View
1.211
Download
12
Category
Preview:
Citation preview
i
T.C.
MARMARA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
PLASTİK ENJEKSİON KALIPLARINDA
SICAK YOLLUK SİSTEMLERİ
YAKUP ÇINAR
(Teknik Öğretmen)
YÜKSEK LİSANS TEZİ
METAL EĞİTİMİ ANABİLİM DALI
DANIŞMAN
Yrd. Doç. Dr. Halil DEMİRER
İSTANBUL 2005
ii
T.C.
MARMARA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
PLASTİK ENJEKSİYON KALIPLARINDA
SICAK YOLLUK SİSTEMLERİ
YAKUP ÇINAR
(Teknik Öğretmen)
(141102220010176)
YÜKSEK LİSANS TEZİ
METAL EĞİTİMİ ANABİLİM DALI
DANIŞMAN
Yrd. Doç. Dr. Halil DEMİRER
İSTANBUL 2005
iii
T.C.
MARMARA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
KABUL VE ONAY BELGESİ
PLASTİK ENJEKSİYON KALIPLARINDA
SICAK YOLLUK SİSTEMLERİ
Yakup ÇINAR’ın “PLASTİK ENJEKSİYON KALIPLARINDA SICAK
YOLLUK SİSTEMLERİ” isimli Lisansüstü tez çalışması, M.Ü. Fen Bilimleri
Enstitüsü Yönetim Kurulu’nun 03.08.2005 tarih ve 2005/17-16 sayılı kararı ile
oluşturulan jüri tarafından Metal Eğitimi Anabilim Dalı Metal Eğitimi
Programında YÜKSEK LİSANS Tezi olarak Kabul edilmiştir.
Danışman : Yrd. Doc. Dr. Halil DEMİRER (M.Ü.) ...................................
Üye : Prof. Dr. Mustafa KURT (M.Ü.)..............................................
Üye : Yrd. Doc. Dr. Oğuz GİRİT (M.Ü.) ..........................................
Tezin Savunulduğu Tarih: 02 / 09 / 2005
ONAY
M.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu’nun tarih ve
.. sayılı kararı ile Yakup ÇINAR’ın Metal Eğitimi Anabilim Dalı
Metal Programında Y.Lisans (MSc.) derecesi alması onanmıştır.
Marmara Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü
Prof. Dr. Adnan AYDIN
I
ÖNSÖZ
Yüksek lisans tez çalışmalarımda yardımları ile bana destek olan, beni
yönlendiren Yrd. Doç. Dr. Halil DEMİRER’e sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Bizlerin yetişmesinde önemli katkıları bulunan başta Metal Eğitimi Bölümü
Başkanı Prof. Dr. Serdar SALMAN olmak üzere bölümdeki tüm öğretim
elemanlarına, yetişmemde büyük emek harcayan anneme, babama ve daima yanımda
hissettiğim aileme teşekkürü bir borç bilirim.
Ayrıca; çalışmakta olduğum GÜRBÜZ MÜHENDİSLİK firmasının sahipleri
Yakup GÜRBÜZ ve Yusuf GÜRBÜZ Bey’e, çevirileriyle yardımcı olan uçak
mühendisi Mustafa KABASAKAL ve ailesine, bana bu konuda yardımlarını
esirgemeyen diğer tüm arkadaşlarıma teşekkürlerimi sunarım.
Ağustos 2005 Yakup ÇINAR
II
İÇİNDEKİLER
SAYFA
ÖNSÖZ …………………………………………………………………….. I
İÇİNDEKİLER ………………………………………………..………… II
ÖZET ..…………………..………………………………............................ IX
ABSTRACT .……………………………………………..………………… X
SEMBOL LİSTESİ ………………………………………….…………… XI
KISALTMALAR ……………………………………………………………XII
ŞEKİL LİSTESİ ………………………………………………………….. XIII
TABLO LİSTESİ ………………………………………………………….XV
BÖLÜM I
GİRİŞ VE AMAÇ…………………………………………..……………… 1
1.1. GİRİŞ ……………………………………………..………………. 1
1.2. AMAÇ ………………………………………………..……………. 2
BÖLÜM II
YOLLUK ÇEŞİTLERİ………………………………….………………… 3
II.1. YOLLUK …………………………………………………………… 3
II.2. YOLLUK ÇEŞİTLERİ…………………………………………….. 3
II.2.1. Soğuk Yolluk Sistemleri…………………………………...... 4
II.2.2. Normal (Klasik) Yolluk Sistemleri ………………………… 5
II.2.3. Sıcak Yolluk Sistemleri ………………………………. .……. 6
II.2.3.1. Tanımı……………………………………………........ 6
II.2.3.2. Sıcak Yolluk Sistemini Oluşturan Elemanlar……..…… 7
II.2.3.3. Sıcak Yolluk Sisteminin Özellikleri…………………… 8
II.2.3.4. Sıcak Yolluk Sisteminin Avantajları………………....... 8
II.2.3.5. Sıcak Yolluk Sisteminin Dezavantajları……………...... 10
II.2.3.6. Sıcak Yolluk Sisteminden İstenen Özellikler………..….10
III
BÖLÜM III
GİRİŞ ÇEŞİTLERİ VE TASARIMI…………………………………... 11
III.1. GİRİŞ ÇEŞİTLERİ……………………………………………… 11
III.1.1. Film Giriş………………………………………………… 11
III.1.2. Disk Giriş………………………………………………… 11
III.1.3. Halka Kesitli Yolluk Girişi………………………………. 13
III.1.4. Tünel Giriş……………………………………………….. 14
III.1.5. İğne Giriş………………………………………………… 15
III.2 Girişlerin Tasarımı: Giriş Sayısı ve Pozisyonu………………….. 16
III.2.1. Pozisyon………………………………………………….. 16
III.2.1.1. Parça Geometrisi / Kalıbın Doldurulması………. 16
III.2.1.2. Mekaniksel Dayanım…………………………… 17
III.2.1.3. Estetik ve Boyutlar……………………………… 18
III.2.2. Giriş Sayısı……………………………………………….. 18
III.2.2.1. Tekli Giriş………………………………………. 18
III.2.2.2. Çoklu Giriş……………………………………… 19
BÖLÜM IV
SICAK YOLLUK SİSTEMİNİN ELEMANLARI…………………. 20
IV.1. SICAK YOLLUK MEMELERİ…………………………………. 20
IV.1.1. Sıcak Yolluk Memelerinin Fonksiyonları…..……………... 21
IV.1.2. Sıcak Yolluk Meme Çeşitleri……………………………….. 21
IV.1.2.1. Dolaylı Giriş İçin Açık Memeler……………………….. 22
IV.1.2.1.1. Isıtılmış Memeler………………………………22
IV.1.2.1.2. Ön Hücreli Isı İletimli Memeler……………..... 23
IV.1.2.2. Doğrudan (Direkt) Nokta Girişli Açık Memeler……….. 24
IV.1.2.2.1. Ön Hücreli Isı İletimli Meme…………………. 24
IV.1.2.2.2. Ön Hücresiz Isı İletimli Meme……………….. 24
IV
IV.1.2.2.3. Isıtılmış Memeler………………………………25
IV.1.2.3. Doğrudan Girişli Halka Kesitli Memeler………………. 25
IV.1.2.3.1. Isıtılmamış Uçlu Memeler……………………. 25
IV.1.2.3.1.1. Aksiyal Sabit İğneli…………………. 25
IV.1.2.3.1.1. Çok Isı İletimli Memeler……………. 25
IV.1.2.3.1.1. Isı İletimli Torpidolu Memeler……… 26
IV.1.2.3.2. Isıtılmış Torpidolu Memeler…………………. 26
IV.1.4. Memelere Ait Isıtma Elemanları…………………………… 26
IV.1.4.1. Dolaylı Isıtılan Memeler…………………………………26
IV.1.4.2. İçten Isıtmalı Memeler…………………………………. 27
IV.1.4.3. Dıştan Isıtmalı Memeler………………………………... 27
IV.1.5. Meme Giriş Çapının Hesaplanması……………………….. 27
IV.1.6. Sıcak Yollukta Oluşan Hız Profilleri………………………. 28
IV.2. ISITMA ELEMANLARI (REZİSTANSLAR)…………………… 30
IV.2.1. Fişek Rezistans………………………………………………. 31
IV.2.2. Esnek Rezistans…………………………………………….. 32
IV.2.3. Boru Rezistans………………………………………………. 32
IV.2.4. Spiral Rezistans……………………………………………… 32
IV.2.4.1. Kare Kesitli Spiral Rezistans…………………………… 32
IV.2.4.2. Mini Spiral Rezistans…………………………………… 33
IV.2.4.3. Yarım Yuvarlar Spiral Rezistans……………………….. 33
IV.2.5. Pirinç Döküm Rezistans…………………………………….. 33
IV.2.6. Kelepçe Rezistans (Bant Isıtıcılar)…………………………. 34
IV.2.7. Halk (Ring) Isıtıcılar. ………………………………………. 34
IV.2.8. Modüler Quartz Rezistans………………………………….. 35
IV.3. SICAKLIK KONTROL CİHAZLARI……………………………. 35
IV.4. TERMOKUPULLAR………………………………………………. 37
IV.4.1. Termokupulların Yerleştirilmesi…………………………… 38
V
IV.5. SICAK YOLLUK DAĞITICILARI (MANİFOLD)……………… 49
IV.5.1. Dağıtıcının Tasarım ve İmalat Detayları………………….. 40
IV.5.1.1. Dağıtıcı Kanallarda Dönüşler………………………… 41
IV.5.1.2. Dağıtıcı İle Diğer Elemanların Birleştirilmesi………….. 41
IV.5.1.3. Dağıtıcının Montaj ve Konumlandırılması…………….. 41
IV.5.2. Dağıtıcının Isıtma Gücünün Hesaplanması……………….. 42
IV.5.3. Kalıp Tasarımcının Bilmesi Gerekenler…………………… 42
IV.5.4. Dağıtıcı Kanalların Ölçülendirilmesi………………………. 43
IV.5.5. Manifold Kollarında Toplam Genleşme Miktarı Hesabı…. 44
IV.5.6. Destek Halkasının Ayarlanması……………………………. 44
IV.5.7. Dağtıcıtıcıların (Manifoldların) Kalıplarda Kullanılması… 45
IV.5.7.1.Harici (Dışardan) Isıtılmış Sıcak Manifold Kalıp………. 46
IV.5.7.1.1. Avantajları……………………………………. 48
IV.5.7.1.2. Dezavantajları………………………………… 48
IV.5.7.2. Dahili Isıtılmış Manifold Kalıp………………………… 48
IV.5.7.2.1. Avantajları……………………………………. 49
IV.5.7.2.2. Dezavantajları………………………………. 50
IV.5.7.3. İzolasyonlu Sıcak Yolluk Kalıbı……………………….. 51
IV.5.7.3.1. Avantajları……………………………………. 52
IV.5.7.3.2. Dezavantajları………………………………. 52
IV.6. MALZEME FİLTRELERİ……………………………………… 52
IV.7. ISI YALITIM MALZEMELERİ………………………………… 55
IV.8. S.Y.S. SEÇİMİNDE DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR……. 55
BÖLÜM V
SICAK YOLLUKLU ENJEKSİYON İŞLEMİNDE
KARŞILAŞILAN PROBLEMLER………………….……………….. 57
V.1. MAKİNEDEN KAYNAKLANAN PROBLEMLER………….... 57
VI
V.2. PLASTİK MALZEMEDEN KAYNAKLANAN
PROBLEMLER………………………………………………….. 57
V.3. İŞÇİLİKTEN KAYNAKLANAN PROBLEMLER……………. 58
V.4. KALIP VE PARÇA TASARIMINDAN KAYNAKLAN
PROBLEMLER………………………………………………… 58
V.5. SICAK YOLLUK SİSTEMİNDEN (ELEMANLARINDAN)
KAYNAKLANAN PROBLEMLER…………………………….. 61
V.5.1. Isıtıcılar ve Sıcaklık Kontrol Cihazından
Kaynaklanan Problemler………………………………. 61
V.5.2. Dağıtıcıdan Kaynaklanan Problemler………………… 62
V.5.3. Sıcak Yolluk Memesinden Kaynaklanan Problemler… 63
V.5.4. Meme Giriş Sistemlerinin Mevcut Probleme Göre
Değiştirilmesi……………………………………………. 66
BÖLÜM VI
SICAK YOLLUK KAÇAKLARININ SEBEPLERİ………..…… 68
VI.1. KAÇAKLARIN SEBEPLERİ……………………………………. 68
VI.2. KAÇAĞI ÖNLEMEK İÇİN MEME TASARIM
OPSİYONLARI…………………………………………………… 70
VI.3. KAÇAK NASIL TESPİT EDİLİR…………………………….. 71
BÖLÜM VII
SICAK YOLLUKLU KALIP ÇEŞİTLERİ…………………………. 73
VII.1. TEK GÖZLÜ KALIPLARDA MERKEZDEN GİRİŞ……….. 73
VII.2. TEK GÖZLÜ KALIPLARDA KENARDAN GİRİŞ…………. 73
VII.3. ÇOK GÖZLÜ KALIPLARDA MERKEZDE VE DOLAYI
KENARDAN GİRİŞ……………………………………………. 74
VII.4. TEK GÖZLÜ KALIPLARDA ÇOKLU
(BİRDEN FAZLA) GİRİŞ ……………………………………… 74
VII.5. ÇOK GÖZLÜ KALIPLARDA DOĞRUDAN KENARDAN
GİRİŞ……………………………………………………………. 75
VII
VII.6. ÖZEL HALLER İÇİN GİRİŞLER (KADEMELİ – KATLI
KALIPLARDA)…………………………………………………. 75
VII.8. KALIP TASARIMINDA DİKKAT EDİLMESİ
GEREKEN KURALLAR………………………………………. 75
VII.8.1. Parça Resmi……………………………………………. 75
VII.8.2. Basılacak Malzeme……………………………………. 76
VII.8.3. Kalıp……………………………………………………. 76
VII.8.4. Yolluk Tipi……………………………………………… 76
VII.8.5. Detaylandırma…………………………………………. 76
VII.9. KALIP TASARIMI……………………………………………… 77
VII.9.1. Malzeme………………………………………………… 77
VII.9.2. Soğutma………………………………………………… 77
VII.9.3. Kalıp Üretimi…………………………………………… 77
VII.10. SICAK YOLLUK KALIPLARININ ÇALIŞTIRILMASI….. 78
VII.10.1. Enjeksiyon Makinesine Bağlamadan Önce…………. 79
VII.10.2. Enjeksiyon Makinesine Bağladıktan Sonra…………. 79
VII.10.3. Sıcak Yolluk Sisteminin Kullanılmasında
Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar…………………. 81
VII.11. SICAK YOLLUKLA İLGİLİ PROBLEMLER VE
ÇÖZÜMLERİ…………………………………………………… 81
VII.11.1. Donmayan Yolluk Girişi……………………………… 81
VII.11.2. Dolmayan Kalıp Gözü……………………………… 81
VII.11.3. Tam Kapanmayan Valf Pimi………………………… 82
VII.11.4. Plastik Malzeme Kaçağı……………………………… 83
BÖLÜM VIII
SONUÇLAR...................………...................................................................... 84
BÖLÜM IX
TARTIŞMA VE DEĞERLENDİRMELER ....................................... 85
KAYNAKLAR ..........................................……….......................................... 87
VIII
EKLER .........................................................………......................................... 89
EK-1. SICAK YOLLUK SİSTEMİ İLE İLGİLİ ÖZEL TERİM VE
WEB SİTESİ ADRESLERİ…………………………………………… 89
EK-2. SICAK YOLLUK SİSTEMİ ELEMANLARI İLE İLGİLİ
RESİMLER…………………………………………………………….. 93
ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................... 106
IX
ÖZET
PLASTİK ENJEKSİYON KALIPLARINDA SICAK
YOLLUK SİSTEMLERİ
Plastik ürünlerin imalatında çok değişik yöntemler kullanılmakla birlikte en
yaygın yöntem enjeksiyonla kalıplama yöntemidir. Plastik enjeksiyon yöntemi seri
üretime oldukça uygun olup genellikle termoplastiklere uygulanır. Kalıp tasarım ve
imalatı bu yöntemin en önemli öğelerinden birisidir. Kalıplarda kullanılan yolluk
sistemleri enjeksiyon ünitesinden gelen eriyik haldeki plastik malzemenin ürün
boşluğuna taşınmasında önemli bir rol oynamaktadır. Yolluk sistemleri klasik veya
normal yolluklar, soğuk yolluklar ve sıcak yolluklar olmak üzere üç gruba
ayrılmaktadır.
Bu çalışmanın konusu olan sıcak yolluk sistemlerine genellikle viskozitesi
yüksek olan plastiklerde, bir seferde birden fazla çıkarılması istenen karmaşık
ürünlerde, malzeme tasarrufunda, çevrim süresinin azaltılmasında, kalıp ömrünün
artırılmasında vb. gibi birçok durumlarda başvurulmaktadır.
Ülkemiz kalıp sektöründe sıcak yolluk uygulamaları henüz istenilen seviyede
olmayıp, bu sistemlerin kullanılmasından doğan birçok problemlerle
karşılaşılmaktadır.
Bu çalışmada sıcak yolluk sistemleri sektörün bilgilendirilmesi amacına
dönük olarak genel bir şekilde incelenmiştir. Tezde birinci bölümde verilen girişi
takiben tezin ana konusunun anlaşılmasına öncülük etmek üzere ikinci bölümde
yolluk çeşitleri üçüncü bölümde ise giriş çeşitleri ve tasarımı ele alındı. Dördüncü
bölümde esas konu olan sıcak yolluk sisteminin elemanları sınıflandırılarak ayrıntılı
bir şekilde incelendi. Beşinci bölümde sıcak yolluklu enjeksiyon işleminde
karşılaşılan problemler gözden geçirildi. Altıncı bölümde sıcak yolluk kaçaklarının
sebepleri ele alındı. Yedinci bölümde sıcak yolluklu kalıplar sınıflandırıldı. Sonuçlar
sekizinci bölümde tartışma ve değerlendirme dokuzuncu bölümde verildi.
Ağustos 2005 Yakup ÇINAR
X
ABSTRACT
HOT RUNNER SYSTEMS IN PLASTIC INJECTION MOLDS
Although there are several methods in the manufacture of plastic products,
injection molding is the most widespread method. Plastic injection method is
suitable for mass production and is generally applied for thermoplastics. Mold
design and production is one of the most important elements of this method.
Runner systems, which used in molds, play an important role in the transfer of
molten plastic material from injection unit to mold cavity. Runner systems are
classified into three groups namely; classic or normal runners, cold runners and
hot runners.
Hot runner systems, which are the subject of this study, are generally useful for
high viscosity plastics, in the production of complex shaped parts, in the
reduction of cycle times and in the enhancement of mold life.
The application of hot runners is still below the required level in Turkish mold
industry accordingly there are serious problems in the use of these systems.
In this study hot runner systems were investigated in a general way for the
purposes of transferring the knowledge to the mold sector. In the thesis firstly
there is the introduction as the first chapter, types of runners were given in the
second chapter, and types and design of gates were given in the third chapter,
The elements of hot runner systems were investigated in detail in the forth
chapter, The problems, which are encountered in the process of injection
molding with hot runner systems, were reviewed in the fifth chapter hot runner
leaks were taken into account in the sixth chapter. The moulds with hot runner
systems were classified in the seventh chapter. Results, discussion ad
conclusions were given in the eighth and ninth chapter, respectively.
August 2005-09-12 Yakup ÇINAR
XI
SEMBOL LİSTESİ
b2 : Destek Halkası Kalınlığı
b : Manifold Kalınlığı
H : Meme Flanşı Yüksekliği
d : Hava Boşluğu
∆t : Çalışma Sıcaklığı İle Oda Sıcaklığı Arasındaki Fark
∆L : Toplam Uzama Miktarı (mm)
L : Manifold
D : Dağıtıcı Kanal Çapı
Smax : Kalıplanacak Numunenin Et Kalınlığı (mm)
P : Isıtma Gücü
m : Sıcak Yolluk Dağıtıcısının Kütlesi (kg)
c : Özgül Isı
DT : İstenilen Eriyik (Proses) Sıcaklığı ile Dağıtıcının Isıtmaya Başlama
Esnasındaki Sıcaklık Farkı
t : Isıtma Süresi
hgen : Genel Verim
XII
KISALTMALAR
ABS : Akrilonitrilbütadienstiren
PA : Poliamid
PBT : Polibütilentereftalat
PC : Polikarbonat
PE : Polietilen
PET : Polietilentereftalat
PMMA : Polimetilmetakrilat
POM : Polioksimetilen
PP : Polipropilen
PS : Polistiren
PVC : Polivinilklorür
SYS : Sıcak Yolluk Sistemi
XIII
ŞEKİL LİSTESİ
Şekil II.1. Basit Bir Yolluk……………………………………………………… .3
Şekil II.2. Soğuk Yolluk Tasarımı……………………………………………….. 4
Şekil II.3. Ana Yolluk………………………………………………………….. 5
Şekil II.4. Tipik Bir İki Gözlü Sıcak Yolluklu Kalıp…………………………… 6
Şekil II.5 Sıcak Yolluk Sisteminde Plastik Eriyik Akışının Gösterilmesi……… 7
Şekil III.1. Disk Giriş…………………………………………………………….. 12
Şekil III.2 Disk Giriş Çeşitleri…………………………………………………… 13
Şekil III.3 Halka Kesitli Yolluk Sistemi…………………………………………………13
Şekil III.4. Tünel Giriş…………………………………………………………. 14
Şekil III.5. Tipik Bir Üç Plakalı Bir Kalıbın İğne Girişli Yolluk Sistemi……… 16
Şekil III.6. Giriş Yeri…………………………………………………………….. 17
Şekil III.7. Köpük Malzemesi İçin Giriş Yeri………………………………….. 17
Şekil III.8. Kaynak Hatları……………………………………………………….. 18
Şekil III.9. Yarış Yolu Etkisi……………………………………………………. 18
Şekil III.10. a-b Çoklu Giriş…………………………………………………….. 19
Şekil IV.1. Tipik Bir Sıcak Yolluk Memesi……………………………………. 20
Şekil IV.2. Tipik Bir Sıcak Yolluk Memesi………………………………………20
Şekil IV.3. Plastik Cinsi Ve Parça Ağırlığına Göre Meme Giriş Çapının
Belirlenmesi………………………………………………………………………. 28
Şekil IV.4. Sıcak Yolluklarda Oluşan Hız Profilleri…………………………… 29
Şekil IV.5. Genleşen Kalıp İçerisindeki Sıcak Yolluk Memelerinin Yer Değişimi29
Şekil IV.6. Isıtma Elemanları……………………………………………………. 31
Şekil IV.7. Fişek Rezistans………………………………………………………. 31
Şekil IV.8. Kare Kesitli Spiral Isıtıcı……………………………………………. 33
Şekil IV.9. Mini Spiral Isıtıcı……………………………………………………. 33
Şekil IV.10.Yarım Yuvarlak Spiral Isıtıcı……………………………………… 33
Şekil IV.11. Pirinç Döküm Isıtıcı……………………………………………….. 33
Şekil IV.12.Kelepçe Isıtıcı……………………………………………………….. 34
Şekil IV.13 Ring Isıtıcı……………………………………………………………35
XIV
Şekil IV.14. Quartz Isıtıcı……………………………………………………… 35
Şekil IV.15. Tipik Bir Sıcaklık Kontrol Cihazı…………………………………. 36
Şekil IV.16. Tipik Bir Sıcaklık Kontrol Cihazı ………………………………… 36
Şekil IV.17.Termocupul…………………………………………………………. 38
Şekil IV.18. Termokupulun Memedeki Konumu Ve Eriyik Sıcaklığının Memedeki
Dağılımı………………………………………………………………………… 38
Şekil IV.19. X Tipi Manifold…………………………………………………….. 39
Şekil IV.20. Temel Manifold Çeşitleri…………………………………………. 40
Şekil IV.21. Dağıtıcı Kanallar……………………………………………………. 43
Şekil IV.22. Destek Halkası Hesabı …………………………………………… 45
Şekil IV.23. Tipik Harici Isıtılmış Manifold Kalıp………………………………..47
Şekil.IV.24. Tipik Dahili Isıtılmış Manifoldlu Kalıp…………………………... 49
Şekil IV.25. Tipik İzolasyonlu Sıcak Yolluklu Kalıp…………………………… 51
Şekil IV.26.Yeni Tasarımlı Bir Malzeme Filtresi Ve Eriyiğin Akış Düzeni…… 53
Şekil IV.27. Malzeme Filtresi Montajı Ve Sıcak Yolluktaki Konumu………….. 54
Şekil V.1. Fişek Rezistanslarda Oluşan Problem……………………………….. 62
Şekil V.2. Sıcak Yolluk Sistemlerinde Tabii Ve Hesaplamayla Dengelenmiş Dağıtıcı
Kanalları………………………………………………………………………….. 62
Şekil V.3. Bir Valfli (İğne Kapamalı) Memedeki Korozyon Ve Abraziv Hasar… 64
Şekil V.4. Cam Fiber Takviyeli POM……………………………………………. 64
Şekil V.5. İçten Ve Dıştan Isıtmalı Memelerin Karşılaştırılması………………… 65
Şekil V.6. Sıcak Yolluk Memelerinde Rezistansa Bağlı Olarak Sıcaklık Dağılımı 66
Şekil V.7. Meme Giriş Sistemlerinin Mevcut Probleme Göre Değiştirilmesi…. 66
Şekil VI.1. Sıcak Yolluk Kaçağı………………………………………………… 69
Şekil VI.2 Manifold Cebindeki Meme Komponenetlerin Termal Genleşme Ve Egzoz
Yükseklikleri …………………………………………………………………… 70
Şekil VII.1 Merkezden Giriş …………………………………………………….. 73
Şekil VII.2.Kenardan Giriş………………………………………………………. 74
Şekil VII.3. Çok Gözlü Kalıplarda Merkezden Giriş…………………………… 74
Şekil VII.4. Çok Gözlü Kalıplarda Kenardan Giriş…………………………….. 74
Şekil VII.5.Tek Gözlü Kalıplarda Çoklu Giriş…………………………………. 74
Şekil VII.6.Çok Gözlü Kalıplarda Doğrudan Kenardan Giriş…………………….75
Şekil VII.7.Özel Haller İçin Girişler…………………………………………….. 75
XV
TABLO LİSTESİ
Tablo IV.1. Ön Hücreli Isı İletimli Ve Dıştan Isıtmalı Memelerin Avantaj
Ve Dezavantajları ……………………………………………………………… 23
Tablo IV.2. Nokta Girişlerdeki Girişin Boyutlandırılması İçin Kılavuz
Değerler……………………………………………………………………………24
Tablo IV.3. Isıtıcı Kartuşların Ölçüleri………………………………………… 27
Tablo IV.4. İçten Ve Dıştan Isıtmalı Sıcak Yolluk Sistemlerinin Avantajları….. 30
Tablo IV.5. Sıcak Yolluklu Kalıplardaki Dağıtıcı Yolluklarının
Boyutlandırılması ………………………………………………………………….41
Tablo VI.1. Manifold Ve Meme Arasındaki Sızdırmazlığı Sağlamak
İçin Farklı Meme Tasarım Opsiyonlarının Karşılaştırılması.……………………. 71
1
BÖLÜM I
GİRİŞ VE AMAÇ
I.1.GİRİŞ
Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde polimer teknolojisi önemli bir yere
sahiptir. Bu alanda çok hızlı gelişmeler gözlenmektedir. Dolayısıyla polimer
teknolojisi yeni tasarımlara ihtiyaç duymaktadır.
