta iyi sonuç vermez ) Nitrürlenme-Yüzey Sertleştirme: Plastik kalıp takım çeliklerinin kullanımın Nirtürlemenin özel bir önemi vardır. Özellikle önsertleştirilmiş Impax ve Holdax gibi malzemelerle Calmax, Orvar Supreme gibi meneviş dayanımı gösteren malzeme yüzeylerinin nitrürlenmesi sonucunda, korozyona dayanıklı, sert tabakalar oluşturulur. Bu tabakalar özellikle plastiğin kalıba yapışmasını önlediği için tercih edilir. Sert plastikler sıcak yolluk gibi uygulamalarda aşınma dayanımını arttırmak için yine nitrürleme uygulanabilir. Nitrürleme sonrası kalıplarda genelde çarpılma meydana gelmemektedir ) Desen uygulamaları: Yapı ne kadar homojense o kadar güzel desen alır. İçyapıları temiz malzemelerin foto-dağlama (asit ile dağlama) ile desen alma özelliği de iyidir. Özellikle Impax Supreme, Nimax, Orvar Supreme, Elmax, Calmax, Stravax ESR gibi içyapıları özel proseslerle kalıntılardan arındırılmış ve homojenize edilmiş çelikler desen için mükemmel sonuç ceren malzemelerdir. Kükürt katkılı olarak öretilen Holdax ve Ramax 2, parlatma ve foto-dağlama istenen uygulamalarda tercih edilmemelidir ) Beklenen Baskı Sayısı: Kalıp kalitesi olarak da anlaşılabilecek kalıptan beklenen baskı sayısı, kalıbın işlenmesi, ısıl işlemi ve kullanıma dair diğer parametrelere de önemli ölçüde bağlı olmakla birlikte, kalıp malzemesine de bağlıdır. Yüksek baskı sayıları için önsertleştirilmiş malzemelerden ziyade sertleştirilerek kullanılan Yüksek Sertlik Malzemeleri tercih edilmelidir ) Parlatılabilirlik: Kalıp çeliğinin çok iyi parlatılabilir olması öncelikle plastik ürünün yüzeyinden beklenen parlaklığı garanti eder. Şeffaf imalat parçalarından, gözlük camları gibi optik parçalara kadar farklı uygulamalar için farklı parlaklık sağlayabilen pek çok malzeme bulunmaktadır. İkinci olarak kalıp çeliğinin iyi parlatılabilirliği baskı sırasında viskoz plastiğin çelik yüzeyindeki gözeneklere dolmasını yani yapışmayı engellemektedir. Bu malzemelerin mikro yapıları Cüruf Altı Ergitme işlemi ile denetimli olarak temizlenmiş olmalıdır. Ayrıca bu işlemlere ek olarak paslanmaz çelik bileşimindeki çelikler de yüksek parlaklık sağlarlar ) Hafiflik: Kalıpların olabildiğince hafif tutulması istenir. Bu yüzden sert alüminyum alaşımları plastik kalıpçılığında ve özellikle de şişirme ve vakum kalıplarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Prodax, ön sertleştirilmiş ve kolay işlenebilen bir AI alaşımı olmasının yanısıra son derece hafif bir malzemedir ) Kalıp Hamili ve Destek Plakaları: Kalıp ömrünü ve kalitesini belirleyen sadece çekirdekte kullanılan çelik değildir. Gerek kalıp hamilleri gerekse de arka plakalar-destek plakaları çekirdeklerin ömürlerinde belirleyicidir. Buralarda oluşacak ezilmeler, esnemeler çekirdeklerin oynamasına ve kalıbın rijitliğini kaybetmesine yol açmaktadır. Ayrıca kalıp hamillerindeki aşınma, ezilme ve esnemeler çapaklanmaya sebep olur. Bu nedenlerle, kalıp hamillerinin Holdax ve Ramax S gibi önsertleştirilmiş malzemelerden seçilmesi, destek plakalarında ise gibi kaliteli imalat çeliklerinin kullanılması önerilmektedir ) Isıl iletkenlik: Plastik kalıpçılığında soğutmanın önemi çok büyüktür. - Dizayn açısından bazı durumlarda, Alüminyum ve Cu-Be alaşımları gibi ısıi iletkenliği yüksek metallerin kalıp malzemesi olarak kullanılması ya da belli bölgelerin bu tür malzemelerden yapılması neredeyse zorunludur.

