Plastik kompozit levha üretimi için çift tüp basınçlı enjeksiyon sistemi tasarımı ve levhaların özelliklerinin incelenmesi

T.C.

TRAKYA ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

Plastik Kompozit Levha Üretimi için Çift Tüp Basınçlı Enjeksiyon Sistemi Tasarımı ve

Levhaların Özelliklerinin Ġncelenmesi

Mak. Müh. DerviĢ ÖZKAN YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı Tez Yöneticisi: Yrd.Doç. Dr. E. Selçuk ERDOĞAN

T.C.

TRAKYA ÜNĠVERĠSTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

Plastik Kompozit Levha Üretimi için Çift Tüp Basınçlı Enjeksiyon Sistemi Tasarımı ve

Levhaların Özelliklerinin Ġncelenmesi

Mak. Müh. DerviĢ ÖZKAN

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

T.C.

TRAKYA ÜNĠVERĠSTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

Plastik Kompozit Levha Üretimi için Çift Tüp Basınçlı Enjeksiyon Sistemi Tasarımı ve

Levhaların Özelliklerinin Ġncelenmesi

Mak. Müh. DerviĢ ÖZKAN YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

Bu tez …./…./…… tarihinde aĢağıdaki jüri tarafından kabul edilmiĢtir

Yrd. Doç. Dr. Nusret MEYDANLIK Yrd. Doç. Dr. Hayrettin BEYNEK Jüri Üyesi Jüri Üyesi

Yrd. Doç. Dr. E. Selçuk ERDOĞAN Jüri Üyesi-Tez DanıĢmanı

Yüksek Lisans Tezi

Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Bölümü

ÖZET

Günümüz dünyasında plastik malzemelerin yaygınlığı, çok çeĢitli oluĢu ve en önemlisi, uygun fiyat gereksinimleri bakımdan çok yaygın kullanımın olması ve dolayısıyla farklı iĢ olanaklarının fazlalığı nedeniyle çeĢitli makineler daha rahat bir yaĢam tarzı için imal edilmektedir. Bu niteliklerden dolayı, birçok alan da kullanılan plastik malzemeler hemen hemen her alana girmiĢ ve metallerin yerini alarak plastik kullanımını kolaylaĢtırmıĢtır. Plastik malzemelerin düĢük sıcaklıkta iĢlenebilme özelliğinden dolayı da maliyeti yüksek olan diğer birçok malzemeden daha iyi sonuçlar elde edilmektedir.

Plastik malzemelerin ergime sıcaklıklarının metale göre daha düĢük olması, iĢlenebilme kolaylıkların olması, karmaĢık yapıdaki iĢlemlerin daha rahat yapılabilmesi vb. özelliklerinden dolayı plastik malzeme üretimi daha yaygın hale gelmiĢtir. Yapılan birçok plastik malzeme üretimi için imal edilmiĢ olan farklı türlerdeki makineler sayesinde plastik üretimi gün be gün artmıĢtır. DeğiĢik türdeki yöntemler ile üretilen plastik malzemelerin yapımında kullanılan en yaygını ve en çok bilineni enjeksiyon tipi makinelerdir. Bu çalıĢmada enjeksiyon makinesi çift taraflı olarak imal edilmiĢtir ve böylece var olan enjeksiyon makineleri incelenerek aynı amaçta fakat farklı bir sistemde çalıĢan çift tüp basınçlı enjeksiyon makinesi tasarlanmıĢ ve üretilen levha (profil) malzemeleri incelenmiĢtir.

Master Thesis

Trakya University Graduate School of Natural and Applied Sciences

Department of Mechanical Engineering

ABSTRACT

In today’s world plastic materials are used very widely because of their prevalence, variety and affordability, which also brings an abundance of job opportunities and because of this abundance various machines are manufactured to create a more comfortable lifestyle. Because of these characteristics, plastic materials are used in almost every area and by replacing the metals made the usage of plastics easier. Because of the workability of the plastic materials at low temperatures, better results are obtained when compared to other materials which have higher costs.

Production of plastic materials has become more prevalent because of plastics’ lower melting points compared to metals, the ease of their workability, their efficiency when handled in complex processes and etc. Production of plastic materials has increased day by day thanks to the different types of machines for the production plastics. The machines which are used in the production of different plastics are the injection type machines. In this study, two-sided injection machine has been manufactured and in this way by examining the existing injection machines, with the same goal but working with a different system double-tube pressure injection machine has been designed and the manufactured board materials have been analyzed.

ÖNSÖZ

Hazırlanan bu yüksek lisans tezinde, enjeksiyon makinesi bilinenden farklı olarak çift tüp basınçlı bir Ģekilde tek bir kalıba enjekte edilmiĢ olarak imal edilmiĢtir ve böylece bu yeni makine de üretilen ürünlerin deneyleri yapılmıĢtır.

Bu tezin hazırlanmasında yardımlarını esirgemeyen ArĢ. Gör. Ümit HÜNER’E, tez çalıĢması boyunca teknik yardım sağlayan MĠSAN MAKĠNA Ģirketinin sahibi Sayın Mesut BAYDAR’ a teĢekkür ederim.

Aynı zamanda tez çalıĢmam süresince danıĢmanlığımı yaparak beni yönlendiren Yrd. Doç. Dr. Selçuk ERDOĞAN’A teĢekkür ederim.

ĠÇĠNDEKĠLER

2.1. Plastiklerin Genel Özellikleri ... 14

2.1.1.Termoplastikler ... 14

2.1.2.Termosetler ... 15

2.1.3.Elastomerler ... 15

2.2.Enjeksiyon Makinesinde Kullanılan Plastikler ... 16

2.3.1. Polipropilen (PP) ... 17

2.3.2. Polikarbonat (PC) ... 18

2.3.3. Polietilen (PE) ... 19

2.3.4. Polivinil Klorür (PVC) ... 20

2.3.5. Polistiren (PS) ... 21

2.3.6. Akrilonitril Butadien Stiren (ABS) ... 21

2.4. Kompozit ... 23

2.4.1. TEMEL ÖZELLĠKLERĠ ... 24

2.5. Plastik Enjeksiyon Makinesi ... 26

2.5.1. Enjeksiyon Makinesinin Tanımı ... 26

2.5.2. Enjeksiyon Yönteminin Avantajları ... 27

2.5.3. Enjeksiyon Yönteminin Dezavantajları ... 27

2.5.4. Enjeksiyon Makinelerinin Üniteleri ... 28

2.5.5. Enjeksiyon Ünitesi ... 28

2.5.6. Bir Enjeksiyon Ünitesinin Ana Görevleri, ... 29

2.5.7. Bir Enjeksiyon Ünitesinin Önemli Elemanları ... 29

2.6.1. Hidrolik: ... 32

2.6.2. Elektrik: ... 32

2.6.3. Hidro-elektrik: ... 32

3. TASARIM ... 33

3.1. Çift Beslemeli Enjeksiyon Makinesi Ġmalatı ... 33

3.1.1. Çift beslemeli Enjeksiyon Makinesinin Kısımları ... 34

3.1.2. Kovan Tasarımı ... 35 3.1.3. Huni Tasarımı... 36 3.1.4. Hidrolik Silindir ... 37 3.1.5. Rezistans ... 39 3.1.6. Mil ... 40 3.1.7. Destek Ayakları ... 41 3.1.8. Kalıp ... 42 3.2. Hesaplamalar ... 44 3.3. Burkulma ... 44 3.4. Hidrolik Ünite ... 46 3.4.1. Hidrolik ... 46