Plastiklerin işlenmesinde değişik üretim yöntemleri kullanılmaktadır.
Bunlardan en yaygını enjeksiyonla kalıplama yöntemidir. Bu üretim yöntemiyle seri
üretim, çok sayıda parçanın aynı anda üretimi gibi bir çok yönden diğer yöntemlere
üstünlük sağlamıştır. Enjeksiyonla kalıplama yönteminde mevcut sisteme yeni
ilaveler yapılarak üretim kapasitesi daha da artırılmaya çalışılmaktadır. Bu
çalışmalardan biriside sıcak yolluk sistemleridir.
Sıcak yolluk sistemleri genel olarak beş ana kısımda incelenmektedir. Bunlar;
sıcak yolluk memesi, sıcak yolluk ısıtıcıları, sıcaklık kontrol cihazları, termokupullar
ve sıcak yolluk dağıtıcısı (manifold) şeklinde sıralanabilir.
Sıcak yolluk sistemleri normal (klasik) yolluk sistemlerine göre bazı önemli
avantajlara sahiptir. Kısa zamanda daha fazla ürün elde edilebilmesi, zamandan ve
işçilikten tasarruf sağlanabilmesi, aynı anda birden fazla üretilmesi istenilen
karmaşık ürünlerde oldukça yüksek kaliteye ulaşılabilmesi bu sistemin en önemli
avantajları arasında sayılabilir.
Yukarıda kısaca belirtilen sıcak yolluk sistemi başlı başına bir ünite olup,
ülkemizde kullanımı şimdiye kadar yeterli derecede yaygınlık kazanmamıştır. Bunun
esas nedeni enjeksiyon kalıp sektörünün bu konuda henüz yeterli ölçüde
2
aydınlatılmamış olmasıdır. Bununla birlikte her geçen gün üretimde sıcak yolluk
sistemi kullanılması artmakta ve doğal olarak bu sistemin kullanılmasından
kaynaklanan hatalar ortaya çıkmaktadır. Bu hataların giderilmesi önemli zaman ve
mali kayıplara neden olmakta ve üreticiler bu durumdan dolayı büyük zararlar
görebilmektedir. Sıcak yolluk sisteminin iyi bilinmesi, hataların önceden fark edilip
hızlı bir şekilde giderilerek yüksek verimlilik seviyelerine ulaşılmasının bu konuda
oluşturulacak bilgi ve tecrübe birikimi ile doğru orantılı olacağı açıktır. Bunun yolu
da sektörde çalışanların bilinçlendirilmesinden geçmektedir. Bu ise internet
kullanımı dahil tüm kaynaklara rahat ulaşılması ile mümkündür.
I.2.AMAÇ
Bu çalışmanın ana amacı ülkemizde sıcak yolluk sistemlerine dönük olarak
bilgi birikimine ve bunun bir sonucu olarak bu sistemlerin yaygınlaşmasına katkıda
bulunmaktır. Enjeksiyonla kalıplama sektöründe sıcak yolluk sistemlerinin kullanımı
ile ilgili yerleşik bazı yanlış uygulamaların ortadan kaldırılması bu çalışmanın ikincil
amacı olarak düşünülmektedir.
Bu amaca ulaşmak üzere; yolluklar hakkında verilecek genel bilgilerden
sonra sıcak yolluk sistemlerinin avantaj ve dezavantajları tartışılacak ve bu sistemler
yukarıda ifade edildiği şekliyle beş ana grup halinde incelenecektir. Ayrıca sıcak
yolluk kaçakları ve bu sistemlerin kullanılmasında dikkat edilecek noktalar gibi bazı
önemli konular gözden geçirilecektir.
3
BÖLÜM II
YOLLUK ÇEŞİTLERİ
II.1. YOLLUK
Enjeksiyon makinesinin memesinden gelen eriyik haldeki plastik malzemenin
kalıp gözüne (boşluğuna) akışını sağlayan sistemdir.
Yolluk dediğimiz zaman çeşitli yolluk sistemleri aklımıza gelmektedir. Bu
sistemlerin ne anlama geldiğinin tam anlaşılmamasından dolayı bazı yanlış
kullanımlar mevcuttur. Normal yollukla soğuk yolluk veya sıcak yollukla normal
yolluk birbirine karıştırılmaktadır. Aşağıda günümüzde kullanılan yolluk çeşitleri
sınıflandırılıp, endüstride karşılaşılan bazı yanlışlıklar ortadan kaldırılacaktır.
II.2. YOLLUK ÇEŞİTLERİ
Soğuk yolluk sistemleri
Normal (Klasik) yolluk sistemleri
Sıcak yolluk sistemleri
Basit bir yolluk sistemi Şekil II.1.’de gösterilmiştir.
4
II.2.1. SOĞUK YOLLUK SİSTEMLERİ
Normal yolluk sistemleri bilindiği gibi sıcak haldeki plastik eriyiğini soğuk bir
kalıbın içerisine enjekte etmede kullanılan sistemlerdir. Soğuk yolluk sisteminde ise
daha az sıcaklığa sahip erimiş plastik, kendisinin sıcaklığından daha fazla sıcaklığa
sahip olan kalıp içerisine aktarılır. Bu sisteme soğuk yolluk sistemi denilmektedir.
Bu sistem genellikle termoset malzemeler, duroplast ve kauçuk gibi kalıpta
kimyasal reaksiyon gösteren malzemeler için termoplastik kalıplarındaki sıcak
yolluğun bir benzeri olarak tasarlanmıştır.
Soğuk yollukta izolasyon gereklidir. Burada anlatıldığı gibi yolluktan kalıba ısı
geçişi değil kalıptan yolluğa ısı geçişinin önlenmesi gerekmektedir. Soğuk yolluklu
sistemde yolluk sıcaklığı yaklaşık 80 oC ile 100 oC arasında iken kalıptaki sıcaklık
yaklaşık 160 oC ile 200 oC arasındadır. Bu durum sıcak haldeki kalıp gözü plakaları
ile düşük sıcaklıktaki yolluk arasında izolasyon problemine neden olmaktadır. Bu
sistemde eriyiğin yollukta reaksiyona girmemesine dikkat edilmelidir. [1]
Tipik bir soğuk yolluk tasarımı Şekil II.2’ gösterilmiştir.
Şekil II.2. Soğuk Yolluk Tasarımı [1]
5
II.2.2. NORMAL (KLASİK) YOLLUK SİSTEMLERİ
En basit yolluk sistemi ana yolluk sistemi olup tüm kalıplarda bulunmaktadır.
(Şekil II.3.). Bu yolluk kesiti yuvarlaktır ve kalıptan kolayca çıkması için 20 ile 50
arası konik açıya sahiptir. Ana yolluk tek başına daha çok sıcağa hassas ve yüksek
viskoziteli malzemelerde et kalınlığı fazla olan ve ileri teknoloji ürünlerinin imalinde
kullanılmaktadır.
Uygulama: Sıcağa hassas ve yüksek viskoziteli malzemelerde ileri teknolojik ve et
kalınlığı fazla ürünlerin imalinde kullanılır.
Avantajları: Yüksek kalite ve iyi boyutsal kararlılıktır.
Dezavantajları: Son işlem gerektirmesi ve üründe iz bıraktırmasıdır.
Bu yolluğun önemli avantajlarından biri yollukta oluşan basınç düşüşünün az
olması nedeniyle düşük ölçü toleranslı ve yüksek kaliteli ürünlerin elde edilmesidir.
Ana yolluk sayesinde ütüleme basınçları kolaylıkla uygulanır ve malzemede daha az
çekme meydana gelir. Bu yolluğun en önemli dezavantajı ise üründen, kalıp dışında
uygulanacak, bazen yüksek maliyetli bir son işlemle ayrılmasının gerekmesidir.
Ürünün üzerinde iz bırakan bu tür yolluk girişleri normal olarak ürünün çok
görülmeyen, gizli bir bölgesine yerleştirilir.
6
II.2.3. SICAK YOLLUK SİSTEMLERİ
II.2.3.1. TANIMI
Sıcak yolluk sistemi, enjeksiyon makine memesinden kalıp gözüne kadar olan
bölgede ergimiş plastik malzemeyi, bozunmaya uğramadan ve ısı kaybına yol
açmadan kontrollü bir şekilde bekletme ve istendiğinde kalıp gözüne basma
sistemidir. [2]
Sıcak yolluk sistemi, kalıbın içine yerleştirilen başlı başına bir birim olup
enjeksiyon grubunun uzantısı gibidir. Sıcak yolluk sistemi; kalıpta akış kanallarının
ısıtıcı bantlarıyla yani rezistanslarla ısıtılmasını, malzemenin sıcaklığının tüm akış
yolu boyunca kontrol edilmesini ve kanallarda soğumaya uğramadan direkt olarak
kalıp boşluğuna doldurulmasını mümkün kılmaktadır. Şekil II.4’te tipik bir iki gözlü
sıcak yolluklu kalıp kesiti görülmektedir. [3]
Şekil II.4. Tipik Bir İki Gözlü Sıcak Yolluklu Kalıp
7
1- Kalıp gözü tespit (taşıyıcı) plakası 15- Filtre tertibatı (malzeme filtresi) 2- Ara plakası 16- Isıtıcı (spiral rezistans) 3- Destek bloğu 17- Havşa başlı vida 4- Bağlama (sıkma) plakası 18- Vidalı emniyet pimi 5- Yalıtım (izolasyon) plakası 19- Vidalı tapa 6- Merkezleme halkası 20- Silindirik saplama 7- Takviye plakası 21- Silindirik saplama 8- Sıcak yolluk dağıtıcısı (manifold) 22- Yüksek güçlü ısıtıcı (fişek rezistans) 9- Isı reflektörü (reflektör plakası) 23- Termoeleman (sıcaklık ölçer) 10- Destek halkası (rondela) 24- Bağlama kutusu 11- Destek halkası (rondela) 25- Yüksek verimli meme 12-Kapama tapası 26- Metal O-halkası 13- Merkezleme halkası 27- Kalıp gözü tertibatı 14- Yolluk burcu 28- O-halkası
II.2.3.2. SICAK YOLLUK SİSTEMİNİ OLUŞTURAN
ELEMANLAR
Komple sıcak yolluk sistemini oluşturan elemanlar Ek-2’de gösterilmiştir. Sıcak
yolluk sistemini oluşturan elemanlar aşağıda verildiği gibi genellikle beş ana gruba
ayrılır:
a- Sıcak yolluk memesi
b- Sıcak yolluk ısıtıcıları (dağıtıcı ve meme ısıtıcıları)
c- Sıcaklık kontrol cihazı
d- Sıcaklık kontrol elemanları (termokupullar)
e- Sıcak yolluk dağıtıcısı (manifold) [3-4]
8
II.2.3.3. SICAK YOLLUK SİSTEMİNİN ÖZELLİKLERİ
Açık Akış Kanalı
Dengeli Malzeme Akışı
Değişmeyen bir Isıl Denge
Yeterli Isıtıcı Güç Kapasitesi
Isıl Genleşmelere karşı gerekli önlemler
Hızlı Renk Değişimi
II.2.3.4. SICAK YOLLUK SİSTEMİNİN AVANTAJLARI
Plastik enjeksiyonda sıcak yolluk, enjeksiyon makine memesi ucuna kadar
istenilen erime derecesinde gelen plastik malzemeyi kalıp gözü içerisine püskürtme
noktasına kadar, kalıp içinde istenilen derecede eritme ve kontrol altında tutma
sistemidir. Bu sistemle, sıcak yolluk ilk bakışta her ne kadar sadece yolluk
sarfiyatından kurtulmak olarak algılansa da, hemen her sıcak yolluk uygulayıcısı
tarafından kabul ve ispat edilmiş çok önemli faydaları vardır.
1- İşçilikten tasarruf (yolluk temizleme, kırma, depolama): Birim zamanda
alınan ürün sayısının artması, işçilik maliyetinin düşmesi, yolluk kırma sorunu
olmaması ve en önemlisi kırma olarak geri kullanılması imkansız olan çeşitli plastik
malzemelerin yolluk sarfiyatının ortadan kalktığı düşünüldüğünde çok büyük maddi
tasarruf sağlar. Yukarıda belirtildiği üzere sanıldığının aksine yolluktan kurtulma;
sıcak yolluk kullanılmasının avantajlarının önem sırasının sonlarında yer
almaktadır.[6]
2- Kalıp tam otomatik olarak çalışmaktadır.
3- Düşük çevrim süresi (yolluk, giriş, açma mesafesi)
4- Malzemeden tasarruf
5- Alandan tasarruf
6- Zamandan tasarruf
7- Makine kapasitesinden tasarruf: Sıcak yolluk sisteminin, bir enjeksiyon
makinesinin kapasitesini ortalama %20 artırdığı düşünüldüğünde 5 makine ile çalışan
bir işletme, normal yolluk sistemine kıyasla sıcak yolluk sistemi ile 6 makine
kapasitesine çıkar.
8- Makine ömrünü uzatma: Sıcak yolluk sisteminde tüm basınçlar düşeceği için
makine daha az yıpranır ve ömrü uzar.
9
9- Özel giriş tasarımların en ekonomik yoludur.
10- Yüksek parça kalitesi ( P,T, kesme gerilmeleri)
11- Küçük parçalar üretmenin en ekonomik yoludur.
12- Özel giriş tasarımları gerektiren komplike parçaların üretilebilmesinin en
sağlıklı yoludur.
13- Eğer giriş sıcak yolluğa dâhilse çıkan üründe yolluk parçası kalmaz ve ürün
için son işlem gerektirmez.
14- Kalıp gözlerinin yerleşim konfigürasyonuna dikkat edilmiş ise, pratik olarak
bütün gözler aynı zamanda, aynı şartlarda doldurulmaktadır.
15- Yolluktaki ısı ve zaman kayıpları olmadığı için, kalıp gözünün girişindeki
sıcak eriyik plastik sayesinde, ince duvarlı parçalar hızla doldurulmaktadır.
16- Sıcak yolluk sisteminde malzeme akış yolunun çapı, klasik yolluklu
kalıplara göre daha büyük seçilebildiğinden (malzeme kaybı endişesi olmadığından),
sistemdeki basınç kaybı daha az olmaktadır.
17- Düşük basınçlarda kalıplama yapıldığından, kalıplanan parçalardaki iç
gerilmeler daha azdır.
18- Özellikle çok gözlü sıcak yolluklu kalıplarda, konvansiyonel kalıplardaki
gibi doldurulacak bir yolluk olmadığı için enjeksiyonun çevrim süresi çok kısadır.
(ince duvarlı parçaların çok gözlü kalıplarındaki çevrim süresinin, büyük bir kısmı
yolluğun donmasını beklemekle geçmektedir.
19- Kontrollü açılıp kapanan büyük sıcak yolluk girişleri (valf giriş)
kullanıldığında, genel parça kalitesi iyileşmektedir.
20- Makine sınırlaması yoktur. Sıcak yolluklu kalıplar bütün enjeksiyon
makinelerinde kullanılabilirler.
21- Yalnızca baskının soğutulması gerektiğinden, baskı süresinin azaltılması
yolluk ve besleme sistemi kolayca donan kapının üzerinde sıcak olarak kalır.
22- Yolluk sistemi olmadığı için, bunların geri dönüşümü gibi bir işleme de
gerek yoktur, malzeme ve zaman tasarrufu sağlanır. Geri dönüşüm malzemenin
besleme sistemine ilave edilmediğinden üretim ve enjeksiyon miktarında üretim
esnasında sabitlik (değişmezlik) sağlanır.
23- Baskı sonrası işlemlere ve ilave işçiliğe ihtiyaç yoktur. Çünkü yollukları
koparmaya ihtiyaç yoktur, böylece bir tasarruf sağlanır. Baskı esnasında, kalıp
doldurma üzerinde polimer akışında çok iyi kontrol sağlanır. Bu, bu konuyla ilgili
bölgedeki besleme sisteminin sıcaklığını, bölgesel olarak değiştirme imkânı verir.
10
II.2.3.5. SICAK YOLLUK SİSTEMİNİN DEZAVANTAJLARI 1- Kalıp toplama süresi, iki parçalı kalıba göre daha uzundur.
2- Kalıbı enjeksiyon makinesine bağlamadan önce ısıtılması için gerekli düzenek
sağlanmamış ise, kalıbın üretime girmesi için sıcak yolluk sisteminin ısınmasını
beklemek gerekmektedir.
3- Sıcak yolluklu yeni kalıpların ilk üretime alınması, gerekli hassasiyet
gösterilmediği takdirde standart kalıplara göre daha zahmetli ve problemli olabilir.
Kalıp maliyeti, standart kalıplara göre daha yüksektir.
4- Kalıpta gerekli soğutma önlemleri alınmamış ise, sıcak yolluk girişine yakın
bölgelerde parça yüzeyinde yanma izleri görülebilir.
5- Sıcak yolluk sisteminde sürekli eriyik durumdaki malzeme, iyi
tasarımlandırılmamış bir kalıpta kaçak problemleri oluşturabilir. Sistemin sıcaklık
kontrollerine gerekli önem verilmediğinde, yolluk girişlerindeki polimer donarak
üretimi aksatabilir.
6- Naylon gibi bazı malzemeler, kalıp açıkken yolluk girişinden kalıp gözünün
içine damlayarak, bir sonraki baskıda parça üzerinde iz bırakabilir. Isıtıcı elemanlar
iyi kontrol altında tutulamaz ise, üretim sırasında yanarak arıza oluşturabilirler.
7- Bazı tasarımlarda ısıtıcı elemanların değiştirilmesi zor ve zaman alıcı olabilir.
Hammaddenin rengini veya tipini değiştirmek bazı sıcak yolluk giriş tipleri için
problemli olabilir.
8- Sıcak yolluk sisteminin genleşmesi için tasarımda gerekli önlemler alınmamış
ise, genleşme problem oluşturabilir. [6]
II.2.3.6. SICAK YOLLUK SİSTEMİNDEN İSTENEN
ÖZELLİKLER
1- Malzeme tüm akış çizgisi boyunca eşit ısıtılmalıdır.
2- Yollukların sıcak memeleri ile soğuk kalıbın birbirlerine ısı transferi
yapmamaları için temasları önlenmelidir. Aksi takdirde eğer yolluk memeleri kalıba
değerek soğursa içlerindeki malzeme donarak akışa engel olabilir.
3- Yolluk ve ürün birbirinden problemsizce ayrılabilmelidir.
4- Yollukla meme ve meme ile kalıp boşluğu arasında bağlantı en iyi şekilde
sağlanmalıdır. [2]
11
BÖLÜM III
GİRİŞ ÇEŞİTLERİ VE TASARIMI
III.1. GİRİŞ ÇEŞİTLERİ
1- Film Giriş
2- Disk Giriş
3- Halka Kesitli Yolluk Girişi
4- Tünel Giriş
5- İğne Giriş
III.1.1. FİLM GİRİŞ
Parçanın kenarı gibi bir hat boyunca kalıp boşluğuna dolum yapılmasını
sağlayan “film girişleri” denen girişler de vardır. Bu girişler düz, et kalınlığı az olan
veya cam fiber takviyeli, oryantasyona bağlı çekme yapabilen malzemelerin
kalıplanması için uygundur. Çok girişli bir yolluk sistemine nazaran bir film
geçidinin, ürün üzerinde kaynak çizgileri meydana getirmeme, boşlukları eşit
doldurma ve tutma basınçlarının iyi bir şekilde uygulanmasında kolaylık sağlayarak
yüksek kalite ve hassaslık sağlama gibi avantajları mevcuttur. Bu tür girişlerin
dezavantajlarından biri, yolluğun üründen ayrılabilmesi için son işlem
gerektirmesidir. Diğer bir dezavantajı da, eğer kalıp tek boşlukluysa mengenenin
asimetrik olarak yüklenmesine neden olmalarıdır.
III.1.2. DİSK GİRİŞ
Diğer bir çeşidi “disk giriştir”. (Şekil III.1.). Bu giriş türü, kalıp göbeğinin
sadece bir kalıp yarısına sabitlendiği döner simetrik parçaların üretilmesinde
kullanılmaktadır. Tek taraflı bir göbek için kabul edilen “maksimum göbek uzunluğu
/ göbek çapı” oranı 5:1’dir.
12
Uygulama :
Döner simetrik parçalar için kullanılır.
Avantajları:
Kaynak çizgileri oluşturmaması ve bu sebeple daha iyi mekanik özellikler
sağlaması”dır.
Dezavantajları:
Son işlem gerektirmesidir.
Bu giriş sisteminin en önemli avantajlarından biri, bir veya birden fazla noktadan
yapılan enjeksiyonla üretilen halka şeklindeki parçalarda kaçınılmaz olan kaynak
çizgilerinin oluşmasına engel olmaktır. Bu avantaj özellikle içten basınçların etkisi
altında kullanılan boru fittingslerinin üretimi için önemlidir. Bu sistemin
dezavantajlarından biri, yolluğun kalıp dışında bir son işlemle üründen ayrılmasını
gerektirmesidir. Disk giriş çeşitleri Şekil III.2.’de gösterilmiştir.
13
III.1.3. HALKA KESİTLİ YOLLUK GİRİŞİ
Uygulama: Göbeğin kalıbın iki tarafına da monte edilebildiği durumlar için
kullanılır.
