PLASTİK ENJEKSİYON KALIP TASARIM KURALLARININ ANALİZİ VE UYGULANMASI. Canan TUGAYTİMÜR YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNE EĞİTİMİ ANABİLİM DALI

PLASTİK ENJEKSİYON KALIP TASARIM KURALLARININ ANALİZİ VE UYGULANMASI

Canan TUGAYTİMÜR

YÜKSEK LİSANS TEZİ

MAKİNE EĞİTİMİ ANABİLİM DALI

GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

HAZİRAN 2016

Canan TUGAYTİMÜR tarafından hazırlanan “PLASTİK ENJEKSİYON KALIP TASARIM KURALLARININ ANALİZİ VE UYGULANMASI” adlı tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından OY BİRLİĞİ ile Gazi Üniversitesi Makine Eğitimi Anabilim Dalında YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir.

Danışman: Prof. Dr. Hüseyin Rıza BÖRKLÜ Endüstriyel Tasarım Mühendisliği, Gazi Üniversitesi

Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum ...………

Başkan: Yrd. Doç. Dr. İhsan TOKTAŞ

Makine Mühendisliği, Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum ………...

Üye: Yrd. Doç. Dr. H.Kürşad SEZER

Endüstriyel Tasarım Mühendisliği, Gazi Üniversitesi

Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum ………...

Tez Savunma Tarihi: 20.06.2016

Jüri tarafından kabul edilen bu tezin Yüksek Lisans Tezi olması için gerekli şartları yerine getirdiğini onaylıyorum.

……….…….

Prof. Dr. Hadi GÖKÇEN Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü

ETİK BEYAN

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tez Yazım Kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalışmasında;

 Tez içinde sunduğum verileri, bilgileri ve dokümanları akademik ve etik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi,

 Tüm bilgi, belge, değerlendirme ve sonuçları bilimsel etik ve ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu,

 Tez çalışmasında yararlandığım eserlerin tümüne uygun atıfta bulunarak kaynak gösterdiğimi,

 Kullanılan verilerde herhangi bir değişiklik yapmadığımı,

 Bu tezde sunduğum çalışmanın özgün olduğunu,

bildirir, aksi bir durumda aleyhime doğabilecek tüm hak kayıplarını kabullendiğimi beyan ederim.

Canan TUGAYTİMÜR 20.06.2016

PLASTİK ENJEKSİYON KALIP TASARIM KURALLARININ ANALİZİ VE UYGULANMASI

(Yüksek Lisans Tezi)

Canan TUGAYTİMÜR

GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Haziran 2016

ÖZET

Plastik enjeksiyon üretim yöntemi; ham malzemeyi yükleme, bunları ısıtma ve ergitme, basınçla kalıba enjekte etme, oluşan parçayı soğutma ve çıkartma, son işlem uygulama (atıkları kesme, yüzey işlemleri vb.) gibi işlemler içerir. Tüm bu süreçte kalıp çok önemli bir işlev icra eder. Böylece tasarlanacak kalıbın kalitesi üretilecek parça kalitesi ve maliyetine doğrudan tesir edecektir. Bu tez kapsamında plastik enjeksiyon kalıp tasarımı ele alınmakta ve modern Bilgisayar Destekli Tasarım (BDT) sistemleri ile bu işlemin nasıl etkin yapılacağı tanıtılmaktadır. Bu tez içinde; plastik enjeksiyon kalıpların geometrik şekillendirmelerinde temel kurallar (eğim açısı, yolluk vb.) ve unsurlar (pah, kavis, vida yuvası vb.) tanıtılmaktadır. Ayrıca, plastik enjeksiyon kalıp tasarımı esnasında belirtilen noktalar adım adım anlatılmıştır. ABS ürün malzemesi olarak seçilmiş ve detaylı olarak anlatılmıştır. Kalıp tasarımı hakkında genel bilgiler verilmiştir. Daha sonra bu teorik bilgiler desteğiyle örnek bir ürünün kalıbı üç boyutlu CAD programı kullanılarak tasarlanmıştır. Seçilen 3 örnek kalıp tasarımı da (basitten zora değişen) tez içinde gösterilmektedir.

Bilim Kodu : 91439

Anahtar Kelimeler : Plastik Enjeksiyon, Plastik Enjeksiyon Kalıp Tasarımı, Bilgisayar Destekli Tasarım

Sayfa Adedi : 95

Danışman : Prof. Dr. Hüseyin Rıza BÖRKLÜ

ANALYSIS AND APPLICATION OF PLASTIC INJECTION MOLD DESIGN RULES (M. Sc. Thesis)

Canan TUGAYTİMÜR

GAZİ UNIVERSITY

GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES June 2016

ABSTRACT

The production method using plastic injection molding includes some operations such as:

loading raw material, heating and melting them, injection melt material with pressure into mold, cooling and extraction the formed part, post treatment processes (cutting waste, surface treatment, etc). The designed mold performs a very important function during this entire process. Thus, the quality of the mold being designed will directly affect the quality and cost of parts to be produced. Within the context of this thesis, the design of plastic molds is examined and it is presented that how this process can be effectively performed by using modern CAD systems. The thesis also describes and discusses the basic rules of geometric shapes (the angle of inclination, runners, etc) and general design features (chamfers, curves, boss, etc) used in mold design. ABS is chosen as the product material and it is described in detail. It provides general information about mold design. After that the mould is designed for a commercial product using a CAD program The chosen 3 sample mold designs which ranges from ranging from simple to complex, are presented in the thesis.

