plastik enjeksiyon kalıplar enjeksiyon sistemi

Tasarım Seminerleri Plastik Enjeksiyon Kalıpları -Enjeksiyon Sistemi 1 MMG Consulting & Engineering

3.3.Plastik Enjeksiyon Kalıpları -Enjeksiyon Sistemi


Enjeksiyon Sistemi


Enjeksiyon Sistemi

Makina memesinden kalıp gözlerine malzeme akışını sağlayan kanallar.

• Soğuk Kanal : Soğuk Yolluklu Kalıplar (Cold Runner Molds )

• Sıcak Kanal : Sıcak Yolluklu Kalıplar (Hot Runner Molds-Runnerless Molds)


Enjeksiyon Sisteminin Elemanları - Soğuk Yolluklu Kalıplar

• Merkezleme Flanşı(Locating Ring)

• Yolluk Burcu (Sprue Bushing)

• Yolluklar (Runners)

• Yolluk Girişleri(Gates)


Merkezleme Flanşı (Locating Ring)

Dişi Bağlantı Plakası üzerine monte edilen halka şeklindeki parça :

•Kalıbı Enjeksiyon makinasına merkezlemek

•Yolluk Burcunu tutmak

•Standart Kalıp elemanıDIN 16763


Yolluk Burcu (Sprue Bushing)

Plastik malzemeyi Makina memesinden kalıp ayrılma hattına taşıyan eleman :

•İyi bir ütüleme için en son donmalı.

•Çevrim süresini uzatmamalı

•Kolay kopabilmeli

Ayrı parça :

•Standart Kalıp Elemanı •DIN 16752


Yolluk / Dağıtım Yolluğu (Runner)

Yolluk burcu ile kalıp gözlerini birleştirmek için kalıp ayrılma yüzeyinde açılan kanallar.


Yollukta Malzeme Akışı

•Sürtünme Isısı•Isı kayıpları•Sıvı nüve•Katılaşma

•Kalıp gözlerindeki çekmeyi karşılayabilmek için katılaşma tamamlanmadan önce ütüleme bitirilmeli.

=> Yolluk kesit geometrisinin önemi


Dağıtım Yolluğunun Görevi

1.Minimum ısı ve basınç kayıpları ile en kısa yoldan eriyik plastiği hızla kalıp gözüne iletmek

2.Eriyik plastik kalıp gözlerine aynı zaman, aynı basınç ve aynı sıcaklıkla girmeli.

=> Dengeli Dağıtım / Balanced Runner

3.Malzeme tasarrufu ve düşük çevrim süresi için minimum yolluk kesitleri seçilmeli


Dağıtım Yolluğu Tasarım Kriterleri

• Yolluk kesidi şekli, geometrisi

• Yolluk kesidi büyüklüğü, boyutları

• Yolluk yerleşimi

Parça Kalitesine etki edecektir.


Yolluk Kesidi Geometrisi

• En iyi basınç transferi için maksimum kesit• En az ısı transferi için minimum çevre

uzunluğu

Etkin/verimli bir yolluk için :Kesit / Çevre uzunluğu= max

Daire ve Dikdörtgen Kesit en uygun Kesit


Yolluk Kesidi Geometrisi

En etkin kesit Daire Kesit

•En düşük soğuma hızını,

•En düşük sürtünme kayıplarını,

•Kesit merkezi en son donduğundan ütüleme basıncı en etkin olan kesittir.

Kalıbın iki yüzeyine ayrı ayrı işlenmesi sonucu oluşacak eksen kaçıklığı avantajlarını dezavantaja dönüştürebilir.


Yolluk Boyutu

• Plastik malzeme cinsi• Parça hacmi ve et kalınlığı• Kalıp gözünün meme yolluğuna olan mesafesi• Yollukta malzemenin soğuması, akışa oluşan direnç• Yüzey / Kesit oranı• Mevcut kesici takımlar


Dengeli Yolluk Dağıtımı /Balanced Runner

• Bütün gözlere aynı özelliklerdeki (Basınç , Sıcaklık, Debideki) malzemenin gelmesi

• Basınç kayıplarını minimumda tutması için en kısa yolluk boyu

• Dengeli bir göz doldurulması için eşit yolluk boyları seçilir.