Avantajları: Uzun, silindir şeklindeki ürünler için uygun olması ve kolay üretim
sağlamasıdır.
Dezavantajları: Üründe küçük kaynak çizgiler oluşumuna sebep olması ve son
işlem gerektirmesidir.
Şekil III.3 Halka Kesitli Yolluk Sistemi
14
Kalıp göbeğinin sadece tek kalıp yarısına monte edilemediği durumlarda disk
giriş yerine halka yolluk sistemi kullanılmaktadır. (Şekil III.3.) halka girişli yolluk
sisteminde eriyik malzeme öncelikle ene yolluk yakınındaki yuvarlak bir kanal
manifolduna ulaşır. Bu giriş küçük bir kesit alanına sahip kısma valfı gibi çalışır.
Bu sebeple, malzeme kalıp boşluğuna dolmaya başlamadan önce bu yuvarlak
kanalı doldurur. Bu kanalda eriyik akışlarının karşılaştığı bir nokta vardır. Bu yolluk
sisteminin en önemli özelliği göbeğin kalıbın iki tarafına monte edilebilir olması,
dezavantajı ise son işlem gerektirmesi ve küçük kaynak çizgilerinin oluşumuna
neden olmasıdır.
III.1.4.TÜNEL GİRİŞ
Diğer bir yolluk sistemi olan “tünel girişli yolluk sistemi” ise daha çok, geçidin
yanal olarak yerleştirilebildiği birden çok boşluğa sahip kalıplar için uygundur.
(Şekil III.4.)
15
Uygulama: Elastik malzemeler ve çok boşluklu kalıplarda imal edilen küçük ürünler
için kullanılır.
Avantajı: Yolluğun üründen otomatik olarak ayrılmasıdır.
Dezavantajları: Sert malzemeler ve büyük miktarda basınç kayıplarından dolayı
sadece basit parçalar için kullanılabilir olmasıdır.
Bu sistemde giriş ve yolluk kalıbın bölme çizgisindedir. Yolluğun bir kısmı
bölme çizgisindedir. Ama boşluğa yakın yerde, yolluk açıyla kıvrılarak konik bir
kanal şeklini alır ve boşluğa ulaşır. Kalıbın yollukla boşluk arasında kalan parçasının
enjeksiyon tarafında yani ana yolluk tarafında olması yolluğun kalıp açılır açılmaz
üründen ayrılmasını sağlar.
Bu özellik bahsedilen sistemin esas avantajıdır. Bu sistemin dezavantajların ise
küçük giriş alanından dolayı büyük oranda basınç düşüşlerine sebep olması ve
yolluğunun uzun olmasıdır. Bu yolluk sistemi, yolluktaki malzemenin kalıp açılırken
ürünün deformasyonuna sebep olmaması için, sadece sert ama elastik malzemelerin
kalıplanması için kullanılmalıdır. Eğer kırılgan malzemeler kullanılırsa, kanaldaki
malzemen kırılıp yolluğun tıkanmasına neden olabilir.
III.1.5. İĞNE GİRİŞ
3 plakalı kalıplar için kullanılan “iğne girişli yolluk sistemi” de yolluğun
üründen otomatik olarak ayrılmasını sağlayan diğer bir yolluk sistemidir. (Şekil
III.5.) bu yolluk sisteminin kendi bölme çizgisi olup yolluk üründen ayrı olarak
kalıptan dışarı atılır. Çıkıntılar sayesinde yolluk dışarı atılana kadar kalıbın
enjeksiyon tarafında kalır. Bu sistem çok boşluklu ve çok girişli kalıplar için
uygundur. En önemli avantajı tabii ki yolluğun üründen otomatik olarak ayrılmasıdır.
Dezavantajı ise yüksek maliyetler gerektiren ve malzeme kaybını arttıran komplike
kalıp tasarımları gerektirmesidir.
16
Uygulama: Merkezi enjeksiyon yapılan çok boşluklu kalıplarda kullanılır.
Avantajı: Yolluğun üründen otomatik olarak ayrılması Dezavantajları: Fazla malzeme kaybına sebep olması ve yüksek kalıp maliyetleridir. [7]
III.2. GİRİŞLERİN TASARIMI: GİRİŞ SAYISI VE POZİSYONU
III.2.1. Pozisyon:
a) Parça geometrisi / kalıbın doldurulması
b) Mekaniksel dayanım
c) Estetik ve Boyutlar
III.2.1.1. Parça Geometrisi / Kalıbın Doldurulması
Kesitin en kalın olduğu yer kalıbın doldurulması açısından çok önemlidir.
Çünkü ince kesitler çok hızı katılaşır ve plastik malzemesinin (eriyiği) kalıp
boşluğunun geride kalan kısmına girişini bloke eder.
Şekil III.5. Tipik Bir Üç Plakalı Kalıbın İğne Girişli Yolluk Sistemi
17
Bazı ürünlerde verilecek ilave kalınlık gerilme yığılması etkilerin azaltılmasına
yardım eder. Köpüklerin kalıplanmasında bir istisna olarak giriş kesitin en ince
yerinden verilir.
III.2.1.2. Mekaniksel Dayanım
Enjeksiyonla kalıplanan plastik ürünlerin mekaniksel dayanımı iki faktör
tarafından etkilenmektedir.
-Moleküler Yönlenme: Yönlenme tanınabilir ve tahmin edilebilir. Girişin pozisyonu
tarafından regüle edilecek-karşılanacak muhtemel en büyük gerilmelerin yeri ile
uyumlu yapılır.
Ütüleme basıncı = yüksek gerilme + yönlenme
Şekil III.6. Giriş Yeri
Şekil III.7. Köpük Malzemesi İçin Giriş Yeri
18
-Kaynak Hatları (çizgileri): Bunlar polimer eriyiklerinin kalıp içerisinde birleşmeleri
sonucu oluşur.
III.2.1.3. Estetik ve Boyutlar
-Jetting (yüzeyde)
-Kaynak hatları (yüzeyde)
-Girişlerin ayrılması (gerilme yığılması)
-Çöküntü izleri
-Büzülme
Büzülme yönlenme ile değişiklik göstermektedir. Büzülme şayet farklı
noktalarda değişik oranlarda oluşursa distorsiyon ve çarpılmaya yol açar.
III.2.2. Giriş Sayısı:
Bir tek giriş için γı max’ı hesapla-boyutları değiştir veya ayarla
III.2.2.1. Tekli Giriş
Ayrılma kolaylığı, tutarlı doldurma, kaynak hatalarını sınırlar/ önler. Bazı
hallerde kaynak hatları tek girişli kalıplarda ortaya çıkmaktadır. Bu durum yarış yolu
etkisi olarak belirlenir.
Bu sorun iki giriş kullanılarak önlenebilir. Ancak bu durumda geçerli olmayabilir.
Şekil III.8. Kaynak Hatları
Şekil III.9. Yarış Yolu Etkisi
19
III.2.2.2. Çoklu giriş
Komplike, büyük parçalarda,
Maksimum akış oranı-miktarı,
Kaynak hatları=yüklenme pozisyonunda olmamalı, estetiğe zarar vermemeli,
Akışın dengelenmesi=yolluklar, kalıp boşluğu. [3]
Şekil III.10.a-b Çoklu Giriş
20
BÖLÜM IV
SICAK YOLLUK SİSTEMİNİ OLUŞTURAN
ELEMANLAR
IV.1. SICAK YOLLUK MEMELERİ
Sıcak yolluk memeleri; malzeme sıcaklığını kontrol altında tutarak, sıcak
manifold (dağıtıcı) ile kalıp boşluğu arasında bağlantıyı sağlayarak, eriyik
malzemenin istenilen özelliklere göre kalıp boşluğuna dolmasını sağlayan izotermal
taşıyıcılardır. [4]
Memeler sıcak yolluk sisteminin en kritik elemanlarıdır. Plastik malzemenin cinsine, parça tasarımına ve parça kalitesine göre, değişik çeşit ve ebatlarda mevcut olan bu elemanlar her üretici tarafından çeşitli modellerde imal edilmektedir.
Soğuk yolluklu bir kalıbı doldurmak için ihtiyaç duyulan malzeme miktarı ile
aynı özellikleri taşıyan sıcak yolluklu bir sistem için, ihtiyaç duyulan malzeme
miktarını karşılaştırdığımızda; sıcak yolluklu sistemin ihtiyacının gerekenden daha
az olduğu görülmektedir. Bunun sebebi; eriyik malzemenin sıcaklığının meme ucuna
Şekil IV.2. Tipik Bir Sıcak Yolluk Memesi
Şekil IV.1 Tipik Bir Sıcak Yolluk Memesi
21
kadar muhafaza edilmesi ve bu sıcaklığın devamlı olarak kontrol altında
tutulabilmesidir. Böylece, istenen geri dönüşüm zamanı ve devir zamanı, uygun
malzeme miktarı tarafından kısaltılmıştır. Bu da makine veriminin artmasına
yardımcı olmaktadır. Şekil IV.1 ve Şekil IV.2’de tipik sıcak yolluk memeleri
gösterilmiştir. Memelerle ilgili daha ayrıntılı resimler Ek-2’de verilmiştir.
IV.1.1. SICAK YOLLUK MEMELERİNİN FONKSİYONLARI
1- Girişe ısı iletmek; eriyiği girişe kadar mümkün olduğunca eşit sıcaklıkta taşımalı ve burada katılaşmasını önlemeli,
2- Sıcak yolluk ile soğuk olan kalıp arasında ısı yalıtımını sağlamak; kalıp,
sıcak meme civarından uygun olmayan şekilde ısınmalıdır.
3- Ürünün kalıptan çıkarılması sırasında meme kanalı içerisinde eriyik ile
katılaşan ürün arasında temiz ve yeniden ütüleme geçmeye uygun bir ayrımı
sağlamak.
4- Dağıtıcı kanaldan memeye ve memeden kalıp gözüne geçiş sırasında
sızdırmazlığı sağlamak.
IV.1.2. SICAK YOLLUK MEME ÇEŞİTLERİ
Sıcak yolluk meme çeşitleri aşağıda bir liste halinde verilmiştir:
1. Dolaylı giriş için açık memeler
- Isıtılmış memeler
- Ön hücreli ısı iletimli memeler
2. Doğrudan nokta girişli açık memeler
- Ön hücreli ısı iletimli memeler
- Ön hücresiz ısı iletimli memeler
- Isıtılmış memeler
3. Doğrudan girişli halka kesitli memeler
- Isıtılmamış uçlu memeler
- Aksiyal sabit iğneli memeler
- Çok delikli ısı iletimli memeler
- Isı iletimli torpidolu memeler
22
- Isıtılmış memeler
- Isıtılmış torpidolu memeler
- Dıştan ısıtmalı ucu çok delikli memeler
4. İğne kaplamalı memeler
- Isıtılmamış iğne kaplamalı memeler
- Isıtılmış torpidolu kaplamalı memeler
Yukarıda liste halinde verilen meme çeşitlerinin detayları aşağıda verilmiştir. [9-6]
IV.1.2.1. Dolaylı Giriş İçin Açık Memeler
Kalıp gözlerinin, birbirine çok yakın olarak tasarlandığı durumlarda yada yolluk
girişleri birbirlerine yakın olan parçaların, tek bir sıcak yolluk memesi kullanılarak
üretilebilmesi için genelde dolaylı girişler kullanılır. Dolaylı girişte, meme ve kalıp
gözü arasındaki emniyet mesafesine dikkat edilmelidir. Çünkü enjeksiyon baskısının
sonunda yatay giriş ucunun küçük kesitli kanalında donan malzeme, kalıp açılması
ile parça üzerinden koparak ayrılmaktadır. Kalıp açık iken plastiğin kalıp içine
damlamamasını bu tapa vazifesi gören ve ısıl yalıtımı temin eden donmuş plastik
sağlamaktadır. Tasarımda daha kolay bir çözüm olmasına rağmen dolaylı girişte
sıcak yolluğun, malzeme tasarrufu ve otomatik yolluk ayırma gibi avantajları kısmen
de olsa kaybolmaktadır. [6]
IV.1.2.1.1. Isıtılmış Memeler
Sıcak yolluk büyük bir kalıpta eriyiğin, normal bir dağıtıcı kanalından meme ve
yolluk burcuna nakledilebilir. Bu tasarım, işlevi bakımından normal yolluklu sisteme
benzemektedir. Konik yay diski sayesinde memenin ısıl genleşmesinin dengelenmesi
sağlanmaktadır. Sıcak yolluk dağıtıcısının genleşmesi memenin burca doğru
kaymasına neden olur. Böylece meme açıklığı kapanır. Burada meme delik çapı,
burca göre daha küçük tutulur. Yolluk burcu ve meme tek parçadan meydana
gelmiştir. Çok gözlü tünel girişli yapısıyla problemsiz bir memedir.
Kalın cidarlı parçaları sıcak yolluklu ve düz girişli olarak enjeksiyonlanmasında
kullanılmaktadır. Termokupulların optimum konumuna dikkat edilmelidir. Dolaylı
girişle basılan şeffaf parçalarda akış izleri ve hatalar görülebilir. Tek gözlü sıcak
yolluklu kalıplarda bir meme kullanılır, bu yapı ısıtılmış yolluk burcu gibi
düşünülebilir.
23
IV.1.2.1.2. Ön Hücreli Isı İletimli Memeler
Fişek ve spiral rezistanslarla ısıtılan meme türlerinin aksine ısı iletimli meme
özel olarak ısıtılmaz. Burada iyi ısı ileten meme malzemesi kullanılarak, ısının sıcak
yolluktan girişe doğru ilerlemesi arzu edilir. Memenin yeteri derecede sıcak
kalmasını sağlamak için, mümkün olduğunca memeden kalıba daha az ısı akışını, iyi
bir ısı yalıtımıyla sağlamak gerekir. Bu görevi ise ön hücre yerine getirir. Ön hücre
burcunun içerisi, ısıyı kötü ileten plastik malzemeyle dolar ve dıştaki hava cepleri ısı
izolasyonuna yardımcı olur.
Ön hücreli ısı iletimli memeler, dıştan ısıtmalı meme çeşitlerine göre aşağıdaki
avantaj ve dezavantajlara sahiptir.
Tablo IV.1. Ön Hücreli Isı İletimli ve Dıştan Isıtmalı Memelerin Avantaj ve
Dezavantajları
Avantajları Dezavantajları
Daha ucuzdur; özel ısıtma, sıcaklık
ölçümü ve ayar donanımı gerekmez.
Meme uzunluğu yaklaşık 2D ile
sınırlandırılmıştır.
Meme ve kalıp arasında daha iyi bir ısı
yalıtımı vardır.
Yüksek reaksiyon kuvvetleri mevcuttur.
Daha az yer ihtiyacı Ön hücrede tedrici olarak tortulaşmış
malzeme, kimyasal olarak bozulur.
Dağıtıcının sıcaklığı ile memenin
sıcaklığının ısıl olarak birleşmesi.
Enjekte edilmiş parçalarda optik hatalar veya zayıf yerler bulunabilir. Bundan
dolayı optik ve kritik parçalarda ve hassasiyet gerektiren parçalarda ön hücre prensibi
terk edilmelidir. Bir kalıbın dengeli bir şekilde doldurulması işlemi, özellikle
memenin ve bilhassa giriş yerinin sıcaklıklarına bağlıdır. Burada sadece meme
bölgesindeki dağıtıcının sıcaklığı kontrol edilebilir. Bazen, memedeki ve dağıtıcıdaki
eriyik sıcaklığında artış meydana gelebilmektedir. Bu arzu edilmeyen bir durumdur.
Doğrudan girişte iyi bir yalıtım, dolaylı girişe göre daha zor olmaktadır. Ön hücre
prensibi çoğunlukla sadece bu amaç için kullanılır.
24
IV.1.2.2. Doğrudan Nokta Girişli Açık Memeler
Doğrudan girişte meme, kalıp gözünün girişine kadar uzanır. Giriş kesitini
malzemenin müsaade edilen maksimum kayma oranı belirler. Bununla ilgili olarak
bazı kılavuz değerler Tablo IV.2’de verilmiştir.[6-10]
Tablo IV.2. Nokta Girişlerdeki Girişin Boyutlandırılması İçin Kılavuz Değerler
Enjekte (basma)
ağırlığı
Nokta giriş çapı
(∅∅∅∅)
Enjekte (basma)
ağırlığı
Nokta giriş çapı
(∅∅∅∅)
10 g’a kadar 0,4 – 0,8 mm 40 – 150 g 1,2 – 2,5 mm
10 – 20 g 0,8 – 1,2 mm 150 – 300 g 1,5 – 2,6 mm
20 – 40 g 1,0 – 1,8 mm 300 – 500 g 1,8 – 2,8 mm
IV.1.2.2.1. Ön Hücreli Isı İletimli Meme
Bu gibi memelerde giriş bölgesinin şekillendirilmesi önemlidir. Çıkıntı ve
çukurların tümüyle ortadan kaldırılması isteniyorsa halka kesitli veya iğne kapamalı
meme tavsiye edilir. Ön hücre burcundaki giriş deliği, silindirik veya koniktir ve
parça üzerinde küçük çıkıntı oluşturur. PE malzemesinin enjeksiyon işleminde ön
hücre burcunda deliğin ters çevrili koni şekli uygundur. Kalıptan çıkarıldığında ön
hücrede kalan ve tapa vazifesi gören soğumuş parça diğer çevrimde eriyerek ürüne
karışır. Montaj esnasında 0,02 – 0,005 mm civarında bir deformasyon oluşmakta bu
hal ise emniyetli bir sızdırmazlık sağlamaktadır. İşleme sırasında meme malzemesi
ısınarak genleşmekte böylece sıkıştırmanın etkisi artmakta bu da meme tasarımında
önemli bir özelliktir.
IV.1.2.2.2. Ön Hücresiz Isı İletimli Meme
Mühendislik termoplastiklerinde özellikle POM (asetal) için bu meme türü
tavsiye edilir. Meme ön hücre burcu yerine giriş alanında şekillendirme plakası
üzerinde yada değiştirilebilen meme taşıma plakası üzerinde bulunur. Meme ile kalıp
arasındaki kalıp boşluğu malzemeyle dolmaz meme için tamamen veya kısmen kötü
ısı iletimli malzemelerden bir burç; örneğin seramik oksit gibi veya Ferro-Titan-
Nikro 128 kullanıldığında kalıp arasında hissedilebilir bir ısıl izolasyona
ulaşılmaktadır.
25
IV.1.2.2.3. Isıtılmış Memeler
Isı iletimli memelerin boyları ön hücreli memelere göre daha sınırlıdır.
Tecrübelere göre bu uzunluk 40 mm’yi geçmez. Daha uzun memeler ısıtılmalıdır.
Büyük memeler boru şeklindeki fişek rezistanslarla, küçükler ise spiral rezistanslarla
ısıtılır. Isıtılmış memelerin en önemli avantajı her bir meme sıcaklığının dağıtıcı
sıcaklığından bağımsız olarak kontrol edilebilmesidir. Tek bir dezavantajı
bulunmaktadır. Bu ise memenin temas bölgesinde kalıp sıcaklığının yükselmesidir.
Fakat teknik parçalar için zaten yüksek kalıp sıcaklıkları tavsiye edilir ve mahsur
oluşturmaz.
IV.1.2.3. Doğrudan Girişli Halka Kesitli Memeler
Açık memelerin bir dezavantajı, yolluk girişinde malzeme bulunması ve boşta
bekleme sırasında iplik şeklinde akmasıdır. Şayet meme giriş deliğinde girişteki
akmayı engellemek için sivri bir uç bulunursa düzgün bir yolluk girişi elde
edilmektedir. Bu uç basit bir iğne torpido veya içten ısıtılmış pinolenle
oluşturulabilir. Bu ucun diğer bir avantajı giriş alanına doğrudan ısı iletimi
sağlamasıdır. Ucun uzunluğu ve şekil sayesinde ayrılma kontrol edilebilir ve ipliksi
oluşum önlenebilir. [11]
IV.1.2.3.1. Isıtılmamış Uçlu Memeler
Bu meme üç tipte bulunur:
a) Aksiyal sabit iğneli
b) Çok delikli uca sahip memeler
c) Isı iletim torpidolu memeler
IV.1.2.3.1.1. Aksiyal Sabit İğneli
Halka kesitli iğne eriyik içinde hareketlidir. Bu sayede merkezlenmektedir.
Risk dağıtıcısının genleşmesiyle iğne memenin yan duvarına doğru eğilmektedir.
İğnenin dar kesitli olmasından dolayı, girişte de daha az ısı iletilmektedir.
IV.1.2.3.1.2. Çok Delikli Uca Sahip Memeler
Çok delikli uçlu memeler amorf ve yarı kristal malzemeler için uygundur.
Cam fiber takviyeli termoplastikler içinde sertleştirilmiş çelik uçlar monte edilir ve
bu tür malzemeler büyük hacimli olarak üretilecekse büyük giriş kesitli bir iğne
kapamalı meme veya bir açık meme kullanılır.
26
IV.1.2.3.1.3. Isı İletimli Torpidolu Memeler
Isı torpido üzerindeki girişe iletilmektedir. Torpido çok iyi ısı ileten saf
elektrolitik bakırdan imal edilmektedir. Isıtılmış torpido memeyle karşılaştırıldığında
basit olması, ucuz olması, yerden tasarruf sağlaması ve eriyiğin bölgesel olarak aşırı
ısınmasından dolayı bu memenin yanma riski bulunmamaktadır.
IV.1.2.3.2. Isıtılmış Torpidolu Memeler
Burada aksiyal hareketli torpido kapama elemanı olarak görev yapmaktadır.
Yalıtılmış yollukların içten ısıtmalı torpidoların avantaj ve dezavantajları
düşünüldüğünde baskıda memenin açılması ve kapanması ile yüksek sıcaklıklı fişek
rezistansın ömrü azalmaktadır. [6]
IV.1.3. MEMELERE AİT ISITMA ELEMANLARI
Sıcak Yolluk Memelerin Isıtılması Üç Şekilde Yapılmaktadır:
1) Dolaylı Isıtılan Memeler: Meme ısıtılmaz, gerekli ısı dağıtıcıdan temas
yoluyla iletilir.
2) İçten Isıtılan Memeler: Isıtma işlemi meme içine monte edilen fişek
rezistanslarla yapılır.
3) Dıştan Isıtılan Memeler: Memenin dış kısmına yerleştirilen spiral
rezistanslar kullanılır.
IV.1.3.1. Dolaylı Isıtılan Memeler
Dolaylı ısıtılan memelerde ısı, dağıtıcının kanallarından geçerek, ısı iletim
memesi veya torpido üzerinden girişe iletilir. Isıtma, dağıtıcının kanallarıyla
sınırlıdır. Her bir memenin sıcaklığının birbirinden bağımsız değiştirilebilmesi için
dağıtıcının ilgili kısımları ayrı ayrı ısıtabilmelidir. Bu çoğunlukla meme bölgesindeki
dağıtıcı kanal civarında ikişer ikişer sıralanmış fişek rezistanslarla yapılmaktadır.
Memeyi dolaylı ısıtmanın dezavantajı vardır; örneğin düzgün üniform bir doldurma
için göz girişinde küçük bir sıcaklık değişimi gerekli olabilir. Bunun için dağıtıcıda
çok önemli değişimlerine ihtiyaç duyulur, dağıtıcı kanallardaki eriyik sıcaklığı da
kaçınılmaz olarak değişir. Bu prensipte istenmeyen eriyikteki sıcaklık değişimidir ki
bu durum, parça kalitesini olumsuz yönde etkilemektedir. Her meme sıcaklığının
dağıtıcıdan bağımsız olarak ayarlanabilmesi daha iyi bir yoldur. Bu durum ise
doğrudan ısıtılan memelerde yapılır.
27
IV.1.3.2. İçten Isıtmalı Memeler
Meme ölçülerine bağlı kalarak meme içine takılacak fişek rezistansların boyları
ve çapları tespit edilir.(Tablo IV.3). Burada mümkün olan en uygun enerji yoğunluğu
sağlanacak şekilde fişek rezistans çapı seçilmelidir. Genel olarak, soğuma sonlarında,
kıvrımlarda daha fazla ısı üretilir ve bunun, uygun bir değişim olması istenir. Bu,
merkezde daha azdır. [10]
Tablo IV.3. Isıtıcı Kartuşların Ölçüleri
Fişek Çapı (inç) – (mm) Uzunluk (mm) Enerji Yoğunluğu
(W/cm2)
¼” - 6,35 30-75 35-23
3/8” - 9,52 30-200 27-13
½” - 12,7 50-200 20-13
IV.1.3.3. Dıştan Isıtmalı Memeler
Dıştan ısıtmalı manifold memeler, ısıtıcı bantlar, ısıtıcı fişekler veya helisel
ısıtıcı borular tarafından ısıtılır. Büyük boyutlardan dolayı, 4 W / cm2’den küçük
çıkış güçlerinde bantlar kullanılır.