Science Code : 91439

Key Words : Plastic Injection, Plastic Injection Mold Design, Computer Aided Design

Page Number : 95

Supervisor : Prof. Dr. Hüseyin Rıza BÖRKLÜ

TEŞEKKÜR

“Plastik Enjeksiyon Kalıp Tasarımı” adlı tez çalışmamın konu seçiminde, yürütülmesinde, sonuçlandırılmasında ve sonuçların değerlendirilmesinde maddi ve manevi destek ve yardımlarını esirgemeyerek beni yönlendiren değerli danışman hocam Sayın Prof. Dr.

Hüseyin Rıza BÖKLÜ ’ye, tez çalışmam boyunca benim için göstermiş olduğu sabır ve anlayıştan dolayı kardeşim Berna YAMAN ŞİMŞEK ’e yüksek lisans çalışmalarım sırasında danıştığım her konuda bana yardımcı olan Dr. Ömer ŞENGÜL’ e teşekkürü bir borç bilirim. Çalışmalarım sırasında bana manevi destek olup, desteklerini hiç esirgemeyen sevgili aileme, eşim Doğan TUGAYTİMÜR ve dünyaya gelişiyle hayatıma anlam kazandıran sevgili kızım Asil TUGAYTİMÜR ve sevgili oğlum Rüzgar TUGAYTİMÜR’e şükranlarımı sunarım.

İÇİNDEKİLER

Sayfa

ÖZET ... iv

ABSTRACT ... v

TEŞEKKÜR ... vi

İÇİNDEKİLER ... vii

ÇİZELGELERİN LİSTESİ ... x

ŞEKİLLERİN LİSTESİ ... xi

SİMGELER VE KISALTMALAR... xiv

1. GİRİŞ

2. LİTERATÜR TARAMASI

3. PLASTİK KALIP TASARIMI

3.1. Çekme Payı ... 17

3.2. Çekme Miktarını Etkileyen Enjeksiyon Parametrelerini İnceleme ... 18

3.3. Çekmeyi Etkileyen Faktörler ... 20

3.4. Tasarım ve Malzeme Seçimi ... 20

3.5. Tasarımda Plastik Malzeme Seçim Kriterleri ... 26

3.5.1. Peki neden ABS en uygun malzeme olarak seçilmiştir? ... 27

4. PARÇA TASARIM İLKELERİ

4.1. Et Kalınlıkları ... 31

4.2. Kaburga, Nervür (Kıvrım) ve Profil ... 35

4.2.1. Genelde kaburgalar... 35

4.3. Çıkıntı ve Delikler ... 37

4.3.1. Delikler ... 37

4.3.2. Çıkıntılar ... 39

4.4. Köşeler ve Radyüsler ... 39

Sayfa

4.5. Parça Eğimi ve Eğim Açısı ... 41

4.6. İç Gerilme ve Eğilme ... 41

4.7. Toleranslar ... 42

4.8. Deliklerin Kenara Mesafesi ... 42

4.9. Vida Yuvası (Bosslar) ... 44

4.10. Kaynak İzi ... 45

4.11. Yüzeysel İşlemler ... 46

4.12. Örnek Parçanın Bilgisayar Destekli Ortamda Göz Adedi ... 46

5. KALIP HAZIRLAMA

5.1. Çıkma Açısı Analizi (Draft Analysis) ... 49

5.2. Ölçekleme (Scale) Komutu ... 50

5.3. Analiz Yapımı ... 52

5.4. Ürün Et Kalınlık Analizi (Thickness Analysis) ... 52

5.5. Kalıp Ayırma Çizgisi Oluşturma ( Parting Lines ) ... 53

5.6. Yüzeyi Kapatma (Shut Off Surfaces) ... 55

5.7. Parça Ayrılma Yüzeyi (Parting Surfaces) ... 56

5.8. Kalıp Kütüklerine Hazırlık ... 58

5.9. Kalıp Çekirdeklerinin Oluşturulması ( Tooling Split ) ... 59

5.10. Maçanın Tanımlanması ... 61

5.10.1. Hareketli maça çalişma prensibi ... 61

5.11. Yan Maça ve Lokmaların Oluşturulması ... 62

5.12. Combine (Birleştirme) Komutu ile Maça Ekleme ... 63

5.13. Kalıp Parçalarının Ayrılmaları ... 64

6. KALIP TASARIM ÖRNEKLERİ

6.1. Genel Giriş ... 67

6.2. Otomobil Parçası Mold Tools ile Kalıplanması ... 67

Sayfa

6.3. Rondelanın Mold Tools Kullanılarak Kalıplanması ... 73

6.4. Mold Tools ile Kaliplanan Maçalı Kalıbın Montaj Hali ... 78

6.4.1. Cıvata kalıbının montaj hali ... 78

7. SONUÇ VE ÖNERİLER

KAYNAKLAR ... 91

ÖZGEÇMİŞ ... 95

ÇİZELGELERİN LİSTESİ

Çizelge Sayfa Çizelge 3.1. Bazı malzemelerin farklı çekme miktarları ... 18 Çizelge 3.2. Genel ABS özellikleri ... 28 Çizelge 3.3. Et kalınlığı değişiminde geçişler ... 31

