Plastikler günümüzde “Mühendislik Plastiği” adıyla teknik birçok özelliklerinde neredeyse hiçbir eksik yanları kalmayacak şekilde üretici firmalar tarafından üretilerek kullanıcı firmaların hizmetine sunulan polimerlerdir. Ev aletleri, otomotiv sektörü ve silah sanayisinde kullanılan en önemli malzeme plastiklerdir. Şimdiye kadar metal olarak üretilen parçalar üretim kolaylığı, maliyet, hafiflik vb. yönünden büyük avantajlar sağladığı için hammadde olarak metal malzemeler yerine plastikten üretilmeye başlanmıştır. Bu çalışmada kalıplanacak ürünün üç boyutlu modeli endüstriyel bir CAD programı olan Solidworks 2010’ da yapılmıştır. Programın Core & Cavity ve Mold Tools arayüzleri kalıplamada kullanılmıştır. Mold Tools araç çubuğunda ölçekleme ile başlayan kalıplama işlemi parçaya maça eklenmesi ile son bulmuştur. Kalıplama öncesi plastik iç yapısı ve kalıp tasarımı kuralları ile ilgili ön bilgiler verilmiştir. Yapılan araştırmalar sonucunda elde edilen önemli sonuçlar aşağıda özetlenmiştir:
*Tasarım aşamasında endüstriyel tasarımcının çizgilerini korumak, parçanın dayanımını ve fonksiyonelliğini sağlayacak yapıyı kurmak, kalıbın doğru ve sağlıklı çalışabilmesi için temel kalıp tasarım kurallarını bilmek ve imalat şartlarını göz önünde bulundurulması gereken önemli noktalardır.
*Parçada fonksiyonellik özelliğini sağlamak için üretilecek mamul tasarımında plastik malzeme özellikleri hesaba katılmalı, tasarım esnasında et kalınlığındaki %20 ’ lik artışın bile parçada çarpılma, yüzeyde çöküntü veya birleşme izi gibi hataların ortaya çıkmasına neden olduğu bilinmelidir.
Parçanın fonksiyonelliğinde etkili olan diğer bir faktör ise geometrik tasarım sırasında tasarım kurallarına uyulma zorunluluğudur. Kalıpta keskin köşe bırakılmasının plastiğin akışını engellediği ve bu durum sonucunda oluşan gerilim yoğunlaşmasının etkisiyle darbeye karşı mukavemetin azaldığı görülmüştür.
*Plastik malzemede çekme payı göz önüne alınarak işlemler başlatılmalıdır. Plastik malzemeler üretim esnasında sıcakken, kalıptan dışarı atıldıklarından itibaren soğuk havanında etkisiyle bir miktar büzülürler. Bu büzülme payı montaj halinde çalışan parçaların zaman içerisinde sorunlu bir şekilde çalışmasına sebep olur. Çıkma açısı hesaplanmayan parça zamanla küçülecek, ölçüsünden düşecektir. Bu durumu engellemek amacıyla plastik parçalara yapılan testler sonucunda her bir plastiğin çekme
oranı tablolar halinde kullanıcılara sunulmuştur. Plastik enjeksiyonda kullanılan malzeme çekme miktarları, ürün çekme miktarını doğrudan etkiler.
Plastik malzeme kullanılarak yapılacak üretim ve sonrasında sıcak malzemenin soğuması ve üzerindeki basıncın kalkması ile çekme oluşacaktır. Bu durum kaçınılmaz olduğu için en aza indirmek, ürünün fonksiyon ve ömrünü olumsuz etkilemeyecek bir düzeyde tutmak gerekir.
*Plastik visko-elastik özellikleri metallerden farklıdır ve tasarım esnasında dikkate alındı. Tasarımcı, plastik malzeme içyapısına ait davranış ve özellikleri (strüktürleri) iyi bilmelidir.
Montaj halindeki parçanın darbe mukavemeti de dikkate alındı. Cam takviyeli epoksi, melamin veya fenolin gibi plastiklerin yanında PC ve ÇYMAPE’de mükemmel bir darbe mukavemet dayanımını gösterir.
Enjeksiyon ile kalıplama yapılan parçalarda parçanın şekli ve karmaşıklığı göz önüne alınarak parça kalınlığı s=0.5-4 mm arasında alındır. Eğer parça çok ince yapılsaydı, mekanik kuvveti arttırmak amacıyla parça üzerine (özellikle delik kenarlarına), federlerle kuvvetlendirme işlemi yapılacaktı.
*“Maksimum et kalınlığı 4 mm’yi geçmemeli” kuralını tasarımda uygulamak; kalın cidarların iş devresini uzatma, malzeme israfı/sarfiyatını artırma yerel büzülme ve boşluklar oluşmasını önleyeceği saptandı.
Mukavemet ve şekil değiştirme hesapları sonucu cidar kalınlığı 4 mm’den daha yüksek çıkarsa, parça üzerinde yapılacak değişiklik çözümü kaburga ve nervür şeklinde olmalıdır.