75 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: ) Plastik Kalıplarında Takım Çeliklerinin Kullanım Yerleri: UHB 11(Karbon Takım Çeliği): İyi işlenebilirlik gösteren alaşımsız takım çeliği olarak, plastik kalıplarında kalıp hamilleri, kalıp destek plakaları, kalıp taşıyıcısı, üst ve alt plakalar ile zaman zaman da düşük ömürlü kalıplarda kalıp çekirdeği olarak kullanılır. Teslim UHB ISO/DIN AISI C Si Mn S P Sertliği UHB HRB NIMAX (Önsertleştirilmiş Plastik Kalıp Çeliği): Impax kadar kolay işlenebilen, buna karşın mukavemet, tokluk, aşınma vs. gibi mekanik özellikleri daha yüksek olan Nimax, yüksek baskı adedi istenen uygulamalarda çökme, ezilme, aşınma gibi problemleri engellemek için kullanılır. Parlatılabilme yeteneği ve yüzey işlemlerine uygunluğu nedeniyle Beyaz Eşya, Otomotiv ve Ambalaj sektörlerindeki görsel parçaların imalatında ideal bir kalıp malzemesidir. Kolay işlenebilir olması enjeksiyon kalıplarında özellikle işleme maliyetini düşürmek için tercih edilir. Kimyasal UHB ISO/DIN AISI Teslim Sertiği Bilesim NIMAX Patent Özel Alaşım 38-40HRc CALMAX (Krom-Molibden-Vanadyum Alaşımlı Takım Çeliği): Yüksek Tokluk. İyi Aşınma Direnci. Yüksek Sıvanma Direnci, Kaynak Yapılabilme ve Alevle Sertleşebilme Özelliklerine sahip özgün bileşimli (Patent) takım çeliği. Uzun ömür beklenen plastik kalıplarında; sert plastiklerin enjeksiyonunda kullanılır. UHB ISO/DIN AISI C Mn Cr Mo V Si Teslim Sertliği CALMAX Patent Patent HRB PRODAX (Önsertleştirilmiş Al Alaşımı): Hafiflik, çok iyi işlenebilirlik, Homojen sertlik, yüksek ısıl iletkenlik, Yüksek korozyon direnci, İyi parlatılabilirlik sağlar. Prodax, kısa ve orta ömürlü plastik kalıpları ile prototip kalıpları için ideal bir malzemedir. UHB ISO/DIN Mn Mg Cr Zn Cu Al Teslim Sertliği Prodax kalanı HRB CORRAX (Çökelme İle Sertleşebilir Paslanmaz Takım Çeliği): Hem yüksek aşınma direnci hem paslanmaz çelik olma özelliğiyle birlikte çok iyi parlatılabilirliği hem de 50 HRc'ya kadar sadece % 0.08 Ölçü Değişimi ile sertleştirilebilir olması sayesinde, her türlü plastik kalıpçılığına uygun bir malzemedir.

