YOLLUK GİRİŞ (KAPI) TİPLERİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KALIPÇILIK TEKNİĞİ DERS NOTU Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI Yolluk Girişi (Ağız/Kapı/Gate) 2 Eriyik plastiğin kalıp gözüne girdiği kanallara Yolluk Girişi (Ağız/Kapı/Gate) adı verilir. 1
Yolluk Girişi (Ağız/Kapı/Gate) 3 Yolluk kanalı ile kalıp gözü arasındaki geçit yolluk besleme sisteminin en önemli bölümüdür. Kapı kesitinin büyük olması kalıp boşluğunu doldurmada kolaylık sağlar, üründe oluşabilecek iç gerilmeleri azaltır, yolluğun soğumasını yavaşlatır. Enjeksiyondan gelen sıcak malzemenin ağız geçişinde göreceği direnç azalır ve yolluk katılaşmadan ütüleme yapılması mümkün olur. Bu avantajlarının yanında mahzurları da vardır: Yolluğun üründen ayrılmasını zorlaştırır ve ürün üzerinde daha büyük iz bırakır. Kapının Konumu 4 Parçanın farklı noktalarından giriş yapılabilir. Yolluk girişinin konumu parça kalitesi ve özelliklerini etkiler. 2
Kapı Sayısı 5 Genel olarak kalıbın her gözü için bir kapı yeterlidir. Tek girişin avantajı soğuk birleşme izine (kaynak izi) sebebiyet vermemesidir. Ancak, kalıp boşluğu çok büyük ise akış mesafesi çok uzun olacağından, kalıp boşluğunun plastik donmadan önce dolması zorlaşır. Bu durumda iki ya da üç kapı kullanılması daha iyi sonuç verir. Çevrim süresi de kısaltılmış olur. Merkezi Girişli Yolluk Uygulamaları 6 3
Merkezi Girişli Yolluk Uygulamaları 7 Dışarıdan merkezi giriş ile kalıbın homojen dolması sağlanır. Asimetrik parçalarda yolluk giriş ağzı da merkezden kaçık yapılabilir. Ancak bu durumda ürün üzerindeki yolluk izi de kaçık olur. Estetik açıdan mahzur ortaya çıkar. Bu tip girişte, kalıp ayrım çizgisinden gaz tahliye edilir ve bir sıkışma sorunu olmaz. Ölü noktalar var ise, buralar için ayrıca tedbir düşünülür. Kalıp boşluğu simetrik değilse dolum homojen olmayacağından basınç farkları ortaya çıkar ve çekirdek lokmasını eğmeye çalışır. Ürünün kozmetik yüzünde yolluk izi istenmiyorsa yolluk giriş ağzı içeriden yapılabilir. Ancak, itici ve yolluk aynı tarafta olunca sistem çok karmaşık hale geleceğinden çok özel haller dışında uygulanmaz. Yandan ve Etek Çevresinden Yolluk Girişi 8 Ürünün görünen yüzünde ve ortada yolluk izi istenmiyorsa, yolluk giriş ağzı yandan verilir. Doldurma hızı önemli ise giriş noktası üste yakın tutulur. Üst yüzeyde akış izleri istenmediğinde, giriş noktası etek bölgesinde seçilerek, türbülanslı akışla üst yüzeyin doldurulması sağlanır. Etekten girişte gaz sıkışmasına karşı önlem düşünülmelidir. 4
Yolluk İzi 9 Yolluk izi, yolluğun üründen ayrılmasıyla ortaya çıkan ve gözle çok rahat görülebilen bir izdir. Şekli ve büyüklüğü, polimerin cinsine, yolluğun kopma anındaki sıcaklığına, kapının yerine ve tipine bağlıdır. Ürün, böyle bir ize izin veriyorsa izi kaybetmek için kalıp maliyetini arttırmak gereksizdir. Yolluk izinin ne kadar gizleneceği ve maliyete getireceği yük, kalıp müşterisinin talepleri doğrultusunda belirlenir. Yolluk İzi 10 Özellikle istenmediği durumlarda yolluk izi şu yöntemlerle gizlenir: Yolluk giriş ağzı etekten verilerek. Yüzeydeki bir desen üzerinden verilerek. Yüzeyde bir oyuk, girinti ya da kabartma (harf, şekil vs.) varsa onun iç yüzeyinden verilerek. Etiket yapıştırılacaksa, etiketin altına gelecek bir yerden verilerek. Muz yolluk girişi kullanılarak. 5