Kaburga eğim açıları her yüzeyde minimum 0,5º olmalıdır. Bu açı uygulamada 1,5º alınır ve buna bağlı kaburga yüksekliği belirlenir. Kaburga ve cidar yüzeyi geçiş kavisli köşe yarıçapı minimum r=0,4 mm olmalıdır. Genelde r>(0,25-0,5).s değeri önerilir.
Kavisli köşeler, kaburga dibindeki gerilme yığılmalarını önler ve böylece reçine akışını iyileştirirler.
Parça tasarımı yapılırken, kalın ayrım çizgisine dik olan bütün yüzeylerin kalıptan kolay çıkması (yani rahat bir çıkış) için eğim verilmelidir. Bu eğim, kullanılan malzeme ve parçanın geometrik şekline bağlı olarak değişir. Verilecek eğim açısı ise 0,5-1,5º arasında olmalıdır.
Parçaya verilmesi gereken ölçek oranı önüne 1 rakamı konularak gerekli değer girilmelidir. Bu değer direkt girilirse parça ölçüsünden düşeceği değer unsur ağacına girilirken dikkat edilmelidir.
Plastik parça tasarımı esnasında parça et kalınlığı eşit tutulmaya çalışılır. Aksi takdirde parça kalıptan çıktıktan sonra farklı et kalınlıklarına sahip üründe çarpılma (deflection) ve yüzeysel çökmeler (sink mark) meydana gelir. Çünkü termal genleşme katsayısı yüksek olan plastikte ince cidar hızlı soğur ve statik bir hal alırken, kalın cidar yavaş soğur ve büzülür.
Parça malzemesi olarak mobilya kullanım durumu göz önüne alınarak ABS malzemesi tercih edilmiştir. ABS malzemesinin erime sıcaklığı 250 Cº olup çekme payı 0,005 alınır. ABS polimeri yüksek dayanım özelliğinin yanı sıra işleme kolaylığındaki avantajlarıyla polimer olarak seçilmiştir.
*Ürünün yıllık baskı adedi hesaplanırken atölyede bulunan enjeksiyon makinasının tonajı göz önüne alınarak yapılan hesaplama sonunda kalıp göz sayısı altı olarak bulunmuştur.
Programda Undercut Detection komutu girilir ve kalıp açılma yönü tayin edildikten sonra açı hesabı yaptırılır. Hesaplama işlemi sonrası ürün üzerinde farklı renkler, değişik anlamlar ifade eder. Kırmızı renkle gösterilen bölgeler kalıp açılma yönüne ters açıda kaldığı ve bu bölgelerin kalıptan çıkarılmayacağını gösterir. Yeşil renkli yüzeyler kalıp açılma yönünde olan yüzeyleri gösterir. Sarı renkli yüzeyler ise kalıp yarım ayrımında sorun yaşanabileceği konusunda bir uyarıdır.
KAYNAKLAR
8. İnternet: Hermaste, A., Sutt, A. and Küttner, R. (2005). Computer-based techniques for decision support of mold design process. Retrieved May 25, 2006, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 17, 27-38. Retrieved
July 2, 2006, from URL:
11. Nardin, B., Kuzman, K. ve Kampus, Z. ( 2002). Injection moulding simulation
13. Lou, Z., Jiang, H. and Ruan, X. (2004). Development of an integrated knowledge-based system for moldbase design. Journal of Materials Processing Technology, 194-199.
14. Lou, Z., Jiang, H. and Ruan, X. (2004). Development of an integrated knowladge-based system for mold-base design, Journal Of Materıals Processıng Technology, 194-199.
15. Hui, K.C. (1997). Geometric aspects of the mouldability of parts, Computer-Aided Design, 197-208.
16. Huang, J., Gupta, S. K. and Stoppel, K. (2003). Generating sacrificial multi-piece molds using accessibility driven spatial partitioning, Computer-Aided Design, 1147-1160.
17. Priyardashi, A.K. and Gupta, S.K. (2002). Geometric algorithms for automated design of multi-piece permanent molds, Computer-Aided Design, 241-260.
18. Spina, R. (2004). Injection moulding of automotive components: comparison between hot runner systems for a case study, Journal of Materials Processing Technology, 1497-1504.
19. Barriere, T., Gelin, J.C. and Lui, B. (2002). Improving mould design and injection parameters in metal injection moulding by accurate 3D finite element simulation, Journal of Materials Processing Technology, 518-524.
20. Chung, J. and Lee, K.A. (2002). Framework of collabora-tive design environment for injection molding, Computers in Industry, 319-337.
21. Kong, L., Fuh, J.Y.H., Lee, K.S., Lui, X.L., Ling, L.S. , Zhang, Y.F. and Nee, A.Y.C. (2003). Windows-native 3D plastic injection mold design system, Journal of Materials Processing Technology, 81-89.
22. Uluer, O., Güldaş, A. ve Özdemir, A. (2005). Ergimiş plastiğin kalıp boşluğundaki gerçek akış davranışının gözlenmesi için kalıp tasarımı ve imalatı. Teknoloji, 181-189.
23. Tang, L.Q., Chassapis, C. and Manoochehri, S. (1997). Optimal cooling system design for multicavity injection molding. Finite Element in Analysis and Design, 229-251.