Dengeli olmayan bir yolluk dağıtımında, kalıp gözlerindeki parça kalitesi birbirinden çok farklı olabilir.


Dengeli Yolluk Dağıtımı

Dengesiz Dağıtım

DengeliDengesiz


Dengeli Dağıtım

Dengesiz Dağıtım

“Doğal” Dengeli Dağıtım Naturally Balanced

“Yapay” Dengeli DağıtımArtificially Balanced


2 / 3 Gözlü kalıplar Örnekler


4 Gözlü Kalıplar Örnekler


6 gözlü kalıplar Örnekler


Enjeksiyon Sistemi

– Merkezleme Flanşı(Locating Ring)

– Yolluk Burcu (Sprue Bushing)

– Yolluklar (Runners)

– Yolluk Girişleri(Gates)

=> Tezgah Spesifikasyonu

=> Soğuk yolluk

=> Dengeli Dağıtım

=> Parça ve kalıp gereksinimlerine göre farklı türler


Yolluk Girişleri (Gates)


TANIM

Yolluk Girişi / Gate

Malzemenin kalıp gözüne girdiği kanal

Yolluk Girişi


YOLLUK GİRİŞİ KONUMU

• Parçanın farklı noktalarından, bir ya da birden fazla dolum yapılabilir.

• Yolluk girişinin konumu parça kalitesi ve özelliklerini etkiler.


• Kalıp dolma şekli (filling pattern)

• Boyutsal Toleranslar

• Dış görünümü, yüzey kalitesi hataları

• Soğuk Birleşme izlerinin (Weld Lines) yeri ve kalitesi

• Çarpılma (Warpage) ve Çekme (Shrinkage) davranışı

Yolluk Girişi Konumu Parçada Neleri etkiler ? (1/3)


• Anisotropik malzemelerde malzeme yönlenmesi (örn: Cam Elyaf Takviyeli malzemeler) (fiber orientation)

• Yüzey çöküntüleri (Sink marks)

• Hava boşlukları (voids / bubbles)

• Gaz sıkışması (Gas traps)



• Artık gerilmeler (residual stresses)

• Kalıp boşluğundaki basınç dağılımı

• Dolmama (short shots)

• Yolluğun parçadan ayrılma şekli. Otomatik kopma, elle kesme



“Yanlış” Yolluk Girişi konumu ile ...

Yüzey hataları oluşabilir..

Akış İzleri

Gaz Sıkışması


“Doğru” Yolluk Girişi konumu ile ...

Soğuk Birleşme (Weld Line)- Gas Sıkışması (Gas Trap) hatası azaltılabilir, ortadan kaldırılabilir



Kozmetik hata ve düşük mekanik özellikler elde edilebilir.Soğuk Birleşme (Weld Line)



Üniform Parça et kalınlığı elde edilemeyebilir.

Erkek piminEğilmesi

(core deflection)

Homojen basinc

dagilimi



Parça üzerinde istenmeyen akış izleri (Jetting) oluşur.



Parça üzerinde istenmeyen artık gerilmeler oluşur. Parça toleransları tutturulamayabilir .



Parça Tam doldurulamaz / iyi ütülenemez .

HATA !

Ince kesitten kalın keside dolum!!



Gas Sıkışması (Gas Trap)

Parçanın en son dolan ve Gaz çıkışı bulunmayan bölgesinde yanan plastik malzeme


Yolluk Girişi Konumu ve Tipi Secimi

KALIPÇI Perspektifi

• İmalati en kolay ve en ucuz• Kalıp maliyeti seri üretim parça maliyetinin önünde• Parça kalite gereksinimleri geri planda

TASARIMCI Perspektifi

• Parça kalite, fonksiyonel ve kozmetik gereksinimleri ön planda, parçayı tanır.•Geçmis tecrübeleri, benzer parçaları, MoldFlow analizi sonuçlarını değerlendirir.

PARÇA ÜRETİCİSİ Perspektifi

• Seri üretim maliyeti en düşük• Kalıp bakım gereksinimi en düşük, sorunsuz çalışma• Parça kalite gereksinimlerini karşılayan


“Doğru” Yolluk Girişi konumu Kararı

TASARIMCI,

• KALIP YAPIMCISI ve PARÇA ÜRETİCİSİ ile birlikte değerlendirme yapar.