IV.1.4. MEME GİRİŞ ÇAPININ HESAPLANMASI
Sıcak yolluk memesinin tasarımında iki önemli parametre vardır.
1- Basılacak plastiğin cinsi,
2- Ürünün ağırlığı.
Bu iki parametre meme giriş çapının belirlenmesinde oldukça önemlidir.
Aşağıda parçanın ağırlığına göre giriş çapı grafiksel olarak gösterilmiştir. [12]
28
IV.1.5. SICAK YOLLUKTA OLUŞAN HIZ PROFİLLERİ
İçten ısıtmalı sıcak yolluklarda ısıtma; akış kanallarının merkezinden geçen
ısıtma elemanlarıyla çevresinden yapılır.
Bu iki farklı sıcak yolluk sisteminin yolluk kesitlerinde oluşturdukları sıcaklık
profilleri de birbirinden farklıdır. Dıştan ısıtmalı yollukta oluşan sıcaklık profili
yolluk boyunca hemen hemen sabit kalırken içten ısıtmalı yollukta oluşan sıcaklık
profili merkezden kenarlara doğru geldikçe düşmektedir. Bu da pratikte içten ısıtmalı
sıcak yolluğun kesit alanında sıcak malzemeyle beraber soğuk malzeme de
bulunabileceği anlamına gelmektedir.
Bu sistemlerin sıcaklık profilleri farklı olduğu gibi hız profilleri de birbirinden
farklıdır. (Şekil IV.4)
Şekil IV.3. Plastik Cinsi ve Parça Ağırlığına Göre Meme Giriş Çapının Belirlenmesi
29
Şekilden de görüldüğü gibi dıştan ısıtmalı sistem içten ısıtmalı sisteme göre
malzeme akışı için daha geniş bir kesit sunar. Yine şekilden, içten ısıtmalı yolluk
sisteminin hız profilinin diğerlerine nazaran daha yüksek ilerleme hızlarına ve daha
büyük basınç kayıplarına neden olduğu anlaşılmaktadır. Bununla beraber dıştan
ısıtmalı sistemlerin problemleri de doğal olarak yok değildir.. Mesela dıştan ısıtmalı
yolluk sistemlerinde yolluğun tümünün ısıtılması kalıbın genleşmesine neden olur.
(şekil IV.5). Bu da genleşen kalıp içindeki sıcak yolluk memelerinin yer
değiştirmesine neden olur.
Şekil IV.5. Genleşen Kalıp İçerisindeki Sıcak Yolluk Memelerinin Yer Değiştirmesi
Şekil IV.4. Sıcak Yolluklarda Oluşan Hız Profilleri
30
Plastik malzemeler iyi yalıtkan özelliklere sahip oldukları için içten ısıtmalı
sıcak yolluk sistemi kalıpta bir genleşmeye sebep olmaz ve düşük miktarlarda
enerjiyle yetinir. Genelde içten ısıtmalı sistemler dıştan ısıtmalı sistemlere göre daha
ucuz olup, kalıp içinde de daha az yer kaplarlar. Ama dıştan ısıtmalı sistemler, daha
az basınç kayıplarına ve daha düşük gerilmelere neden oldukları için reolojik
avantajlar sunar. Dıştan ısıtmalı sistemin diğer bir avantajı da, plastik malzemenin
renginin diğerine oranla çok daha kolay değiştirilmesini sağlamasıdır. Tablo IV.4.’te
iki sistemin kendilerine has avantajları sıralanmıştır.
Tablo IV.4. İçten ve Dıştan Isıtmalı Sıcak Yolluk Sistemlerinin Avantajları
İçten ısıtmalı sıcak yolluk sistemi Dıştan ısıtmalı sıcak yolluk sistemi
Düşük ısınma enerjisi kullanılır Malzemede düşük gerilmelere neden
olur
Düşük ısıl genleşme gösterir Renk ve malzeme değişiminde kolaylık
sağlar
Ucuzdur Basınç kayıpları azdır
Daha az yer kaplar Daha çok yer kaplar.
Sıcak yolluk memeleri de “açık ve kapalı memeler (akış kesme memeleri)”
olmak üzere ikiye ayrılır. Açık memeyle ilgili iki dezavantaj vardır:
Birincisi, kalıptan dışarıya atılan ürün üzerinde küçük de olsa ( nokta şeklinde) bir iz
kalması,
İkincisi de kalıp açıldıktan sonra yolluk ile parça arasında uzun ince lif şeklinde
malzeme kalmasıdır.
IV.2. ISITMA ELEMANLARI (REZİSTANSLAR)
Sıcak yolluk sisteminde, dağıtıcılar ve gerektiğinde memeler de, ısıtıcı
elemanlarla kontrollü bir şekilde ısıtılmaktadır. [1-4] Tipik ısıtma elamanları şekil
IV.6’da bir arada görülmektedir. Ayrıca, Ek-2’de ısıtma elemanları hakkında
resimler verilmiştir.
31
Sıcak yolluk sisteminde kullanılan çok çeşitli ısıtma elemanları vardır.
Bunlardan en çok kullanılanları aşağıda verilmiştir.
IV.2.1. FİŞEK REZİSTANS Değişik çap, boy ve güçlerde imal edilip, manifold bloklarının ısıtılmasında
kullanılırlar. Çap ve boy oranında ölçü toleranslarının iyi olması ve güç
yüklemelerinin sağlıklı yapılması gerekir. Fişek rezistansların takılacağı yuvanın h7
toleransında ve pisliklerden arındırılmış olması gerekir.
Bundan dolayı takılacakları yuvaya sıkı temaslı olarak geçmelidirler. Yuvanın
bol olması durumunda, fişek rezistanslar, üzerine biriken ısıyı iletemedikleri için
normalden daha kısa ömürlü olurlar. Fişek rezistansları yuvalarına takarken, ısı
transferi pastası kullanmakta yarar vardır. Bu rezistansların ısıyı daha iyi transfer
etmelerini sağlar. (Şekil IV.7)
İleri teknolojiyle üretilen fişek rezistanslar, küçük mekânlarda yüksek güç
yoğunluğu ile zor koşullarda kullanımı mümkün kılmaktadır. Eşit ve sık adım ile
Şekil IV.7. Fişek Rezistans
Şekil IV.6 Isıtma Elemanları
32
özel bir seramik üzerine sarılan rezistans teli yüksek kaliteli ince bir tabaka
Magnezyum Oksit ile çevrelenerek, metal muhafazaya çok yakın bir pozisyonda
bulunmaktadır. Rezistans teli ile metal muhafaza arasındaki izolasyonun inceliği
dolayısı ile daha mükemmel bir ısı iletimi elde edilmektedir. [9]
IV.2.2. ESNEK REZİSTANSLAR
Esnek rezistanslar manifoldların ısıtılmasında fişek rezistanslara alternatif
olarak kullanılır. Homojen ısı dağılımı yönünden avantajlıdır. Montajı ve
bozulduğunda, değiştirilmesi fişek rezistanslara göre daha zordur. Ayrıca monifold
formuna göre kıvrılırken belli radyüslere uyulmalıdır. Keskin köşeli olarak
kıvrılmamalıdır.
IV.2.3. BORU REZİSTANS Boru rezistanslar, genellikle doğrudan ısıtılan memeli dağıtıcılarda kullanılmakla
birlikte, birçok dağıtıcının da bu tip ısıtıcılarla düzgün şekilde ısıtılması mümkündür
ve arıza yapma ihtimali de düşüktür. Isıtıcılar esnek yapıda olup bükülebilir ve
dağıtıcının alt ve üst tarafına freze ile açılmış kanallara boydan boya yerleştirilirler.
Kanal çapı ısıtıcı çapından biraz büyük işlenir, örneğin 8.2 mm ısıtıcı çapı için 8.6
mm çapında kanal hazırlanır. Isıtıcı, kanal içerisine yerleştirilir ve ısı iletim
çimentosuna gömülür. Yolluk ile ısıtıcı arasındaki mesafe ısıtıcı çapından biraz daha
büyük olmalıdır.
IV.2.4. SPİRAL REZİSTANS Sıcak yolluk memelerinin üzerine takılan ve plastiği ısıtmada kullanılan
elemandır. Termokupullu ve termokupulsuz olarak, silindirik, kare ve dikdörtgen
kesitlerde imal edilirler. İhtiyaca göre, değişik çap, boy ve wattlarda kullanıma
sunulurlar. Yuvarlak kesitlilere göre, daha fazla noktadan temas ettiği için ve dolayısı
ile daha iyi bir ısı transferi sağladığından, dikdörtgen kesitli olanlar tercih
edilmelidir.
IV.2.4.1. Kare Kesitli Spiral Isıtıcılar 3.3x3.3mm kare kesitli spiral ısıtıcılar, noktasal temas eden yuvarlak kesitli
spiral ısıtıcılara nazaran daha iyi ısı transferi sağlarlar. [8]
33
Uç Çıkış Opsiyonları Uç Çıkış Muhafazaları
1) Dik çıkışlı, 1) Paslanmaz Çelik Örgülü
2) 45 derece çıkışlı, 2) Cam Elyaf Örgülü
3) Teğet çıkışlı-sağa 3) Esnek Metal Muhafazalı
4) Teğet çıkışlı_sola
5) 90 derece çıkışlı
IV.2.4.2. Mini Spiral Isıtıcılar IV.2.4.3. Yarım Yuvarlak Spiral Isıtıcılar
IV.2.5. PİRİNÇ DÖKÜM ISITICILAR
Pirinç döküm ısıtıcılar belli özellikteki pirinç alaşımlarından üretilirler. Tipik
bir çift pirinç döküm ısıtıcı Şekil IV.11’de görülmektedir.
Şekil IV.11. Pirinç Döküm Isıtıcı
Şekil IV.8. Kare Kesitli Spiral Isıtıcı
Şekil IV.9. Mini Spiral Isıtıcı Şekil IV.10.Yarım Yuvarlak Spiral Isıtıcı
34
IV.2.6. KELEPÇE REZİSTANS (BANT ISITICILAR)
Manifoldlarda ana giriş memesinin ısıtılmasında kullanılan elemanlardır.
Değişik ölçü ve wattlarda yapılırlar. Bu tür rezistanslar ayrıca plastik enjeksiyon
makinelerinde, makine memesinin ısıtılmasında da kullanılır.
Korozyona dayanıklı paslanmaz çelik gövde, her türlü sızıntıya karşı (erimiş
plastik, su yağ vb.) tamamen dayanıklı, mükemmel izolasyon sağlayan sıkıştırılmış,
yüksek saflıkta MgO, istenilen dereceye hızla ulaşılmasını sağlayan yüksek watt
yoğunluğu (20 W/cm2'ye kadar ), yüksek çalışma ısısı, memenin her noktasına eşit ısı
transferini sağlayan pürüzsüz iç yüzey ve mükemmel yuvarlaklık, az yer kaplayan
argon kaynaklı bağlantı borusu, yüksek derecelere dayanıklı, esnek paslanmaz zırhlı,
cam elyaf örgülü saf nikel kablolu, FeConst veya NiCrNi termokupullu olarak
üretilmektedir. [9]
IV.2.7. HALKA (RİNG) ISITICILAR
Korozyona dayanıklı paslanmaz çelik gövde, her türlü sızıntıya karşı (erimiş
plastik, su yağ vb.) tamamen dayanıklı, mükemmel izolasyon sağlayan sıkıştırılmış,
yüksek saflıkta MgO, istenilen dereceye hızla ulaşılmasını sağlayan yüksek watt
yoğunluğu (20 W/cm2'ye kadar ), yüksek çalışma ısısı, memenin her noktasına eşit ısı
transferini sağlayan pürüzsüz iç yüzey ve mükemmel yuvarlaklık, az yer kaplayan
argon kaynaklı bağlantı borusu, yüksek dereceye dayanıklı, esnek paslanmaz zırhlı,
cam elyaf örgülü saf nikel kablolu, FeConst veya NiCrNi termokupullu olarak
üretilmektedir.
Şekil IV.12.Kelepçe Isıtıcı
35
IV.2.8. MODÜLER QUARTZ REZİSTANS
Özel bir seramik yuvaya yerleştirilmiş quartz borunun içerisinde spiral şeklinde
80/20 rezistans teli mevcuttur. Reflektör, yansıtma oranı çok yüksek olduğundan,
alüminize saçtan imal edilmiştir.
Bu tip rezistans kullanım amacı ve ebat olarak enfraruj seramik rezistansa
eşdeğer olarak dizayn edilmiştir. Bu tip rezistansın avantajı ısının daha çabuk elde
edilebilmesidir.
IV.3. SICAKLIK KONTROL CİHAZLARI
Sıcak yolluk sisteminde kullanılan manifold ve enjeksiyon memesindeki
ısıtıcıların (spiral ve fişek rezistanslar vb.) termokupullar vasıtasıyla sıcaklık
kontrolünü sağlayan cihazdır. Sıcak yolluk sistemini önceden ayarlanmış olan
sıcaklıklarda tutar. Kendini optimize eden, PID kumandalı ve alarmlı cihazlardır.
Şekil IV.14 Quartz Isıtıcı
Şekil IV.13 Ring Isıtıcı
36
Sıcak yolluklu kalıplar, meme ve giriş bölgelerinde sıcaklık değişimine karşı
oldukça hassastırlar. Meme bölgesindeki bir kaç derecelik bir sıcaklık değişimi
enjeksiyon hatalarına ve ıskarta malzeme oluşumuna neden olur. Hassas bir sıcaklık
kontrolü, normal ve tam otomatik bir sıcak yoluklu kalıp için önemli bir unsurdur.
Esas itibariyle her meme ayrı ayrı kontrol edilmelidir. Çünkü her memedeki eriyik
akışı sıcaklık değişiminden başlı başına etkilenebilir.
Sıcak yolluk manifoldunun kontrolü ise daha az kritiktir. Esnek boru rezistans
ısıtıcı kullanılmış küçük kanallara sahip manifoldlarda bir ölçüm ve kontrol yeri
yeterli olmaktadır. Örneğin, 4 gözlü ve direk ısıtmalı memeli bir kalıp için 5 sıcaklık
kontrol ünitesi gereklidir.
Fişek rezistansların çalışma ömrünün uzun olması arzu edilir. Çünkü yavaş
devreye giren kontrol cihazlarında meydana gelen devamlı sıcaklık dalgalanmaları
(farkları) ısıtıcı fişeklerde erken bir hasara yol açar. Bunu önlemek içinde karesel
dalgalı ısıtma prensibi tavsiye edilir. Bu karesel ısı darbesi o kadar hızlı olmaktadır
ki ısıtıcı fişek rezistans bunu sanki doğrusal ısıtılıyormuş gibi algılamaktadır. Bunu
kontrol eden algoritmada ilk ısıtma anındaki aşırı ısınmayı da önleyebilmesi gerekir.
(ilk anda darbe periyodu uzun sonra kısadır “soft start” özelliği). Fişek rezistansların
uzun ömürlü olması için otomatik bir ısıtma düzeneği kullanılması gereklidir.
Şekil IV.15. Tipik Bir Sıcaklık Kontrol Cihazı
Şekil IV.16. Tipik Bir Sıcaklık Kontrol Cihazı
37
Denetleme, ampermetre ve diğer ölçü aletleriyle yapılmaktadır. Akım
göstergesindeki bir değişiklik ısıtıcı elemanın bozuk olduğunu göstermektedir.
İşletme emniyeti ve donanımı için uygun bir kablo düzeneği uygulanmalıdır. Bütün
termokupul ve ısıtma iletimleri için kalıpta gerektiğinde bir iki merkezi konnektör
bulunur. Öyle ki kontrol cihazı maksimum iki konnekterle bağlanabilir. Sıcak yolluk
sistemi, aynı enjeksiyon makinesinde devamlı kullanılıyorsa bu düzeneğin makine
üzerine monte edilmesi daha uygundur. Aynı ölçü ve ayar donanımlarının
kullanılması aynı sıcaklık değerlerinin tekrar edilebilirliği açısından önemlidir. [13]
Sıcaklık kontrol cihazlarının okuma hassasiyeti +/-1 derecede olmalıdır. Toplam
rezistans wattını kaldıracak güçte olmalıdır. Diğer önemli bir nokta ise, cihazın ısıyı
ağır ağır yükseltmesidir. Çünkü sıcak yolluk rezistanslarının içerisinde yalıtım
malzemesi olarak magnezyum oksit tozu kullanılır. Bu malzemede üzerine nem
çekme özelliği taşıyan bir malzemedir. Bundan dolayı özellikle soğuk havalarda,
rezistansların üzerinde biriken nem tanecikleri aniden buharlaşır ve buda
rezistansların üzerinde basınç oluşmasına neden olur. Dolayısı ile rezistans ömürleri
%50 gibi yüksek bir oranda kısalır. Sıcak yolluk sisteminde, ideal sıcaklık kontrolü
her bir göze bir kontrol şeklinde olmalıdır. Tasarruf amacıyla manifoldlarda,
rezistansları paralel bağlayarak daha az noktadan sıcaklık kontrolü yapmak
mümkündür. Ancak memelerde her bir göze ayrı bir kontrol ünitesi yerleştirmek
gereklidir. [14]
IV.4. TERMOKUPULLAR
Termokupullar, sıcak yolluk manifoldu ve memesinin çalışma esnasında
sıcaklıklarını ölçmemize yarayan sıcak yolluk elemanlarıdır. Sıcak yolluk
sistemlerinde kalıplarda kullanılan ısıtıcıların sıcaklıklarını, istenilen düzeye
çıkarmamızı sağlayan elemanlara da sıcaklık kontrol cihazları denmektedir.
38
Çalışma sırasında rezistansların sıcaklıklarını kontrol atlında tutmak çok
önemlidir. Aşırı ısı yüklenmesi sonucun rezistanslar görevlerini çok kısa bir süre
sonra yapamaz duruma gelebilirler. Bu da hem üretim kaybına hem de oldukça
pahalı olan bu elemanları değiştirmek zorunda kalmamıza neden olabilir.
IV.4.1. TERMOKUPULLARIN YERLEŞTİRİLMESİ
Meme bölgesinde iki kritik yer vardır. Birincisi giriş bölgesi (meme ucu), diğeri
ise ısıtıcının çok fazla ısındığı orta bölgedir. Girişte sıcaklık önemlidir, çünkü
buradaki sıcaklık eriyik akışı ve ütüleme basıncı etkisine bağlıdır. İkinci yer olan
Şekil IV.17.Termokupul
Şekil IV.18. Termokupulun Memedeki Konumu Ve Eriyik Sıcaklığının Memedeki Dağılımı
39
ısıtıcının çok fazla ısındığı kısımda yani rezistans merkezinde eriyik için yanma
tehlikesi vardır. Uygun bir çözüm olarak bu her iki kritik yer arasındaki sıcaklığın
ölçülmesi tavsiye edilir. (Şekil IV.18.)
İçten ısıtmalı torpidolarda çoğunlukla termokupul monte edilmiş fişek
rezistanslar kullanılır. Öndeki fişeklerde termokupullar mümkün olduğunca torpido
iğnesine yakın takılmış olmalıdır.
Dağıtıcılar için memedeki gibi düşünmek mümkündür. Termokupullar kesinlikle
dağıtıcının soğuk olan kısmına yerleştirilmemelidir. Aksi takdirde dağıtıcı bloğunun
merkezinde aşırı ısınmalar fark edilemeyip tehlikeli durumlar ortaya çıkabilir. [13]
Termokupullar daha ziyade yolluk kanalı ile ısıtıcı fişeğin en sıcak yeri arasına
yerleştirilebilir. Termokupullar, esnek boru rezistans ısıtıcının kullanımında ise çok
yüksek sıcaklık bölgesine sahip dağıtıcı bloğu merkezindeki yolluk burcu yakınına
yerleştirilmelidir. Termokupulların uygun yerleştirilmemiş olması önemli ölçüde
hatalar ortaya çıkarır. Uygun monte edilmiş termokupullar, daha sonra kolayca
sökülebilir ve istenildiğinde başka bir kalıpta da kullanılabilir.
IV.5. SICAK YOLLUK DAĞITICILARI (MANİFOLD)
Manifoldun görevi, eriyik malzemeyi yolluk burcundan alıp ısıyı düşürmeden ve
uygun bir enjeksiyon basıncında, ayrı ayrı memelere dağıtmaktır. Manifoldlarda
genellikle dengeli bir akış söz konusudur. Manifoldlar genelde I, H, ve X tipli
olmakla beraber değişik şekilli olanları da mevcuttur. [15]
Malzemenin eşit uzunluktaki yolluklara iletilmesine dikkat edilmelidir. Eğer
memeler farklı sıcaklıklarda ise, kalıbın dolması sıcaklık kontrolü yapılarak kontrol
altına alınmalıdır. Sıcak yolluk manifoldu kalıbın geri kalan kısmından, uygun bir
şekilde izole edilmiştir.
Şekil IV.19. X Tipi Manifold
40
Manifold yapımında genel olarak 1.2312 çelik malzeme kullanılır.
Manifoldlarda en önemli konu, eriyik haldeki plastiği her göze eşit basınçta ve
mesafede taşımaktır. Bundan dolayı, belli sayıda göz adedi olan kalıplarda sıcak
yolluk uygulanabilir. İdeal dağılım için göz sayıları 2-3-4-6-8-12-16-24-32-48- gibi
olmalıdır. Manifoldlar istenilen ideal sürede plastik malzemeyi eritebilecek gerekli
ısıya ulaşabilmelidir. Manifoldların ısıtılmasında fişek rezistanslar veya esnek
ısıtıcılar kullanılır. Manifoldlarda yolluk kanalları basınç kaybını önlemek için
raybalanmalı ve parlatılmalıdır, köşe dönüşleri radyüslü olmalıdır.
IV.5.1. DAĞITICININ TASARIM VE İMALAT DETAYLARI
Sıcak yolluk çapını tayin etmede alt limit aşırı basınç kaybı yani aşırı
sürtünmeden kaynaklanan kayma ısısı ve üst limit bekleme (ütüleme) zamanı ile
sınırlıdır. Tavsiye edilen değerler aşağıda tabloda çıkarılmıştır.
Şekil IV.20. Temel Manifold Çeşitleri
41
Tablo IV.5. Sıcak Yolluklu Kalıplardaki Dağıtıcı Yolluklarının Boyutlandırılması
Yolluk Çapı (mm) Yolluk Uzunluğu (mm) Göz başına püskürtme (atım)
ağırlığı (g)
5
6
8
6-8
8-10
10-14
200’e kadar
200 – 400
400’den fazla
~25’e kadar
50
100
Dağıtıcı kanalların yüzey kalitesi imalat sırasında dikkate alınmalıdır. Kanalların
kenar ve köşelerinde çapaklar oluşmaktadır. Bunlar temizlenmelidir aksi takdirde
renk değişiminde parçada hatalara neden olmaktadır. Bu nedenlerden dolayı eriyikle
temas eden yüzeyler delindikten sonra raybalanmalı ve mümkünse parlatılmalıdır.
IV.5.1.1. Dağıtıcı Kanallarda Dönüşler
Dağıtıcı kanallardaki dönüşler, uygun bir sızdırmazlık sağlaması ve tortuların bu
kısımlarda birikmemesi bakımından kritik noktalardır. Dağıtıcı kanallar imalat
esnasında dağıtıcı bloğa boydan boya delinerek açılırlar. Dışarıya açık olan bu
delikler uygun formda (vidalı, konik) imal edilen tapalarla kapatılırlar. Doğru
şekillendirilmemiş olan dönüş ve tapalardan yüksek basıncın etkisi ile plastik
eriyiğin dışarıya sızma tehlikesi vardır.
