Kovan Tasarımı

Plastik enjeksiyon makinelerinde kullanılan hammadde fazla olması ve giderek artması nedeniyle yüksek basınç ve daha yüksek hızda itiĢ yapma gücü yapabilme gereksinimlerinin karĢılanması, enjeksiyon teknolojisinin getirmiĢ olduğu avantajların korunması ve sonrasında oluĢabilecek dezavantajların giderilmesi ancak özel olarak tasarlanmıĢ olan enjeksiyon kovanları ile mümkün olacaktır. Kovanların özel tezgâhlarda iĢlenmesi gerekir. Zira kovan içinin hassas olarak iĢlenmemesi istikrarlı verim almayı engellediği gibi ısı dalgalanmalarına da neden olabilir.

ġekil 11. Kovan

Burada besleme bölgesi ve kovan sağlıklı bir üretim gerçekleĢtirmek için çok önemlidir. Kovanın içinin ergimiĢ malzemenin sağlıklı bir Ģekilde kalıba iletilmesi ve istenilen verim elde edilmesi için bu yolun çok pürüzsüz ve temiz olması gerekir. Eğer ki, bu durum vuku bulmazsa piston zorlanacak ve istenilen performans elde edilmeyecektir. Bundan dolayıdır ki, üretim aĢamasında honlanmıĢ boru seçilmiĢtir.

3.1.3. Huni Tasarımı

Kullanılacak olan hammaddenin sağlıklı bir Ģekilde kovanın içersine göndermek için üretilmiĢtir burada imal edilmiĢ olan huniler besleme bölgesine monte edilerek kovanın üzerine besleme ağzı açılmıĢ ve kelepçeler yardımı ile tutturulmuĢtur.

3.1.4. Hidrolik Silindir

Hidrolik silindirler birden fazla parçanın bir araya gelmesiyle oluĢan karıĢık parçalardır ve çalıĢma prensipleri araĢtırıldığında ileri ve geri hareketi yapan parçalar tek bağlantı ekseninde yani doğrusal bir düzlemde çalıĢmalıdır. Bu nedenle silindiri oluĢturan tüm parçalar aynı eksen üzerinde olmaları Ģarttır.

ġekil 13. Hidrolik Silindir

Bu çalıĢmadaki ana elemanlardan biri olan hidrolik silindir; boru, mil, silindir kafası ve piston olmak üzere dört ana kısımdan oluĢur. Bunu ile beraber yüksek basınç altında kalacağından sızdırmazlığı sağlamak ve verimi daha sağlıklı bir Ģekilde gerçekleĢtirmek için bazı yardımcı elemanlara da ihtiyaç duyulur ki bunlar; yağ keçesi, plastik kelepçe, toz keçesi ve piston keçesidir.

ġekil 14. Hidrolik Silindir ve Kovan

Hidrolik silindir seçiminde dikkat edilmesi gereken hususlardan en önemlilerinden biride basınca göre kuvveti belirlemektir. Bu çalıĢmada 1500 kg olarak belirlendi. Bu çalıĢmada kullanılan hidrolik silindir çift etkili bir silindirdir. Bağlantı Ģekline bağlı olarak burkulma dayanım tablosundan önden flanĢlı silindir seçilerek rod çapına (30 ile 40 mm) bağlı değer aralığı bulunur.

Kuvvet basınç hesabından da gerekli piston çapı (d = 63) ve hidrolik silindirin gerekli değerleri bulunur. Hidrolik silindir stroku ise malzemenin itileceği mesafedir. Bu bilgiler ıĢığında hidrolik silindirin teknik resimleri çizilmiĢtir ve imalatı yapılmıĢtır. Ġmal edilecek olan hidrolik silindirin mutlaka honlanmıĢ (pürüzsüz) olması gerekir ve istenilen ebatta temin edilir.

3.1.5. Rezistans

Huni yardımıyla kovanın içersine atılan granül malzemenin ergitilmesi için rezistans imal edilmiĢ olup yaklaĢık olarak 3000_{C sıcaklığa sahiptir. Ġmal edilen bu} rezistans besleme ağzından baĢlayarak kovanın ucuna kadar uzanan ve kovanı çevreleyen boyutlara sahiptir.

Ġmal edilen olan bu rezistansın sıcaklığını kontrol altında sağlamak için ve istenilen sıcaklığı elde etmek içinde termostat yerleĢtirilmiĢtir.

ġekil 15. Rezistans

3.1.6. Mil

Mil ise boru gibi piyasada bulunan krom kaplı bir mil olup istenilen ebatlarda piyasadan elde edilir. Piston ise kompakt keçenin değerlerine bağlı olarak imal edilmiĢtir. Hidrolik silindir kafası da yataklık ettiği toz keçesi, yağ keçesi ve mil çapı değerlerine göre imal edilmiĢtir. Makine sistemin de granülü itmeye yarayan bronzdan imal olmuĢ bir ergimiĢ malzemeyi sızdırmayacak bir takoz mevcuttur ve bronz olmasının nedeni ise sıcaklığa bağlı olan dar toleranstır.

Kovanın içine yerleĢtirilen mil, piston görevi görerek takoz (bronz) yardımı ile granülü ısı oluĢan bölgeye ve daha sonra da ergimiĢ olan granülü kalıba gönderir.

Milin bir tarafı takoz (mile vidalanmıĢtır) diğer tarafı da somun tutturularak, sızdırmazlık elemanı da eklenerek tek parça halini almıĢtır.