ŞEKİLLERİN LİSTESİ

Şekil Sayfa

Şekil 1.1. Plastik granüller ... 1

Şekil 1.2. Enjeksiyon kalıbı kesit görünüşü ... 3

Şekil 1.3. Otomobil parçası kalıbı... 3

Şekil 1.4. Enjeksiyon kalıbında dişi ve erkek plaka ... 4

Şekil 1.5. Enjeksiyon kalıbı ... 5

Şekil 1.6. Enjeksiyon kalıbında itici sistemi ... 6

Şekil 1.7. Enjeksiyon kalıbında yolluk sistemi ... 6

Şekil 1.8. Enjeksiyon kalıbının montaj hali ... 8

Şekil 2.1. Kalıp boşlukları yerleşim planın standart işlemi ... 11

Şekil 3.1. Feature Manager tasarım ağacında malzeme seçimi ... 22

Şekil 3.2. Feature manager tasarım ağacında plastik malzeme seçimi ... 23

Şekil 3.3. Feature manager tasarım ağacında plastik grubunda polimer seçimi ... 24

Şekil 3.4. Plastik malzemelerin mekanik özellikleri ... 25

Şekil 3.5. Akrilonitril Butadien Strienin’in yapıtaşları ... 27

Şekil 4.1. Et kalınlık değişiminde geçişler... 32

Şekil 4.2. Yerel büzülmeler ve boşluklar ... 32

Şekil 4.3. Nervür tasarımı ve reçine akışı ... 33

Şekil 4.4. Çoklu konektör tasarımları: (a) kötü, (b) iyi ... 34

Şekil 4.5. Kaburga boyutları ... 36

Şekil 4.6. Kaburgaların yüzeye yerleştirilmesi ... 37

Şekil 4.7. Kör cidar delikleri ... 38

Şekil 4.8. Köşe radiyüsleri ... 40

Şekil 4.9. Kör delikler ... 43

Şekil 4.10. Boydan boya delikler ... 43

Şekil 4.11. Kötü boss tasarımları ve oluşan çöküntü izleri ... 44

Şekil Sayfa

Şekil 4.12. Uygun boss tasarımları ... 45

Şekil 4.13. Eriyik plastiğin kalıbı doldurması ve bu esnasında oluşan kaynak izi ... 46

Şekil 5.1. Mold Tools komut grubunda Scale komutu ... 50

Şekil 5.2. Scale komutunun uygulanması ... 52

Şekil 5.3. Ürüne Parting Lines yapılarak kalıp ayırma çizgisi belirleme ... 54

Şekil 5.4. Sarı renkli düz yüzeyde yapılan düzenleme işlemi... 55

Şekil 5.5. Bir ürüne Shut Off Surface yapılması ... 56

Şekil 5.6. Bir Ürüne Parting Surface yapılması ... 57

Şekil 5.7. Bir ürüne Parting Surface komutu ile etek verilmesi... 58

Şekil 5.8. Kalıp kütük taslakları ... 59

Şekil 5.9. Parçaya Tooling Split yapılması ... 60

Şekil 5.10. Core Komutunda girilen veriler ... 62

Şekil 5.11. Combine komutunu kullanmak... 63

Şekil 5.12. Oluşturulan örnek bir maça görüntüsü ... 63

Şekil 5.13. Body-Move/ Copy komutu ile kalıp yarımlarından birinin ayrılması ... 64