• Gerekli ise parça tasarımında da değişiklikler yaparak optimum yolluk girisi konumu ve tipi secimini ONAYLAR.

TASARIMCI

• Yolluk girişi yeri ve tipi kararını etkilemeli,

• Parcanin tüm gereksinimlerini yerine getirdiğini onaylamalıdır.


Doğru Yolluk Girişi Kriterleri (1/2)

• Malzeme direk olarak dişi veya erkeğin duvarlarına çarptırılır. => JETTING etkisini yoketmek

• Kalıp gözü içindeki malzeme akışı, gaz çıkış kanallarına doğru yönlendirilir. => VENTING

• Malzeme en kalın kesitten en ince keside doğru akıtılır. => Yeterli ütüleme, minimum çarpılma ve boyutsal kararlılık

• Kaynama hatları (Soğuk birleşme izleri) minimize edilir, yerleri seçilir. Parçanın darbe ve gerilme altındaki bölgelerinde kaynama hattı oluşturulmaz.

• Yolluk parçadan kolay koparılır.


Doğru Yolluk Girişi Kriterleri (2/2)

• Akış mesafesi malzeme üst limitinin altında kalır. Akış mesafesini uzatan bir yolluk konumu enjeksiyon basınç gereksinimini arttırır.

• Çekme, Çarpılma gereksinimleri karşılanır.

• Parça içinde hava boşluğu olmaması gözetilir.

• Yolluk tipi ve boyutlandırmasında parça malzemesi dikkate alınır.

• Kozmetik gereksinimler, görünen yüzeyde olmama.

• Fonksiyonel gereksinimler, çalışan yüzeyde olmama..

• Parçanin dış kenarından giriş 2-plakalı, soğuk yolluklu kalıbı mümkün kılar. İç yüzeylerinden giriş 3-plakalı ya da sıcak yolluklu kalıp gerektirir.


YOLLUK GİRİŞ TİPLERİ


Direk Yolluk Girişi (Sprue Gate)

TANIM :

• Dağıtım yolluğu yoktur.

• Malzeme yolluktan (sprue) doğrudan yolluk girişine (gate) gelir.

• Yolluk girişi parçanın ve kalıbın merkezindedir



AVANTAJLAR

• Ucuz kalıp İmalatı

• İyi doldurma

• İyi Ütüleme

DEZAVANTAJLAR

• Elle koparma

• Yolluk girişinde parça üzerinde kötü görüntü

• Sadece tek gözlü kalıplarda kullanılabilir (Dağıtım yolluğu (runner) yok !)



UYGULAMA : • Silindirik ya da simetrik parçalar,• Kovalar,• Bardaklar,• Disk şeklindeki parçalar

Ne Zaman Kullanılır ?• Tek Gözlü• Parçaya merkezden girmenin önemli olduğu,• Sıcak yolluk yatırımının fizibl olmadığı,• Elle işçilik maliyetinin önemli olmadığı


2. Kenar Yolluk Girisleri (Edge Gates / Tab Gates)

2.1. Basit Kenar Yolluk2.2. Bindirme Kenar Yolluk2.3. Kulaklı Kenar Yolluk2.4. Film Yolluk2.5. Fan Yolluk


2.1. Basit Kenar Yolluk Girişi (Edge Gate / Tab Gate)

TANIM :

Parçaya kalıp ayrılma hattı üzerinden doğrudan kenardan girilir.


Avantajlar

• Kalıp imalatı kolay

• Giriş kesitinde hassas boyutlandırma, kolay modifikasyon

• Kalıp gözünün doldurulma hızı kolaylıkla kontrol edilebilir

• Bir çok genel amaçlı polimer için uygun

• Bazen parçanın yolluktan ayrılmaması özellikle istenebilir.



Dezavantajlar

• Yolluk ayırma maliyeti, (geciktirmeli itici ile yolluğun kırılması her zaman mümkün olmaz.)

• Parça üzerinde kötü görüntü



UYGULAMA :

• PMMA, SAN, PC şeffaf parçalar, kapaklar (Tünel yolluğa göre daha iyi dolum sağladığı için.)

• Otomatik calışma vb. gerekmeyen, kozmetik gereksinimleri olmayan tüm genel uygulamalar

Ne zaman kullanılır ?