3.4.2. Hidrolik Sistem ve Devre Elemanları ... 47

3.4.3. Bir Hidrolik Sistemde Bulunan Devre Elemanlar ... 48

3.5. Pompanın Seçimi ve Hesabı ... 48

3.6. Kullanılacak Olan Motor Gücü ... 50

3.7. Kullanılacak Olan Yağ Tankı Kapasitesi ... 51

3.8. Pistonların Kaldırma Hareketi Hızı ... 52

4. DENEYSEL ÇALIġMA ... 53

5.TARTIġMA ... 56

KAYNAKLAR ... 58

ġEKĠL LĠSTESĠ

ġekil 1. Plastik granüller ... 16

ġekil 2. Enjeksiyon Makinesi ... 26

ġekil 3. Enjeksiyon Makinesinde Üretilen Ürünler ... 27

ġekil 4. Enjeksiyon ünitesinin elemanları ... 29

ġekil 5. Ġki kademeli paralel kızağa sahip enjeksiyon makinesi ... 30

ġekil 6. Dikey Enjeksiyon Makinasi ... 31

ġekil 7. Ġki paralel kovanlı enjeksiyon makinesi ... 31

ġekil 8. Çok kovanlı enjeksiyon makinesi ... 32

ġekil 9. Çift beslemeli enjeksiyon makinesi tasarımı. ... 33

ġekil 10. Ġmal edilen enjeksiyon makinesi. ... 34

ġekil 11. Kovan ... 35

ġekil 12. Huni ... 36

ġekil 13. Hidrolik Silindir ... 37

ġekil 14. Hidrolik Silindir ve Kovan... 38

ġekil 15. Rezistans ... 39

ġekil 16. Rezistans ve Takoz (Bronz) ... 39

ġekil 17. Mil ... 40

ġekil 18. Destek ayağı ve Kelepçe ... 41

ġekil 19. Destek ayağı ve Kelepçe ... 41

ġekil 20. Hatalı Yolluk ... 42

ġekil 21. Yollukların yenilenmesi ... 43

ġekil 22. Yollukların ve kalıbın imalat aĢamasında denenmesi ... 43

ġekil 23. Euler’e göre Burkulma ... 45

ġekil 24. Rod Burkulma Tablosu ... 45

ġekil 25. ÇalıĢmamızdaki Hidrolik Ünite ... 46

ġekil 26. Hidrolik Devre ve Elemanları ... 47

ġekil 27. Hidrolik DiĢli Pompasının Yapısı ... 48

ġekil 28. Hidrolik ünite ve Tank ... 51

ġekil 29. Hidrolik Sistemin ġeması ... 52

ġekil 30. Kalıptan çıkan ürün ... 53

ġekil 32. Instron’daki numune ... 54

ġekil 33. Polipropilen grafiği ... 55

ġekil 34.Tablo verileri ... 55

ġekil 35. Ġmal edilmiĢ enjeksiyon makinesi ... 56

1. GĠRĠġ

Plastik ürünlerin günümüzde pek çok alanda kullanımı bulunmaktadır. Bu ürünler tıbbı malzemelerde, gıda üretiminde, otomotiv sektöründe, uzay ve havacılık sektöründe ve daha birçok alanda kullanılmaktadır. Plastik malzemelerin üretiminde en çok kullanılan yöntemlerden biri de enjeksiyon kalıplama yöntemidir. Ülkemizde yaygın olarak kullanılan enjeksiyon kalıplama üretim tekniği, seri üretime uygunluğu ve ürün geometrisinde sınırlandırmaların az olması nedeni ile en sık kullanılan plastik Ģekillendirme yöntemidir.

Enjeksiyon kalıplama üretim tekniği, ham plastik (granül) malzemenin ergitilerek belli bir ısıda ve bir kalıba basılması ya da enjekte edilmesi iĢlemidir. ĠĢlem sırasında plastik malzeme iĢlem gerçekleĢtikten sonra soğuyarak kalıbın Ģeklini alır. Plastik malzeme belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılıp kalıba enjekte eden yani, basıncı sağlayan, malzemenin kalıba dolmasından sonra onun soğumasını temin eden ve mekanizmayı destekleyen ve plastik malzeme soğuduktan sonra kalıptan çıkarılmasını sağlayan mekanizmayı içeren makineler enjeksiyon makineleridir.

Enjeksiyon makineleri, 1800’lü yılların sonlarında baĢlamıĢ olan enjeksiyon kalıplama ile ilk temelini atmıĢ ve bu teknik sayesinde endüstriyel alanında, sağlık alanında ve uzay alanında ilerlemeler gerçekleĢmeye baĢlamıĢtır. 1868’de John Wesley Hyatt bir kalıba selüloit enjekte ederek bilardo topu imal etmiĢtir. 1872’lerde John ve kardeĢi Isaıah Hyatt enjeksiyon kalıp makinesinin patentini almıĢtır ve bu makine onların isteklerini karĢılayan basit bir pistona sahip bir makinedir. Plastik endüstrisinin ilerlemesi ile de 1946 yılında James Hendry Hyatt kendi yapmıĢ olduğu matkap tasarımını değiĢtirerek ilk vidalı enjeksiyon makinesini imal etmiĢtir. BaĢka bir deyiĢle, matkabı silindirin içersine yerleĢtirerek plastik malzemeyi ilerletmeden önce karıĢtırmıĢtır ve bundan sonrada malzemeyi kalıbın içine itmiĢ ve günümüz enjeksiyon makinelerinin öncülüğünü yapmıĢtır.

Plastik enjeksiyon makinesinde son yıllarda farklı yöntemler göze çarpmaktadır. Bunlardan birincisi; tam-elektriksel makineler ki bu makineler Amerika BirleĢik

Devletlerinde satılan enjeksiyon preslerinin yarısı tam elektriksel makinelerdir. Bu oran 2005 de %40 idi ve tam elektriksel makine oranlarında istikrarlı bir artıĢ vardır. Japonya’da tam-elektriksel makine oranı daha da yüksektir. Ġkinci olarak, Gaz itiĢli enjeksiyon teknolojileri oldukça eskiden beri bilinmekte beraber özellikle son yıllarda dünya piyasalarında bu teknolojinin kullanımında önemsenecek artıĢlar gözlenmektedir. Son yıllarda artarak kullanılan baĢka bir yenilik ise, multi-komponent enjeksiyon kalıplama teknikleridir. Multi-komponent enjeksiyon tekniğinde, iki veya daha fazla sayıdaki değiĢik polimerik malzeme veya değiĢik renkteki aynı polimer aynı kalıba art arta enjekte edilmektedir.[Sokullu,2007]

Ülkemizde çok yaygın olarak kullanılan bu tip makineler daha çok tek tip üretilmiĢ olup seri imalat için yaygın bir Ģekilde kullanılırlar iĢte bu nokta da diğerlerinden farklı olarak yeni tip makine tasarımları düĢünülse de pek o kadar yaygın değildir belki maliyet beklide seri üretim için değiĢik nedenler olabilmektedir bu nedenle; bu çalıĢmada tek tip modelinden farklı bir biçimde çift taraflı bir enjeksiyon makinesi düĢünülmüĢ ve normal enjeksiyon makinelerinden farklı olarak çift basınçlı enjeksiyon makinesi imal edilmiĢtir. BaĢka bir deyiĢle, tek taraflı olarak basınç uygulanan sistem çift taraflı (karĢılıklı) bir Ģekilde düĢünülmüĢ ve gerçekleĢtirilmiĢtir.

