PLASTİK ENJEKSİYON YÖNTEMİYLE İMAL EDİLEN PARÇALARDA KARŞILAŞILAN PROBLEMLER ve ÇÖZÜMLERİ Enjeksiyon İle Şekillendirme Yöntemi Sözlük anlamı yoğrularak istenilen biçim verilebilen plastikler, türlerine ve kullanım amaçlarına göre değişik yöntemlerle biçimlendirilebilirler. Kullanılan yöntemler başlıca şunlardır. Plastik enjeksiyon yöntemindeki enjeksiyon makinasına bağlanan kalıbın içine sıvı plastik püskürtülerek, kalıp doldurulur ve belli bir zaman içersinde plastik parça dışarıya çıkarılır. Kalıbın içindeki bu olayları daha iyi anlayabilmek için plastik malzemenin özelliklerinin ve kalıp içindeki davranışının bilinmesi gerekir. Bu yöntemle termoplastikler ve termoset malzemeler şekillendirilebilir. Lineer moleküler yapıda bulunan termoplastikler kimyasal değişime uğramazlar. Enjeksiyon yönteminde sıcaklığın etkisiyle polimer ergimekte, kalıbın daha düşük sıcaklığındaki duvarlarına temas ettiğinde ise donmaktadır. Termoplastikler birkaç kere katı halden ısıtılıp ergitilme ve tekrar katılaşma çevrimine sokulabilse de, bu çevrim malzemesine göre çok fazla tekrarlandığında da polimer özelliklerini (yüzey görüntü kalitesi ve mekanik özellikler) kaybetmekte ve polimer degrade olmaktadır.yumuşama sıcaklığı polimerin yapısına bağlı olarak değişmektedir 1
Plastik Enjeksiyonla İmal Edilen Parçalardaki Hatalar ve Önlenmesi Enjeksiyon Yöntemiyle Uygulanabilen Termoplastikler Tablo1 Termoplastik Reçineler ISO Sembolü Akrilik PMMA Selüloz Reçineler CA, CAB, CP Stren Reçineler PS, SB (HIPS), ABS, SAN Vinil Reçineler PVC, PVAC Poliolefinler PE, PP Asetal Reçineler POM Naylonlar PA 66, PA 6, Pa 610, Pa 11, Pa 12 Polikarbonatlar PC Termoplastik Poliesterler PBTP, PETP Polifenilenler PP Poliüretanlar PUR Uygulanan işlem sonrasında kimyasal değişime uğrayan ve şekillendikten sonra tekrar şekillendirilemeyen termosetlerde enjeksiyon yöntemiyle imal edilebilirler. En çok kullanılan termoset polimerlere örnek olarak Fenoller (PF), Melamin (MF), MPF, Üre Reçine (UF), Epoksi (EP), Silikon (SI) verilebilir. 2
Hata Ailesi : Malzeme 1. Yanıklar (Burns ) : Hatanın Genel Adı: Lekeler, kahverengi lekeler, siyah lekeler, yanıklar, yanmış malzeme, siyah ve kahverengi şeritler, bronzlaşma Açıklama: Parçaya bakıldığında rahatlıkla görülebilen renkli lekeler. Hatanın Asıl Sebebi: Malzeme karışımı kirletiyor. Parça yüzeyinde hata olarak kabul edecek kadar leke görülüyor. Malzeme yanmış bir malzeme ile birlikte karıştırılıyor veya prosesin içinde bir yerde sıcak bir nokta lokal olarak plastiği yakıyordur. Önlenmesi: Eski vidalı, kovanlı makinalar parçada bu tip hataya sebep olabilirler. Çünkü makinanın içinde dikkate alınacak kadar yanmış parça atığı varsa, bunlar parçada bu tip hatanın olmasına sebep olabilir. Bunu engellemenin tek çözümü vida ve kovandaki hataya sebep olan komponenti bulup temizlemektir. Lekeler, prosesin içindeki bir yerde yanmadan dolayı oluşur. Isıtıcı bantların aşırı ısınması bu hataya sebep olur. Sürekli kontrol yapan ısı kontrol cihazlarını kontrol etmemiz gerekir. Malzeme değişimi de bu hataya sebep olabilir.yolluk girişindeki aşırı hız artımlarından dolayı malzemenin aşırı ısınması ve yanması gerçekleşebilir. 