Şekil 5.14. Body-Move/Copy komutunun uygulanması ... 65

Şekil 5.15. Body-Move/Copy komutunun her iki kalıp yarımına uygulanması ... 65

Şekil 5.16. Body-Move/Copy komutunun maçaya uygulanması ... 66

Şekil 5.17. Kalıp oluşturma işlemini tamamlama ... 66

Şekil 6.1. Ölçekleme (scale komutu) ... 67

Şekil 6.2. Parçada ayrım hattı (parting lines) yapılması ... 68

Şekil 6.3. Parçada boşlukları kapatma (shut off surface) yapılması ... 69

Şekil 6.4. Parçada ayrım yüzeyi (parting surfaces) yapılması ... 70

Şekil 6.5. Parçanın erkek ve dişisini oluşturma ... 70

Şekil 6.6. Erkek kalıp ... 71

Şekil 6.7. Dişi kalıp ... 71

Şekil Sayfa

Şekil 6.8. Kalıp ... 72

Şekil 6.9. Kalıbın montaj hali ... 72

Şekil 6.10. Parça ... 73

Şekil 6.11. Ölçekleme (scale komutu) ... 74

Şekil 6.12. Parçada ayrım hattı (parting lines) yapılması ... 74

Şekil 6.13. Parçada boşlukları kapatma (shut off surface) yapılması ... 75

Şekil 6.14. Parçada ayrım yüzeyi (parting surfaces) yapılması ... 76

Şekil 6.15. Parçanın erkek ve dişisini oluşturma ... 76

Şekil 6.16. Dişi kalıp ... 77

Şekil 6.17. Erkek kalıp ... 77

Şekil 6.18. Kalıbın montaj hali ... 78

Şekil 6. 19. Örnek kalıp kesiti ... 79

Şekil 6.20. Kalıp elemanları ... 79

Şekil 6.21. Kalıbın kesit görünümleri ... 81

Şekil 6.22. Ürün ... 81

Şekil 6.23. Dişi kalıp ... 82

Şekil 6.24. Erkek kalıp ... 82

Şekil 6.25. Kalıp ... 84

Şekil 6.26. Kalıp drawing sayfasında ... 84

Şekil 6.27. Drawing sayfası ... 85

SİMGELER VE KISALTMALAR

Bu çalışmada kullanılmış simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur.

Simgeler Açıklamalar

°C Santigrat Derece

GPa Giga Paskal

gr/cm³ Gram/ Santimetreküp

kj/m² Kilojul/ Metrekare

Mm Milimetre

MPa Mega Paskal

Kısaltmalar Açıklamalar

3D 3 Dimension

ABS Akrilonitril Butadien Strien

BDT Bilgisayar Destekli Tasarım

CNC Computer Numerical Control

ÇYMAPE Çok Yüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen

HCN Hidrosiyanik Asit

HDT Heat Deformation Test

MFI Melt Flow Indeks

SAN Strien Akrilonitril

1. GİRİŞ

Plastikler 1800’lü yılların sonunda hayatımıza giren yeni malzemeler olsa da, üstün özellikleri sayesinde, plastik üretimi hızla artarak endüstriyel uygulamalarda her geçen gün daha önemli bir yer işgal etmektedir. Günümüzde plastikler; tıp, havacılık, otomotiv, elektrik-elektronik sanayisinde yoğun olarak ve birçok teçhizat yapımında kullanılmaktadır. Ergiyik plastiğin içerisine talaş, baryum, cam, mika, metal tozu vb.

birbirinden farklı özellikte malzemeler konularak, her defasında yeni bir polimer üretimi sağlanabilmektedir. Plastik malzemeler çok geniş bir yelpazede üretildiğinden, bu malzemelerin her birini işlemek için yeni imalat ve tasarım yöntemi zamanla ortaya çıkmıştır. Bu yöntemlerin çıkış amacı en kısa sürede, en az maliyetle kaliteli ürünler üretmektir. Bir ürünün kalitesi sadece iyi bir imalat yöntemi seçmek ve uygulamak ile mümkün olmaz. Bazı bilim adamları ve malzeme uzmanları, geniş uygulama potansiyelinden ötürü, yaşadığımız çağı ‘Plastik Çağı’ olarak kabul eder. Plastiğin sahip olduğu bu potansiyel tasarımcıların bu alana daha çok ilgi duymasını sağlamış ve böylece de plastik teknolojisi daha fazla gelişmiştir. Şekil 1.1 ’de plastik granüller görünmektedir.

Şekil 1.1. Plastik granüller [1]

Önceki yıllarda kalıp tasarımı, geleneksel yöntemler ve teknik resim kuralları dikkate alınarak yapılırken, son birkaç yıldır gelişen CAD programları ile daha hassas ve hızlı

tasarımlar yapılmaktadır. Resim elle çizildiğinde olası birçok hatanın yanında daha büyük tolerans aralığı söz konusu olmaktaydı. Bu eski sistem maharetli ve yüksek el becerisine sahip teknik elemanlarca yürütülürken aynı işlem/işlemler yeni programlar ile daha kolay ve hızlı yapılabilmektedir. Üretim öncesi ürün hakkında tahmin ve öngörü sahip olmayı mümkün kılan yeni sistemler ile malzeme israfı önlenmekte ve maliyetler azaltılabilmektedir. Tasarlanmış olan ürünlerde değişiklik yapabilme özelliği ve bu işlemin montaja yansıtılması, çizim ölçeğini değiştirebilme vb. özellikler programların önemli avantajları arasındadır. Günümüzde bilgisayar destekli tasarım, imalatçılar tarafından da kabul görmüş ve program üreticileri her yıl yeni özelliklere sahip programları kullanıcılara sunmuşlardır. Bu çalışmada bilgisayar yazılımlarıyla tasarımı yapılan plastik bir parçanın kalıplanıncaya kadar olan bütün aşamaları detaylı olarak incelenmiş ve kalıplama ile ilgili bir bilgi panosu oluşturulmuştur. Bunları sağlayan programları CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım), CAM (Bilgisayar Destekli İmalat), CAE (Bilgisayar Destekli Mühendislik) olarak 3‘e ayırmak mümkündür. Bu üç destek program yaklaşımı; parçayı modelleme, enjeksiyon aşamasında makinaya girmeden önce analiz etme ve işleme sonrası malzemenin biçim ve durumu ile ilgili veriler sağlayarak imalat sürecini olumlu etkilemiştir. Genellikle CAD programı olarak Auto-Cad, Unigraphics, Solidwork, Pro- Engineer vs. kullanılarak parça modellemesi yapılıyorken, CAM programı olarak Mastercam, Solid-Cam, Catia-Cam vb. programları ile parça sanal olarak işlenecek ve CNC tezgahlarında imali gerçekleştirilecektir. Şekil 1.2 ’ de enjeksiyon kalıbı kesiti gösterilmiştir.