• Basit uygulama olduğundan, kozmetik sınırlama olmayan,

elle yolluk ayırma maliyetine katlanılan heryerde kullanılabilir.



2.2. Bindirme Kenar Yolluk Girişi (Overlap Edge Gate)

TANIM :

Basit kenar yolluk girişinden farklı olarak parçaya üst yüzeyden yanlamasına girilir.

Eriyik parçaya girmeden hemen önce karşı duvara çarptırılarak kalıp boşluğuna alınır.

Amaç Jetting etkisini azaltmaktır.


• Avantajlar

• Basit kenar yolluğa göre JETTING etkisine karşı önlem



Dezavantajlar

• Parça üst yüzeyinde kozmetik kötü görüntü.

• Geciktirmeli itici ile otomatik yolluk ayırma mümkün değil.

• Elle kesme daha zor



UYGULAMA :

• Hercules Çekmece Panosu Kapağı

Ne Zaman Kullanılır ?

• JETTING etkisinin kozmetik veya mekanik özellikler olarak istenmediği,

• parçanın kenarında yolluğa dik bir duvar bulunmadığı durumlarda kullanılabilir.



2.3. Kulaklı Kenar Yolluk Girişi (Tab Gate)

TANIM :

• Basit kenar yolluk girişinden farklı olarak parçaya girişten hemen önce dik bir dönüş yapılır. Eriyik parçaya girmeden hemen önce karşı duvara çarptırılarak kalıp boşluğuna alınır.

• Amaç Jetting etkisini azaltmaktır.


Avantajları

• Büyük giriş artık gerilmeleri önler

• Jetting önlenir

• Uniform malzeme akışı




Dezavantajları

• Kesme ve Temizleme maliyeti

• Parça üzerinde büyük bir artık “kulak” kalır.

• Geciktirmeli itici ile otomatik yolluk ayırma mümkün değil.


UYGULAMA

• PMMA parçalar için

• Geniş yüzeyli büyük parçalar



2.4. Fan Yolluk Girişi (Fan Gate)

• Dağıtım yolluğundan parçaya girerken kesit bir fan şeklinde alçalır ve genişler.

• Eriyik plastik parçaya girmeden önce yavaslatılır ve geniş bir alana yayılır.



Avantajlar

Yavaşlatılmış akış hızı ile :

• Daha iyi malzeme yönlenmesi

• Jetting etkisinde azalma• Giriş bölgesinde daha

düşük kesme hızı (shear rate)

Bu sayede • Minimum akış izi• Daha Uniform malzeme akışı• Kaliteli parça yüzeyi• PC gibi akışkanlığı düşük

malzemelerde kolay doldurma


Dezavantajlar

• Manuel yolluk kesme, büyük parçalarda özel aparatlar gerekebilir.

• Çapak görümünde kötü bir iz



UYGULAMA

• Geniş yüzeyli ince et kalınlıklı parçalar için ideal

• PC / PMMA parçalar

• İnce kesitli büyük parçalar



2.5. Film Yolluk Girişi (Film Gate)

• Dağıtım yolluğunun sonunda bir yolluk giriş manifoldu eriyiği ince ve uzun yolluk girişi boyunca dağıtır.


Avantajlar

• İnce kesitli büyük yüzeyli parçalarda uniform doldurma


• Atıklık / Çarpılma önlenir

• Fan yolluğa göre daha dar alanda calışma

• PC gibi akışkanlığı düşük malzemelerde kolay doldurma



Dezavantajlar

• Parça üzerinde yolluk izi

• Zahmetli bir yolluk temizleme işçiliği

• Fan yolluğa göre daha kararsız akış patterni. Enjeksiyon parametrelerine daha duyarlı. Yüksek enjeksiyon hızlarında daha iyi çalışır.



UYGULAMA

• PC malzeme



3. Diyafram Yolluk Girişi (Diaphragm Gate)

Silindirik, disk şeklindeki parçaların,

• İki Plakalı tek gözlü,

• İki plakali-çok gözlü-Sıcak yolluklu,

• Üç plakalı-çok gözlü-soğuk yolluklu

kalıplarında kullanılır.

Bu parçalar için ideal akış sağlanır.