2. Kabarcıklar, Sıkışmış Gaz, (Bubbles, Trapped Gas) Hatanın Genel Adı: Kabarcıklar, sıkışmış gaz, farklı kabartı Açıklama: Parçanın dış yüzeyinde küçük kabarcıklar gözlenir. Hatanın Asıl Sebebi: Parçanın enjekte edilmesi sırasında eriyik malzemenin içinde çok çabuk gaz fazına geçebilen madde bulunması. Bu hatanın yerleşimi parçanın yüzeyinde ve iç yapısında bir yerde olabilir. Önlenmesi: Soğuk bir depoda veya siloda saklanmış olan malzeme sıcak veya ılık presleme ortamında nemin buharlaşmasına izin verilmeden işlem görürse, buharlaşan su kabarcıkları malzemenin içersinde kabarcıklara sebebiyet verebilirler. Bu sebeple malzeme üretime girmeden önce, iyice kurutulmalı, veya kuru tutulmalı ve ortam sıcaklığına gelmesi beklenmelidir. 3
3. Bozulmuş, Kopmuş Malzeme (Degraded Material, Weak Parts) Hatanın GenelAdı: Zayıf parçalar Açıklama: Kalıplanmış parçanın fiziksel yoğunluğu daha önce yapılmış olandan oldukça azdır. Hatanın Asıl Sebebi: Karışım, kısa moleküler zinciri uzunluğundaki moleküllerle pişirilmemiştir. Önlenmesi: Malzemenin aşırı kurutulmasıda bu hataya bir sebeptir. Malzemeyi kuruması için aşırı bir süre bırakmak (örneğin, en yüksek ısı değerinde birkaç gün bırakmak) bu hataya neden olur. Sıcak yolluklu kalıplarda ısıtıcıların aşırı ısınmasından, soğuk yolluklu kalıplarda ise eritme sırasında malzemeye çok farklı ısı verilmesinden kaynaklanır. Erime sıcaklığını ve makina & kalıbın ısıtıcılarının kontrol ediniz. 4. Kalitesiz Renk Dağılımı (İnadequate Color Dispersion) Hatanın Genel Adı: Renk şeritleri, kötü renk dağılımı Açıklama: Renk konsentrasyonu parça boyunca iyi dağılmamıştır. Parçanın üstünde farklı renk dağılımları gözleniyor. Hatanın Asıl Sebebi: Eriyik vidadayken renk konsentrasyonu tamamen homojen şekilde karışmamış. Önlenmesi: Bütün eritme ve karıştırma olayı vidanın dönmesiyle gerçekleşir. Karıştırma olayındaki artım ancak konvensiyonal vidaların kullanılması ve kovan sıcaklıklarının azaltılması ve arka basıncın arttırılmasıyla olur. Bu malzemeye, eridikçe vidaya daha fazla mekanik hareket verilmesi gerektiğini gösterir. 4
5. Gümüş İzleri (Silver Streaking) Hatanın Genel Adı: Serpinti oluşması, gümüş izler Açıklama: Parçanın yüzeyinde gümüş gibi parlayan izler görülür. Hatanın Asıl Sebebi: Malzeme çok fazla ısınmıştır. Kondense olan gaz kalıp yüzeyinde sıkışıp kalır. Önlenmesi: Soğutma çevriminin ekipmanlarını kontrol etmemiz gerekir. Ekipmanları durgun akış ve sabit soğutma sıcaklığı için kontrol ediniz. Karışımın imalat alanına gelir gelmez kullanılmasıda bu hatayı gerçekleştirebilir. İmalat alanında karışım kullanılmadan önce en az 8 saat bekletilmelidir. Böylece malzemenin sıcaklığı, ortam sıcaklığına yaklaşacaktır. Hata Ailesi: Proses 1. Katmanlaşma (Delamination) Hatanın Genel Adı: Laminasyon, katmanlaşma, deleminasyon Açıklama: Parça sanki ayrı ayrı katmanlardan basılmış gibi görünür ve bu katmanlardan kolayca kopar. Hatanın Asıl Sebebi: Genelde yavaş doldurmalarda parçada, eriyik soğuk katmanlar oluşur. Önlenmesi: Genel amaçlı renklendiriciler olarak çoğunlukla Polietilen ve Polipropilen bazlıdır. Birçok zaman bu renklendiriciler renksiz karışıma uyum sağlayamazlar. Fazla kalıp spreyide bu hataya sebebiyet olabilir. Malzeme kalıba girdiği anda neredeyse donar. Daha fazla malzeme girdiğinde,diğeri nasıl donduysa buda birleşmeyen bir katman olarak donar. Enjeksiyon hızını artırmak bu problemi sona erdirecektir. 5