Şekil 1.2. Enjeksiyon kalıbı kesit görünüşü [2]

Şekil 1.3. Otomobil parçası kalıbı [3]

Enjeksiyon kalıplama yöntemi plastik parça üretiminde kullanılan en sorunsuz ve önemli yöntem olarak kabul edilir. Bu yöntem hammaddeyi tek bir işlem sonucunda ürüne dönüştürdüğü için kütle üretimine uygundur. Enjeksiyon yönteminin en önemli

avantajlarından birisi, parça geometrisi ne kadar karmaşık olursa olsun ikinci bir işleme ihtiyaç duyulmadan sonuca ulaşmadır. Enjeksiyon kalıbı kalıplanacak parça ölçülerine uygun kavite içerisine, ergitilmiş granülün enjekte edilmesi ve soğutulmasını sağlayan sistemdir. Enjeksiyon makinesinde termoplastikler kalıplanırken kovan içerisindeki granüller, dışarıdan rezistanslar yardımıyla ısıtılarak ergitilir ve kalıp içine açılan boşluğa enjekte edilir. Kalıba enjekte edilen ergimiş reçine, kalıp açıldığında birdenbire soğuk hava ile temas ederse çatlama olacağı için, soğutma işlemi kalıp içerisinde başlar. Kalıp içerisine soğutma kanalları açılarak kanallarda su sirkülasyonu yapılır. Soğutma kanallarında çoğunlukla su kullanılır, ancak bazı durumlarda bazı sıvı ve gazlar kullanılabilir. Bir enjeksiyon makinesinin en önemli elemanlarından biri kalıptır. Şekil 1.3’te bir otomobil parçasının enjeksiyon kalıbı gösterilmiştir.

Şekil 1.4. Enjeksiyon kalıbında dişi ve erkek plaka [4]

Yukarıdaki Şekil 1.4’te bir enjeksiyon kalıbının en önemli parçaları olan dişi ve erkek plaka ürün ile birlikte gösterilmiştir.

Kalıbın esas görevleri:

 Eriyik granülün tüm kalıp boşluklarına homojen dağılımını sağlamak,

 Eriyik granüle son şeklini vermek,

 Malzemenin düzgün bir şekilde soğutulmasını sağlamak,

 Ürünün rahatça dışarı çıkarılmasını sağlamaktır.

Şekil 1.5. Enjeksiyon kalıbı [5]

Kalıpların yukarıdaki görevlerini yerine getirmek için şu özelliklere dikkat edilmesi gerekir:

 İşlenen malzeme

 Kalıbın temel tasarımı

 İtici sistemi (Şekil 1.6)

 Yolluk sistemi (Şekil 1.7)

 Kalıp boşluğu sayısı

 Kalıp büyüklüğü şeklinde sıralanabilir.

Parça geometrisini oluşturan kalıp boşluğu iki temel parçadan oluşur.

1. Erkek (Core) Kalıp 2. Dişi (Cavity) Kalıp

Şekil 1.6. Enjeksiyon kalıbında itici sistemi

Şekil 1.7. Enjeksiyon kalıbında yolluk sistemi

Plastik enjeksiyon kalıplarıyla hurda malzeme miktarı minimum düzeye indirilmekte, çok düşük toleranslı işleme sağlanmakta, çok büyük hacimli iş parçaları tek bir işlem basamağı ile yapılabilmekte, plastik ürün içerisine ek parçalar koyulabilmekte, işçilik ve parça maliyeti düşürülmektedir.

Bu tez kapsamında CAD programlarından SolildWorks 2010 tasarım programı kullanılarak

‘Koltuk Tekerleği’ tasarımı yapılmış, malzeme seçimi ve tekerleğin sahip olması gereken tasarım özellikleri detaylı anlatılmıştır. Bu tezin amacı enjeksiyon kalıp tasarımı ile ilgili kaynak, bilgi ve tecrübe eksikliği alanındaki boşluğu gidermeye çalışmaktır. Tez yazım sürecinde bu alanda önemli bir kaynak eksikliği olduğu belirlenmiş ve böylece de değerli bir konu seçildiği gerçeğini ortaya koymuştur. Tez yazımının diğer bir amacı ise kalıplama işleminin kısa sürede yapılabildiğine ışık tutarak, tasarım sürecini adım adım anlatmaktır.