Kapı Konumunun Parçadaki Etkileri 11 Kalıp dolma şekli (filling pattern) Boyutsal toleranslar Dış görünüm, yüzey kalitesi hataları Soğuk birleşme izlerinin yeri ve şekli (weld line) Çekme&çarpılma (shrinkage&warpage) davranışı Anizotropik malzemelerde (Cam elyaf takviyeli malzemeler vb.) malzeme yönlenmesi (fiber orientation) Kapı Konumunun Parçadaki Etkileri 12 Yüzey çöküntüleri (sink marks) Hava boşlukları (voids/bubbles) Gaz sıkışması (gas traps) Artık gerilmeler (residual stresses) Kalıp boşluğundaki basınç dağılımı Dolmama (short shots) Yolluğun parçadan ayrılma şekli (otomatik kopma, elle kesme) 6
Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 13 Yüzey hataları oluşabilir:. Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 14 Gaz sıkışması (gas trap) oluşabilir:. 7
Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 15 Soğuk birleşme izi (weld Line) oluşabilir:. Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 16 Soğuk birleşme izi (weld line) ile birlikte gaz sıkışması (gas trap) sorunu da ortaya çıkabilir: 8
Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 17 Soğuk birleşme izi düşük mekanik özelliklere ve kozmetik açıdan sorunlara neden olur: Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 18 Parça et kalınlığının üniformluğu bozulabilir: 9
Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 19 Parça üzerinde akış izleri (Jetting) oluşabilir: Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 20 Parça artık gerilmeler oluşabilir ve boyut toleranslarının tutturulamamasına sebebiyet verebilir: 10
Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 21 Parça tam doldurulamaz ve iyi ütülenemez: HATA!: İnce kesitten kalın kesite doğru dolum. Kapı Konumu Yanlış Seçilirse 22 Parçanın en son dolan ve gaz çıkışı bulunmayan bölgesinde gaz sıkışması (gas trap) nedeniyle plastik malzeme yanabilir: 11
Kapı Tip ve Konumunun Belirlenmesi 23 KALIPÇI Perspektifi Kalıp imalatının kolaylığı ve üretim maliyetinin düşüklüğü ön plandadır, parça kalite gereksinimleri geri plandadır. TASARIMCI Perspektifi Parça kalitesi, parçanın fonksiyonel ve kozmetik gereksinimleri ön plandadır. Tecrübeler ve analiz sonuçları tasarımda dikkate alınır. PARÇA ÜRETİCİSİ Perspektifi Seri üretim maliyetinin düşüklüğü, kalıp bakım gereksiniminin düşüklüğü, kalıbın sorunsuz çalışması ön plandadır. Doğru Yolluk Girişi Kriterleri 24 Jetting etkisini yok etmek için, eriyik plastik kalıp boşluğu duvarına çarptırılmalıdır. Kalıp havalandırmayı sağlamak için, kalıp gözü içindeki eriyik plastik akışı gaz çıkış kanallarına doğru yönlendirilmelidir. Boyutsal kararlılık ve min. çarpılmanın gerektirdiği yeterli ütülemeyi sağlamak için, eriyik plastik kalın kesitten ince kesite doğru yönlendirilmelidir. 12