76 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Cam elyafı takviyeli plastiklerin sert aşındırıcı plastiklerin şekillendirilmesinde enjeksiyon kalıplarında kullanılır. Çok ince cidarlı parçalarda, yüksek ölçü hassasiyeti istenen parçaların kalıplarında kullanılır. UHB ISO/DIN C Si Mn Cr Ni Mo Al Teslim sertliği Corrax Patent HRc HOLDAX (Önsertleştirilmiş Cr-Mo Alaşımlı Takım Çeliği): HRc'ye önsertleştirilmiş buna rağmen çok iyi işlenebilirlik gösteren, Homojen Sertlik Nitrürleme ile, Alev ve İndüksiyon ile Yüzey Sertleşebilme özellikleri gösteren hamil çeliği. Ayrıca destek plakaları, pres takımlarında da kullanılır. Ancak yüksek yüzey kalitesi istenmeyen uygulamalarda da kalıp çekirdeği olarak kullanılması mümkündür. Plastik enjeksiyon kalıplarında kalıp hamili ve enjeksiyon plakası, ayrıca parlak yüzey istenmiyorsa kalıp çekirdeği olarak da kullanılmaktadır. UHB ISO/DIN AISI C Si Mn Cr Mo S Teslim Sertliği Holdax HRB ORVAR SUPREME(Sıcak İş Takım Çeliği): Sert ve takviyeli plastiklerin enjeksiyon kalıpları ile sıcak yolluklarda çok iyi parlatılabilir bir takım çeliği olarak ısıl işlem yapılarak kullanılır. Ayrıca plastik enjeksiyon makinalarında (ıslah edilmiş ve nitrürlenmiş olarak) kovan ve vida olarak kullanılır. UHB ISO/DIN AISI C Si Mn Cr Mo V Teslim Sertliği ORVAR H HRB SUPREME ESR PROTHERM (Önsertleştirilmiş Özel Bakır Alaşımları): Çok yüksek ısıl iletkenliğe sahip. 190 HB'e serleştirilmiş Bakır-Berilyum alaşımıdır. Enjeksiyon ve şişirme kalıplarında çekirdek malzemesi ve aşınan bölgelerde kullanılır. HB Be Ni Cu Teslim Sertliği Protherm Kalanı 190 HRB Takım Çelikleri;

77 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Uygulama Önerileri:

78 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: BÖLÜM 17. SEÇİMLERİMİZ VE TASARIM: 17.1 PARÇANIN VERİLERİ : Üretilecek parça seçimi: Ofis Sandalye Arkalık Kapağı Tasarım

79 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Parça üretim sayısı (adet/yıl)-(çevrim zamanı)..: Üretilecek parça malzemesi...: ABS Kalıp malzeme seçimi..: NIMAX Kalıp yüzey desenine göre seçim yapıldı. Kalıp göz sayısı..: tek gözlü Kalıp sıcak/ soğuk yolluklu...: sıcak yolluk Üretim yapılacak makine....: Helezonlu enjeksiyon makinesi Kullanılacak soğutma sıvısı : su Parça kesitleri göz önünde bulunduruldu Kalıp yapım aşaması CNC freze Torna Konvansiyonel tezgâhlar Montaj aşaması Parça basımı 17.2 KALIP TASARIMINDA SEÇİMLERİMİZ: Parça Malzemesi: Termoplastiklerden, ABS malzemesi seçildi. Kalıp Malzemesi: NİMAX malzeme seçildi. Kalıplama metodu: Termoplastik üretiminde kullanacağımız için enjeksiyonla kalıplama metodu tercih edildi. Kalıp göz sayısı = 1 Kalıbımız: iki plakalı sıcak yolluklu kalıp Yolluk kesiti: dairesel kesitli Yolluk şekli: balanssız yolluk Yolluk giriş tipi: fan yolluk girişi Yolluk tipi: sıcak yolluk İtici: pim itici Maça çalışma metodu: hareketli maça 17.3 ABS Malzemesi (AkrilonitriButadienStren): Avantajları Düşük fiyata üstün mekanik mukavemet özellikleri Düşük sıcaklıklarda bile darbe mukavemeti Kimyasal direnç