Şekil 1.8.’de bir enjeksiyon kalıbının montaj hali gösterilmiştir.

Şekil 1.8. Enjeksiyon kalıbının montaj hali [6]

2. LİTERATÜR TARAMASI

Bu yüksek lisans tezi bilgisayar destekli tasarım ve hacim kalıp tasarımını birleştiren bir araştırma çalışmasını içermektedir. Enjeksiyon kalıp tasarımı, maliyet hesabı ve imalatı, plastik malzemelere dayalı seri üretimde çok önemli bir yere sahiptir. Kalıp tasarım aşaması, hata yapma olasılığının fazla olduğu pahalı ve yorucu bir çalışmayı gerektirir.

Geleneksel tasarım yöntemleri (tasarımcı bilgi/tecrübe/yeteneğine bağlı) genelde olumlu sonuçlar vermemekle birlikte bilgisayar destekli sistemler (daha etkin/ optimum tasarım ve imalat ilişkili problemleri aşmak için) çok daha faydalı ve etkin olabilmektedir. Alexander PARKES tarafından bulunan ilk insan yapımı plastik ile birlikte plastik 1862 yılında Londra'da düzenlenen Uluslararası Fuarda ‘Parkesine’ adlı kalıp ile birlikte sergilenmiştir.

Parkesine kalıbı, ısıtmalı ve soğutmalı bir sisteme sahiptir. 1868 yılında Amerikalı mucit John Wesley Hyatt bitmiş formu işleyerek ve iyileştirmeler yaparak ‘Celluloid’ isimli plastik bir malzeme geliştirmiştir. Kardeşi Yeşaya ile birlikte 1872 yılında ilk enjeksiyon kalıp makinesi patentini almıştır. Burada ilk defa kalıp kullanan Hyatt günümüz makinelerine göre basit bir enjeksiyon kalıbı icat etti. Bu makinede kalıp içine ısıtılmış bir silindir ile plastik enjekte etmek için piston kullanıldı ve düğme, tarak vb. ürünler üretildi.

1946’da Amerikalı mucit J.W. Hendry bugünkü makinelerin de temel mantığını oluşturan çok daha hassas ilk vidalı enjeksiyon makinesini üretti. Bugün tüm enjeksiyon makineleri vidalı enjeksiyon sistemi ile çalışmaktadır. 1970’lerde Hendry soğutma sistemi, gaz ve sıvı destekli olan ilk enjeksiyon makineyi üreterek ve sürecin gelişimine katkı sağlamıştır [7].

Plastik kalıp tasarımı, diğer endüstri dallarında da olduğu gibi, bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak büyük bir ivme kazanmıştır. Önce tamamen el ile yapılan uzun ve yorucu çizimler zamanla kalıp tasarımı amaçlı yazılımlar ile yapılmaya başlanmıştır.

Günümüz bilgisayar destekli tasarım sistemleri; kolay, hızlı, kaliteli vb. özelliklere sahip kalıp tasarımı yapmayı mümkün kılmaktadır. Bu tür özellikler ile maliyet ve rekabette büyük avantajlar sağlamaktadır. Diğer taraftan bu tür yazılımlarda kullanılan modelleme mantığı, satış sonrası destek ve yardım, fiyat gibi konular, bakış açısına göre, avantaj ya da dezavantaj olabilir.

Bilgisayar destekli tasarım iki boyutlu çizim ile başlamıştır. Bunun nedeni, başlangıçta bilgisayar donanımları yeterince gelişmemiş ve bilgisayar ortamına iki boyutlu resimleri aktarma isteğidir. Önce çok cazip olan iki boyutlu modelleme üç boyutlu modelleme

sonrası biraz önem kaybetmiştir. Ayrıca, üç boyutlu modelleme programları kullanılarak tasarımların doğrudan ve otomatik iki boyutlu resimler elde edilebilmektedir.

Klasik bilgisayar destekli kalıp tasarımı esnasında tasarımcı kalıp tasarımını etkileyen tüm parametre ve etkileşimlerini düşünerek optimum karar almalıdır[8].Bu sebeplerden dolayı tasarımcı yükünü azaltmak amacıyla özel bilgisayar destekli kalıp tasarımı yapılmaktadır.

Mok, Chin ve Ho, bilgi tabanlı sistemi, çözümü uzmanlık gerektirecek kadar zor olan problem çözümlerinde öğrenme ve sonuç çıkarma işlemleri kullanan akıllı bilgisayar programları olarak tanımlamaktadır [9]. Hermaste, Sutt ve Küttner enjeksiyon kalıp tasarımı ile ilgili bilgi tabanlı kalıp programlarına ait şu örnekleri vermiştir: IMPART Enjeksiyonla kalıplamada başlangıç aşamasında rehberlik görevi üstlenen program, IMES Kalıplama işlemi sonrası oluşan problemleri çözmede rehberlik eden program, DTMOULD-1 Kalıp maliyet hesaplaması yaparak kalıpla ilgili maddi sorulara cevap veren bilgi tabanlı program, MOULDX ve EIMPLAN-1 parçaların kalıplanıp kalıplanmayacağını ön tasarım aşamasında geliştirilmesini sağlayan program, CAD Drexel Üniversitesi tarafından enjeksiyon kalıp tasarımı için geliştirilmiş bilgi tabanlı programıdır.