IV.5.1.2. Dağıtıcı İle Diğer Elemanların Birleştirilmesi
Termal genleşme sebebiyle, pratik olarak uzun dağıtıcılar parçalı yapılarak
birbirine çeşitli bağlantı elemanlarıyla bağlanırlar. Sıcak yolluk ile kalıp arasındaki
uzama farkı sönümlenmezse, kalıp içinde dağıtıcının uzaması enine (çapraz) kuvvet
oluşturur. Bağlantı elemanları ve dağıtıcı segmanları arasında iyi bir akış olması
oldukça önem taşımaktadır.
IV.5.1.3. Dağıtıcının Montaj ve Konumlandırılması
Dağıtıcı blok, merkezdeki silindirik saplamaya oturtularak bu sayede dağıtıcının
dışarından olası bir harekete maruz kalması (burulması, merkezden kayması vb.) gibi
durumların önüne geçilmiş olur.
42
Temel montaj problemleri; dağıtıcı ve meme arasında sızdırmazlığın
sağlanması, kalıp plakası ile dağıtıcı arasında minimum ısı iletme alanı oluşturmak
ve lokal temaslarda yüksek basınçların oluşmasıdır. Dağıtıcı bloğa gelen kuvvetlerin
karşılanması ve kalıp plakaları ile temasın en aza indirilmesi için parlatılmış destek
halkaları (rondelâ) kullanılmaktadır.
IV.5.2. DAĞITICININ ISITMA GÜCÜNÜN HESAPLANMASI
Dağıtıcı bloğun ısıtma gücü aşağıdaki formülle hesaplanabilir.
P= Isıtma gücü (kW)
m= Sıcak yolluk dağıtıcısının kütlesi (kg)
c= Çeliğin özgül ısısı (0.48 kJ/kg.K)
∆T= İstenilen eriyik (proses) sıcaklığı ile dağıtıcının
ısıtmaya başlama esnasındaki sıcaklık farkı
t= Isıtma süresi (s)
hgen= Genel verim (elektriksel-termik) (yaklaşık ~0.4-0.7 çoğunlukla 0.6)
IV.5.3. KALIP TASARIMCISININ BİLMESİ GEREKENLER
Dağıtıcı bloğun kütlesi, (örn: 2 kg),
Basılacak plastiğin proses sıcaklığı (örn: PP için 200 oC)
Dağıtıcı bloğun ısıtmaya başlamadan önceki sıcaklığı (örn: 15 oC olursa ∆T =200-
15=185 oC),
Isıtma süresi (örn: 10 dakika alındığında saat cinsine çevrilir (t=10/60=0.166 saat),
alınarak dağıtıcı bloğun ısıtılması için gerekli güç (kW) cinsinden bulunmuş olur.
Dağıtıcı blok yaklaşık olarak toplam 1800 kW gücünde ısıtıcıya ihtiyaç
duymaktadır. Isıtıcı eleman olarak tasarımcı, fişek rezistans kullanacak ise dağıtıcı
bloğa kaç adet fişek rezistansın kullanılacağını belirler. Örneğin 4 adet fişek rezistans
kullanılması gerekiyorsa (1800/4=450 kW) her bir rezistansın ortalama gücü 450 kW
olması uygun bir seçim olacaktır. Her fişek rezistans minimum ve maksimum güçte
çalışabilecek şekilde imal edilmiştir. Tasarımcı, rezistans alacağı firmadan fişek
rezistans seçimi yapmak için tablodan rezistans boyuna, rezistans çapına ve ortalama
gücüne bakarak rezistans seçimini yapar. Rezistans seçimi yaparken düşük güçte
olanları tercih etmekten sakınmak gerekir, aksi takdirde dağıtıcının gerekli sıcaklığa
ulaşması için aşırı güçte çalıştırılması gerekir. Bu durum rezistans ömrünün
kısalmasına neden olur. [1]
m.c∆T P= t.ηgen
43
IV.5.4. DAĞITICI KANALLARIN ÖLÇÜLENDİRİLMESİ
Dağıtıcı kanalların boyutları; enjeksiyon basıncına, malzemenin akış oranına,
malzemenin akışkanlığına, sıcaklığa ve malzemenin bazı sabit değerlerine bağlı
olarak hesaplanır. Varsayım olarak deneyimi en gerçekçi bağıntılar ele alınmalıdır.
Çünkü bu bağıntıların gerçekliği deneysel kanıtlarla kararlaştırılmıştır. Bu nedenle
dağıtıcı kanalların boyutlandırılması en çok pratik deneyim kaynaklarına göre
yapılır. Dağıtıcı kanal kesit çapı için aşağıdaki genel denklem verilir.
D= Smax + 1,5 mm
D= Dağıtıcı kanal çapı (mm)
Smax= Kalıplanacak numunenin et kalınlığı (mm).
Dağıtıcı kanal ölçülerini tayin etmek için tasarımcıya aşağıdaki faktörleri göz
önüne alınması tavsiye edilir.
• Kalıplama hacmi
• Kalıplanan parçanın cidar kesit kalınlığı
• Yolluk burcundan kalıplama boşluklarına olan uzaklık
• Dağıtıcıların soğutulma şartları
• Kullanılan plastik malzemenin türü
Soğuk yolluk sistemlerinde, ana dağıtıcı kanal, yardımcı dağıtıcı kanal ve giriş
kanal bağlantıları, basınç düşmesini mümkün olduğunca minimize etmek için
yuvarlatılmalıdır, eğimlendirilmelidir. [16]
Şekil IV.21. Dağıtıcı Kanallar
44
IV.5.5. MANİFOLD KOLLARINDA TOPLAM GENLEŞME
MİKTARI HESABI
Manifoldların kalıp içine yerleşim planları yapılırken kollardaki genleşme
miktarı da hesaplanmalı ve bu doğrultuda uygun boşluk verilmeli, manifold gerekli
şekilde sabitlenmelidir.
Bu genleşme hesaba katılmadan sabitleme yapılması halinde manifoldda gerilme
ve çatlamalar meydana gelebilir.
Bu gerilme veya çatlamaların önüne geçmek için aşağıdaki formülden
yararlanılarak genleşme miktarı bulunabilir ve bu doğrultuda manifoldun
yerleştirileceği alan uygun miktarda genleşmeye imkan verecek şekilde geniş yapılır.
[15]
∆L= Toplam uzama miktarı (mm)
L= Manifold merkezine olan mesafe (mm)
∆t= Çalışma ısısı ile oda sıcaklığı arasındaki fark (oC)
k= Termal genleşme katsayısı (çelikler için 12.5) [15]
IV.5.6. DESTEK HALKASININ AYARLANMASI
Destek halkaları manifoldla kalıp plakaları arasında ısı transferini engellemek
amacıyla kullanılmaktadırlar. Bu destek halkaları manifoldla en az değme yüzeyi
sağlamak için içleri boş ringler halinde tasarlanırlar.
Destek plakasıyla manifold arasına ise ısıl iletimi en alt düzeye indirmek için
seramik halkalar yerleştirilmelidir. [15]
L.∆t.k ∆L= 106
45
Destek halkası kalınlığı (b2),
Manifold kalınlığı (b),
Meme flanşı yüksekliği (H),
Hava boşluğu (d),
çeliğin genleşme katsayısı (a)
H+b+b2 uzunluklarının toplamı manifold da oluşması olası genleşme göz önünde bulundurularak işlem sırasında G+0.05 mm olmalıdır.
∆t=Eriyik sıcaklığı-+ kalıp sıcaklığı (oC)
∆L= a.L1.∆t (boyutsal değişim) (mm)
b2= d+0.05-∆L (mm)
L1 = H+B (mm)
S = d b2 (destek halkasıyla manifold arasındaki mesafe) (mm)
Not: Destek halkasındaki genleşme; destek halkasıyla maifold arasında seramik
halka bulunduğundan hesaba katılmayacak kadar azdır. [15]
IV.5.7. DAĞITICILARIN (MANİFOLDLARIN) KALIPLARDA
KULLANILMASI
Birçok sıcak yolluk sistemi mevcuttur. Bu sistemler dizaynına ve kalıp
üreticilerine göre değişiklik gösterirler. İki üreticinin sistemi, birbiriyle boyut olarak
veya montaj yönünden nadiren uyumludur. Kullanılan ısıtıcı tipi, bunların kontrolleri
de farklıdır. Bazıları AC, diğerleri DC kullanır buna göre farklılıklar mevcuttur ve
Şekil IV.22. Destek Halkası Hesabında Kullanılan Değişkenler [15]
46
bunlar kendilerine göre özel ısıtıcılar-ısı kontrolleri ve transformer ünitelerine
sahiptir. Bütün sıcak yolluk tiplerini ve farklılıklarını inceledikten sonra bunları üç
ana grup içinde kategorize edebiliriz.
Grup 1- Harici ısıtılmış manifold kalıp
Grup 2- dahili ısıtılmış manifold kalıp
Grup 3- izolasyonlu sıcak yolluk kalıbı
Yukarıdaki bu gruplara ilaveten, kalıp dizayncıları ve sistem üreticileri yukarıdaki
grupların karışımını da kullanmaktadırlar.
IV.5.7.1. Harici (dışarıdan) Isıtılmış Sıcak Manifoldlu Kalıp
Şekil IV.23’de tipik harici ısıtılmış manifoldlu sıcak yolluk kalıbının yapım
planı gösterilmiştir.
Sıcak yolluk manifoldu planlarken, polimerin takılacağı ve burada degrede
olacağı (bozulacağı) ölü noktaların olmamasına dikkat edilmelidir. Eğimli kanal sonu
tıkacı; yollukların birleştiği yerlere, dik açılı bağlantı yerine ölü akma noktalarını
azaltmak için yerleştirilir. Manifold bloğuna uygulanan ısı, yolluk kanallarına yakın
yerlere açılmış deliklere konulan fişek veya bar ısıtıcılarla sağlanır. Isının blok
etrafında düzgün bir şekilde emilmesi (dağılması) için, ısıtıcıların doğru şekilde
yerleştirilmesi gerekir. Bloğun termal kontrolü, ısıtma elemanıyla akma kanalı
(yolluk) arasına konulan termokupul yardımıyla sağlanır. Bunlara ilave olarak,
ısıtıcılar içine yerleştirilmiş sıcaklık kontrol elemanları vardır (termokupul).
47
Manifold bloğuyla kalıbın diğer bölgeleri arasında ısıl dengeyi sağlamak için
hava izolasyon boşluğu dizaynı kalıba dahil edilmelidir. Yaklaşık 6 mm
genişliğindeki açıklık genel baskı açıklığı için normalde yeterli olduğu kabul edilir.
Boşluk, akma kanalları çıkışında, manifold bloğu önünde ve manifold bloğunun
arkasına, kalıp arka plakasının önüne yerleştirilmiş destekleme bloğuyla sağlanır.
Manifold genellikle sabitleme pimleri ile kalıp içinde merkezlenir. Bu pimler
örneğin, bloğun içine yerleştirilmiştir, öne doğru genişleme hareketine müsaade eder,
fakat bloğun yanlamasına hareketine direnir. Manifold sızdırmazlık contası ve kalıp
girişi arasında iyi bir kapatma istenir. Bu bağlantı kuvveti manifold bloğun
kullanılmadan önce, etkin şekilde ısıtılmaması sonucu sızdırmazlık yüzeylerindeki
polimer sızıntısı manifold ısıtıcıları patlatır. Bu durumda ısıtıcıların ve
termokupulların tekrar sarılmasına ihtiyaç duyulur ki, bu da pahalı bir operasyondur.
[6-17]
Şekil:IV 23. Tipik Harici Isıtılmış Manifold Kalıp
48
IV.5.7.1.1. Avantajları
a) Isıtılmış yolluk kesitinden tamamen erimiş polimer akışının sonucu, girişe iyi
basınç transferi.
b) Diğer sıcak yolluk sistemleriyle karşılaştırıldığında, besleme sistemindeki
küçük yolluk sistemi nedeniyle, plastiğin besleme sisteminde daha az beklemesi ve
bunun sonucu daha az polimer bozulması oluşmasıdır.
c) Termal olarak ayarlanıp çalıştırıldığında sabit verim elde edilmesi.
IV.5.7.1.2. Dezavantajları
a) Sızdırmazlık contası yatağındaki polimer sızıntısına eğimli olması için ilave
kalıp servisine ihtiyaç vardır. Örneğin, BeCu sızdırmazlık contalarını her makine
çalışmasında değiştirmek gerekmektedir.
b) Manifold bloğunun kullanmadan önce ısıtılması, manifoldun ısıtılması
yaklaşık ¾ saat alır. Bununla blok, conta ve kalıplar arasında sızıntısız kapanma
oluşur.
c) Dizaynın genel ısıtılmasından dolayı her kalıp boşluğunun polimerle besleme
kontrolü sınırlıdır. Eğer besleme kontrolü herhangi bir kalıp boşluğu için ayarlamaya
ihtiyaç duyarsa, giriş geometrisi ve sızdırmazlık contalarının delik çapı buna uyacak
şekilde değiştirilir.
d) Diğer sıcak yolluk sistemine göre, bu sistemin çalıştırılması daha az
ekonomiktir, yani daha fazla elektrik gücü harcamak gereklidir.
IV.5.7.2. Dahili Isıtılmış Manifold Kalıp
Dâhili ısıtılmış sıcak yolluk kalıbında, erimiş plastik sıcak yolluk sistemini ve
dağıtıcı bloğu takip ederek akar. (şekil IV.24). Dağıtıcı blok geniş çaplı çapraz
delinmiş akma yolu içindedir. Çelik tüplerin içlerindeki termokupullu fişek ısıtıcılar,
merkezi olarak tüpün her iki ucundan desteklenerek sabitleme pimleri ile
sabitlenmiştir. Erimiş polimer, kalıp içerisinde akarken ısıtıcı tüplerin üzerinde
erimiş olarak kalırken, bu polimer eriyiğinin aktığı tüpün dış duvarlarına dokunan
kısmı soğuyarak, izolasyon kabuğu oluşturur. Bu kabuğun kalınlığı, bunu çevreleyen
sıcak yolluk bloğunun sıcaklığıyla ve her baskıdaki bekleme zamanıyla belirlenir. Isıl
dengeyi sağlamak için, sıcak yolluk bloğunun sıcaklığı, dağıtıcı tüpler civarında
kontrol edilmelidir. Bunun için blokta soğutma kanalları açılmalıdır.
49
Blok soğutma kanallarının pozisyonu öyle olmalıdır ki, bloğun arkasından
makine plakasına geçen ve bloğun önünde kalıp dişi plakasına geçen fazla ısıyı
uzaklaştıracak şekilde olmalıdır. Fazla ısıyı sıcak yolluk bloğundan etkin şekilde
dağıtamamak, bloğun kullanımı sırasındaki çalışma penceresinin boyutlarını azaltır.
Ayrıca buna bağlı olarak baskının kalitesi zarar görür.
Her kalıp boşluğundaki kalıp doldurma kontrolü, her girişin arkasına
yerleştirilen ısıtılmış uçlu çubuklarla sağlanır. Her bir çubuk kendi fişek ısıtıcısıyla
ısıtılır ve sıcaklıkları bağımsız termokupulla kontrol edilir. Bu çubukların uzunlukları
her çubuğun omuzu altına yerleştirilmiş çubuk contalarının kalınlığı derinleştirilerek
belirlenir. Çubuk uzunluğunu ve ısıtıcı sıcaklığını kontrol ederek, kalıp doldurma
hassaslıkla kontrol edilir. Hatta oldukça dengesiz besleme sisteminde, bu sistemi
kullanarak düzenli kalıp doldurma ayarı yapılabilir.
Kalıp ayarı yapılmadan önce, ısıtma çubuğunun kullanımı sırasında etkin
uzunluğu hesaplanmalıdır ve çubuğun kullanılacağı sıcaklıkta bu çubuk tabii olarak
eskiyeceği ve uç kısmı kırılacağı göz önüne alınarak, bu ısıtma çubuğu standart kalıp
parçası olarak görülmeli ve yedeği bulundurulmalıdır. Servis maliyeti ve çalışma
sıcaklığı not edilmeli gelecekte kullanılmak üzere referans ve bilgi kayıt edilmelidir.
IV.5.7.2.1. Avantajları
a) Her kalıp boşluğuna iyi kalıp doldurma kontrolü. Her bir girişin arkasındaki
bağımsız olarak ısıtılan ve kontrol edilen ısıtıcı çubuklarla, bütün kalıbın hassas ve
dengeli kalıp doldurma kontrolü sağlanır.
50
b) Giriş problemlerinde azalma. Problemler örneğin girişteki malzemenin
sarkması veya girişin tıkanması, ayarlı ısıtılmış çubuk kullanılması sonucu
azaltılmıştır.
c) Her baskıda hassas baskı kontrolü, bozuk kalıp boşluğunu, bağımsız olarak
ısıtma çubuğunun elektriğini kapatarak devre dışı bırakabilmek.
IV.5.7.2.2. Dezavantajları
a) Sıcak yolluk bloğundan gelen kirlenme. Her dağıtıcı sonunda kör nokta
vardır, eğer burada polimer soğuyup sertleşmezse degrede olur.
b) Kullanımı sırasında renk kirlenmesi, özellikle eğer renk değişimi
hesaplanmazsa bu kirlenme olur. Kör noktaların ve polimerin aktığı kanallardaki
polimer kabuğunun kombinasyonu bütün renk kirlenmelerinin kaynağıdır ve bu eğer
daha bir sonraki kalıp kullanımında daha yüksek işlem sıcaklığı kullanırsa çok
görülür.
c) Kullanımı sırasında ısıtma çubuğu ucunda eskime ve kırılmanın oluşması.
Kullanıldığı zaman eğer bu çubuk yeterli ölçüde desteklenmezse çubuk ucu giriş
duvarıyla kolayca bozulur (yada kırılır), bu bozulmaların çoğunluğu kalıp
doldurmanın başlangıcındaki yüksek basınç safhasında (enjeksiyon) oluşur. Çubuğun
ucu tabii olarak basınçlı polimer kullanımda daha belirgindir.
d) Girişin bloke olması, degrede olmuş polimer ve yabancı maddeler genellikle
çubuk ucuyla ve giriş duvar arasında birikir, bu da kapının bloke olması sonucunu
getirir.
51
IV.5.7.3. İzolasyonlu Sıcak Yolluk Kalıbı
İzolasyonlu sıcak yolluklu kalıp (şekil IV.25), bütün sıcak yolluk dizaynlarının
en basitidir. Bu dizayn, polimerin yüksek özgül ısılı iyi izolasyon özelliğinden
faydalanarak yapılmıştır. Erimiş polimer, yolluğun içine enjekte edilir. Erimiş
polimer yolluğun soğuk duvarına dokununca bir kabuk oluşturur. Bu kabuk erimiş
polimer kalıp içine giderken izolasyon tabakası olarak işlev yapar. Akma kanalındaki
kabuğun kalınlığı, kalıp plakasının sıcaklığıyla, sistemden akan polimerin
sıcaklığıyla ve baskı süresinin uzunluğuyla belirlenir. Bu kalıp dizaynında besleme
bloğu birbirinden ayrılabilen iki plakadan ibarettir, bu iki plakanın birbirinden
ayrılmasıyla yolluk sistemine ulaşılabilir.
Büyük çaplı besleme kanallarının yarısı (yolluklar) (25-35 mm) her plakaya freze
çakısıyla işlenerek açılır. Bu iki plakanın bir araya getirilmesi ile tam yuvarlak yolluk
oluşur. Besleme plakasının hassas ısı kontrolü (kalıbın düzgün fonksiyonu için) eğer
kalıp kullanımı sırasındaki fonksiyonu düzgün değilse gereklidir. Sıcaklık kontrolünü
sağlamak için yollukların ön ve arka tarafına soğutucu kanallar açmak gereklidir.
İzolasyon plakası, örneğin, cam fiber plaka (6-10 mm kalınlıkta) ayrıca makine
plakasıyla kalıp arasına da böyle bir izolasyon plakası koyarak ısıl kayıp en aza
indirilir. İzolasyonlu sıcak yolluklu kalıpların avantaj ve dezavantajları aşağıda
özetlenmiştir.
Şekil IV.25. Tipik İzolasyonlu Sıcak Yolluklu Kalıp
52
IV.5.7.3.1. Avantajları
a) Yolluk sistemi kolayca açılıp temizlenebilir, bunun sonucu çok az malzeme ve
renk kirlenmesi oluşur. Besleme sisteminin temizlenmesi kalıp makine üzerindeyken
yapılır. Soğuyarak donmuş yolluk sistemine, kalıbın hareketli kısmının önündeki ön
plakanın vidaları ve bağlantı elemanları sökülerek ulaşılır.
b) Kalıbın çalıştırılmaya başlama süresi, diğer sıcak yolluk sistemine göre daha
hızlıdır.
c) Diğer sıcak yolluk sistemlerine göre, bu kalıbın yapımı daha ucuzdur.
d) Isıl olarak dengesiz polimerler, bu sistem kullanılarak işlenebilir.
IV.5.7.3.2. Dezavantajları
a) Yolluk sisteminin donması. Üretim sırasında duraklamalarda besleme
sisteminin donması nedeniyle, tekrar üretime başlanmadan önce, yolluk sisteminin
temizlenmesine ihtiyaç vardır.
b) Daha önceki baskıdan girişte donmuş malzemenin kalarak girişi bloke etmesi.
Girişin tıkanması, izolasyonlu sıcak yolluklu kalıplarda ciddi bir problemdir. Bu
problemin üstesinden gelmek için her girişin arkasına, fişek rezistans yerleştirilir. Bu
çeşit ısıtıcı çubuğun, kalıp dizaynına ilavesi sonucu çok uygun parça üretilebilir.
Fakat kalıp maliyetini arttırır.
c) Yolluk sisteminde basınç kaybı yüksektir. Oldukça büyük yolluk çapının
sonucunda, besleme kanalında erimiş polimerin fazla sıkıştırılabilmesinden dolayı,
fazla basınç düşmesi oluşur. [6-17]
IV.6. MALZEME FİLTRELERİ Sıcak yolluk sisteminin enjeksiyon işleminde kullanılmaya başlamasıyla daha
temiz plastik malzeme tedariki isteği de artmıştır. Plastik malzemede bulunan
yabancı ve artık maddelerin tutulması, sızıntı ve damlamaları önleyerek kirlenmenin
önüne geçilmesi ve de eriyiğin geriye akmasını engellemek amacıyla malzeme
filtreleri kullanılmaktadır. Filtrenin kullanılmaması durumunda ise artık maddeler
direkt enjeksiyonlamada küçük olan meme deliğini kolayca tıkamakta ve sonrada
sıcak yolluklu veya diğer sistemlerdeki tıkanmış enjeksiyon noktaları hatalı parça
üretiminin yanı sıra verim düşüklüğüne, üretimin aksamasına ve üretim kapasitesinin
düşmesine de neden olmaktadır. Sıcak yolluk memesinin kalıptan sökülerek
53
temizlenmesi işlemi, önemli iş kayıplarına neden olmasının yanı sıra aşındırıcı
özelliklere sahip yabancı bazı malzemelerin meme girişinde hasara neden olabildiği
de göz ardı edilmemelidir.
Değişik yapıda ve büyüklükte çeşitleri bulunan filtreler, malzeme girişine monte
edilerek kullanılırlar. Malzemenin filtrelenmesi işlemi, ya küçük kanalcıklar ya da
çok delikli elekler sayesinde yapılmaktadır.
Filtrenin delikleri, bütün kesitte merkezdeki deliğin kesitinden yaklaşık üç misli daha
büyük tasarlanarak imal edilmektedir. Kısmen de olsa kirlenmiş olan filtrelerdeki
akış daralmalarından sakınılmalıdır. Temizlenmesi için kolay sökülebilir ve
takılabilir olmalıdır, böylece tekrar kullanılabilmesi mümkün olur.
Şekil IV.26’da enjeksiyon makinesinin silindirine monte edilebilen yeni
tasarımlı bir malzeme filtresi gösterilmektedir. Daha çok tercih edilen bu malzeme
filtresinin avantajları ise;
Şekil IV.26.Yeni Tasarımlı Bir Malzeme Filtresi ve Eriyiğin Akış Düzeni
54
Çok fazla deliklerden oluşan büyük eleme odası sayesinde basınç kaybının çok
düşük olması: temiz bir elekle sadece 8 bar, dolu elekle yaklaşık 30 bar.
Uzun temizleme çevrimleri sağlaması: Filtre daha uzun süreli aralıklarla
temizlenebilmekte böylece zamandan ve işten kayıplar azalmaktadır.