Doğru Yolluk Girişi Kriterleri 25 Soğuk birleşme izleri minimize edilmeli ve kapıların yerleri, parçanın yüksek mukavemet gerektiren bölgelerinde soğuk birleşme izi oluşmayacak şekilde belirlenmelidir. Yolluk parçadan kolay koparılabilmelidir. Akış mesafesini uzatan bir yolluk konumu enjeksiyon basınç gereksinimini arttırır. Kapı konumu kozmetik gereksinimleri (görünen yüzeyde olmamalıdır) ve fonksiyonel gereksinimleri (çalışan yüzeyde olmamalıdır) karşılamalıdır. Doğru Yolluk Girişi Kriterleri 26 Yolluk tipi seçimi ve boyutlandırmasında parça malzemesi dikkate alınmalıdır. Parçanın dış kenarından giriş, en basit kalıp yapısı olan 2 plakalı soğuk yolluklu kalıbı mümkün kılar. İç yüzeylerinden giriş 3 plakalı ya da sıcak yolluklu kalıp gerektirir. Tasarımcı, kalıp yapımcısı ve parça üreticisi birlikte değerlendirme yapmalıdır. Gerekirse parça tasarımında değişikliğe gidilerek optimum yolluk girişi tipi ve konumu belirlenmelidir. 13
Yolluk Giriş (Kapı) Tipleri 1. Direk Yolluk Girişi (Sprue Gate) 2. Kenar Yolluk Girişleri (Edge Gates: Basit, Bindirme, Kulaklı, Fan ve Film Kenar Yolluk Girişleri) 3. Diyafram Yolluk Girişi (Diaphragm Gate) 4. Halka Yolluk Girişi (Ring Gate) 5. İğne Yolluk Girişi (Pin Gate) 6. Tünel/DalgıçYolluk Girişi (Submarine Gate) 7. Muz Yolluk Girişi (Banana Gate) 8. Örümcek Yolluk Girişi (Spider Gate) 9. Çoklu Yolluk 27 1. Direk Yolluk Girişi (Sprue Gate) Malzeme salkımdan direk kapıya gelir. Dağıtım yolluğu yoktur. Yolluk girişi parçanın ve kalıbın merkezindedir. Sıcak yolluk yatırımı fizibl olmayan, silindirik/simetrik/disk şekilli (kova, bardak vb.) ve tek gözlü parçalarda uygulanır. 28 14
1. Direk Yolluk Girişi (Sprue Gate) 29 Avantajları: Kalıp maliyeti düşüktür. Doldurma ve ütüleme karakteristiği iyidir. Dezavantajları: Yolluğun elle koparılması gerekir. Yolluk girişinde parça üzerinde kötü görüntü oluşturur. Dağıtım yolluğu olmadığından sadece tek gözlü kalıplarda kullanılabilir. 2. Kenar Yolluk Girişleri (Edge Gates) 30 Kalıp boşluğuna KAÇ üzerinden doğrudan kenardan girilen yolluk giriş tipidir. Beş şekilde uygulanır: 2.1. Basit Kenar Yolluk 2.2. Bindirme Kenar Yolluk 2.3. Kulaklı Kenar Yolluk 2.4. Fan Yolluk 2.5. Film Yolluk 15
2.1. Basit Kenar Yolluk (Edge Gate) 31 KAÇ dan kalıp boşluğuna bağlanan, formu basit bir giriş tipidir. Yapımı kolay fakat doldurma karakteristiği kötüdür. Basit uygulama olduğundan, otomatik çalışma gerekmeyen, kozmetik gereksinimleri olmayan, yolluk ayırma işleminin manuel yapıldığı tüm genel uygulamalarda kullanılabilir. Tavsiye edilen boyutlar tablolarla verilmiştir. Genellikle, ağız genişliği yüksekliğinin 3 katı olarak alınır. 2.1. Basit Kenar Yolluk (Edge Gate) 32 16