Ġmal edilen bu makine belki de tek tiplerden daha da iyi olacak belki de seri üretim için daha iyi olabilecektir. Ancak, Ģunu da unutmamak gerekir ki, en önemli olanı maliyeti daha aĢağıya çekerek iĢ gücünü artırmaktır. Üretilecek parça açısından karĢılıklı her iki taraftan uygulanan kuvvet ile kalıpta dolgunun sıkılaĢtırılması ve birleĢme hatlarının kalıptaki ısıtıcılar ile önlenmesi ile istenilen boyut ve özelliklerde enjeksiyon ürünü parçalar elde edilebilmektedir. Makinenin bir tarafına baĢka bir malzeme diğer tarafına baĢka bir malzeme koyarak aynı anda farklı malzemeleri tek bir parça halinde elde edilebilecek tüp sistemli enjeksiyon iĢlemi de bu tasarım ile mümkün olabilmektedir.

2. PLASTĠK ENJEKSĠYON

Plastikler, normal sıcaklıkta genellikle katı halde bulunan, basınç ve ısı kullanılarak mekanik yöntemlerle Ģekillendirilebilen veya kalıplanabilen organik polimerik maddelerdir. Plastiklerin metalik malzemelerle karĢılaĢtırıldıklarında kendilerine özel ve büyük değiĢiklikler gösterirler böylelikle gerinimlere hassastırlar. Sıcaklık duyarlılıkları metallere nazaran çok yüksektir. Plastikler kimyasal yapı olarak bir birileri ile zincirsel bir bağlanma gösteren çok sayıdaki “mer” molekülünden oluĢurlar. Bu birçok yapı poly öneki ile polimer adını alır ve uzun moleküllerden oluĢur. [ Koçak M., Abalı B.E., 2006]

Plastikler üç temel gruba ayrılırlar ; 1.Termoplastikler,

2.Termosetler, 3. Elastomerler.

2.1.1.Termoplastikler

Isı ve basınç uygulandığında plastik özelliklerini kaybetmeyip koruyan plastikler olup, ısı ve basınç uygulayarak, birçok defa biçimlenebilirler. Termoplastiklerin kullanılma süreleri, malzemenin yorgunluğuna bağlıdır ve kendi ağırlıkları altında 55°C ile 120°C arasında, bazen de yapılarına bağlı olarak 260-270°C’ye varan sıcaklıklarda iĢlevliğini kaybederler. Bundan dolayı, termoplastiği iĢleme sırasında sıcaklık çok iyi kontrol edilmelidir. Genel olarak plastik olarak bilinen termoplastikler, çok geniĢ bir üretim yapan petrokimya sektörünün son ürün gruplarındandır. Termoplastikler üretim teknolojisi ve kullanım alanlarına göre mühendislik plastikleri ve genel amaçlı plastikler olarak iki grupta toplanabilir. Birçok alanda kullanılan plastik malzemeler ki bunlardan bazıları; Polikarbonat (PC), Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS), Polifenil Oksit (PPO) gibi mühendislik plastikleri mekanik ve ısı özellikleri nedeniyle metallerin yerine kullanılabilmektedir.[ Koçak M., Abalı B.E., 2006]

2.1.2.Termosetler

Bir kereliğine ısı ve basınç altında biçimlendirildikten sonra yeniden biçimlenemeyen plastiklerdir. Yalnızca bir defa iĢlenebilirler, çünkü Ģekillendirme iĢlemi sırasında kimyasal değiĢim ile Ģebeke yapısına dönüĢürler ve plastik özelliğini yitirerek sert bir madde haline gelirler. Böylelikle torna, freze gibi makinelerde iĢlenebilir. Termosetlerin piyasada birçok türleri vardır. Kendilerine özgü özelliklerinden dolayı termoset plastikler tek baĢlarına kullanılamayıp, termoplastikler gibi diğer katkı maddeleri ile karıĢtırılarak kullanılırlar. Termosetler yapılarına göre 60°C ile 150°C arasında, bazıları ise 230°C sıcaklığa kadar kararlıdırlar. Daha yüksek sıcaklıklarda iĢlevlerini kaybederler. Plastikler metalik ve diğer mühendislik malzemelerine göre farklı özelliklere sahiptirler. Plastiği oluĢturan polimerlerin molekül ağırlığı, yapısı, çapraz bağlanma derecesi ve iskeletin içerdiği fonksiyonel gruplar, plastiği fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkiler. [ Koçak M., Abalı B.E., 2006]

2.1.3.Elastomerler

Elastomer terimi kauçuk terimiyle birbirilerinin yerine kullanılabilirler. Elastomerler amorf yapılı polimerlerdir. Normal kullanım sıcaklıkları camsı geçiĢ sıcaklıklarının üzerindedir, böylelikle büyük oranda moleküler parça hareketi olasıdır. Elastomerler eritilmez ve çözülmezler, ancak ĢiĢebilirler. Elastomerler hafif çapraz bağlantılıdırlar ve bu nedenle oda sıcaklığında yumuĢak, esnek bir durumda bulunurlar. Elastomerlere örnekler olarak otomobil lastikleri ve kauçuk contalar sayılabilir. [ Koçak M., Abalı B.E., 2006]

2.2.Enjeksiyon Makinesinde Kullanılan Plastikler

Plastik; maddenin en küçük yapı taĢı olan atomların bir zincirin halkaları gibi birbirine bağlanarak oluĢturduğu büyük molekül yapılı sentetik maddelerdir. Plastiğin en küçük yapı taĢını oluĢturan bu tür büyük moleküllere literatürde makro molekül adı verilir ve her atom birleĢme değeri ile yanındaki atoma bağlanır bundan dolayıdır ki bir zincire benzetilebilir.

Plastik terimi genelde sanayide kullanılan bir terimdir ancak bilimsel olarak polimerdir. Bunlara belli iĢlemler uygulanarak Ģekil verilmesi daha çok enjeksiyon makineleri ile gerçekleĢir ve enjeksiyon makinelerinde çok çeĢitli plastik malzemeler kullanılarak değiĢik yada kompleks ürünler elde edilebilir.

2.3. Enjeksiyon Kalıplama Makinesinde Kullanılan Bazı Plastik Malzemelerin Özellikleri ve Kullanım Alanları;

2.3.1. Polipropilen (PP) Özellikleri;

 Çekme direnci en yüksek termoplastiklerden birisidir ve çekme dayanımı 3,5 kg / mm² dir. Bu plastik katkı maddeleriyle güçlendirildiğinde çekme dayanımı 112,5 kg / mm²’den 386 kg / mm²’ye kadar yükseltilebilir.

 Kırılganlığı azdır.

 Ġyi bir aĢındırma özelliğine sahiptir ve sürtünme katsayısı ortadadır.

 Isıya karĢı dirençlidir ve 150o _{C’nin altındaki buhardan etkilenmez.}

 Açık havaya karĢı direnci yükseltir.

 Asitlere karĢı dirençlidir ve sulandırılmıĢ asitlerden etkilenmez.

 Elektrik iletkenliği olmadığı için iyi bir yalıtım maddesidir.

 Yoğunluğu az olan (0,83 gr / cm³) termoplastiklerdendir.