2 Gaz Yanıkları (Dieseling) Hatanın Genel Adı: Yanıklar, gaz yanıkları Açıklama: Hava veya gaz kalıp içinde sıkışıp kalmıştır. Gaz malzemeyi ısıtır ve yakar. Genelde kalıba da zarar verir. Hatanın Asıl Sebebi: Sıcak hava veya gaz malzemeyi aşırı ısıtır ve yakar Önlenmesi: Çıkıcı yok veya yetersiz konstrükte edilmiş veya düzgün temizlenmemiş bir çıkıcı söz konusu demektir. Bu hata ayrıca aşırı kapanma kuvvetinden dolayıda olabilir. Aşırı kuvvetle kapanan kalıbın çıkıcıları işlevsiz kalabilir. Gaz sıkışarak içerde kalır ve kompresyondan dolayı aşırı ısınırak yanmaya sebep olur. Yanıkların engellenmesi iyi havalandırma yani, çıkıcıların temizliği veiş görmesiyle olur. 3.Salyalaşma, Tellenme (Drooling) Hatanın Genel Adı: Salyalaşma, tellenme Açıklama: Kalıp açıldığında, tel gibi görünen, ve uzayan plastik görülür. Kalıptan aşağı doğru sarkar. Bu ayrıca kalın fakat yavaş malzeme akımının yolluk burcundan yavaşça akmasıyla olur. Hatanın Asıl Sebebi: Kovandaki plastiğin basıncı verimli olarak bertaraf edilmemiş. Önlenmesi: Birçok ekipman üreticisi bunu engellemek için kalıplama makinasına reverse toper nozülünü yerleştirmişlerdir. Bunlar özellikle salyalaşmayı engellemek için dizayn edilmiştir. Sıcak yolluk kanalları açılmış kalıplarda, eğer kanallar düzgün çalışmıyorsa buda salyalanma ve tel tel olmaya bir sebep olabilir. Tel tel olma belli bir yere kadar no drool nozulleriyle kontrol edilebilir. Eriyik dekomprasyonu çoğunlukla vidanın zamana bağlı olarak geri çekilmesiyle ayarlanabilir. Dekomprasyon zamanını artırmak tel tel olmayı azaltacaktır. 6
4.İtici Çubuğu İzleri (Ejector Pin Marks) Hatanın Genel Adı: İtici çubuğu izleri, parçaya çubuk batması Açıklama: İtici çubuklar parçaya iz bırakır. Hatanın Asıl Sebebi: İticilerin basıncı parçaya iz bırakmaya elverişli Önlenmesi: Bu hata parçanın sıcaklığını ve itici çubukların kuvvetlerinin balanse edilmesiyle ortadan kaldırılabilir. Eğer itici çubukların bağlı olduğu plaka (itici plaka) parçaya çok hızlı vurup düşürüyorsa yine bu hata ortaya çıkar. Bununda çözümü tabiki itici plakanın hızını düşürmekle olur. Eğer kalıp parçanın kalıba yapışmaması için çeşitli modifikasyonlardan geçmişse, bu seferde parça itici tarafında kalıyorsa o zaman itici çubuklar parçada iz bırakabilir. Bunu engellemek için daha büyük çaplı itici çubuklar kullanılırsa birim alana düşen kuvet azalacağından iz bırakma olasılığıda aşağıya çekilmiş olur. 5. Çapak (Flash) Hatanın Genel Adı: Flaş, ayrılma yüzeyi atığı, çapak Açıklama: Kalıbın ayrıldığı yerde fazla malzeme, genellikle ayrılma yüzeyinde olşur. Hatanın Asıl Sebebi: Malzemenin kalıp boşluğunu doldurma basıncı, kalıbı kapalı durma basıncını yenmiştir ve fazla malzeme taşarak bu yapı oluşmuştur. Önlenmesi: Eğer düzgün bir yükleme kontrolü yapılmazsa, kalıp boşluğu aşırı malzemeyle doldurulabilir buda bu hatanın oluşmasına sebep olabilir. Vidanın her çevriminde aynı ilerleme ve gerilmeyi yaparak, aynı hacimdeki malzemeyi, kalıbın içine enjekte etmelidir. 7