2.1. Basit Kenar Yolluk (Edge Gate) 33 Avantajları: Kalıp imalatı kolaydır. Kapı kesitinde hassas boyutlandırma ve kolay modifikasyon yapılabilir. Kalıp gözünün doldurulma hızı kolaylıkla kontrol edilebilir. Bir çok genel amaçlı polimer için uygundur. Bazen parçanın yolluktan ayrılmaması özellikle istenebilir. Dezavantajları: Yolluk ayırma maliyeti getirir. Parça üzerinde kötü görüntüye sebep olur. 2.2. Bindirme Kenar Yolluk (Overlap Edge) 34 Basit kenar yolluk girişinden farklı olarak parçaya üst yüzeyden yanlamasına girilir. Amaç Jetting etkisini azaltmaktır. Eriyik polimer kalıp boşluğuna girmeden önce karşı duvara çarptırılarak kalıp boşluğuna alınır. 17
2.2. Bindirme Kenar Yolluk (Overlap Edge) 35 Avantajları: Basit kenar yolluğa göre jetting etkisine karşı önlem sağlar. Dezavantajları: Parça üst yüzeyinde kozmetik kötü görüntüye sebep olur. Elle yolluk kesimi daha zordur. 2.3. Kulaklı Kenar Yolluk (Tab Gate) 36 Parçaya girişten önce dik bir dönüş yapılır. Eriyik plastik kalıp gözüne girmeden önce karşı duvara çarptırılıp kalıp boşluğuna alınarak jetting etkisi azaltılır. 18
2.3. Kulaklı Kenar Yolluk (Tab Gate) 37 Avantajları: Büyük giriş artık gerilmeleri önler. Jetting önlenir. Uniform malzeme akışı sağlanır. Dezavantajları: Kesme ve temizleme maliyeti getirir. Parça üzerinde büyük bir artık kulak kalır. 2.4. Fan Yolluk (Fan Gate) 38 Dağıtım yolluğundan parçaya girerken kesit bir fan şeklinde alçalır ve genişler. Eriyik plastik parçaya girmeden önce yavaşlatılır ve geniş bir alana yayılır. 19
2.4. Fan Yolluk (Fan Gate) 39 Avantajları: Daha üniform malzeme akışı ve daha iyi malzeme yönlenmesi sağlar. Jetting etkisinde azalma ve kaliteli parça yüzeyi sağlar. PC gibi akışkanlığı düşük malzemelerde kalıp boşluğunun daha kolay doldurulmasını sağlar. Dezavantajları: Manuel yolluk kesme: Büyük parçalarda özel aparatlar gerekebilir. Çapak görümünde kötü bir iz bırakır. 2.5. Film Yolluk (Film Gate) Plastik eriyik ince-uzun bir yolluk girişi boyunca dağıtılır. Kenar yollukta 3 olarak verilen oran, film (yaprak) yollukta 100 civarında uygulanır (yükseklik 0,1 mm; genişlik 10 mm). Ürün üzerinde bıraktığı iz ancak ince bir çapak kadardır. 40 20
2.5. Film Yolluk (Film Gate) 41 Avantajları: İnce kesitli, büyük yüzeyli parçalarda, PC gibi akışkanlığı düşük malzemelerde daha kolay ve üniform doldurma sağlar. Jetting önlenir. Dezavantajları: Parça üzerinde yolluk izi bırakır. Zahmetli bir yolluk temizleme işçiliği gerektirir. Fan yolluğa göre daha kararsız akış patterni gösterir. Enjeksiyon parametrelerine daha duyarlıdır. 3. Diyafram Yolluk Girişi (Diaphragm Gate) Dairesel film şeklinde oluşturulan kapının yüksekliği 0,1-0,15 mm, uzunluğu ise diyaframın çevresi kadardır. Ürünün içinde ya da dışında yer alabilir. En önemli avantajı, soğuk birleşme izine sebep olmamasıdır. Silindirik/disk şeklindeki parçaların kalıplarında kullanılır. 42 21