 Kolayca kaynak edilebilir, talaĢlı iĢlenebilir. Uygun yapıĢtırıcılarla yapıĢtırılabilir, baskı ve markalama yapılabilir.[Megep,2006]

2.3.1.2. Uygulama Alanları

En çok ev aletlerinin yapımında, hastane ve fizik laboratuarı aletleri, pil koruyucu kutusu, taĢıma çantası, sandalye ve sehpa, çöp sepeti, çamaĢır makinesi merdanesi, pedal, su tesisatı bağlantı elemanları, otomotiv sanayisinde kopolimer olarak akümülatör gövdesi, elektrik kablosu, ayakkabı topuğu, halat ve boru yapımında kullanılır. [Megep,2006]

2.3.2. Polikarbonat (PC) Özellikleri;

 Yoğunluğu 1,2 gr / cm³’dür.

 Boyutsal ölçülerinde değiĢiklik olmayan en iyi termoplastiklerdendir. Çekme payı % 0,0125 mm’den azdır.

 140 oC’ye kadar sıcaklıklara karĢı dayanıklıdır.

 ġeffaftır ve ıĢık kırılma indeksi 1,586’dır.

 Mekanik özellikleri çok iyidir, çekme dayanımı 668 kg / cm²’dir.

 60 oC’ye kadar olan sıcak sudan etkilenmez.

 Elektrik iletkenliği yoktur. Bu nedenle iyi bir yalıtım maddesidir ve nemden etkilenmez.

 ġeffaf olmasına rağmen bütün renkler verilebilir.

 IĢıktan ve açık havadan etkilenmeyen bir malzemedir. [Megep,2006]

2.3.2.1. Uygulama Alanları

Hafif, dayanıklı ve saydam oluĢu nedeniyle sinyal lambaları dâhil otomotiv sanayinde, sokak ve trafik lamba kapakları, pencere camı, elektronik ve telekomünikasyon parçaları, büro ve iĢ makineleri gövdeleri, gıda ambalajında, ev alet ve takımları, reklam panoları, inĢaat ve dekorasyon parçaları yapımında kullanılmaktadır. [Megep,2006]

2.3.3. Polietilen (PE)

2.3.3.1. Alçak Yoğunluklu Polietilen Özellikleri;

 Süt beyaz renktedir.

 Kimyasal maddelere ve korozyona dayanıklıdır.

 IĢığa ve açık havaya dayanıklı değildir. Katkı maddeleri katılarak bu problem ortadan kalkar.

 80–85 o C’ye kadar kullanılabilir.

 Yoğunluğu 0,91 gr/cm³’dür.

 Mekanik dayanımı orta derecede olup, uzaması ve darbe dayanımı yüksektir.

 Elektrik yalıtımı çok iyi olup, yüksek frekanslı yerlerde teflon grubu plastiklerden hemen sonra gelen uygun bir malzemedir.

 Levha ve parça halinde sıcak hava ve diğer yöntemlerle kaynak edilebilir. Sıcak dikiĢle yapıĢtırılabilir. [Megep,2006]

2.3.3.2. Uygulama Alanları

Ambalaj torbaları, sera örtüleri, ĢiĢe, bidon, beyaz eĢya, oyuncak, çeĢitli makine parçaları yapımında kullanılır. [Megep,2006]

2.3.3.3. Yüksek Yoğunluklu Polietilen Özellikleri;

 Suya, kimyasal maddelere karĢı direnci iyidir.

 IĢığa ve açık havaya karĢı dayanıklı değildir. Katkı maddeleri katılarak bu problem ortadan kalkar.

 Mekanik özellikleri çok iyi olup özellikle darbe ve çekme dayanımları yüksektir.

 Çekme dayanımı 225–350 kg /cm², sıcaklık dayanımı 100 o_{C üzerindedir.}

2.3.3.4. Uygulama Alanları

Basınçlı borular, gaz dağıtım boruları, ĢiĢe, bidon, beyaz eĢya, makine parçaları, oyuncak, elektrik ve elektronik eĢya, suya dayanıklı olduğundan tekne ve depo, poĢet torba yapımında kullanılır. [Megep,2006]

2.3.4. Polivinil Klorür (PVC) Özellikleri;

 Yoğunluğu 1,4 gr/cm³’dür.

 Kimyasal etkilere ve aĢınmaya karĢı direnci fazladır.

 Kolayca renklendirilebilir.

 Çekme dayanımı 140–240 kg/cm²’dir.

 Açık havadan etkilenmezler ve su emme özelliği yok denecek kadar azdır.

 Elektrik yalıtım özelliği iyidir. [Megep,2006]

2.3.4.1. Uygulama Alanları

Yalıtım malzemesi olarak ince zil tellerinde, kalın yeraltı kablolarında, boru, elektrik süpürgesi parçaları, elektrik bağlantı setleri, dalgıç ayakkabıları, oyuncak, koltuk ve yatak süngerleri, teyp sanayi, ince film halinde kâğıt ve kumaĢ gibi maddelere kaplanabilmektedir. Dosya kapakları, döĢemecilik, tıbbî cihazların yapımında da kullanılmaktadır. [Megep,2006]

2.3.5. Polistiren (PS) Özellikleri;

 Yoğunluğu 1,05 gr/cm³’dür.

 ġeffaf ve renksizdir.

 Tüm renkler verilebilmektedir.

 Mekanik özelliği iyidir ve çekme dayanımı 4,9 kg / mm²’dir.

 Açık havadan etkilenmez ve kapalı yerde çevreye çok iyi uyum sağlar.

 Cam tozu ile güçlendirildiğinde büzülme miktarı yok denecek kadar azdır.

 Üretimi kolay ve zaman alıcı değildir.

 Elektrik yalıtım özelliği iyidir. [Megep,2006]

2.3.5.1. Uygulama Alanları

Paketleme iĢlerinde, oyuncak, ev eĢyası, tarak, kapak, bir defalık kullanım için tabak, çöp sepeti, ıĢıklandırma panosu, teyp kaseti, döĢemecilik, çeĢitli makine aksamları, telefon, bilgisayar, elektrik ve elektronik endüstrisi için gerekli parçalarda, gıda, tekstil sanayisinde kullanılır. [Megep,2006]

2.3.6. Akrilonitril Butadien Stiren (ABS) Özellikleri;

 Yoğunluğu 1,04 gr /cm³’dür.

 Mekanik özelliği çok iyidir.

 Çekme dayanımı 560 kg/cm², cam elyaf katkılı 773 kg/cm², karbon elyaf katkılı 1125 kg/cm², ABS – PC alaĢımında 635 kg/cm²’dir.

 Sertlik, darbe dayanımı ve uzama değerleri de bu değiĢime paralel olarak artar veya azalır.

 Ġyi bir yüzey kalitesine sahiptir.

 AĢınmaya karĢı direnci fazladır.

 Nem alma özelliğinden dolayı kullanmadan önce 2 saat kadar 80–90 o_C’de kurutulur.

 Su ve rutubetten etkilenmez. [Megep,2006]

2.3.6.1. Uygulama Alanları

Televizyon ve güç donanımı kabinleri, anahtar kutuları, ızgara ve gövde panelleri, takım çantası, tıbbı emme pompaları, dekoratif eĢya, oyuncak, telefon gövdeleri, büro iĢ makineleri gövde ve parçaları, boru ve bağlantılarında kullanılır. [Megep,2006]

2.4. Kompozit

Birbirlerinin zayıf yönünü düzelterek üstün özellikler elde etmek amacıyla bir araya getirilmiĢ değiĢik tür malzemelerden veya fazlardan oluĢan malzeme sistemine kompozit malzeme denir.