6. Akış Çizgileri (Flow Lines) Hatanın Genel Adı: Akış çizgileri, kaynama çizgileri Açıklama: Akan kütle bir çizgi ile birbirinden ayrılmıştır. Bu rahatça gözlenebilir. Bazı durumlarda kozmetik bir hatadır. Diğer durumlarda ise iki kütlenin birbirleri arasında verimsiz bir adhezyon bağı vardır. Hatanın Asıl Sebebi: İki kütle bibirine kaynamamış. Önlenmesi: Yetersiz havalandırma bu hataya sebep olur. Havalandırma çıkıcıları temiz olmalı ve rutin olarak kontrol edilmelidir. Kaynama çizgilerinin eleminasyonu için doldurma hızı önemlidir. Mümkün olduğu kadar hızlı dolum, mümkün olduğu kadar daha fazla miktarda eriyiği kalıp boşluğuna sokar. Malzemenin eriyikliği doldurma esnasında ne kadar fazlaysa bu hatayla karşılaşma riski o kadar azdır. 7. Yanlış Çekme, Boyutsal Değişim (Incorrect Shrınkage, Dimensional Variation) Hatanın Genel Adı: Yanlış Çekme, spek dışı boyut Açıklaması: Kalıplanmış ürün, normal olarak hesaplanmış çekmeyi gerçekleştirmiyor. Hatanın Asıl Sebebi: Kalıplamadaki ve normal çekmedeki gerilmeler değişmiştir. Önlenmesi: Genellikle kalıp sıcaklığını arttırmak,artan çekmeyi engelliyebilir 8
8. Matlaşma (Non-Uniform Finish on Parts) Hatanın Genel Adı: Matlaşma, mat bölgeler, parmak izi Açıklama: Kalıplanmış parça uniform bir şekilde kalıp yüzeyini replike edemez. Hatanın Asıl Sebebi: Genelde soğuk slug veya daha soğuk bir malzeme parçanın içine enjekte edilmiş ve hata oluşmuştur. Önlenmesi: Bazı durumlarda malzemenin içinde aşırı miktarda kaydırıcı ve yağlayıcı bulunur ve bunlar kalıp yüzeyine kadar çıkarak yayılırlar. Eğer kalıp yüzeyi uniform değilse o zaman eriyik sıcaklığını düşürün ve problem çıkaran yüzeyin temiz olup olmadığını kontrol ediniz.nozül ve yolluk memesi burcu geçişi engelleyecek faktörleri ortadan kaldırın. Nozül ve yolluk memesi burcu da birbirini tam olarak karşılamalıdır. Eğer bunun dışında bir durum varsa akışta hata olaca 9. Portakal Yüzeyi Oluşumu (Orange Peel) Hatanın Genel Adı: Portakal yüzeyi, mikro pitting Açıklama: Malzemenin yüzeyinde, portakal yüzeyindeki gibi girinti ve çıkıntılar gözlenir. Hatanın Asıl Sebebi: Parçada oluşan ilk yüzey, yüksek miktarda vizkos bir malzeme tarafından itilmiş ve buruşmuştur. Önlenmesi: Soğuk olan malzemede aynı doldurma hızını elde etmek için daha yüksek basınç uygulamamız gerekir. Malzemenin eriyik sıcaklığını kontrol edin. Kısıtlı yollukla birilikte eriyik sıcaklığını yavaşca arttırın. Doldurma sırasındaki kafada oluşan basınç kayıplarını karşılamak için kalıp sıcaklığını arttırın.. Hızın, kalıbımız için yeterince hızlı olup olmadığını kontrol edin. 9