3. Diyafram Yolluk Girişi (Diaphragm Gate) 43 3. Diyafram Yolluk Girişi (Diaphragm Gate) 44 Avantajları: İki tarafı açık eksenel silindirik tüp şekilli parçalarda üniform doldurma sağlar, jetting oluşumunu önler. Soğuk birleşme izi ortaya çıkmaz. Ovallik, çarpılma oluşumunu önler, hassas çap ölçüleri ve eşit et kalınlığı sağlar. Dezavantajları: Disk formunda bir yolluk atılır, yolluk sarfiyatı fazladır. Parça üzerinde yolluk izi bırakır. Yolluk temizleme işçiliği gerektirir. 22
4. Halka Yolluk Girişi (Ring Gate) 45 Pratik olarak bir film yolluk girişinin parçanın çevresine sarılmış halidir. Silindirik parçalara dışarıdan giriş için kullanılır. 4. Halka Yolluk Girişi (Ring Gate) 46 Avantajları: Silindirik tüp geometrili, iki ucu açık parçalarda üniform doldurma sağlar ve jetting oluşumunu önler Pim eğilmesini önler, eşit et kalınlığı ve hassas çap ölçüleri sağlar. Dezavantajları: Halka formunda bir yolluk atılır. Parça üzerinde yolluk izi bırakır. Yolluk temizleme işçiliği gerektirir. Film yolluğun bir şeklidir, zaman zaman kararsız davranış gösterebilir. 23
5. İğne Yolluk Girişi (Pin Gate) 47 3 plakalı kalıplara uygulanan özel yolluk giriş tipidir. Kalıp açılırken yolluk koparıldığından parçaya zarar vermemesi için ince (et kalınlığının yarısından düşük) yapılır. 5. İğne Yolluk Girişi (Pin Gate) 48 24
5. İğne Yolluk Girişi (Pin Gate) 49 Avantajları: Çok küçük bir yolluk izi bırakır. Otomatik kalıp çalışmasına uygundur. Dezavantajları: Hassas işleme gerektirir. 3 plakalı kalıp ve sıcak yolluk gerektirdiğinden kalıp imalatı zor ve kalıp maliyeti yüksektir. 6. Tünel/DalgıçYolluk Girişi (Submarine Gate) 50 Ürün kalıptan atılırken yolluğun otomatik olarak üründen ayrılmasını sağlar. Kalıp boşluğuna girdiği bölümün çapı mümkün olduğunca küçük tutularak yolluk izi minimize edilir. Kalıp boşluğu ile arada kalan duvarın kalınlığı 0,8 ~ 1 mm civarında tutulur. Yolluk ucunun yuvarlatılması bu bölgenin erken donarak akışı durdurması ihtimalini azaltır. 25
6. Tünel/DalgıçYolluk Girişi (Submarine Gate) 51 Sabit çekirdekle dar açı yaparak bir bıçak gibi kesme etkisi oluşturacak şekilde bir form verilmiştir. Kalıp açılırken yolluk giriş ağzı bu noktadan kopar, ürün ve yolluk hareketli kalıpta kalır. Bu sırada yolluğun bir miktar esnemesi gerekir. Kalıp boşluğu ile yolluk çekici arasındaki mesafe, plastik malzemenin cinsine bağlı olarak bu esnemeye imkân verecek ölçüde olmalıdır. 6. Tünel/DalgıçYolluk Girişi (Submarine Gate) 52 A: Enjeksiyon B: Kalıp açılırken yolluk kopar C: Kalıp açık, ürün ve yolluk hareketli kalıpta kalır D: İtici ürünü ve yolluğu çıkarır 26
6. Tünel/DalgıçYolluk Girişi (Submarine Gate) 53 Çok küçük giriş çapı erken donarak ütülemeyi engeller. Çok büyük giriş çapı zor kopar, parçaya zarar verir ve büyük iz bırakır. Çap değeri malzemeye bağlı olarak (0,3 0,7).kalınlık şeklinde seçilir. 6. Tünel/DalgıçYolluk Girişi (Submarine Gate) 54 27