Amerika da GRP (Glass fiber Reinforced Plastic) Ġngiltere’de FRP ( Fiber glass Reinforced Plastic)

Fransa’da PRFV ( Plastique Renforce de Fibres de Verre) Almanya’da GFK (Glasfaser Kunstsoffe)

Ġtalya’da PRFV (Plastici Rinforzati di Fibro di Vetro)

Türkiye'de CTP (Cam elyaf takviyeli polyester) olarak adlandırılır. [Türkkompozit]

Kompozit malzemeler reçine ve takviye bileĢenlerinden meydana gelir. Kompozitler temel olarak kalıp görevi gören reçine içine gömülmüĢ sürekli veya kırpılmıĢ elyaflardan oluĢmaktadır. Bu bileĢenler birbirleri içinde çözülmezler veya karıĢmazlar.

Kompozit malzemelerde elyaf sertlik, sağlamlık gibi yapısal özellikleri, plastik reçine malzemesi ise elyafın yapısal bütünlüğü oluĢturması için birbirine bağlanması, yükün elyaf arasında dağılmasını ve elyafın kimyasal etkilerden ve atmosfer Ģartlarından korunmasını sağlar. Son 30 yılda reçine ve fiber teknolojisinde ilerlemeler görülmektedir. Bunun sonucu olarak geliĢmiĢ kompozit malzemelerle, konvansiyonel malzemelerin elastisite parçalarına ulaĢılmıĢtır. Kompozit malzemelerin, metal malzemelere tercih edilmelerinin nedeni ağırlık olarak % 25’lere ulaĢan miktarda malzeme tasarrufu sağlamalarıdır. Bununla birlikte aĢağıda sıralanan avantajlar bu malzemelere olan istekleri göstermektedir. [Türkkompozit]

A) Ġyi bir görünüm vermeleri, B) Diğer malzemelere uyumluluğu,

C) Kolay imal edilebilirlik ve yüksek üretim miktarları, D) DüĢük maliyet,

E) Kalite,

G) Ham malzeme temin kolaylığı,

H) Çok iyi fiziksel ve kimyasal özellikler.

2.4.1. TEMEL ÖZELLİKLERİ

1- Hafiftirler. Polimer kompozitler genelde 1,5 – 2 gr / cm3 yoğunluğundadır. Metal kompozitler, 2,5 – 4,5 gr / cm3 olmakla beraber özellerde sıçrama görülebilir. Seramik kompozitler ise ikisi arasındadır.

2- Rijitlik ve boyut kararsızlığı vardır. GenleĢme katsayıları nispeten düĢük olup sert, sağlam bir yapı ve büyük bir boyut kararlılığı gösterir.

3- Yüksek mekanik özelliklere sahiptir. Çekme, basma, darbe, yorulma dayanımları çok yüksektir. Yüksek darbelerde kalıcı deformasyona sebep vermeksizin tekrarlanan esnemeye müsaade eder.

4- Kompozitler birçok kimyasal maddelere, bu arada asitler, çözücüler ve açık hava Ģartlarına karĢı son derece direnç gösterirler. Kimya tesisleri için çok kullanılan malzemelerdir.

5- Yüksek ısı dayanımı söz konusudur. Kompozitlerin ısı dayanımı sıradan plastiklere göre yüksektir. Yüksek alev azalması, aĢındırıcı gazlar bulunmaz, yangın yayılmasına engel olurlar. Erime ve damlama görülmez.

6- Elektriksel özellikler kompozitlerde isteğe göre ayarlanabilmektedir. Metal Matrisli BirleĢik Malzemeler (MMC) iletkendir.

7- Çatlak ilerlemesi olayı en aza düĢürülmüĢtür.

9- Anti mikrobik özelliğe sahiptirler, özellikle gıda, ilaç ve kimya sanayi için son derece güvenlidirler.

10- Korozyon problemi kesinlikle görülmez. Paslanma ve çürümede, çeliğe karĢı oldukça iyidirler.

11- Kopma uzaması metallere göre daha yüksektir.

12- Yorulma dirençleri oldukça yüksektir.

13- Ağırlıkça tasarruf edilmiĢtir. Montajı kolaydır, nakliye ücretinden büyük kazançları vardır.

14- Geri dönüĢüm özelliklerine sahip değillerdir. Eritilip hurda özelliği yoktur. [Türkkompozit]

2.5. Plastik Enjeksiyon Makinesi

2.5.1. Enjeksiyon Makinesinin Tanımı

Plastik malzemelerin enjekte etme yöntemiyle kalıplanmasında kullanılan makinelere, Enjeksiyon Makineleri denir.

Plastik malzemeleri biçimlendirmede "ekstrüzyon kalıplama, rotasyonel kalıplama, basınçta ısı ile biçimlendirme, ĢiĢirme ve enjeksiyon kalıplama gibi" teknikler kullanılmaktadır. Püskürtmeli kalıplama ya da enjeksiyon kalıplama da denen plastik enjeksiyon iĢlemi, plastik eĢya üretiminde kullanılan ve diğer plastik iĢleme yöntemlerine göre her geçen gün artan en önemli yöntemlerdendir. Plastik malzemenin tek bir iĢlemle istenen Ģekilde kalıplanabilmesini sağlaması ve birçok durumda üretilen ürün için son iĢlem gerektirmemesi, bu metodu seri üretim için uygun bir metot haline getirmiĢtir. [Megep,2006]

2.5.2. Enjeksiyon Yönteminin Avantajları

 Hızlı bir Ģekilde üretim yapılabilme özelliğine sahiptirler. (seri üretim)

 Diğer yöntemlere göre düĢük maliyettedir.

 Otomasyona uygundur.

 Hemen hemen hiç son iĢlem gerektirmez.

 Çok değiĢik yüzey, renk ve Ģekillerde ürün elde edilebilir.

 Malzeme kaybı çok azdır.

 Aynı makinede ve aynı kalıpta farklı plastik malzemelerden üretim yapılabilir.

 DüĢük toleranslarda çalıĢılabilir.

 Kalıba metal ve ametal ilave parçalar eklenerek üretim yapılabilir.

 Kalıplanan ürünlerin mekanik özellikleri iyidir. [Megep,2006]

2.5.3. Enjeksiyon Yönteminin Dezavantajları

 Sektördeki yoğun rekabetten dolayı kar oranı düĢüktür.

 Kalıp fiyatları pahalıdır.

 Enjeksiyon makineleri ve yedek parçaları pahalıdır.

 ĠĢlem kontrolü tam olarak sağlanamamıĢtır.

 Ürün kontrolü makine tarafından doğrudan ve sürekli olarak yapılamamaktadır.