24. Xu, X., Sachs, E.and Allep, S. (2001). The Design of Conformal Cooling Channels in Injection Molding Tooling. Polymer Engineering and Science, 1265-1279.
25. Li, C.L. (2001). A future-based approach to injection mold cooling system design, Computer Aided Design, 1073-1090.
26. Lin, J.C. (2002). Optimum cooling system design of a free-form injection mold using an abductive network. Journal of Materials Processing Technology, 226–236.
27. Li, D. and Zhou, H. (2005). Mold cooling simulation of the pressing process in TV panel production. Simulation Modelling Practice and Theory, 273-285.
28. Öktem, H. ve Erzincanlı, F. (2012). Bir Dvd-Rom Ön Kapağının Plastik Enjeksiyonla Basılması Sonucunda Oluşan Çekmeye Etki Eden En Uygun İşlem Parametrelerinin Taguchi Yöntemiyle Belirlenmesi, 3. Ulusal Tasarım İmalat ve Analiz Kongresi Balıkesir, 431-441.
29. Yılmazçoban, İ. K. (2003). Plastik Enjeksiyon Kalıplarında Bilgisayar Destekli Malzeme Akış Analizleri Ve Kavite Optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi F. B. E. , Sakarya.
30. Akyürek, A. (2009). Plastik Enjeksiyon Süreci Optimizasyonunda Yapay Zeka Tekniklerinin Kullanımı, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
31. İçten, B.(2004). Plastik Enjeksiyonda Basınç, Sıcaklık, Zaman, Hız Gibi Faktörlerin Parça Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
32. Demirer, A. (1997). Enjeksiyon Yöntemiyle Şekillendirilecek Plastik Mamullerin Tasarım Kuralları, Sakarya Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Sakarya.
33. Akyüz, Ö. (2006). Plastikler ve Plastik Enjeksiyon Teknolojisine Giriş. Pagev Yayınları.
34. MPA Solution for Mold Design, (2003).
35. ArGe Mühendislik, (2001). Solidworks ile Kalıp Tasarımı. Ankara: Cad-Cam Dizayn Dergisi, 1(3), 80.
36. Çakır, Y., Özdemir, A. ve Güldaş, A. (2001). Plastik Ürünlerde Çekme Miktarına Etki Eden Enjeksiyon Parametrelerinin İncelenme Teknolojisi, 1(2), 19-29.
37. MEB. (2006). Temel Plastik. Enjeksiyon Kitabı. Ankara: Megep Modüller, 5.
38. İnternet: Solidworks Materials. Cipec. URL:
http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fhelp.solidworks.com%2F2 011%2FTurkish%2FSolidWorks%2Fsldworks%2FAllContent%2FSolidWorks%2FC ore%2FMaterials%2FHIDD_DLG_MATERIAL_EDITORtr&date=2016-07-21, Son Erişim Tarihi: 12.04.2016.
39. İnternet: Solidworks Materials. Cipec.URL:
http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fhelp.solidworks.com%2F2 011%2FTurkish%2FSolidWorks%2Fsldworks%2FAllContent%2FSolidWorks%2FC
ore%2FMaterials%2FHIDD_DLG_MATERIAL_EDITOR&date=2016-07-21, Son Erişim Tarihi: 12.04.2016.
40. İnternet: Abs.Cipec. URL:
http://www.webcitation.org/query?url=https%3A%2F%2Ftr.wikipedia.org%2Fwiki
%2FAkrilonitril_b%25C3%25BCtadien_stiren&date=2016-07-21, Son Erişim Tarihi: 12.04.2016.
41. Akkurt, S. (1991). Plastik Malzeme Bilgisi. (Beşinci Basım). İstanbul: Birsen Yayınevi, 150.
42. İnternet: Geri Dönüşüm. Cipec. URL:
http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fwww.gerikazanimplastik.c om%2F%3Fpnum%3D33%26pt%3DABSAKR%25C4%25B0LON%25C4S&date=
2016-07-21, Son Erişim Tarihi: 12.04.2016.
43. MEB (2013). Plastik Teknolojisi Katı Modelleme 3. Ankara: Megep Modüller, 57.
44. Bıçakçı, A. (2003). Solidworks ve SolidCAM. (Birinci Baskı). Türkiye: Kodlab Yayınevi, 340.
45. MEB (2013). Katı Modelleme. Ankara: Megep Modüller, 54.
46. İdrizoğlu, İ. (2010). Bilgisayar Destekli Plastik Enjeksiyon Kalıp Tasarımı ve Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
ÖZGEÇMİŞ
Kişisel Bilgiler
Soyadı, adı : TUGAYTİMÜR, Canan
Uyruğu : T.C.
Doğum tarihi ve yeri : 23.05.1982 AĞRI
Medeni hali : Evli Lisans Gazi Üni. Makine Resmi ve Konst.Öğrt.
Ö
2007
Lise Halit Narin Anadolu Teknik Lisesi 2005
İş Deneyimi
Kitap okuma, Seyahat etme, Sinema, Yüzmek, Resim Yapmak