6. Tünel/DalgıçYolluk Girişi (Submarine Gate) 55 Avantajları: Giriş kesiti kontrol edilebilir. Çok küçük bir yolluk izi bırakır. Kalıp açılırken yolluğu kopardığı için otomatik kalıp çalışmasına uygundur. Dezavantajları: Gevrek malzemelerde kullanıldığında yolluğun kırılıp kalıpta kalma riski vardır. Geniş yolluk girişi gereken uygulamalarda kullanılamaz. 7. Muz Yolluk Girişi (Banana Gate) 56 Tünel yolluğun farklı bir uygulamasıdır. Ürünün yan yüzeyinin yolluk girişi için uygun olmadığı durumlarda bu yöntem uygulanır. 28
7. Muz Yolluk Girişi (Banana Gate) 57 Yolluk girişi ürünün, itici tarafındaki yüzünden verilir. Yolluğun itici pim yuvasına da emniyetli bir mesafe kadar girmesi sağlanarak muz yolluğun kalıptan atılabilmesi sağlanır. Bu metodun iki zorluğu vardır: Birincisi, ilave lokma kullanımını gerektirmesi ve maliyetinin yüksekliğidir. İkincisi, kullanılan malzemenin muz yolluktan dışarı atılabilecek esnekliğe sahip olması gerekliliğidir. Malzeme yeterince esnek değilse bu yöntem uygulanamaz. 7. Muz Yolluk Girişi (Banana Gate) 58 29
7. Muz Yolluk Girişi (Banana Gate) 59 59 7. Muz Yolluk Girişi (Banana Gate) 60 Avantajları: Parçanın görünen yüzeylerinde yolluk izi bırakmaz. Arka yüzeyde küçük yolluk izi bırakır. Otomatik kalıp çalışmasına uygundur. Dezavantajları: Hassas işleme gerektirir. Gevrek malzemelerde calışmama riski vardır. 30
8. Örümcek Yolluk Girişi (Spider Gate) 61 Dairesel dizilimin olduğu çok gözlü kalıplarda veya hacimli dairesel parçanın olduğu tek gözlü kalıplarda kullanılır. Tek gözlü kalıpta kullanıldığında soğuk birleşme izine sebep olur. 9. Çoklu Yolluk 62 Geniş ve narin parçalarda, ızgara biçimli parçalarda, basınç dağılımının daha iyi ayarlanması ve akış yolunun kısaltılması için uygulanan bir yolluk şeklidir. 31
KAYNAKLAR [1] Turaçlı, H.P., Enjeksiyon Kalıpları İmalatı, Pagev Yayınları, 2000. [2] Turaçlı, H.P., Enjeksiyoncunun El Kitabı, Pagev Yayınları, 1999. [3] Turaçlı, H.P., Enjeksiyon Hataları ve Çözümleri, Pagev Yayınları, 1999. [4] Akyüz, Ö.F., Plastikler ve Plastik Enjeksiyon Teknolojisine Giriş, Pagev Yayınları, 2001 [5] Şafak, D., Plastik Enjeksiyon Kalıp Tasarımlarının İncelenmesi ve Uygulamalı Tasarım Örneği, İTÜ-FBE, Yüksek Lisans Tezi, 2001. [6] Bucaklıgil, C., Plastik Kalıp Tasarım Esasları ve Uygulamalı Kalıp Tasarım Örneği, İTÜ-FBE, Yüksek Lisans Tezi, 1999. [7] Rees, H., Mold Engineering, Hanser, 1995. [8] Dubois, J.H., Pribble, W.I., Plastics Mold Engineering Handbook, 1987 [9] Uzun, İ., Erişkin, Y., Hacim Kalıpçılığı, MEB Yayınları, 1984. [10] Lee, N.C., Blow Molding Design Guide, Hanser, 1998. [11] Johannaber, F., Injection Molding Machines, Hanser, 1985. [12] Savaşçı, Ö.T., Uyanık, N., Akovalı, G., Ana Hatları İle Plastikler ve Plastik Teknolojisi, Pagev Yayınları, 2002. [13] Injection Molding Handbook, Tim A. Oswald, Lih-Sheng Turng, Paul J. Gramann. [14] Plastic Part Design for Injection Molding, Robert A. Malloy, Hanser Publishers, 1994 [15] www.megeb.gov.tr 63 32