 Kalite sürekliliği tam olarak tanımlanamamakta ve sağlanamamaktadır. [Megep,2006]

2.5.4. Enjeksiyon Makinelerinin Üniteleri

 Enjeksiyon ünitesi,

 Mengene ünitesi,

 Kontrol ünitesi,

 Tahrik (hareket) sistemi,

 Kalıp ve kalıp elemanlarıdır. [Megep,2006]

2.5.5. Enjeksiyon Ünitesi

Enjeksiyon ünitesi; yani enjeksiyon gurubunun ana amacı, plastik malzemeyi eritmek ve kalıba enjekte etmektir. Sürekli aynı ağırlıkta ve aynı kalitede parça üretimi için kalıba enjekte edilen malzeme miktarı her seferinde aynı olmalıdır. Bunun için enjeksiyon gurubu sürekli aynı sıcaklıkta homojen malzeme baskısı yapabilmelidir. Plastik teknolojisinin ilk zamanlarında, piston tipi enjeksiyon makineleri kullanılıyordu. Bu makinelerde plastik malzeme sadece kovandan aldığı ısı ile eritiliyordu. [Megep,2006]

Günümüzde artık yaygın bir Ģekilde tercih edilen makinelerde ise enjeksiyon pistonu görevi de gören vida kullanılmaktadır. Bu makinelerde helezon döner ve aynı anda huniden mal alır. Helezonun dönme hareketiyle ileri doğru itilen malzeme, aynı zamanda hem helezonun oluĢturduğu sürtünme ısısı ve kovan ısısıyla erir. Eriyerek ileri hareket eden plastik malzeme, meme boĢluğuna depolanır. Helezon, kalıbı dolduracak kadar malzeme boĢluğuna doluncaya kadar yani, mal alma konumuna ulaĢıncaya kadar geri döner. Geri hareket esnasında helezonun arkasında oluĢan geri basınç, hidrolik pistonu belli değerde sabit tutar. Bu sayede helezonun geri dönme hızı azaltılarak daha homojen bir karıĢım elde edilir. Plastikasyon iĢlemi bitip meme boĢluğu yeterince malzemeyle dolduktan sonra helezon, bir piston gibi yüksek basınçla ileri doğru hareket ederek plastik malzemeyi meme boĢluğundan kalıp içine enjekte eder. [Megep,2006]

2.5.6. Bir Enjeksiyon Ünitesinin Ana Görevleri,

 Huniden kovana giren plastik malzemeyi ısıtıp eritmek,

 Eriyik malzemeyi kalıba enjekte etmek,

 Malzemenin kalıpta sağlam bir ürün haline gelmesi için gerekli tutma basınçlarını sağlamak,

 Rahatça ileri geri hareketi sağlamak,

 Meme ile yolluk burcunu gerekli kuvvetle temas halinde tutabilmek. [Megep,2006]

2.5.7. Bir Enjeksiyon Ünitesinin Önemli Elemanları (malzeme akış yönüne göre )

 Huni,

 Helezon (vida),

 Geri dönüĢsüz valf (çek valf),

 Meme,

 Rezistans. [Megep,2006]

2.6. PLASTĠK ENJEKSĠYON MAKĠNASININ ÇEġĠTLERĠ

Enjeksiyon makineleri kovan çeĢidine göre tek kademeli ve iki kademeli enjeksiyon makineleri olmak üzere iki gruba ayrılır.

Tek kademeli vidalı enjeksiyon makinelerinde ergitme ve enjeksiyon bir ünitede gerçekleĢtirilmektedir. Tek kademeli enjeksiyon sisteminde kovanda malzeme eridikten sonra vidanın dönme hareketi biter ve kovan kalıba doğru hareket ederek ergimiĢ malzemeyi kalıp içerisine iter. [Palabıyık M.]

Ġki kademeli makinelerde ergitme ve enjeksiyon ayrılmıĢtır. Vida enjeksiyon sırasında çalıĢmaya devam eder. Ġki kademeli makineler vidalı enjeksiyon makinelerinden daha karmaĢık ve pahalı makinelerdir. Büyük hacimli parçalar, daha küçük çevrim zamanlarında daha ekonomik olarak basılabilir. Vida sürekli çalıĢtığı için ergitme kalitesi daha yüksektir, sıcaklığı sabittir. Aynı makinede çok farklı hacimlerde parça basılmasına imkân verir. Gerekli hallerde yüksek enjeksiyon basınçlarına ulaĢılabilir. [Palabıyık M.]

ġekil 5. Ġki kademeli paralel kızağa sahip enjeksiyon makinesi [Palabıyık M.]

Enjeksiyon makinesi kovanın konumuna göre yatay ve dikey enjeksiyon makinesi olarak gruplandırılır. Kovanın dik olduğu enjeksiyon makineleri genellikle plastik malzemenin içerisine metal parça gömülecekse kullanılır.

ġekil 6. Dikey Enjeksiyon Makinası. [Töreci Makine, 1999]

Enjeksiyon makineleri kovan sayısına göre tek kovanlı, iki kovanlı veya çok kovanlı enjeksiyon makineleri olarak sınıflandırılır. Tek kovanlı makinelerden tek seferinde tek tip malzeme basılabilir.

Çift kovanlı enjeksiyon makinesi birbirinden bağımsız iki adet enjeksiyon ünitesinin her birinin farklı malzeme basmasını sağlar ki bunu aĢağıdaki Ģekil 7’de görmekteyiz.

ġekil 7. Ġki paralel kovanlı enjeksiyon makinesi

Çok kafalı enjeksiyon makineleri ikiden daha fazla kovan sistemi olan ve aynı anda çok farklı türde malzemeyi kalıba basılmasını sağlar. Bu yöntemlerle birden fazla renkte ve özellikte olan plastik ürünler elde etmek mümkündür. Ġlk malzeme normal enjeksiyon kalıplamada olduğu gibi birincil kovandan enjekte edilir. Bu esnada, birincil kovan sistemi kesilerek ikinci malzeme kalıbın iç hacmini doldurur. Çok kafalı enjeksiyon makineleri iki ya da daha fazla farklı plastik malzemenin enjeksiyon kalıbına basar. Bu yöntemlerle birden fazla renkte ve özellikte olan plastik ürünler elde etmek mümkündür.

ġekil 8. Çok kovanlı enjeksiyon makinesi

Enjeksiyon makineleri öncelikli olarak kullanılan motor sistemlerine göre sınıflandırılır.

1. Hidrolik, 2. Elektrik,

3. Hidro-elektrikdir. 2.6.1. Hidrolik:

Hidrolik presler, Nissei Plastik Endüstrisi Co., LTD Ģirketi tarafından 1983 yılında ilk elektrikli enjeksiyon makinesi sunulana kadar uygulanabilen tek seçenekti. Elektrik presler, aynı zamanda Elektrik Makine Teknolojisi (EMT) tarafından bilinen elektrikli pres, enerji tüketimi azaltarak operasyon maliyetini azaltır ve ayrıca hidrolik presin kuĢatan çevresel endiĢeler için bir adres olmuĢtur.

2.6.2. Elektrik:

Elektrik presler daha sessiz, hızlı ve yüksek doğruluk göstermesine rağmen daha pahalı makinelerdir.

2.6.3. Hidro-elektrik:

Hidro-elektrik enjeksiyon makineleri hidrolik ve elektrik sistemlerinin ikisinden de en iyi özelliklerinin avantajlarını taĢır. Hidro-elektrik makineler dünyanın büyük bir kısmında, Japonya dıĢındayaygındır.