Makine üzerinde temizlenebilme imkânı vermesidir. Eriyiğin sevki, normal
yolluk burcu yardımıyla gerçekleşmektedir. Yolluk burcu, makine memesiyle temas
halindedir. Şayet makine memesi yolluk burcuna piston gibi dalarsa eriyik sızıntı
olmaksızın sevk edilebilir. (Şekil IV.27.) Meme pistonu, enjeksiyon ünitesinin
küçük bir aksi darbesi ile yolluk burcundan birkaç milimetre geriye itildiğinde, eriyik
sıcak yolluktan geriye doğru çıkar ve memeden damlaması söz konusu olur. Bu
durumdan mümkün olduğunca sakınılmalıdır. Şekil IV.27’de standart ölçüleri verilen
bir malzeme filtresinin makine memesine montaj ediliş şekli görülmektedir. [18]
Şekil IV.27. Malzeme Filtresi Montajı Ve Sıcak Yolluktaki Konumu
55
IV.7. SICAK YOLLUK SİSTEMİ İÇİN ISI YALITIM MALZEMELERİ Sıcak yolluk sisteminde ısı yalıtımı oldukça dikkat edilmesi gereken hususlardan
birisidir. Bu nedenle sıcak yolluk elemanlarının kalıbın soğuk bölümleriyle temasını
engellemek için ısı yalıtım malzemeleri kullanılmaktadır. Isı yalıtım plakaları ve
seramik ringler bu malzemelere örnek olarak verilebilir. [6]
IV.8. SICAK YOLLUK SİSTEMİ SEÇİMİNDE DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR Sıcak yolluk sisteminin seçiminde aşağıdaki kriterler dikkate alınmalıdır:
1. Plastik malzemenin özellikleri:
*vizkozite
*cam dolgu
*mineral dolgu
*yanmazlık (alevlenme direnci)
*kayma hassasiyeti
*tanımlanmamış dolgu ve etkisi
2. İşlem-parametre:
*işleme (proses) sıcaklığı
*kalıp sıcaklığı
3. Parça ağırlığı:
*her meme için gerekli enjekte ağırlığı (çok girişli parçalarda, çok ağızlı
memelerde)
4. Meme sayısı ve girişler:
*ekonomiklik hesabı
56
5. Enjekte türü seçimi:
*direk parça üzerine
*normal yollukla
6.Giriş tipi ve geometrisi:
*konik giriş
*nokta giriş
*valfli giriş
*çevreden giriş
*normal yolluklu
*giriş ölçüleri
Bu kriterlerin hatalı seçilmeleri teknik olarak bir takım problemleri de
beraberinde getirir. Parça ve kalıp tasarımcısının karşılıklı fikir alış verişinde
bulunmaları, telafi edilemez hataların önüne geçilmesi bakımından önem arz eder.
[19]
57
BÖLÜM V
SICAK YOLLUKLU ENJEKSİYON
İŞLEMİNDE KARŞILAŞILAN
PROBLEMLER
V.1. MAKİNEDEN KAYNAKLANAN PROBLEMLER
*renk bozulması
*yanmış malzeme
Uygun seçilmemiş bir sıcak yolluk sistemi genellikle basınç kaybına sebep olur.
Eğer kullanılırsa yüksek sıcaklıklarda çalışılması istenir. Fakat bu durum genellikle
polimerin bozulmasına yol açar. Uygun seçilmemiş erime sıcaklığının sonucunda
polimerde çizgi izleri, renk bozulması ve yüzey hataları gibi sorunlar ortaya çıkar.
Isıl duyarlılığı yüksek malzemelerle çalışıldığında, malzemenin enjeksiyon makinesi
kovanında ve sıcak yollukta bekleme süresi artarsa, polimerde bozulma
(degredasyon) oluşur ve bu da parça üzerinde kirlenmelere sebep olur. Yarı kristalli
mühendislik termoplastiklerinden yüzey kalitesi yüksek parçalar elde etmek
istendiğinde de sıcak yolluklu sistemler tercih edilmelidir. Dağıtıcı kanalların ısı
izolasyonuna riayet edilmelidir. Böylece ürünün yüzey hatası riski azaltılmış olur.
V.2. PLASTİK MALZEMEDEN KAYNAKLANAN
PROBLEMLER
*dönüşümlü malzeme
*malzemenin rutubeti (nemi)
*renklendirici maddeler
*bilinmeyen karışımlar
58
Sıcak yolluk sisteminde normal yolluk sisteminden farklı olarak plastik
malzemede dikkat edilmesi gereken bir hususta, hammaddenin polimerize olmasını
engelleyen farklı katkı malzemelerinin olmamasıdır. Malzemeyi, içine karışmış olan
yabancı maddelerden arındırmak için enjeksiyon makine memesi önüne malzeme
filtresinin takılması en uygun yoldur.
V.3. İŞÇİLİKTEN KAYNAKLANAN PROBLEMLER
*kalifiye (ehliyetli olma)
*motivasyon
*zaman
Sıcak yolluk sistemlerinde kalifiye elamanla çalışılması, problemleri azaltmakta
ve zamandan tasarruf sağlamaktadır. Sıcak yolluk sistemi ile çalışan işletmeler
mümkün mertebe sistemi satın aldığı firmadan iyi bir eğitim ve servis hizmeti
garantisi almalı, ya da yedekli çalışılması (dağıtıcı, meme, termokupul vb.
elemanların yedekte bulunması) gerekmektedir. Seri üretime uygun olan bu
sistemlerde zaman kaybı üretimi olumsuz yönde etkilediği gibi kullanıcının
motivasyonu da üretime etki eden diğer önemli bir faktördür.
V.4. KALIP VE PARÇA TASARIMINDAN
KAYNAKLANAN PROBLEMLER
Kalıbın tasarımı yapılırken soğutucu kanalların konumu, sıcak yolluk sistemi ile
birlikte ele alınmalıdır. Kalıpta soğutucu kanalların memenin üst kısmından değil,
memenin uç kısmına yakın bölgeden geçirilmesi ve her meme için ayrı soğutma
kanalı uygulanması en uygun yöntemdir.
Yolluk girişine doğru konumlandırılmayan soğutma kanalları, sıcak yolluk
sisteminin çalışmasında problemlere neden olur. Yolluk girişine çok yakın
yerleştirilen soğutma kanalları girişte ön donmaya, çok uzağa yerleştirildiğinde ise
sıcak girişlere ve damlamalara neden olacaktır. Kalıp tasarımı bu konumlandırmaya
izin vermiyor ise prensip olarak girişe yakın soğutma kanallarının kullanılması
durumunda girişleri büyütmek, girişten uzak olması durumunda da girişleri
küçültmek girişin kontrolüne yardımcı olacaktır. Yolluk girişinin sıcaklık kontrolü,
59
parça kalitesi açısından çok önemlidir. Yolluk girişi etrafında ve kalıbın erkek
tarafındaki girişin tam karşısında ayrı bir soğutma çevriminin kalıp tasarımında
daima dikkate alınması gerekir.
Sıcak yolluk sistemlerindeki temel problemlerden birisi sıcak yolluk
dağıtıcısının kendisine göre daha soğuk olan kalıptan ısıl olarak yalıtılmasıdır. Sıcak
yolluğun kalıpla olan temasının en az olması, mümkünse tamamen yalıtılması
gerekir. Makine memesinin ve sıcak yolluk memelerinin karşılarına gelecek şekilde
destek halkaları yerleştirilir. Bu destek halkaları, hem dağıtıcının kalıpla olan
temasını azaltarak kısmi bir yalıtım sağlamak, hem de memelere gelen kuvvetleri
karşılamak amacıyla kullanılmaktadır. Sadece ısı yalıtımını sağlamak için yalıtım
plakaları da kullanılmaktadır. Sıcak yolluğun kalıba temas ettiği noktalarda kalıba ısı
transferi gerçekleşmekte ve kalıbın sıcaklığı artmaktadır. Mümkün olan en az temas
sağlanarak, gereksiz ısı kayıpları önlenmeli ve parçaya etki edecek olan kalıptaki
fazla ısınmalar engellenmelidir.
Isıya duyarlı malzemelerde (POM ve aleve dirençli bileşiklerde) yolluk kanalları
arasındaki geçişler olabildiğince mükemmel olmalıdır. POM (asetal), PBT ve PET
(polyester) gibi yarı kristalin termoplastiklerde, enjeksiyon işleminden sonra amorf
yapılı plastiklere göre parçada daha fazla çekme ve çarpılma meydana gelir. Kalıp ve
parça tasarımında bu durum dikkate alınmalıdır. Takviyesiz malzemelerde, parça
kalınlığı ve kalıp sıcaklığı çok fazla etkilidir. Bunun için parça kalınlıklarının eşit
olması istenir. Birden fazla yolluk girişi kullanarak ve yüksek basınç değeri elde
edilerek parçada oluşan farklı çekmeler en aza indirilir. Kalıp ısıtma sistemi iyi bir
şekilde düzenlenmeli ve ısı dağılımı mümkün olduğunca eşit olmalıdır.
Cam fiber takviyeli malzemelerde ise enjeksiyon işlemi sonrası farklı çekme
karakteristiği gözlenir. Bu da fiber yönlenmesine bağlıdır. Parça cidar kalınlığı
farkları, çekmede daha az etkilidir. Cam fiber takviyeli malzemelerde çarpılmanın
ana nedeni; akma yönündeki fiber yönlenmesinin, dik yöndeki fiber yönlenmesi ile
olan farkıdır. Parçanın cidar kalınlığı yanında simetrik olması da önemlidir.
Asimetrik parçalar akmayı geciktirir ve yönlenmeyi bozar ve sonuçta çarpılmaya
neden olur. Bu nedenle kalıp tasarımında akışın dengelenmesi gerekir. Ayrıca yolluk
girişlerinin konumu da dikkatle ele alınmalıdır. Eriyiğin geçiş noktaları ve birleşme
izleri potansiyel sebeplerdir. Özellikle cam fiber takviyeli malzemelerde kalıbın
doldurulması üzerine hassasiyetle eğilerek erimiş plastiğin öne profili üzerindeki
çalışmalarla, fiber yönlenmesi tekrar düzenlenmelidir. Örneğin, akmaya yardımcı
60
olan veya akmayı sınırlandırıcı katkılar kullanılabilir. Bu metot tecrübe isteyen ve
tasarımlarda kullanılabilinecek bir yoldur. En son ve en pahalı metot kalıpta
değişiklik yapmaktır.
Kalıplanan parçada birleşme izlerinin en az olması için, kalıp parlatma izlerinin
malzemenin akış yönünde verilmesi uygundur. Ayrıca kovan ve kalıp sıcaklığının
yükseltilmesi kadar, enjeksiyon hızının artırılması suretiyle, malzemenin soğumadan
birleşmenin sağlanması da geçerli bir yöntemdir. Buna karşın kalıptaki
havalandırmanın yerinin ve etkinliğinin de hızlı enjeksiyona müsaade etmesiyle
kalıptaki havanın sıkışarak izlerin artmasının önüne geçilebilir. Kalıpta hava
sıkışması hatalı bir kalıp tasarımı sonucu olabildiği gibi bazen de kalıpçının aşırı titiz
çalışma durumunda kalıp ayırma yüzeylerinin iyi parlatılması ve tampon pimlerinin
çok düzgün yapılması sonucu hava tahliyesi önlenmiş olur. Çünkü hava bu
kısımlardan çıkar. 0.04 mm’lik bir aralıktan plastiklerin sızma kabiliyeti çok azdır.
Bu yüzden birleşme yüzeyleri çok iyi parlatılmamalıdır.
Parçanın kalıpta kalması problemi ise; ya çok akışkan bir malzeme gereğinden
fazla bir basınçla enjekte edildiğinde, soğuma sırasında hacim küçülmesi neticesinde
vakum kuvvetlerinden kurtulmasından, ya da fazla malzeme beslenmesiyle kalıbın
dişisinde yapışmasından kaynaklanmaktadır. Bazen kalıbın dişisi erkeğe göre daha
sıcak tutularak, dişide kalma sorunu çözülebilir. Enjeksiyon hızının yavaş tutulması
durumundaysa parçada çekmenin artması sonucu, kalıbın erkek kısmında yapışma
görülebilir. Parça tasarımında yeterli açı, koniklik, pah kırma gibi kalıptan ayrılmayı
kolaylaştıracak şartlara uyulmalıdır.
Sıcak yolluk, itici sisteminde olduğu gibi mekanik olarak desteklenmelidir.
Kalıp, yolluklara yakın yerlerde zayıflar, buralar mümkün olduğunca takviye
edilmelidir.
61
V.5. SICAK YOLLUK SİSTEMİNİN
ELEMANLARINDAN KAYNAKLANAN PROBLEMLER
Sıcak yolluk sisteminin elemanlarından kaynaklanan problemler genel hatları
ile aşağıda maddeler halinde verilmiştir.
V.5.1. ISITICILAR VE SICAKLIK KONTROL CİHAZINDAN
KAYNAKLANAN PROBLEMLER.
Sıcak yolluk sistemlerinde, güç kaynağına regülatör adaptasyonuyla sabit
sıcaklığın sağlanması garanti edilir. (örn. PID kontrolü). Bu sıcaklığa duyarlı
malzemelerin işleme sırasında ısıl olarak dengelenmesini sağlar.
İyi bir sıcaklık kontrol cihazı, yüksek reaksiyon hızına sahip, otomatik parametre
düzeltme, ısıtıcının yumuşak harekete geçmesi (soft start özelliği) ve doğru yapılmış
kablo bağlantı düzeneği gibi özelliklere sahip olması gerekir. Isıtıcı elemanda bir
nemlilik tespit edilmesi halinde, kontrol cihazı ısıtıcı elemanı başlangıçta düşük
voltajda besleyerek ısıtıcı devrenin emniyetini sağlamalıdır. Enjeksiyon sırasında
yolluk girişinde oluşabilecek sıcaklık dalgalanmalarına izin vermemek için sıcaklık
kontrol cihazlarının hızlı ve hassas bir geri besleme özelliğinin olması gerekir.
Sanayi bölgelerinde şikâyet konusu olan voltaj oynamasını göz önünde
bulundurarak, besleme voltajını 230/400 VAC/45/60Hz. olarak seçerek, cihazın
etkilenmesini engellenmiş oluruz. Isıtıcı gücünü de 16 A olarak seçmemiz (yaklaşık
olarak 3600W) uygundur. Sıcak yolluk sistemi uygulamasında bu güç yeterlidir, bu
gücü geçmek tercih edilmez. Cihaz girişi ile ısıtıcı çıkışları için ayrı sigortaların
bulunması aranan diğer bir özelliktir.
Fişek rezistanslarda genellikle magnezyum oksidin nemlenmesi sonucu kısa
devre oluşur ve rezistansın patlamasına neden olur. Bundan dolayı ısıtıcının neminin
giderilmesi gerekir. (Şekil V.1.). Fişek rezistansların montajında takılacağı delik
raybalanmalı ve kör delikten kaçınılmalıdır. Kör delik, bozulmuş veya hasarlı fişek
rezistansın sökülmesine engel teşkil eder.
62
V.5.2. DAĞITICIDAN KAYNAKLANAN PROBLEMLER
POM, PA, PBT ve PET gibi polimerler için tavsiye edilen erime ve katılaşma
sıcaklığı arasında dar toleranslar vardır. Bundan dolayı sıcak yolluk dağıtıcısında ve
memesinde ısı izolasyonu daha da gereklidir. Diğer mühendislik plastiklerinin
işlenmesinde de dağıtıcı kanallarının ısı izolasyonuna dikkat edilmelidir. Böylece
üretilen parçalarda yüzeysel hatalar azaltılmış olur.
Kalıp içerisinde erimiş plastiğin aynı sürelerde kalması ve bütün gözlerini aynı
zamanda üniform olarak doldurulması dağıtıcı için istenen en önemli özelliktir.
Bunun için tabii dengeli yolluk yada akış analizi yapılarak hesaplanmış dağıtıcılar
kullanılmalıdır. (Şekil V.2)
Çok yolluklu sıcak yolluk sisteminde dağıtıcıda çıkabilecek en büyük problem;
malzemenin ve göz adedine göre dağıtıcının ağırlığı ve şeklinin uygun
seçilmemesidir. Buna bağlı olarak ısıtıcının yerleşimi ve meme eksen aralıkları da
Şekil V.1. Fişek Rezistanslarda Oluşan Problem
63
önemlidir. Dağıtıcının ısıtılması için esnek olan spiral rezistansların kullanılması
hem dağıtıcının ağırlığını azaltır hem de iyi bir ısı dağılımı sağlar.
Dağıtıcıda çıkabilecek problemlerden bir diğeri de; yüksek basınçtan dolayı
çapak oluşumu veya kalıp gözlerinin tam doldurulamamasıdır. Bunun nedeni, her
göze eşit basıncın iletilememesidir. Çözüm olarak bir akış analizi yardımı ile dağıtıcı
yapılmadan önce akışın dengelenmesi işlemi yapılmalıdır.
Uygun yolluk çapının seçimi ile renk değişimi etkinliği iyileştirilmektedir.
Ayrıca yolluk giriş uçları malzemenin takılıp kalacağı bölgeleri en aza indirecek
şekilde tasarlanmalıdır. Diğer bir iyileştirme de, malzeme akışının yön değiştirdiği
dağıtıcı köşelerinde yapılmalıdır. Klasik delme işlemleri ile imal edilen dağıtıcı
kanallarının köşelerindeki ölü bölgelerde malzeme takılıp kalmaktadır. Buralar için
özel formlu tapa lokmalarının kullanılması uygundur. Bu ise üretim hızını
düşürmeden ve en az fire ile istenen hızlı renk değişimini sağlar.
V.5.3. SICAK YOLLUK MEMESİNDEN KAYNAKLANAN
PROBLEMLER
Mühendislik plastiklerinin bir dezavantajı; bu plastiklerin aşındırıcı dolgu
maddesi veya elyaflarla donatılmış olmalarıdır. Dolgu maddesi veya elyaf takviyesi,
sıcak yolluk sistemlerinde enjeksiyon işlemini zorlaştırmakta ve aşındırmayı
artırmaktadır. Enjeksiyon işlemi esnasında, kalıplardaki aşınma özellikle akış
kanallarının daraldığı yerlerde görülmektedir. Ayrıca enjeksiyon hızının
artırılmasıyla kalıbın aşınması da hızlanmaktadır. Kimyasal aşındırıcı parçaların
ayrılmasıyla, örneğin PVC enjeksiyonlarında halojenler, POM veya Asetaldehitte
Formaldehit, PET işlemede yada çökelmeden dolayı korozif tesir eden katkılar
(Brom, klor ve fosfor bileşikleri veya metaloksitler gibi) kalıpların hasarına sebep
olabilirler (şekil V.3). Kalıplardaki hasar, abraziv olarak etki eden dolgu veya
takviye maddelerinden dolayı artmaktadır. (şekil V.4) . Cam elyaf takviyeli PA, PET
ve PBT gibi dolgu maddeli yarı kristalin termoplastiklerde de ısıya duyarlı alev
geciktirici (yanmaz) katkılı malzemelerin işleme aralığı azalmakta ve bu dolgu
maddesinden dolayı ısı iletim değeri düşmektedir.
64
Güvenli bir işlem akışının garanti edilebilmesi ve de kullanım ömrünün artması
için sıcak yolluk sistemindeki her elemanın aşınmaya ve korozyona karşı korunması
gerekmektedir. Korozyona dayanıklı krom, nikel, titanyum veya wolframlı çeliklerin
ya da dayanıklı nitrasyonla veya titanyumla yüzey sertleştirme, nikel kaplama ile
yüzey ıslahı ve de sert metal tatbiki uygun olan önlemlerdir.
Sürtünme nedeniyle zarar verecek aşındırıcı malzemeler işlendiğinde
değiştirilebilir meme kullanmak avantajlıdır. Meme malzemesi H13 çeliğinden,
değiştirilebilir meme uçlarının ise tungsten karbür alaşımlarından imal edilmesi
uygun olur. Bakır-berilyum alaşımından işlenmiş giriş uçları aşındırıcı özellikleri
olan katkılı polimerler ile kullanıldığında kısa zamanda yumuşayıp aşınmaktadır.
Tungsten karbür tozlarından kaplanan giriş uçları Rc 70 sertliği ve de bakır alaşımına
göre yüksek ısı transfer özelliği sayesinde enjeksiyonu zor olan mühendislik
plastikleri için uygundur.
Özellikle cam fiber takviyeli küçük boyutlu parçaların üretiminde, dolaylı yolluk
girişi direkt yolluk girişine tercih edilmelidir. Böylece daha az sayıda meme
kullanılarak ekonomiklik sağlanmış olur. Hem de meme delik kanalı çapı büyük
alınmış olur, bu da malzeme çıkışını artırır ve eriyik haldeki bileşiğe uygulanan ısı
daha iyi kontrol edilebilir. Birden fazla yolluk girişi için çok delikli uca sahip meme
kullanılması ile plastiğin akma mesafesi kısaltılmış olur, bu durum ise daha düşük
enjeksiyon hızı kullanılması anlamına gelir.
POM işlendiği zaman genel olarak kapamalı meme kullanımı tavsiye edilir.
Diğer malzemeler kullanılıyor ise basınç düşmesinin en az olması için iğne kapamalı
valf tipi meme kombinasyonu kullanılmalıdır. Şayet polimer müsaade edilen en
Şekil V.3. Bir Valfli (iğne kapamalı) Şekil V.4. Cam Fiber Takviyeli POM Memedeki Korozyon ve Abraziv Hasar
65
yüksek sıcaklıkta basılıyorsa, küçük bir yolluk girişi seçilip, artan kesme hızlarının
getireceği sıcaklık artışı ile plastiğin viskozitesi düşürülebilir ve plastiğin akışkanlığı
arttırılır.
Torpidolu memeler (içten ısıtmalı) ve dıştan ısıtmalı memelerin bir
karşılaştırılması şekil V.5’de gösterilmiştir. İçten ısıtmalı memeler, dezavantajlarının
fazlalığı nedeniyle çok fazla kullanılmamaktadır.
Bir sıcak yolluk memesinde en iyi verimin alınabilmesi için meme gövdesinin
korozyona karşı dayanıklı sıcak iş çeliği olması tavsiye edilir. Dıştan ısıtmalı meme
rezistanslarının bronza gömülü olması, uzun ömürlü olması, kolay değişebilmesi ve
iyi ısı dağılımı sağlaması istenir. Meme ucunun istenilen modele göre
değiştirilebilmesi, meme kafasının dağıtıcıya basit vida bağlantısı ile takılabilmesi,
farklı kalıplardaki dağıtıcılara aktarılabilmesi ve kolay sökülüp takılabilmesi gibi
özellikleri kullanıcıya büyük avantajlar sağlar.
Bilindiği gibi valfli sistem, parça üzerinde iz bırakmayan ve parça üzerindeki
basıncı düşürmesi iyi mühendislik plastikleri ile çalışışı ile birlikte diğer bir önemli
özelliği de sistemlerde dağıtıcıda oluşan gazın meme ucuna basınç yaparak akıntı
yapmasını önlemektir. Hidrolik ve pnömatik sistemlerin kullanılması ile bunun
oluşumu engellenmiş olur. Ayrı bir kontrol ünitesi kullanılmakla birlikte enjeksiyon
makinesine da bağlanıp kontrol edilebilir.
Sıcak yolluk memelerinde eriyik sıcaklığının meme boyunca aynı olması istenir.
Memedeki sıcaklık dalgalanmaları, malzemenin meme kanalında donmasına veya
aşırı ısınmasına neden olur. Üniform bir sıcaklık dağılımı için meme rezistansının iyi
tasarlanması bilhassa meme ortasında rezistans aralıklarının artırılması doğru bir
yaklaşımdır. Şekil V.6.
Şekil V.5. İçten ve Dıştan Isıtmalı Memelerin Karşılaştırılması
66
V.5.4. MEME GİRİŞ SİSTEMLERİNİN MEVCUT PROBLEME
GÖRE DEĞİŞTİRİLMESİ
Sıcak yolluk memesinde giriş sistemlerinin meme ucunda ve parça üzerinde
meydana gelebilecek olası problemlerin giderilmesi için şekil IV.7’de bazı
alternatifler gösterilmiştir.