Low ve Lee, tüm kalıp sistemine entegre edebilmek amacıyla yıllardır kalıp tasarımı işleminin belirli alanlarında bilgisayar destekli tasarım araştırmaları yapıldığı ve bu çalışmalar sonucu kalıp tasarım işlemi için ticari olarak günümüzde IMOLD, ESMOLD, IKMOULD gibi programlar geliştirildiğini belirtmiştir [10]. Low ve Lee, kalıp tasarımında önemli olan süreyi etkin kullanmak için her kalıba ait ortak bir kavite yerleşim planı çizmiştir.

Kavite Düzeni

Çoklu Kavite Düzeni

Tekli Kavite Düzeni

Farklı Ürün Aynı Ürün

Dengelenmiş Dengelememiş

Doğrusal

Kavite No:2 Kavite No:4 Kavite No:8 Kavite No:16 Kavite No:32 Kavite No:64

Dairesel

Kavite No:3 Kavite No:4 Kavite No:5 Kavite No:6

Standart olmayan kavite

sayısı

Şekil 2.1. Kalıp boşlukları yerleşim planın standart işlemi [10]

Fu plastik parça özelliklerine göre kalıplanabilme şartlarını belirleme amaçlı çalışmalar yapmıştır. Hui plastik malzemenin desteklemek amacıyla geometrik bir yaklaşım sistemi

geliştirmiştir. Kalıp içerisinde plastik hammadde akışı modelleme ve hareket simülasyonu kapsamlı bazı çalışmalar yapmıştır [11]. Geleneksel yöntemle kalıp tasarımı zaman ve ekonomik açıdan büyük kayıplar oluşturacağı için bilgisayar destekli sistem ve yöntemlerin kullanılması kabul görmüştür [12]. Lou plastik kalıp tasarımında bilgisayar kullanımı özellikle yeniden tasarım gerektiğinde zamandan büyük tasarruf sağlar [13].

Bilgisayar dışındaki diğer uygulamalarda tekrar mümkün değilken, bilgisayara dayalı yöntemlerde düzeltme işlemi kolaydır. Bu durum üretim maliyetini direkt etkilemektedir.

Yine Lou vd. parça modelleme, yapay zeka teknolojisi ve kural temelli bilgi işlem sistemi kullanarak kalıp tasarımı için bir yöntem geliştirmişlerdir [14]. Hui kalıbın çalışabilirliğini test etmeye yardımcı olan kalıp açılma çizgisi ve maçaları içeren araştırmalar yapmıştır [15]. Huang, Gupta, Stoppel, kalıp tasarımında karmaşık şekilli parçalara ait bir algoritma geliştirmişlerdir. İki parçalı kalıp şeklinde üretilemeyen ve uzun süre çalışması istenen parça tasarımında kullandıkları algoritma ile kalıp tasarım süresini çok kısaltmışlardır [16].

Priyardashi ve Gupta çok parçalı kalıp setini otomatik tasarlayan bir algoritma geliştirmişlerdir. Bu çalışmada kalıp açılma çizgisi belirleme, ürün ayrım hat ve yüzeyleri oluşturma gibi sorunlara çözüm aranmış ve bir algoritma geliştirilmiştir. Geliştirilen algoritma ile ürün analiz edilerek tasarım aşamasında kalıp seti montaj ve demontajı yapılmaktadır [17]. Spina ise karmaşık şekilli parça yolluk sistemleri ile ilgili yaptığı araştırmada kalıbın dolum şekli, kalıp soğutma verimi gibi konularda sonlu eleman analizleri kullanmıştır [18]. Barriere, Gelin ve Lui enjeksiyon kalıp simülasyonu üzerine çalışmalar yapmış ve sonlu elemanlar yöntemi ile elde ettiği tüm sonuçları yeni geliştirdikleri simülasyon sonuçları ile karşılaştırmışlardır [19]. Chung ve Lee ise enjeksiyon kalıp tasarımında çıkan problemlerle ilgili birimler arası bir bilgisayar ağı oluşturmuş ve olası çözümlerin doğruluğunu kontrol etmek amacıyla tasarım sürecinde karşılaşılan problemleri bölümlere gönderilmiştir [20]. Kong ve diğerleri Visual C++

programlama dili ve Solidworks programını kullanarak 3 boyutlu bir kalıp tasarım sistemi geliştirmişlerdir. Bu çalışmada kalıp ve parça tasarım detayları, plastiğin hareketi ve kalıp dolumu gibi konular ele alınmıştır [21].