10. Kısa Baskılar (Short Shots) Hatanın GenelAdı: Kısa baskılar, tam dolduramama,tamamlanmamış baskılar,. Açıklama: Kalıplanmış parça kalıp boşluğunu tam olarak dolduramamıştır. Hatanın Asıl Sebebi: Malzemenin basıncı kalıbı doldurmak için yetersiz kalmıştır. Önlenmesi: Düzgün bir besleme kontrolu yapılmazsa, kalıp boşluğunun aşırı doldurulmasından parça eksik çıkabilir. Vidanın her çevrim için aynı dönmeyi, yani, aynı hacimdeki malzemeyi basması gerekmektedir. Parçanın dizaynında kısa baskıya sebep olan bir faktördür. Keskin geçişlerden ve dar kesitlerden kaçınılmalıdır. Birçok zaman kalıp presin boyutuna göre ayarlanamaz. Kapama tonajı dikkatle ayarlanmalıdır 11. Çöküntüler (Sinks) & Boşluk (Voids) Çöküntüler ve boşluklar aslında aynı problem olmalarına karşın görünümleri farklıdır. Hatanın GenelAdı: Göçükler, çöküntüler Açıklama:Parçanın yüzeyi parçanın içine çökmüştür Hatanın Asıl Sebebi: Malzeme yetersiz bir şekilde ütülenmiştir. Parçanın dış duvarları katıdır. Ama parçanın içyapısındaki bazı molekülleri birbirinden ayırarak boşluklar oluşturur. Önlenmesi: Gereğinden kalın olan kesitler, dar geçiş veya ani genişlemeye sebebiyet veren geçişler göçüntülere sebep olacaktır. Ütüleme basıncı yetersizse malzemede çöküntüler oluşabilir. Plastik soğudukça kalıp boşluğunun içinde çekilme yapacaktır. Kalıp boşluğunu iyi ve tam doldurması için bu çekilmeleri karşılamak için ütüleme basıncı kontrol edilmelidir. Yetersiz basınç boşluklara neden olur. Plastik soğudukça çekeceği için kalıbın şeklini tam olarak alabilmesi için preşürize edilmesi gerekir. Bu asınçta (ütüleme) çekmeyi kompanse eder. Onun için parça yeterli basınçta ütülenmelidir. 10
Hata Ailesi: Kalıp 1. Vakumla Şekil Değiştirme (Vacuum Pull) Hatanın Genel Adı: Vakum çekmesi, vakumla şekil değiştirme Açıklama: Boşaltma esnasında, ilk anda oluşan vakumla parçanın şekli değişir. Hatanın Asıl Sebebi: İtici tarafındaki hava basıncı parça için çok yumuşak. Önlenmesi: Bu hata soğutma çevriminin düzgün çalışmayışından, tıkalı olmasından, çalıştırılmamasından veya çıkışı olmayan bir şekilde (yani kör biçimde) çalıştırılmasından kaynaklanır. Bunu engellemek için soğutma çevrimini çalıştırmadan önce herşeyi düzgün olup olmadığına bakmak gerekir.havalandırma kabiliyeti arttırılırsa bu hatanın önüne geçilebilir. 2. Yolluk Girişinde Yüzey Bozukluğu (Smudges) Hatanın Genel Adı: Yolluk girişinde yüzey bozukluğu Açıklama: Yolluğun yakınındaki bölgede hata görülür. Hatanın Asıl Sebebi: Yolluk girişinin hemen etrafında mikro jetting oluşmuştur. (Jetting ve Kurt izleri hatasında daha kapsamlı incelenecektir. Önlenmesi: Kalıp yarılarınını öpüşen yüzeyleri polişlenmeyle temizlenmelidir. Bu hata ile genelde fiber glas ve mikanın kullanıldığı doldurmalarda, çok abrasif oldukları için karşılaşılmaktadır. Kalıpta yapılması gereken değişiklik, yollukların geniş fakat derin olmayacak şekilde yapılması 11