Şekil V.6. Sıcak Yolluk Memelerinde Rezistansa Bağlı Olarak Sıcaklık Dağılımı
Şekil V.7. Meme Giriş Sistemlerinin Mevcut Probleme Göre Değiştirilmesi
67
Özel olarak doğru seçilmiş ve boyutlandırılmış yolluk girişi (meme girişi) şu
özellikleri taşımalıdır:
- Polimer yapısının bozulmasını önleyen rahat bir malzeme akışını sağlamalı,
- Damlama veya erken donmaya izin vermemeli,
- Parça üzerinde en az artık izi bırakmalıdır.
Uygun seçilmemiş ve boyutlandırılmamış yolluk girişleri ise şu sonuçlara yol açar:
- Parça kalitesinde düşüş,
- Parçada akış izleri
- Yolluk girişi etrafında hale şeklinde izler,
- Parça üzerinde ipliklenmeler,
- Parçada artık gerilmelerin neden olduğu şekil bozuklukları, çarpılmalar,
- Polimerde ısıl bozulma,
- Parçanın tam doldurulmaması,
- Girişin önceden donması,
- Parça üzerinde kötü bir artık izi bırakması, [19]
68
BÖLÜM VI
SICAK YOLLUK KAÇAKLARININ
SEBEPLERİ
VI.1. KAÇAKLARININ SEBEPLERİ
Sıcak yolluk sistemlerinin çoğunun kaçak yapmasının nedeni zayıf tasarım
olmayıp, sistemlerin tasarlanmış çalışma sınırlarının dışında çalıştırılmalarıdır.
Kaçağın en yaygın olduğu yer meme ve manifold arasındaki sızdırmazlık noktasıdır.
Memelerin bir katı etek tasarımına sahip olduğu tipik bir sıcak yolluklu sistem için
tasarım kriterleri komponentin yüksekliğinin daha az olmasını gerektirir. Boyutlar
arasında genellikle soğuk boşluk olarak bilinen fark sistem çalışma sıcaklığında iken
bileşenlerin ısıl genleşme nedeniyle çarpışmalarını önlemek için
gereklidir.(Şekil.VI.1.)
Örneğin 60 mm kalınlığındaki bir manifold ile 40 mm yüksekliğindeki
komponent (toplam 100 mm) oda sıcaklığından çalışma sıcaklığına (230 oC) kadar
0,26 mm büyüyecektir. Eğer soğuk boşluk olmasaydı ısıl genleşme memenin
eteğinin çarpmasına sebep olurdu. Soğuk durumda pozitif sızdırmazlığın olmaması
sıcak yolluk kaçağının ana nedenidir. Sistemin sızdırmalık sağlaması için (memeden
manifolda) iki bileşeni iterek birbirinden ayırmak isteyen enjeksiyon kuvvetlerine
direnebilecek kadar yeteri kuvvet (örn:10,000 kg) oluşturmak üzere çalışma
sıcaklıklarına ulaşılmak zorundadır. Tecrübesiz operatörler tam çalışma sıcaklığına
ulaşmayı beklemeyebilirler veya daha da kötüsü sistemin ısıtıcısını açmayı
unutabilirler. Bir soğuk boşluk ile tasarlanmış bir sıcak yolluk sistemi çalışma
sıcaklığına ulaşmadan kaçağı önlemek üzere yeterli yüzey basıncına sahip
olmayacaktır.
69
Kaçak; sıcak yolluğun kaza eseri aşırı ısıtılmasının ardından da meydana
gelebilir. Burada tekrar etmek gerekirse; katı etek tasarımlı memeler ısıl genleşme
için düşük esnekliğe sahiptirler. Eğer bir önceki örneği kullanırsak (manifold +
meme = 100 mm yükseklik); bu sistem kaza eseri ( 420 oC) ısıtılmış olsa
komponentler ilave bir 0.24 mm büyüyecektir. Bu durumda kuvvet 20.000 kg’dan
fazla olacaktır ki bu değer eteğin akma dayanımının üzerindedir. Dolayısıyla kuvvet
eteğin kalıcı bir şekilde deforme olmasına sebep olur. Aşırı ısıtılmış bir sistem
kendisinin çalışma sıcaklığına (230 oC) döndüğünde kaçağı önlemek üzere gerekli
olan sızdırmazlık basıncını oluşturmayacaktır. Eriyik plastik kaçağından
kaynaklanan hasara ek olarak aşırı sıkıştırılmadan kaynaklanan kalıcı hasar nedeniyle
memelerin hepsinin değiştirilmesi gerekecektir.
Memeler ve manifold üzerindeki doğru ön yüklemenin oldukça kritik olması
nedeniyle; sistem kaçağından sakınmak için sıcak yolluk üreticisi tarafından sağlanan
Şekil VI.1. Sıcak Yolluk Kaçağı
70
ölçülere ve toleranslara uygun davranma zorunluluğu vardır. Kalıp üreticileri tüm
egzoz yüksekliklerini ve cep boyutlarını sıcak yolluk üreticisinin katalog değerlerine
göre dikkatlice kontrol etmelidir. Ortaya çıkan herhangi bir sorun derhal sıcak yolluk
üreticisi ile tartışılarak çözülmeye çalışılmalıdır.
VI.2. KAÇAĞI ÖNLEMEK İÇİN MEME TASARIM OPSİYONLARI
Tablo VI.2 a-b-c ve d manifold ve meme arasındaki sızdırmazlığı sağlamak için
farklı meme tasarım opsiyonlarını karşılaştırmaktadır. Tablo a aktif kaçak önleme
unsuru olmayan katı etek tasarımını göstermektedir. Tablo b, arkasından manifolda
cıvatalanmış memeyi göstermektedir. Memeyi manifolda bağlamak için yüksek
sıcaklık vidaları kullanılmıştır ve soğuk koşullarda pozitif sızdırmazlık sağlamakta.
Buna rağmen sistem hala soğuk boşluğa ihtiyaç duymaktadır. Bu yaklaşım memeden
manifolda pozitif sızdırmazlık sağlamasına rağmen komponentleri aşırı ısıtmadan
kaynaklanan termal genleşmelere karşı korumamaktadır. Tablo c, meme ve manifold
arasında düşük kavitasyonlu sistemler için en basit ve en ucuz pozitif sızdırmazlık
yöntemini göstermektedir. Manifolda vidalanmış olan meme genleşen manifold ile
beraber hareket etmektedir. Bu tasarımla ilgili minimum meme yüksekliği ve geniş
adım boşluğu ile ilgili sınırlamalar vardır. Tablo d, katı etek yerine yaylı tasarımlara
sahip bir memeyi göstermektedir. Yay soğuk koşullarda ön gerilme sağlamakta ve
aynı zamanda sistemin kazara aşırı ısıtılması durumunda termal genleşmelerden
Şekil VI.2 Manifold Cebindeki Meme Komponentlerinin Termal Genleşme ve Egzoz Yükseklikleri
71
kaynaklanan etkilere karşı sistemi korumakta. Bu +- 90 oC’ye kadar geniş bir çalışma
çerçevesi sağlamaktadır.
Tablo VI.2. Manifold ve Meme Arasındaki Sızdırmazlığı Sağlamak İçin Farklı
Meme Tasarım Opsiyonlarının Karşılaştırılması.
TABLO - a TABLO - b TABLO - c TABLO - d
Meme eteği Katı Katı Yok Esnek
Soğuk durumdaki
pozitif sızdırmazlık
Hayır Evet Evet Evet
Meme pozisyonu Girişe sabit Girişe sabit Manifold ile
hareket eder
Girişe sabit
Aşırı ısınma
koruması
Hayır Hayır Hayır Evet
Çalışma aralığı + / - 10 oC + / - 10 oC + / - 90 oC
VI.3. KAÇAK NASIL TESPİT EDİLİR
Sıcak yolluk kaçağının tespit edilmesi genellikle zordur. Kalıbın dışından her
zaman görülemediği için. En kötü durumda plastiğin elektrik konektörlerinden ve
sistemin diğer açıklıklarından dışarı aktığı görülür. Bu anda sıcak yolluk genellikle
tamamen plastikle dolmuş olur. Oysa böyle şiddetli bir hata ortaya çıkana kadar
dikkatli bir operatörün görebileceği sinyallerde vardır.
İlk sinyal plastiğin sisteme enjekte edilmesine rağmen boşluklara hiçbir plastiğin
erişememesidir. Yeni bir sıcak yolluk sisteminin çalıştırılmasında sıcak yolluk
sistemi içinde kaç basımlık malzeme olduğunu operatörün bilmesi gerekir. Örneğin,
eğer sıcak yolluk 3 baskı ihtiva ediyorsa boşluklarda 3 baskı sonucunda malzeme
olması gerekir. Aksi takdirde malzeme manifold ceplerinde kaçak şeklinde
kaybolmaktadır. Her zaman makine üzerindeki baskı hacminin doğru olduğu sistem
çalıştırılırken kontrol edilmelidir.
72
Baskı esnasındaki kaçağın varlığına dair diğer bir sinyal ise doğru şekilde
basılmamış ani ve rasgele parçalardır. Makine tarafından sağlanan baskının bir kısmı
kaçaklar yüzünden manifold ceplerine gittiğinden parçalar düzgün bir şekilde
doldurulamamaktadır. Makine kontrollerinde bu proses tampon kaybı olarak
gözükmektedir.
Büyük bir kaçak ile termal yalıtıma bağlı olarak ısı kaybından dolayı ısıtıcılar
daha fazla ısı çekecektir. Plakalar arasındaki yalıtıcı hava boşluğu ve sıcak yolluk
komponentleri plastik ile dolduğundan dolayı daha fazla ısıya ihtiyaç duyacak buda
sistemin enerji ihtiyacını artıracaktır.
Eğer operatör kaçak tespit ederse sıcak yolluk durdurulmalı ve sistem
soğuduktan sonra incelenmelidir. İlk adım meme sızdırmazlıklarını incelemek üzere
dişi plakanın çıkarılmasıdır. Bazı sistemler durma zamanını azaltmak üzere bunu
makine üzerindeyken yapılmasına izin verir. Manifold ve meme arasına ek olarak
sistem aynı zamanda meme ve giriş arasından da kaçırmış olabilir. Eğer sistem ön
yüklemeli değilse kaçaklar çoğunlukla meme ve manifold arasında olur. Memelerin
ön yüzlerinin incelenmesinden sonra kaçak görülmemişse sıcak yolluk makineden
çıkarılmalı ve arka plaka çıkarılmalıdır. Eğer bir damla civarında az bir kaçak
görülürse o komponentler sökülmeli ve dikkatlice incelenmelidir. Meme
incelenmesine ek olarak oyuk derinlikleri de ölçülmelidir. Kayda değer miktarda
kaçak olan sistemler için arka plakanın tekrar yerine takılıp sistemde farklı renkte bir
birkaç baskı yapılması (20 ila 50 arası) kaçağın kaynağının tespit edilmesi için
avantajlı olabilir. Büyük kaçakların kaynağını tespit etmek için az miktarda baskı
yeterlidir. En son rengin bulunduğu bölge sistemdeki kaçağın başladığı noktayı
gösterir.
Kaçağın miktarına bağlı olarak sistem elle temizlenebilir veya polimer
temizleme prosesine gönderilebilir. Meme ısıtıcılarının ve termokupullarının
sökülmesinden sonra sıcak yolluk polimer temizleme prosesinde sıvı bir yatağın
içine konulup 450 oC’ye kadar ısıtılıp sıcak yollukta kalan tüm plastiğin
buharlaşması sağlanır.
Sistem temizlendikten ve kaçağın sebebi tespit edildikten sonra bütün
komponentlerin ölçülerinin kontrol edilmesi tavsiye edilir. Temizleme prosesi
esnasında aşırı ısınmadan dolayı zarar meydana gelmiş olabilir. Böyle bir durumda
parçaların değiştirilmesi gerekir. [20]
73
BÖLÜM VII SICAK YOLLUKLU KALIP ÇEŞİTLERİ
VII.1. TEK GÖZLÜ KALIPLARDA MERKEZDEN GİRİŞ Bu en basit sıcak yolluklu kalıp türünde sıcak yolluk, konvansiyonel yolluk
burcu ile yer değiştirmiştir. Isıtılmış yolluk burcu veya ısıtılmış meme sayesinde
plastik eriyik, ya doğrudan kalıp gözüne ya da yolluk dağıtıcılarına açılır. (Şekil
VII.1) kalıp gözlerine veya yolluğa bağlı olmasına göre doğrudan veya dolaylı giriş
olarak adlandırılır. Normal yolluklu nokta girişle karşılaştırıldığında aşağıdaki
avantajlara sahiptir.
* Sıcaklık kontrolü,
* Malzeme çerçevesinden bağımsız olma,
* Herhangi bir mesafeye bağlantı yapılabilmesi dolayısıyla büyük kalıplara
uygunluk,
* Meme tasarımına bağlı olarak daha az basınç kaybı ve daha temiz bir giriş izi.
VII.2. TEK GÖZLÜ KALIPLARDA KENARDAN GİRİŞ İzafi olarak büyük parçalarda kalıp boyutları tek gözlüye izin vermiyorsa, parça
merkezinden giriş izi istenmediği veya malzeme belirli bir yönlenmeyle elde edilmek
istendiğinden genellikle kenardan giriş kullanılır. Bu durumda sıcak yolluk dağıtıcısı
(manifold) eriyik haldeki malzemeyi kalıbın merkezinde bulunan makine
memesinden kenarda bulunan girişe aktarır. (şekil VII.2)
Şekil VII.2.Kenardan Giriş
Şekil VII.1 Merkezden Giriş
74
VII.3. ÇOK GÖZLÜ KALIPLARDA MERKEZDE VE DOLAYI KENARDAN GİRİŞ Sıcak yolluk, malzemenin çoğunlukla kalıp ayırma yüzeyi dağılmasının istendiği
hallerde kullanılır. Bu durum özellikle eğer parçanın merkezden girişli yapıldığı
(şekil VII.3) veya malzemenin farklı gözlere farklı yolluklardan taşındığı çok gözlü
kalıplarda dolayı kenardan giriş (şekil VII.4) gereklilik halini almaktadır.
Parçanın kalıptan çıkarılması problemlerine de yol açabilecek olan büyük hacimli
yolluğa sahip üç plakalı kalıplarla karşılaştırıldığında malzeme tasarrufu sağlamak ve
yollukların yeniden kazanılması için kırılma maliyeti de ortadan kalkmaktadır. Diğer
avantajı ise; daha az basınç kaybı, daha iyi bir basınç iletimi ve daha kısa çevrim
zamanıdır.
VII.4. TEK GÖZLÜ KALIPLARDA ÇOKLU GİRİŞ Büyük akış boyu/cidar kalınlığı oranına sahip genellikle büyük parçalar, cidar
kalınlığını korumak ve kalıbın üniform olarak dolmasını sağlamak için çoklu girişe
ihtiyaç duyarlar. Eriyik malzeme ayrılma yüzeyi üzerinde bulunan açıklıklardan
dağıtılmıyorsa kalıp gözü içine ayrılma yüzeyi dışından taşınır. (şekil VII.5)
Şekil VII.5.Tek Gözlü Kalıplarda Çoklu Giriş
Şekil VII.3. Çok Gözlü Kalıplarda Merkezden Giriş
Şekil VII.4. Çok Gözlü Kalıplarda Kenardan Giriş
75
VII.5. ÇOK GÖZLÜ KALIPLARDA DOĞRUDAN KENARDAN GİRİŞ Dağıtıcılarla kenardan giriş yapılan çok gözlü kalıplar üzerinde çok fazla çaba
sarf etmek gereklidir. (şekil VII.6) Bu tekniğin az kullanılmasının nedeni
sızdırmazlığın sağlanmasının çok zor olmasıdır. Çünkü makinenin kilitleme kuvveti
bu amaç için uygun değildir. Çoğu hallerde, bazen tünel girişlerle birlikte kullanılan
kenardan girişler ayırma yüzeyi düzlemindeki standart yolluklarla da kullanılır.
VII.6. ÖZEL HALLER İÇİN GİRİŞLER (KADEMELİ-KATLI
KALIPLARDA)
Sıcak yolluklarla ergimiş malzemenin taşınması akış yolunun serbestçe
seçilebilmesine imkân sağlamaktır. Malzemenin itici tarafından veya kalıbın dışından
yönlendirilmesi dahi mümkündür. Şekil VII.7’de bu tür bir uygulama
gösterilmektedir. Bu tür kalıplara kademeli kalıp veya katlı kalıp isimleri
verilmektedir. [10]
VII.8. KALIP TASARIMINDA DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN
KURALLAR
Parça Resmi:
Parçanın kullanabilirliği parçanın tüm ölçüleri doğru mu?
Parça kalıplamaya uygun mu?
Parçada çıkış açıları verildi mi?
Parça modeline çekme payı verildi mi?
Şekil VII.7.Özel Haller İçin Girişler
Şekil VII.6.Çok Gözlü Kalıplarda Doğrudan Kenardan Giriş
76
Basılacak Malzeme:
Basılacak malzeme biliniyor mu?
İçindeki katkı malzemeleri biliniyor mu?
Belirlenen çekme payı doğru mu?
Çıkacak ürünün kullanılacağı yer biliniyor mu?
Yıllık ürün ihtiyacı nedir?
Kalıp:
Kalıp kaç gözlü isteniyor?
Parçanın görünen yüzeyi neresi?
İtici izleri nerede olmalı?
Enjeksiyon flanş çapı doğru mu?
Alıştırma yüzeyi doğru belirlendi mi?
Kalıpta dik çalışan alıştırma yüzeyi var mı?
İtici stroku doğru belirlendi mi?
Çekme payı uygun verildi mi?
Yolluk tipi belirlendi mi?
Kalıp sıcak yolluklu ise, manifold seçimi doğru mu?
Rezistanslar ve termokupul sayısı doğru mu?
Detaylandırma:
Kalıp parça detay resmi
Resim ifadesi anlaşılabilir mi?
Kesitlerde eksiklikler var mı?
Görünüşler doğru çıkarıldı mı?
Toleranslar nedir?
Yüzey isleme işaretleri?
Elektrot referans resimleri.[16]
77
VII.9. KALIP TASARIMI
Sıcak yolluk firmasının önerdiği tasarıma tümü ile uyulmalıdır. Ölçü ve
toleranslar, hava boşlukları, sıcak yolluk sisteminin montajında kullanılacak vida
tipi, boyutu, adedi, montaj yöntemi, sıkma torkları tamamen sıcak yolluk üreticisinin
tasarımına uygun olmalıdır.
Kalıp tasarımında da manifold ve sıcak yolluk memelerindeki genleşmeler ile
boyut değişiklikleri ve eksen kaçıklıkları olacağı hesaba katılarak gerekli toleranslar
verilmelidir.
Malzeme:
Kalıpta kullanılan manifold plakasının sertliği minimum 35-42 HRc olmalıdır.
Ayrıca manifold merkezleyicilerinin bastığı yüzeylerde sertleştirilmiş plakalar (45-
50HRc) kullanılmalıdır.
Yolluk giriş bölgesindeki kalıp çeliğinin kalitesi en az 1.2344 ve 48-50HRc
olmalıdır.
Soğutma:
Yolluk girişinin karşısında, kalıbın erkek tarafında müstakil bir soğutma çevrimi
kullanılmalıdır.
Valf girişler için bu soğutma çevrimi püskürtme tipi spiral bir soğutma olmalıdır.
Kozmetik parçalarda parça yüzeyinde hale şeklinde izlere (dalgalanmalara) mani
olabilmek için yolluk giriş ucunun etrafında da ayrı bir soğutma çevrimi dikkate
alınmalıdır.
Kalıp Üretimi:
Yolluk giriş bölgesinde EDM işlemi uygulanmamalı, uygulanır ise, çeliğin
sertleşip kırılganlaşmasını önleyecek düşük amperlerin kullanıldığı parlatma
kalitesindeki bir erozyon işlemi yapılmalıdır.
Bu bölgede çeliğinde sertleşme yaratabilecek hiç bir nitrürasyon ve krom
kaplama gibi işlemler uygulanmamalıdır.
Çok gözlü kalıplarda yolluk giriş bölgelerindeki çap derinlik gibi tüm boyutlarda
ölçü farklılıkları 0.02 mm yi geçmemelidir.
78
Enjeksiyon yapılan malzemenin gerektirdiği kalıp sıcaklığı 400 oC nin üzerinde
ise kalıbın bağlantı plakasının üzerinde bir izolasyon plakası kullanılmalıdır.
Manifold plakasının alt kısmında (kalıbın alt tarafında) boşaltma delik veya
kanalları açılmalıdır. Bu sayede herhangi bir nedenle su veya hidrolik kaçağının
manifold plakası içindeki ısıtma ve ölçme kabloları ile teması ve kısa devre olasılığı
azaltılmış olacaktır.
Özellikle çok gözlü kalıplarda kalıbı enjeksiyon makinesinden sökmeden, yolluk
giriş uçlarına ve sıcak yolluk memelerine kolayca erişebilmek için kalıbın dişi
plakasını erkek plakasına sabitleyebilecek bir kilit sistemi öngörülmelidir.
VII.10. SICAK YOLLUKLU KALIPLARIN ÇALIŞTIRILMASI
VII.10.1. Enjeksiyon Makinesine Bağlamadan Önce
Sıcak yolluk sistemindeki her sıcak yolluk memesi ve her manifold bölgesi için
“Sıcaklık Kontrol Cihazın” da ayrı bir sıcaklık kontrol kartı kullanılmalıdır.
Kalıbı prese bağlamadan önce tüm ısıtıcı ve sıcaklık ölçerlerin, kablo
bağlantılarında kopukluk ve kısa devre olmadığı kontrol edilmelidir.
Sıcak yolluk sisteminin, “sıcaklık kontrol cihazı” ile bir ön ısıtmaya tabi
tutulması önerilir.
Isıtıcı rezistanslarında kopukluk olmadığı daima ohmmetre ile kontrol edilmeli.
Isıtıcının ohm değeri, katalogdan kontrol edilmeli.
Isıtıcı tel ile toprak arasında hiç bir ohm değeri okunmamalı.
Nem almış ısıtıcılarda Megaohm değerleri (250 Kohm - 10 Mohm)görülebilir. Bu
durumda ısıtıcılar kurutulana kadar 100-120 oC arasında ısıtılmalıdır.
İzolasyonun rezistansı 250 Kohm değerinin altında ise ısıtıcıya hiç bir zaman tüm
güç uygulanmamalıdır.
Sıcaklık ölçer kablolarının “+” ve “–” uçları ohmmetre ile kontrol edilmeli.
Sıcaklık ölçerin ucuna ısı uygulandığında ohmmetre ibresi hareket etmiyor ise
sıcaklık ölçer değiştirilmeli.
Sıcaklık ölçerin uzunluğuna göre ohmmetre de 9 ila 25 ohm arasındaki değerler
okunmalıdır.
Daima “Soft Start” özelliği olan Sıcaklık Kontrol Cihazı kullanılmalı.
Hiç bir zaman yüzdelikli (açık çevrimli) sıcaklık kontrolü kullanılmamalıdır.
79
Enjeksiyondan önce sıcak yolluk sisteminin ısıtıcı planından, bölge numaralarına
göre hangi sıcak yolluk memesinin hangi kalıp bölgesinde olduğundan ve sıcaklık
kontrol cihazının hangi ısıtıcı bölgesine bağlı olduğundan emin olunmalıdır.
Isıtıcı bağlantı şeması, kalıpla birlikte makineye gitmelidir (Standart
şema+konnektör).
VII.10.2. Enjeksiyon Makinesine Bağladıktan Sonra
Enjeksiyon makine memesi çapı, sıcak yolluk sisteminin malzeme giriş çapına
eşit veya en fazla 1mm daha küçük olmalıdır.
Yolluk girişine iyi oturmayan makine memesi, malzemede yüksek kesme
gerilmelerine, basınç kayıplarına ve renk değişimlerinde problem yaratacak ölü
bölgelere neden olacaktır:
> Yüksek Kesme Gerilmeleri
> Basınç Kayıpları
> Ölü Bölgeler
> Düşük Kesme Gerilmeleri
> Basınç Kaybı yok
> Ölü Bölge yok
> Hızlı renk değişimi
Tüm su bağlantıları, var ise hidrolik ve pnömatik bağlantıları yapılıp test
edilmeli.
Hidrolik sistemde hava kalmadığından emin olunmalı. Valf pimlerin hareketini
kontrol edilmelidir.
Sıcak Yolluk Sistemi resimlerinde belirtilen ve bu sistem için öngörülmüş
çalışma sıcaklığı hiç bir zaman aşılmamalıdır. (Bu sayede ısıl genleşmeler sonucu
oluşacak gerilmeler artmayacak ve kalıpta hasar veya olası plastik malzeme kaçakları
önlenecektir).