3. TASARIM

3.1. Çift Beslemeli Enjeksiyon Makinesi İmalatı

Ġmal edilmiĢ olan bu çift basınçlı enjeksiyon makinesinin iĢlevi var olan enjeksiyon makineleriyle aynı ancak çalıĢma prensibi farklı bir Ģekildedir. Diğer enjeksiyon makinelerinde helezon (vida) dönerek bir yandan malzeme huniden kovanın içine plastik hammaddeyi alırken bir yandan da ısıtıcılar sayesinde erimeye baĢlar ve istenilen ergime gerçekleĢtiğinde malzemeyi ileri iterek kalıba gönderir. Vida bu iĢlemleri yaparken doğrusal olarak geriye doğru hareket eder. Ancak, imal edilen bu yeni tip enjeksiyon makinesinde bu iĢlemler hidrolik sistem ile çalıĢan karĢılıklı pistonlar sayesinde, pistonun hidrolikten aldığı güç sayesinde ileri geri hareketi ile gerçekleĢir. Bu Ģekilde kalıba malzeme giriĢi iki yönlü olarak sağlanır.

Ġmalatına geçilmeden önce Solidworks programında tasarımı yapılmıĢ birçok model ve fikir geliĢtirilerek gerekli düzenlemeler gerçekleĢtirilmiĢ ve en nihai imalatına geçilmiĢtir.

ġekil 10. Ġmal edilen enjeksiyon makinesi.

Ġmal edilen bu yeni tip enjeksiyon makinesinin her aĢaması gözlenmiĢ olup imalatının her noktasında gözlem yapılmıĢtır.

3.1.1. Çift beslemeli Enjeksiyon Makinesinin Kısımları

 Besleme bölgesi ve kovan kısmı,

 Hidrolik sistem ile çalıĢan piston kısmı,

3.1.2. 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.

3.4.2. Hidrolik Sistem ve Devre Elemanları

Pompa yardımı ile depodan emilen akıĢkana basınç kazandırarak mekanik enerjiye dönüĢtüren sistemlere hidrolik devre adı verilir. Hidrolik devredeki akıĢkanın basıncını, debisini ve yönünü kontrol eden elemanlara hidrolik devre elemanları denir. Bir hidrolik pompanın elektrik motoru veya içten yanmalı bir motor tarafından tahrik edilmesiyle hidrolik enerji elde edilir. Bu hidrolik enerjinin beklenen fonksiyonları yerine getirebilmesi için kontrol elemanları (basınç, yön ve akıĢ kontrol valfleri) tarafından denetlenmesi ve istenilen elemanlara (hidrolik silindir veya hidro-motor) yönlendirilmesi gerekir. Hidrolik sistemler, sıkıĢtırılamaz özellikteki akıĢkanları kullanarak, akıĢkanın basıncının, debisinin ve yönünün kontrol edilebildiği ve elde edilen bu hidrolik enerji ile doğrusal, dairesel ve açısal hareketlerin üretilebildiği, hassas ve kontrol edilebilir hareketlerin sağlanabildiği sistemlerdir.

3.4.3. Bir Hidrolik Sistemde Bulunan Devre Elemanlar 1. Tank (yağ deposu)

2. Hidrolik pompa 3. Hidrolik silindir 4. Hidrolik motor 5. Basınç kontrol valfi 6. Yön kontrol valfi 7. AkıĢ kontrol valfi 8. Hidrolik akümülatör

9. Hidrolik boru ve bağlantı elemanları 10. Sızdırmazlık elemanları

11. Hidrolik filtre.

3.5. Pompanın Seçimi ve Hesabı

Hidrolik pompalar yağ deposundan (tank) bulunan akıĢkan malzemeyi istenen kuvvet de ve debi de makineye gönderen elemanlardır. Hidrolik pompalar mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye çeviren devre elemanlarıdır. ÇeĢitli tasarımları mevcuttur. Ama bu çalıĢmaya uygun olan pompa türü diĢli pompadır, ekonomik olması, hızlı çalıĢması, piyasada yaygın olması ve de sessiz olmasından dolayı seçilmiĢtir.

1. Gövde 2. FlanĢ 3. Mil 4. Yataklama Bloğu 5. Yataklama Bloğu 6. Sızdırmazlık Elamanları 7. GiriĢ Hattı 8. ÇıkıĢ Hattı 9. ,10. DiĢli

Hidrolik pompanın seçiminde öncelikle sistemin kaç sn de hareketini tamamlanması gerektiğini bulmalıyız. Bunu için yaklaĢık değer 250 mm stroktaki hidrolik silindirler için 10 sn civarındadır. Yani, strok süresi t=10sn alınarak gerekli olacak pompa debisi bulunur.

t = (n.AH.60)/ (Q.1000)

Bu denklemden Q (debi) çekilirse;

Q = (n.A.H.60)/ (t.l000)

t: Strok süresi ( s ) H: Strok (on)=25 cm Hidrolik silindir adedi = 1 A: Etkin yüzey alanı ( cm2 ) Q: Yağ debisi ( It / dak )

A = π.d2 / 4 d: piston çapı = 63 mm A = π.632 / 4 = 3115mm2 = 31,15 cm2 Q = (1.31,15.25.60 ) / (30.l000) = 4,67 l / dak

Geometrik hacmi bularak Vg gereken pompa seçilir.

Vg = Q. 1000 / (n. ηv)

n: devir sayısı 1500 dev/dak (Hema katalogdan alınan değerdir.)

ηv: hacimsel verim 0,96 (Hema firmasının yapmıĢ olduğu deneysel çalıĢmalar sonucunda bulunan değerdir.)

Vg = 4, 67. 1000 / (1500. 0, 96) = 3, 24 cm3 / dev

Bulunan bu değere göre 0P1-103 Hema DiĢli Pompa kullanılması uygundur.

3.6. Kullanılacak Olan Motor Gücü

P = N. ηt.600 / Q

P: Basınç (bar) (Normal çalıĢma koĢullarında; basınç 100) N: Kullanılacak motor gücü ( kw )

ηt: Toplam verim pompa için 0,9-0,95 arasındadır.

Q: Debi (It / dak)

100 = N. 0,9.600/4,67

3.7. Kullanılacak Olan Yağ Tankı Kapasitesi

Silindirler içindeki toplam yağ; V = A. H. n

n: Silindir Adeti. A = 31,15 cm2 H = 25 cm

n = 1 (1 adette döndürme silindiri eklenmiĢtir.)

V = 31,15.25.1 = 0,8lt yağ kullanılacaktır.

Bu çalıĢmada kullanılacağımız yağ tankı kapasitesi de 5 lt’dir ki bu bizim sistemimizi çalıĢtırmaya yetecektir.

3.8. Pistonların Kaldırma Hareketi Hızı

v = Q. 10 / A

v = 4, 67. 10 / 31, 15 = 1, 47 m / dak

Hidrolik sistemlerde yağın ısınması gibi çeĢitli sorunlar ortaya çıkabilmektedir. Yalnız bu tasarımda yapılmıĢ olan enjeksiyon fazla sık çalıĢmayacağından herhangi bir soğutucu sisteme gerek duyulmamaktadır. Yalnız iĢ makineleri gibi sürekli hareket halinde olan sistemlerde soğutucu sistemler kullanılır.

4. DENEYSEL ÇALIġMA

Bu aĢamada imal edilmiĢ olan çift basınçlı enjeksiyon makinesinin deneme aĢamasına geçilmiĢ ve termoplastik Polipropilen hammadde kullanılarak deney gerçekleĢtirilmiĢtir.