TÜNEL GİRİŞLİ DİYAFRAM YOLLUK

Tünel yolluğun otomatik calışma avantajı


Avantajlar

• İki tarafı açık Tüp, Silindirik, eksenel simetrik parçalarda uniform doldurma


• Soğuk birleşme yok.

• Hassas çap ölçüleri - Ovallik, çarpılma önlenir

• Eşit et kalınlığı (Core Deflection – Erkek eğilme önlenir.)



Dezavantajlar

• Disk formunda bir yolluk atılır, yolluk sarfiyatı fazla


• Yolluk temizleme işçiliği



UYGULAMA

• Dar toleranslı silindirik parçalar

• Parçanın iç çapından girilme zorunluluğu



4. Halka Yolluk Girişi (Ring Gate)

TANIM

• Pratik olarak bir FİLM Yolluk Girişinin parçanın çevresine sarılmış hali

• Silindirik parçalara “dışarıdan” girme gerektiğinde kullanılır.


Avantajlar

• Tüp / Silindir geometrili, iki ucu açık parçalarda uniform doldurma


• Hassas çap ölçüleri-Ovallik önlenir

• Eşit et kalınlığı, pim eğilme önlenir.



Dezavantajlar

• Halka formunda bir yolluk atılmakta


• Yolluk temizleme işçiliği

• Film yolluk türevi olduğu icin zaman zaman kararsız davranış




• UYGULAMA

• Dar toleranslı silindirik parçalar

• Parçanın dışından girme zorunluluğu



FARKLI UYGULAMALAR

• Tünel uygulaması ile birleştirilerek otomatik yolluk düşürme


5. İğne Yolluk Girişi (Pin Gate)

• 3 plakalı kalıplara özel,

• Yolluk girişinin kalıp açılırken koparılırken parçaya zarar vermemesi için ince yapılır. Genellikle et kalınlığının yarısından düşük.



Avantajlar

• Çok küçük bir iz

• Otomatik kalıp çalışması

• Parçanın merkezinden girme - Çarpılma önlenir



Dezavantajlar

• Hassas işleme gerektirir.

• Sınırlı uygulama / 3 plakalı kalıp

• Sıcak yolluklu kalıp



UYGULAMA

• 3 plakalı kalıp ile otomatik yolluk düşürme

• Kozmetik görüntü istenen parçalar


6. Tünel/DalgıçYolluk Girişi (Submarine Gate)

• İnce tarafı parçada olan konik bir yolluk girişidir.

• Dağıtım yolluğundan parçaya bir konik tünel açılır.

• Kalıp açılırken yolluk parçadan kendiliğinden ayrılır.


Dişi tarafta

Erkek Tarafta




• Varyasyon : JUMP gate


• Çok küçük giriş çapı :

• Malzeme kesme gerilmesi artar,

• Erken donarak ütülemeyi engeller

• Çok büyük giriş çapı :

• Zor kopar, parçaya zarar verir.

• Malzemeye bağlı,

• Çap = %30-%70 * et kalınlığı



Avantajları

• Giriş kesidi kontrol edilebilmekte





Dezavantajlar

• Gevrek malzemelerde kullanılması risklidir. Yolluk kalıpta kalabilir (PMMA)

• Geniş yolluk girişi gereken uygulamalarda kullanılmaz.



UYGULAMA


• En geniş uygulama alanı

6. Tünel/DalgıçYolluk Girişi(Submarine Gate)


Tünel yolluk varyasyonları

• Chisel Gate

• Tünel şeklinde Fan Gate


Tünel yolluk varyasyonları

• Tunnel Into Tunnel


7. Muz Yolluk Girişi (Banana Gate)


Avantajları

• Giriş kesidi kontrol edilebilmekte





Dezavantajlar

• Görünen yüzeye girişlerde parça üzerinde mat iz.

• Hassas İşleme gereksinimi

• Gevrek malzemelerde calışmama riski (PMMA)




• Tünel yolluk içi gerekli yüksekliğin sağlanamadığı parçalar.



Kaynakça

• Injection Molding Handbook, Tim A. Oswald, Lih-Sheng Turng, Paul J. Gramann.

• Plastic Part Design for Injection Molding, Robert A. Malloy, Hanser Publishers, 1994

plastik enjeksiyon kalıplar enjeksiyon sistemi

Education