Enjeksiyona başlamadan önce bütün bölgelerin istenilen çalışma sıcaklığına
eriştiği kontrol edilmelidir.
Sıcaklık yolluk sistemi ısıtılırken başlangıçta tüm ısıtıcıların kapalı olması, her
bölgenin ayrı ayrı ısıtılarak o bölgedeki sıcaklık ölçerin cevap verdiğinden emin
olunmalıdır.
80
Bu işlemin kalıp enjeksiyon presinde tam kapama kuvveti altında iken yapılarak
sıkışmış kablo olmadığından emin olunmalıdır.
Valf girişli kalıplarda soğutma sularını açtıktan sonra sıcak yolluk sistemi
ısıtılmalıdır.
Kalıp sökülür iken de önce sıcak yolluk sisteminin ısıtıcıları kapatılmalı, kalıp
oda sıcaklığına soğuduktan sonra soğutma suları kapatılıp kalıp presten
indirilmelidir.
Sıcak yolluk sistemi dengeli termal genleşmeler oluşturacak şekilde çalışma
sıcaklığına iyice ısıtılmalıdır.
Bunun için kalıpta su devreleri açık iken, sıcak yolluk sisteminin sıcaklığı
çalışma sıcaklığının 50-100 oC daha altına ayarlanıp, sistem bu sıcaklıkta en az 10
dakika tutulmalıdır.
Sıcak yolluk sisteminin sıcaklığı, makine vida sıcaklığından farklı olmamalıdır.
Makine vidasından yolluk giriş ucuna kadar eşit bir sıcaklık profili sağlanmalıdır.
Manifold sıcaklığını çalışma sıcaklığına ayarladıktan sonra, aynı sıcaklıkta olan sıcak
yolluk memelerinin sıcaklıkları istenilen yolluk artığı miktarına göre çok küçük
aralıklarda değiştirilebilir.
Yolluk meme uçlarındaki soğutma çevrimleri, hiç bir zaman seri
bağlanmamalıdır. Çok küçük yolluk girişleri kullanıldığında makine enjeksiyon
memesinde filtre kullanılmalıdır. Bu filtre seçilir iken filtrenin aşırı basınç kaybına
neden olmamasına dikkat edilmelidir.
Kalıp açıkken sıcak yolluk sisteminden malzeme kusturma sadece geri basıncı
(max 14 bar) ile yapılmalıdır.
Sıcak yolluk sisteminin içinde plastik varsa, önce öngörülen baskı miktarının iki
katı makina memesinden kusturulmalı, sonra baskı yapılmalıdır.
Beş dakika ile bir saat aralığındaki bir süre için enjeksiyon baskısı yapılmadığı
zaman, sıcak yolluk sisteminin sıcaklıklarını çalışma sıcaklığının 50-100 oC daha
altına düşürülmeli.
Sıcak yolluk sistemini tekrar devreye almadan önce sistemi çalışma sıcaklığında
2-3 dakika tutarak dengeli ısınmayı sağlanmalı.
81
VII.10.3. SICAK YOLLUK SİSTEMİNİN KULLANILMASINDA DİKKAT
EDİLECEK HUSUSLAR
- Ham maddeye karışmış yabancı maddelerin ayrıştırılması; bu durum temiz
(yeni) malzemeyle çalışılması veya malzeme filtresinin kullanılması ile sağlanır.
- Enjeksiyon operatörünün sistem hakkında yeterli bilgiye sahip olması, bu
durum problemlerin çözümünde önemli bir faktördür.
- Sıcak yolluk sisteminde sıcaklık regülasyonuna dikkat edilmesi; bunun
sağlanabilmesi için sıcak yolluk sisteminin makine ve diğer kalıp elemanlarından ısıl
izolasyonu sağlanılmalıdır.
- Mühendislik plastiklerinin basılmasında meme aşınması önemli bir problemdir,
değiştirilebilir ve aşınmaya dayanıklı meme uçlarının kullanılması gereklidir.
VII.11. SICAK YOLLUKLA İLGİLİ PROBLEMLER VE ÇÖZÜMLERİ
VII.11.1. Donmayan Yolluk Girişi:
Yolluk girişinde artık kalmakta, parça temiz olarak kopmamakta.
Yolluk girişinde aşırı ısı
T/C yi kontrol ediniz,
Sıcak yolluk meme/manifold sıcaklığını düşürünüz,
Giriş bölgesindeki soğutmayı arttırınız,
Yolluk giriş bölgesindeki boyutları kontrol ediniz.
Yetersiz soğutma süresi
Kalıptaki soğutma süresini arttırınız.
Yolluk giriş uç tipi problemi
Doğru uç tipi ile değiştiriniz. Gevşemiş giriş ucunu sıkınız.
VII.11.2. Dolmayan Kalıp Gözü:
Yetersiz malzeme miktarı:
Enjeksiyon malzeme miktarını arttırınız,
Geri döndürme valfinde kaçak kontrolü yapınız,
Sıcak yolluk sisteminde kaçak kontrolü yapınız.
Kalıp gözünde yetersiz basınç
Enjeksiyon basıncını artırınız,
Sıkıştırma süresini arttırınız.
82
Düşük eriyik sıcaklığı:
Enjeksiyon sıcaklığını arttırınız,
Sıcak yolluk sisteminin sıcaklığını kontrol ediniz,
Manifold / Meme sıcaklıklarını artırınız.
Enjeksiyondan Tutma basıncına yanlış geçiş
Geçiş basıncını arttırınız,
Geçiş mesafesini arttırınız,
Geçiş süresini arttırınız.
Kalıpta yetersiz gaz çıkışları:
Gaz çıkışı kanallarının adedini ve boyutlarını arttırınız.
Yolluk girişi boyutları
Bütün yolluk giriş boyutlarının aynı olduğunu kontrol ediniz.
Valf pimli kalıplarda açma/kapama çevrimini kontrol ediniz.
Valf piminin çevrimini kontrol ediniz.
VII.11.3. Tam Kapanmayan Valf Pimi:
Parça yüzeyinde çıkıntı/artık kalmakta, valf pimine malzeme yapışmakta.
Kısa valf pimi:
Valf pimini kontrol ediniz, gerekiyor ise değiştiriniz.
Kalıpta tahrip olmuş yolluk girişi
Boyu uzun valf pimi, gerekiyor ise yeniden işleyiniz,
Yolluk girişi ile valf pimi arasında eksen kaçıklığı, gerekiyor ise değiştiriniz.
Hidrolik veya pnömatik sistemde aşınmış O-Ring leri değiştiriniz.
Yolluk girişinde valf piminin yetersiz teması:
Yolluk girişindeki soğutmayı arttırınız,
Valf piminin yolluk girişindeki temas yüzeyini arttırınız.
Yetersiz hidrolik veya hava basıncı:
Basıncı dikkatlice arttırınız. Yüksek basınç yolluk girişini tahrip edebilir.
Aşırı tutma süresi:
Azaltınız.
Hidrolik sistem de hava:
Havayı boşaltınız.
83
VII.11.4. Plastik Malzeme Kaçağı: Malzeme kaçağı, enjeksiyon malzemesi basıncının kalıp dayanımını aşmasından
kaynaklanmaktadır. Manifoldun çok yavaş ısınması malzeme kaçağının bir
göstergesidir.
Manifold merkezleyici yüksek:
Kontrol edip ölçüsüne işleyiniz.
Düşük enjeksiyon sıcaklığı:
Kontrol edip, arttırınız.
Manifold Merkezleyici kalıbın içine gömülmüş:
Besleme halkasına gelen meme basıncını azaltınız,
Kalıpta bozulmuş bölgeyi tamir ediniz,
Manifold merkezleyiciyi kontrol edip gerekiyor ise değiştiriniz.
Yetersiz kalıp bağlantı civataları:
Sisteminizin genel montaj resminde verilen civata kalitesini, adedini ve yerlerini
kontrol ediniz.
Sıcak yolluk memesinin aşırı ısınarak yolluk giriş ucunun tahrip olması:
Sıcak yolluk memesinin T/C değerlerini kontrol ediniz. Kalıpta giriş ucu bölgesini
kontrol ediniz.
Manifoldun aşırı ısınması:
Manifoldun T/C değerlerini kontrol ediniz,
Baskı diskleri, valf diskleri, meme diskleri gibi ara bağlantı parçalarını kontrol
ediniz,
Kalıpta ezilmiş tahrip olmuş plakaları değiştiriniz.
84
BÖLÜM VIII
SONUÇLAR
Bu çalışmanın esas amacı tezin birinci bölümünde literatür araştırması yoluyla
enjeksiyon kalıplarında kullanılan sıcak yolluk sistemlerinin incelenmesi ve sektöre
bu uygulamanın daha bilinçli yapılması ve yaygınlaştırılması konusunda yardımcı
olmak şeklinde ifade edilmişti.
Sıcak yolluk sistemleri günümüzde plastik enjeksiyon kalıplarında hızlı bir
şekilde yaygınlaşmaktadır. Çünkü bu sistemin diğer yolluk sistemlerine göre ürün
kalitesini artırmada, malzeme tasarrufunda, işçilik tasarrufunda ve alan tasarrufunda
önemli avantajları vardır. Bununla birlikte ülkemizde sıcak yolluk sistemlerinin
uygulanmasında ciddi problemlerle karşılaşıldığı öteden beri bilinmektedir.
Tezin amaçları dahilinde olmamakla birlikte literatür taraması sırasında bazı
sıcak yolluk üreticileri ve bu sistemleri uygulayanlarla görüşmeler yapılmış ve
sektörde bu konudaki sıkıntıların bilinenin çok ötesinde olduğu sonucuna varılmıştır.
Bu sıkıntılar kendisini esas itibariyle iki şekilde göstermektedir. Bu durum bir
taraftan bilgi eksikliği şeklinde karşımıza çıkarken öte yandan yanlış fakat önemli
ölçüde yerleşmiş yanlış uygulamalar halinde de ortaya çıkabilmektedir.
Bu sorunların giderilmesinde eğitimin önemli rol oynayacağı açıktır. Sektörde
çalışanların şikâyetlerinin başında özellikle Türkçe doküman eksikliği gelmektedir.
Yapılan bu çalışmanın bu eksikliği bir dereceye kadar hafifleteceği düşünülmektedir.
Ancak konunun boyutları göz önüne alındığında kat edilecek mesafenin çok olduğu
açıktır.
Bu açığın giderilebilmesi için kurs vb etkinlikler de önemli araç olarak
karşımızda durmaktadır. Bu konuda özel sektör temsilcileri, üniversiteler, mühendis
odaları ve ilgili meslek kuruluşlarınca işbirliğine gidilmesi önerilmektedir. Ülkemiz
aslında bu tür işbirlikleri için önemli bir potansiyele sahiptir. Bu potansiyelin
harekete geçirilmesinin yolları üzerinde durulması oldukça önemlidir. Sonuç olarak;
gerek mevcut bilginin aktarılmasında gerekse olası ARGE çalışmalarında özellikle
üniversite-sanayi işbirliğinin güçlendirilmesi sektördeki sorunların çözümünü
hızlandıracak bir karakterde görülmektedir.
85
BÖLÜM IX
TARTIŞMA VE DEĞERLENDİRME
Globalleşen dünyada ülkemizin dışa açılma çabaları özellikle AB üyeliği
perspektifinde göz önüne alındığında son yıllarda önemli ölçüde ivme kazanmış
bulunmaktadır. Bunun sonucu olarak dış ticaret rakamlarımız rekor sayılabilecek
büyüklüklere ulaşmış bulunmaktadır. Türkiye’nin ihraç ürünleri kompozisyonunda
tarımsal ürünler yakın zamanlara kadar belirli bir ağırlıkta iken, bugünlerde sanayi
ürünlerinin toplam ihracat içerisindeki payı inanılmaz boyutlara ulaşmış
bulunmaktadır. Bu açıdan bakıldığında Türkiye’nin artık bir sanayi ülkesi olduğu
rahatlıkla söylenebilir.
İhracattaki bu olumlu gelişmelere karşın ülkemiz batı ve uzak doğu ile ciddi bir
rekabetle karşı karşıyadır. Batıdan gelen rekabet ileri teknoloji kullanımı şeklinde
olduğu halde Çin rekabeti hammadde ve işçilik giderlerinin düşüklüğü şeklinde
karşımıza çıkmaktadır. Bu duruma yakından baktığımızda ülkemizin doğu ve batı
rekabeti arasında sıkıştığını rahatlıkla söyleyebiliriz. Diğer bir ifade ile Türk
girişimciler önemli bir darboğaz içerisindedirler. Bunun aşılmasında anahtar faktör
olarak bir çok kesimin üzerinde anlaştığı nokta verimlilik artışıdır. Bu da üretimin
her aşamasında tasarrufu ön planda tutan titiz bir çalışmayı gerektirmektedir.
İhraç ürünlerinin kompozisyonuna bakıldığında ilk sırayı otomotiv sektörü almış
olmakla birlikte beyaz eşya ve elektrikli ev cihazları ihracatı da önemli bir rakama
ulaşmış bulunmaktadır. Burada sözü edilen ürünlerde plastik esaslı parçalar önemli
bir ağırlığa sahiptir.
Türk plastik sektörü oldukça uzun sayılabilecek bir geçmişe sahiptir. Bu sektör
çok sayıda alt sektörleri bünyesinde barındırmakla birlikte plastiklerin enjeksiyonla
şekillendirilmesi kilit bir sektör olarak karşımıza çıkmaktadır. Plastik malzemelerin
çok önemli bir kısmı bu yöntemle şekillendirilmektedir. Enjeksiyon kalıpları ise bu
yöntemin kalbi durumundadır.
86
Rekabetin ciddi boyutlara ulaştığı günümüzde kalitenin ve özellikle düşük
maliyetle ulaşılabilecek yüksek kalitenin ülkemizin rekabet gücüne katkıda
bulunacağı tartışmasız bir gerçektir. Enjeksiyonla kalıplamada kaliteyi etkileyen
faktörlerin en önemlisi kalıptır. Bu üretim metodunda verimliliğin artırılmasının
yollarının başında bir defada üretilebilen parça sayısının artırılması gelmektedir.
Parça sayısının artırılmasının kalıptaki en önemli etkisi yolluk boyunun uzamasıdır
ki bu durum soğuk yolluklu kalıplarda önemli sorunlara yol açmaktadır. Bu sorunun
çözümü sıcak yolluk uygulamasından geçmektedir.
Sıcak yolluk uygulanmasıyla parça kalitesi artmakta, birim zamanda elde edilen
parça sayısı artmakta, birim üretim başına elektrik sarfiyatı azalmakta, kalıp ömrü
artmakta, karmaşık şekilli ürünler daha rahat üretilebilmekte ve hurda miktarı
asgariye indirilmektedir.
Sektörde çalışanların kurs vb. değişik etkinliklerle bilgilerinin artırılması ve
bilinçlendirilmesi bir taraftan sıcak yolluk uygulamalarını yaygınlaştırırken diğer
taraftan bu konudaki yaygın bilinen yanlışları da giderilmesine yardımcı olabilir.
Bunun başarılması ülkemizin bu sahadaki rekabet gücünü daha ötelere taşıyarak
önemli bir altyapı eksiğini giderecektir. Bu noktada başta üniversiteler olmak üzere
diğer ilgili kuruluşlara önemli görevler düşmektedir. Üniversite sanayi işbirliğinin
geliştirilmesi bu konudaki sorunların giderilmesinde kuşkusuz anahtar bir rol
oynayacaktır.
87
KAYNAKLAR
[1] DEMİRER, A.: “Plastik Enjeksiyon Kalıplarında Sıcak Yolluk Dağıtıcılarının
Tasarımı”, Plastik ve Ambalaj Dergisi, 72 (2002) 66-72.
[2] DEMİRER, A.: “Sıcak Yolluklu Kalıplara Genel Bir Bakış”, PAGEV Plastik
Dergisi, Ocak-Şubat (2002) 90-93.
[3] DEMİRER, H.: “Sıcak Yolluk Sistemleri” , Ders Notları, Marmara
Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Metal Eğitim Bölümü, İstanbul,
Türkiye, 2003.
[4] DEMİRER, A.: “Enjeksiyon Kalıplarında Sıcak Yolluk Sistemlerinin
Kalıplama Prosesine Etkilerinin Deneysel Olarak İncelenmesi”, Doktora
Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, Türkiye, 2002.
[5] http://www.seiki-hot.com (Erişim Tarihi: Kasım 2004)
[6] İRİ, İ.: “Sıcak Yolluklar”, Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim
Fakültesi Kalıpçılık Öğretmenliği, Ankara, Türkiye, 2001.
[7] AYDIN, H.: “Enjeksiyonla Kalıplamada Yolluk Dağıtıcı Girişler ve Sıcak
Yolluk Sistemleri”, Ödev, Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi
Metal Eğitimi Bölümü, İstanbul, Türkiye, 2000.
[8] ISIN REZİSTANS.: “Ürün Katoloğu” Web Sitesi, www.isinrezistans.com,
İstanbul, Türkiye, 2005.
[9] HAT TEKNİK.: “Ürün Katoloğu” Web Sitesi, www.hatteknik.com, İstanbul,
Türkiye, 2005.
[10] ÇILGIN, D,: ALKAN, B.: “Sıcak Yolluk Sistemleri”, Lisans Tezi, Marmara
Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Metal Eğitim Bölümü, İstanbul,
Türkiye, 2003.
[11] GEVEREK, M.: “Mühendislik Plastikleri İçin Sıcak Yolluk Sistemleri”,
Plastik ve Ambalaj Dergisi, (1998) 46-48.
[12] ŞEKER, A.: “Plastik Enjeksiyon Kalıplarının Bilgisayar Destekli Tasarım ve
Analizi”, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,
İstanbul, Türkiye, 2003.
[13] DEMİRER, A,: SOYDAN, Y.: “Sıcak Yolluk Sistemli Enjeksiyon
Kalıplarında Kullanılan Sıcaklık Kontrol Cihazı ve Termokupulların
Konumu”, PAGEV Plastik Dergisi, Temmuz-Ağustos (2002) 128-129.
88
[14] ELLEZ, İ.: “Sıcak Yolluk Sitemi”, Plastik ve Ambalaj Dergisi, 80 (2003) 86-
90.
[15] KARATAŞ, Ç,: KARASUNGUR, H.: “Sıcak Yolluk Sistemlerinde Manifold
Kullanımı”, PAGEV Plastik Dergisi, Mart-Nisan (2003) 124-128.
[16] http://www.cadhousedesign.com (Erişim Tarihi: Mart 2005)
[17] AYDIN, H,: NAKIŞCI, Ö.: “Plastik Enjeksiyon Kalıp Tasarımı”, Lisans Tezi,
Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Metal Eğitimi Bölümü,
İstanbul, Türkiye, 2001.
[18] DEMİRER, A.: “Sıcak Yolluk Sistemlerinde Kullanılan Malzeme Filtreleri”,
Plastik ve Ambalaj Dergisi, 66 (2002) 56-57.
[19] DEMİRER, A,: SOYDAN, Y.: “Plastik Enjeksiyon Kalıplarında Sıcak
Yolluk Sisteminden Kaynaklanan Problemlerin İncelenmesi”, Plastik ve
Ambalaj Dergisi, 89 (2004) 58-67
[20] MARTIN, B.: “Sıcak Yolluk Kaçaklarının Sebepleri”, Moldmaking
Tecnology, Şubat (2000) 15-18.
89
EKLER
EK-1
SICAK YOLLUK SİSTEMİ İLE İLGİLİ ÖZEL TERİM
VE WEB SİTESİ ADRESLERİ
VIII.1. SICAK YOLLUKLARLA İLGİLİ ÖZEL TERİMLER
Hot runner-Hot sprue: sıcak yolluk memesi
Hot manifold: ısıtılmış dağıtım yolluğu bloğu
Cool one system: yolluğu içeriden ısıtılmış sistem
İnsulated runner: kendinden izolasyonlu yolluk
Valve gate: açma-kapamalı yolluk memesi
Cartridge heaters: Fişek rezistans
VIII.3. SICAK YOLLUKLARLA İLGİLİ WEB SİTESİ ADRESLERİ www.isitekrezistans.com
www.hatteknik.com
www.plastik-ambalaj.com
www.kalipdunyasi.com
www.cadcam67.com
www.isielektrik.com
www.termobilim.com
www.makinemuhendisi.com
www.petpla.net
www.stackteck.com
www.sa-fi.com
www.isinrezistans.com
www.watlow.com
www.moldmasters.com
www.en.moldmasters.com
www.guenther-hotrunner.com/
90
www.machinedesign.com
www.moldmakingtechnology.com
www.incoe.com/
www.moldflow.com
www.albint.com
http://news.thomasnet.com
http://shopping.netledger.com
www.athenacontrols.com
www.immalmanac.com
www.modplas.com
www.findarticles.com
http://news.thomasnet.com
www.fastheat.com
www.tecnoject.com
www.nwmachine.com
www.fastheatuk.com
www.plasticstechnology.com
www.process-controls.com
www.cacopacific.com
www.sti.nasa.gov
www.a-tex.co.jp
www.dme.net
www.plastixs.com
http://strategis.ic.gc.ca
www.a-tex.co.jp
www.ebigchina.com
www.packaging-technology.com
http://cache.husky.ca
www.4spe.org
www.pma-magazine.com
www.mfgquote.com
www.wtsconnect.com
www.cacopacific.com
www.procomps.com
91
www.thermoplay.it
www.omnimold.com
www.pmssystems.com/
www.meltflipper.com
www.promoldinc.com
www.gammaflux.com
www.eurotherm.co.uk
www.mastip.com
www.nphheaters.com
www.plasticsnews.com
www.dme.net
www.incoe.com
www.engineeringtalk.com
www.devicelink.com
www.jkmolds.com
www.rdtool.com
www.packaging-technology.com
www.gtma.co.uk
www.polyshot.com
www.process-controls.com
www.pmmda.org.uk
http://plastics.milacron.com
www.hotset.de
www.technex.n
www.eng.nus.edu.sg
www.seiki-hot.com
www.tempco.com
www.omnimold.com
www.watlow.com
www.plansee.com
www.process-heating.com
www.modplas.com
www.moldmakingtechnology.com
www.findarticles.com
92
www.albint.com
www.asahi-kasei.co.jp
www.thermoplay.it
www.johnklees.com
www.applegate.co.uk
www.plasticstechnology.com
www.immalmanac.com
www.athenacontrols.com
www.cacopacific.com
http://strategis.ic.gc.ca
www.plasticsnews.com
www.athenacontrols.com
www.pmssystems.com
www.plasticsnews.net
www.plasticmould.net
www.gammaflux.com
www.durexindustries.com
www.thermoplay.de
www.plastverarbeiter.de
www.dynapurge.com
www.plasticstechnology.com
www.plasticsnet.com
www.moldmasters.com
www.immnet.com
www.xintech.com
www.pma-magazine.com
www.yudo.com
www.gtma.co.uk
www.moldflow.com
www.thomasregisterdirectory.com
www.gtma.co.uk
www.thomasregisterdirectory.com
www.hotrunners.com/
www.cadhousedesign.com
93
EK-2
SICAK YOLLUK SİSTEMİ ELEMANLARI İLE İLGİLİ
RESİMLER
94
95
96
97
98
99
100
101
Hot Runner Systems
Precision LV
Precision D
Micropoint
MultiTip
Tunnel Gates
Valve Gates
Manifolds
Hot Halves
Vid-O Waste Drainage System
Elite Bushings
Isobar Heat Pipes
102
103
104
105
106
ÖZGEÇMİŞ
20.04.1977 tarihinde Sivas / Altınyayla’da doğdu. İlköğrenimini Başyayla
Köyü ilkokulunda yaptı. Ortaöğrenimini Hafik Adem Yavuz Yatılı İlköğretim Bölge
Okulunda yaptı. Lise öğrenimini Şarkışla Endüstri Meslek Lisesinde tamamladı.
1997 yılında Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Metal Eğitimi
Bölümü’nü kazandı ve 2001 yılında bu bölümden mezun oldu. Aynı yıl içerisinde
Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metal Eğitimi Programı’nda yüksek
lisans öğrenimine başladı. Şuanda Gürbüz Müh. Müt. İnş. San. ve Tic. Ltd. Şti.’de
teknik ressam olarak görev yapmaktadır.
Recommended