3.1.7. Destek Ayakları

Ġmal edilmiĢ makinenin sabit bir Ģekilde durması için tasarlanmıĢ olan destek ayakları ve kelepçe, enjeksiyon makinesinde üretim sırasında kullanımı kolaylaĢtırmıĢ ve kovanın sabitlenmesini sağlamak için imal edilmiĢtir.

ġekil 18. Destek ayağı ve Kelepçe

Destek ayakları 14’lük profil malzeme kullanılarak kaynak iĢlemi uygulanarak imal edilmiĢtir. Kelepçede ise, delikler delinerek kılavuz çekilmiĢ ve cıvatalar ile destek ayaklarına bağlanmıĢtır.

3.1.8. Kalıp

Üretilen enjeksiyon makinesine uygun ölçülerde kalıp tasarlanmıĢ 300 × 300 × 1.5 mm ölçüde imal edilmiĢtir. Levha tarzı düĢünülerek iĢlemi gerçekleĢtirildi. Ancak, yolluklar önce istenilen ölçülerde yapılsa bile sonradan tasarım’ı değiĢtirilmiĢtir. Çünkü ergimiĢ malzeme kalıba istenildiği verimi verememiĢtir ve bu durum Ģekil 20 gözükmektedir.

ġekil 20. Hatalı Yolluk

Sonradan tekrar, üretim aĢamasında düĢünülerek ve danıĢılarak yeniden tasarlanmıĢ ve yollukların yolu değiĢtirilerek baĢka bir deyiĢle, ekonomik koĢullarda göz önüne alınarak kalıbın yollukları tekrardan düzenlenmiĢtir ve üretim aĢamasında da denenerek kalıbın yolluklarının uygun olduğu karar verilmiĢtir.(ġekil 21)

ġekil 21. Yollukların yenilenmesi

Yollukların tasarımı değiĢtirildikten sonra üretim aĢamasında küçük çapta deneyler yapılmıĢ ve istenilen hedefe ulaĢılmıĢtır buda aĢağıdaki Ģekilde 22 görülmektedir.

3.2. Hesaplamalar

Gerekli bilgiler ıĢığında sistemin karĢılaması gereken kuvvet yaklaĢık olarak 1500 kg olarak düĢünülerek piston çapının belirlenmesi için gerekli hesaplamalar yapıldı.

Piston çapının bulunması;

F = P× A×10

A: Etkin yüzey alanı (cm2),

P: Basınç (bar), (Normal çalıĢma koĢullarında; basınç 100) F: Piston kaldırma kuvveti (N),

2 kat emniyetli (S = 2) olarak belirlersek sistemimizde,

2.1500.9,81 = 100 × π × (d2 / 4) × 10

Piston çapı en az; d = 61 mm olarak hesaplanır. Ancak hidrolik sistemlerde kullanılan malzemeler boru, krom kaplı mil, yağ keçeleri standartlaĢtırılmıĢtır ve buna istinaden piston çapına en yakın çap 63 mm’dir. Rod çapı ise 30 ile 40 mm arasında değiĢmektedir. Lakin bu iĢlemler yeterli olmayarak rod burkulma hesaplarından yararlanılarak bir piston değeri bulmamız gereklidir.

3.3. Burkulma

Ekseninden baskıya zorlanan ince sütunun kesitinin boyuna oranı küçük olduğundan bu sütunda burkulma oluĢabilir. Burkulma oluĢabilmesi için parçadaki hesaplanan gerinimin muhakkak gerinim sınırlarını aĢması veya bu sınırlara yaklaĢması gerekli değildir. Bu değerler emniyetli mukavemet değerlerinin çok altında olabilir. Parça hiçbir zaman ideal doğru olmayacağından ve kuvvet de hiçbir zaman tam ağırlık merkezi ekseninden etkisini göstermeyeceği için burkulma olayı bu bağlantı Ģeklinde görülebilir.

ġekil 23. Euler’e göre Burkulma

Hidrolik silindir önden flanĢlı bağlanmıĢ kabul edilir.

Piston milinin boyu Lbk = 0,7 x L = 250 x 0,7 = 175 mm dir. Bu bulduğumuz değerle birlikte mil çapı rod burkulma tablosundan kontrol edilerek uygun mil çapı seçilmiĢtir.

3.4. Hidrolik Ünite

3.4.1. Hidrolik

Plastik, günlük yaĢantımızda kullandığımız birçok ürünün hammaddesi olarak karĢımıza çıkmaktadır. GeniĢ bir kullanım alanının olması, plastiği ve plastiğin iĢlenmesini önemli bir hale getirmektedir. Günümüzde kullanılan birçok makine gibi, plastik iĢlemede kullanılan makineler de, hidrolik sistemleri içermektedir.

ġekil 25. ÇalıĢmamızdaki Hidrolik Ünite

Hidrolik, Yunanca su -anlamına gelen "hydro" ile boru anlamına gelen "aulis" kelimelerinden türetilmiĢtir. Günümüzde hidrolik sözünden, sıvılar yardımıyla hareket ve kuvvetlerin üretimi ve kumandası anlaĢılmaktadır. Bu tanıma göre enerji iletim maddesi olarak akıĢkanlar kullanılmaktadır. Su, su-yağ karıĢımları ve sentetik akıĢkanlar kullanılıyorsa da genel olarak madensel yağlar kullanılmaktadır.