Öncelikle besleme bölgesinden kalıp hacminden daha fazla granül halindeki Polipropilen malzeme huni yardımı ile kovanın içerisine gönderilmiĢtir. Daha sonra kovan ve rezistanslar gerekli sıcaklığa getirilene kadar belli bir zaman diliminde bekletilmiĢtir. Kovan içerisindeki malzeme ergime durumuna gelmiĢ ve hidrolik silindir yardımı ile ergimiĢ olan malzeme kalıp içerisine gönderilmiĢtir. Yine belli bir süre geçtikten sonra yani, soğuma iĢlemi gerçekleĢtikten sonra ürün kalıptan çıkarılmıĢtır.(ġekil 30 )

ġekil 30. Kalıptan çıkan ürün

Bu iĢlemden sonra kalıptan aĢağıdaki Ģekil 31 deki ölçülerde numuneler alınmıĢtır.

ġekil 31. Numune ölçüsü

Alınan numuneler Instron makinesine bağlanarak (ġekil 32) çekme dayanımları yapılmıĢtır.

ġekil 33. Polipropilen grafiği Gerilme max.(MPa) Akma dayanımı 0.2 % (MPa) Young’s modülü (MPa) YerdeğiĢim max. (mm) 41.71 18.26 888.5 4.694 42.30 18.26 901.1 4.694 42.38 18.26 902.8 4.694 42.51 18.26 905.6 4.694

5.TARTIġMA

Bu çalıĢmada geleneksel enjeksiyon makinelerinden baz alınarak aynı iĢlevde çalıĢan ama tek yönlü değil de çift taraflı bir biçimde tasarlanmıĢtır. Sabit bir kalıba iki yönden kuvvet yada basınç uygulanarak planlanmıĢ bir enjeksiyon makinesi imal edilmiĢtir.(ġekil 35)

ġekil 35. Ġmal edilmiĢ enjeksiyon makinesi

Ġlk defa yapılan bu çok yönlü enjeksiyon makinesi her yönden kullanılabilir. Bu imal edilmiĢ enjeksiyon makinesinde istenildiği zaman baĢka kalıp takılabilir farklı üretimler gerçekleĢebilir, hatta kalıba giriĢ uçları bile değiĢtirilerek farklı amaçlarda ve farklı açılarda da kullanılabilir. Yapılan incelemelerde, enjeksiyon makinesinin kullanılması iĢ gücü açısından, seri imalata uygunluğu, kısa zaman istenilen miktarda ürün temini ve en önemlisi de üretilen ürünlerin kusursuz bir Ģekilde yapılması bu tip makinelere kullanım kolaylığı sağlamıĢtır. Ama diğer taraftan parça temini veya kalıp imalatının pahalı olması imal etiğimiz bu makinede bu gibi sorunları hemen hemen ortadan kaldırmıĢtır. Ġmal edilmiĢ bu makinenin karmaĢık hiçbir yapısı bulunmamak ile beraber kullanımı son derece rahatlatan hidrolik ünite basit bir ileri geri hareketini sağlayan bir kol bulunmaktadır. Bu basit kol sayesinde iĢlem hem daha hızlı hem de kolay malzeme akıĢını sağlamaktadır. (ġekil 36)

ġekil 36. Hidrolik kumanda kolu

Ġmal edilen bu makinede kalıp istenilen ölçülerde imal edilmiĢtir. Kalıbın levha üretimine uygun olması tasarlanmıĢ ve istenilen sonuç elde edilmiĢtir. Enjeksiyon makinesin de levha üretiminin zor olması birçok üretici açısından tercih edilmemekle beraber imal edilen bu makine iĢlem basitleĢtirilmiĢ ve kusursuz bir Ģekilde imali yapılmıĢtır.

Levha üretimi büyük enjeksiyon makinelerinde üretilir ve bu enjeksiyon makinelerinin maliyeti oldukça pahalı olmasına rağmen imal edilmiĢ olan bu makinede maliyet minimuma düĢürülmüĢtür. Levha üretimi zordur ama geliĢtirdiğimiz enjeksiyon makinesi sayesinde üretimi daha kolay hale getirilmeye çalıĢılmıĢtır. Bilindiği üzere levha üretimi enjeksiyon üretimde en zor olanıdır bu makine sayesinde bu iĢlem yapılabilir hale gelmiĢtir.

Ġmal edilmiĢ bu makinede üretilen plaka (levha) üretimden sonra alınan numuneler Instron makinesi yardımı ile çekme deneyi yapılmıĢtır. Elde edilen sonuçlar Ģekil 34 de verilmektedir. Gerilme dayanımları, akma dayınımları, yerdeğiĢim maksimumları gibi veriler görülmektedir. Bu standart özelliklerin geleneksel enjeksiyon üretimindeki standart numuneleri mekanik özelliklerine yakın değerlerin elde edildiği grafik Ģekil 33de görülmektedir.

Bu çalıĢmada Solidworks programından yararlanarak tasarım gerçekleĢtirilmiĢtir, bundan dolayı Trakya Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümüne ayrıca teĢekkür ederim.

KAYNAKLAR

1. AKYÜZ Ö. F. , 1999, “Plastikler ve Plastik Enjeksiyon Teknolojisine GiriĢ”, PAGEV Yayınları, Ġstanbul.

2. http://turkkompozit.com/ 3. http://www.ayyildizplastik.com.tr/resim/makine.jpg 4. http://www.kolumanplastik.com/urun_detay.asp?id=16 5. http://www.toreci.com.tr/makine/ 6. http://www.turkcadcam.net/rapor/ko-enjeksiyon-2/index.html 7. http://www.yildiz.edu.tr/~bogoclu/Hidrolik_guc_iletimi_ders_not/hidrolik%20d ers%20not_files/image014.jpg

8. KOÇAK M., ABALI B.E., 2006, Plastik Enjeksiyon Kalıbı Tasarımı,Ġstanbul, Y.L.Tezi.

9. Mead L. J. , Baker A. M., 2006, Handbook of Plastics Technologies,The McGraw Hill Companies,USA.

10. MEGEP (Meslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi),Plastik Teknolojisi, Enjeksiyon Makinelerinde Üretim 1.

11. PALABIYIK M., 2008 2009, Plastik Malzemeler ile Konstrüksiyon ve Ġmalat Ders Notları.

12. RUDIN A.,1998, Elements of Polymer Science and Engineering, Elsevier Science and Technology Books.

13. Shackelford, J. F. , Alexander W. ,2001 , “Materials Science and Engineering Handbook”, CRC Press LLC.

14. SOKULLU E., 2007, Plastik Endüstrisi Kongresi.

15. Tuğ S., Plastik Enjeksiyon Teknolojisine Genel BakıĢ, T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Çorlu Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı Yüksek Lisans Semineri, 2004.

16. Ünal U. G.,2006, Plastik Enjeksiyon Kalıp Tasarımı,Proje çalıĢması,Balıkesir Üniversitesi.

ÖZGEÇMĠġ

1977 yılında Ġstanbul da doğan DerviĢ ÖZKAN ilk ve orta öğretimini Ġstanbul da tamamladı. 1999 ve 2001 yıllarında Erciyes Üniversitesinde teknikerliğini bitirdikten sonra dil eğitimi için Manchester da bulunan UMIST Üniversitesinin ELTC bölümünü bitirdikten sonra 2004 yılında Yeditepe Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümüne girmiĢ ve 2007 yılında mezun olmuĢtur. Birçok projede bulunmuĢ ve iyi derece Autocad (ECDL) bilen D.ÖZKAN iyi derecede de Ġngilizce bilmektedir.