3.Yapışan Yolluklar (Sticking Sprues) Hatanın GenelAdı: Yapışan yolluklar, yolluk yapışması Açıklama: Çevrimde, kalıp açılması sırasında, yolluk yolluk sisteminden ayrılır, kopar. Hatanın Asıl Sebebi: Yolluk, yolluk sistemiyle birlikte kalamıyor. Önlenmesi: Derin olmayan yolluk memeleri veya itici tarafındaki verimsiz yolluk memesi çekicileri, kalıp boşluğuna yapışmaya meyillidirler. Derin bir yolluk memesi konstrüksiyonu yapmalıyız veya daha efektif bir yolluk memesi çekici koymalı, veya en son olarakta ısıtmalı yolluk memesi kullanmalıyız. Eğer nozül sıcaklığı çok düşükse kalıp açılması sırasında yine kopma olabilir. Bunu engellemek için nozül sıcaklığını artırın, böylece cold slug ve kopmayı engellemiş olursunuz. 4. Kalıba Yapışma (Sticking to The Mold) Hatanın GenelAdı: Kalıba yapışma Açıklama: Kalıp açıldığında, kalıp boşluğundaki emiş bitmemiştir ve parça çekilerek iticilerin olmadığı tarafta yapışık kalmıştır. Hatanın Asıl Sebebi: İticilerin olduğu tarafta kalmamıştır veya çıkarılmasında zorluk çekilmiştir. Önlenmesi: Ütüleme basıncını kontrol ediniz. 12
5. Çarpılma (Warpage) Hatanın Genel Adı: Çarpılmış parçalar, düz olmayan parça, kıvrılma Açıklama: Bitmiş parça istenilen parça şeklinin dışındadır, çarpılmıştır. Hatanın Asıl Sebebi: Parçanın iç gerilmelerinden dolayı parça çarpılır. Buda parçanın geometrisine etkir. Önlenmesi: Düzgün olmayan yolluk girişi dizaynı, yolluk girişi geometrisi, yüksek gerilme içeren dizaynlar ve yolluk girişi lokasyonu hatalı veya yetersiz olan kalıplarda çarpılma oluşabilir. Soğutma zamanı arttıkça parçadaki gerilmeler dudurulur. 6. Kurt İzleri, Jetting (Worm Tracks, Jetting) Hatanın GenelAdı: Kurt, kurt izleri, diş macunu izleri, jetting Açıklama: Parçanın üzerine kalıp koyunca ilk baskı sırasında oluşmuş izler görülür. Birçok kişi bu hatayı diş macunu sıkılmasıyla elde edilmiş gibi yorumlar. Hatanın Asıl Sebebi: Yolluk girişindeki malzemenin hızı aşırı yüksek olduğundan kalıp boşluğuna girildiğinde akış çok hızlıdır. Bu izler rahatlıkla gözlenebilir Önlenmesi: Kalıpçılıkta, kalıbı mümkün olduğunca çabuk doldurmak iyidir ama bu çabukluk düzgün boyutlandırılmış bir yolluk girişi ilesağlanmalıdır. Malzeme çok büyük bir hızla kalıp boşluğunu girdiğinde istikrarsızca etrafa sağa sola fışkırır. Bunu engellemek için akışın karşısında bir direnç oluşturmalıdır ki, bu hata en aza indirgenebilsin. 13
Hata Ailesi: Makine 1. Kayma, vida kayması, dönmesi Hatanın GenelAdı: Kayma, vida kayması, dönmesi Açıklama: Vida dönmesine rağmen, bir sonraki baskı için malzemeyi kapamaz, yakalayamaz. Hatanın Asıl Sebebi: Makine eklenen malzemeyi yakalayamaz. Önlenmesi: Bu hata hununin boşalması veya devre dışı kalmasıyla mümkün olabilir. Veya vakum yükleyiciyi çalıştırmayı unutmuş olabiliriz. Yani temel olarak sistemin besleyici sisteminde bir aksaklık vardır. Bütün ekipman kontrol edilmelidir. 2. Arka Arkaya Hatalı Baskı (Shot to Shot İnconsistency) Hatanın Genel Adı: Arka arkaya hatalı baskı, uygunsuz baskı Açıklama: Makinada herhangi bir değişiklik veya ayarlama yapılamaksızın, makina ıskarta parça basar. Genelde ya eksik yada boyutsal hatalı mal basılır. Bu yarı otomatik makinalarda görülür. Hatanın Asıl Sebebi: Sabit bir doldurma hızı elde edilmesinden ve eriyik vizkositesinin olumsuz değişiminden kaynaklanır. Önlenmesi: Vidanın arkasının dolmasından dolayı sızıntı yapan check valfler iş göremezler. Bu kalıbın basıncının değişken olmasına sebep olur. Valfler rutin olarak kontrol edilmelidirler ve gerekirse değiştirilmelidirler. 14