80 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Sert ve rijit Kolay proses edilebilirlik Güzel görünüm Çeşitli renkte üretim Düşük/yüksek parlaklık, pürüzsüz/pürüzlü yüzey kalitesi Gıda tüzüğüne uygun Boyanabilir, kaplama yapılabilir Dezavantajları Opak Biçimlendirme Enjeksiyon Ekstrüzyon Blow Molding Özellikleri Çok geniş bir alanda kullanılan çeşitli türleri vardır Esnek ve sert olarak üretilebilir. Uygulama Alanları Genel plastik enjeksiyon parçalar Bilgisayar kabinleri Video, müzik seti Telefon Ofis gereçleri Taşıma, otomotiv Stop lambası kabini Konsol Koltuk kabini Kapı panel destekleri Ön ızgaralar ve aynalar Beyaz eşya Mutfak robotu gövdeleri Kontrol panelleri Buzdolabı kapı sapları, panolar Buzdolabı iç gövdeleri Bazı gıda ambalajları Opak levhalar Kapılar Traktör kabinleri Traktör kabinleri 17.4 NIMAX (Önsertleştirilmiş Plastik Kalıp Çeliği): Özellikleri: Kolay işlenebilirlik, İyi parlatılabilirlik, Saf ve Homojen mikro yapı, Homojen sertlik, Yüksek tokluk, Kaynak yapılabilme, Nitrürleme ve Sertleşebilme özelliği.

81 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Şekil 17.1 İşlenebilirlik özelliği Uygulamaları: Nimax, HRc sertlik değerine sahip olmasına rağmen son derece kolay işlenebilen bir takım çeliğidir. Aynı sertlik değerine sahip malzeme grubu içerisinde en yüksek işlenebilme yeteneğine sahip malzemedir. Mukavemet değeri yüksek olduğu için çökme, ezilme, aşınma, gibi problemleri çözer, yüksek tokluğu sayesinde kalıbın servis ömrünü uzatır. Malzeme iyi parlatılabilme ve desen alma özelliği ile özellikle beyaz eşya, otomotiv ne ambalaj sektöründe kullanılan kalıplar başta olmak üzere birçok plastik enjeksiyon uygulamasında dişi ve erkek kalıp olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, plastik enjeksiyon kalıplarında ve plastik presleme kalıplarında da kullanılabilir. Nitrürleme: Nimax, çoğu uygulamada yüksek sertlik değerine bağlı aşınma direnciyle Nitrasyon gereksinimini ortadan kaldırır, ancak ihtiyaç halinde nitrürleme ile yüzey sertliğini artırmak böylece kalıptaki aşınma, yapışma ve erozyon direncini daha da artırmak mümkündür. Ancak nitrürleme sıcaklığı en çok C olmalıdır.

82 HACİM KALIP TASARIMI Sayfa No: Desen oluşturma: Asitle dağlama yöntemi (Foto- dağlama) ile desen oluşturma giderek yaygınlaşan bir uygulamadır. Nimax ın iç yapısı son derece homojen ve temiz olduğu için desen alam özelliği de son derece iyidir. Segregasyon da bulunmadığı için çok iyi desen alma özelliği vardır. Kaynaklanabilirlik özelliği: İmpax kaynak elektrodu ile ve özellikle de İmpax TIG kaynak teli ile mükemmel bir kaynaklanabilirlik özelliği vardır. 1. Görünmeyen bölgelerde kaynak: Küçük parçalar için kaynak işleminden önce ön ısıtmaya gerek yoktur. Ancak kalıp büyükse C ye kalıp ısıtılarak kaynak edilmeli ve kaynak sonrası yine C ye kadar yeniden ısıtılmalıdır. 2. Parlatılacak yüzeylerde kaynak: Ön ısıtma C de yapılmalı kaynak sonrasında C de 2 saat kalıp menevişlenmelidir. 3. Desen Yapılacak yüzeylerde kaynak: Ön ısıtma C de yapılarak kaynak sonrasında kalıp C ye ısıtılmalı ve ardından soğutulmalıdır. Bu işlemden sonra kalıp yeniden C ye ısıtılıp 2 saat tutularak menevişlenmelidir. Şekil 17.2 Meneviş eğrisi Şekil 17.3 Tokluk kıyaslaması Desen Verme: Yöntem sırasında iş parçasının yüzeyi basınçla püskürtülen küçük, yuvarlak çelik bilye vuruşlarıyla bastırılır. Yüzeye etkiyen her bir vuruş elastik uzamaya neden olur. Yüzeyde, plastik şekil değişimi nedeniyle şekilli bir görünüm oluşur. Bu şekilli