Uluer ise enjeksiyon teknolojisini sıcak hammaddeyi kalıp içerisine uygun basınçla gönderip ergiyik plastiğin kalıp boşluğunda şekil almasını incelemiştir. Ergimiş plastik sıcak kalıptan kolayca akmakla birlikte soğuyan ve geometrik şekli kalıp içerinde belirlenen ürünü dışarı çıkma süresini hesaplamak gerekir. Aksi halde soğuk yolluğa sahip kalıp kullanılırsa ergimiş plastik çabuk soğur ve kalıp dolmadan plastik katılaşır. Ergimiş

plastiğin kalıp içinde bu davranışı amaçlı bu iki durumun alt ve üst sınırlarını belirlemek baskı süresi hakkında fikir verir. Uluer, Güldaş, Özdemir kalıp sıcaklını sabit tutmak, kalıp içine açılmış kanallarda su veya başka sıvılar dolaştırmak sureti ile sağlanır [22].

Tang, Chassapis ve Manoochehri soğutma süresi, eriyik sıcaklığı ve proses süresi seçilen plastiğe göre farklı olabilir. Soğutma sisteminin tasarımı üretilen parça geometrisine göre değişebilir. Soğutma kanalları, ısıyı en iyi taşıyabilecek şekilde, kalıbın en uygun bölgesine yerleştirilmelidir [23]. Xu, Sachs ve Allep plastik enjeksiyon kalıplarına soğutma kanal yerleştirme tasarımı amaçlı araştırmalar yapmışlardır [24]. Li soğutma sistemi yerleştirmeye kılavuzluk yapan ve destek sağlayan bilgi tabanlı bir bilgisayar sistemi geliştirmiştir [25]. Lin serbest şekilli plastik için en uygun soğutma sistemi geliştirmede sinir ağ tabanlı sistemler kullanmıştır[26].Li ve Zhou plastik enjeksiyon kalıp sistemlerini otomatik olarak yerleştirmeyi sağlayan çalışmalar yapmışlardır [27]. Li bir televizyon panelini enjeksiyon yöntemle üretmede gerekli olan soğutma sistem simülasyonu geliştirmiştir. Yapılan tüm bu çalışmalarda, önceden gerekli tüm parametreleri elde ederek sonraki tasarım aşamasındaki olası zaman kayıplarını en aza indirmek amaçlanmıştır.

Enjeksiyonla kalıplamada olası hataları önlemek için kalıplama işlemi yapılırken en uygun çalışma sistemi oluşturulmalıdır. Aksi takdirde karşılaşılması muhtemel problemlerle uğraşırken önemli tasarım detayları gözden kaçırabilir. Oluşturulan bu sistemi kullanarak tasarım aşaması sorunsuz atlatılabilir ve sonraki aşamalara da destek sağlanabilir. Kalıpla imalat esnasında parça kalitesinden işlem hızına kadar birçok faktör dikkate alınır. Bu süreçte en düşük çevrim zamanında en iyi ürünü elde etmek amaçlanır.

Üretilecek ürün özellikleri hakkında bilgi sahibi olduğu için tasarımcı, parçaya en uygun plastik malzemeyi seçmeye karar verir. Seçilen bu malzeme işlem esnasında girilen parametre değerlerinin işlem sonucu ulaşılacak çıktı kalitelerini önemli derecede etkiler.

Malzeme seçimi ve enjeksiyon işlem şartları, üründe oluşacak olası problem çözümlerinde etkili olabilir [28]. Malzeme seçimi yapılırken granüle ait fiziksel ve kimyasal özellikler, parça et kalınlığı, kalıplama metodu, gibi faktörler dikkate alınır. Plastik kalıp tasarım ve imalinde rol alan; tasarımcı, parça imalat ve işlemede çalışan teknisyenler, montaj iş/işleminde çalışan elamanlar, çeşitli ve plastik malzeme konu uzmanları vb. arasında iyi bir iletişim ve işbirliği olmalıdır. Çünkü tek başına tasarımcı, kalıp gibi özel alan ve

uzmanlık gerektiren bir konuda (kalıp imalat makineleri, malzeme seçimi ve ısıl işlemler, imalat yöntemleri vb.) gerekli her ayrıntıyı bilmeyebilir.

Günümüzde kalıp tasarımında artık bilgisayar destekli sistemler kullanılmaktadır. Bu amaçla kullanılan 2 ve 3 boyutlu programların ad ve içerikleri farklı olsa da bunlar ile yapılacak kalıp seti aynı veya birbirine çok yakın olur. Bilgisayar ortamında kalıp tasarım işlemi tıpkı kalıp üretimi gibi birçok parametreye bağlıdır. Bu parametreler ve kalıpta üretilecek model kullanılarak kalıp birimleri oluşturulur. Bölüm diye anılan ana girdiler, katı modelleme ve yüzey modelleme metotları kullanılarak oluşturulur. Bilgisayar Destekli Mühendislik (CAE) tasarım aşamasında değişik seçeneklere ait avantaj ve dezavantajları karşılaştırarak optimum (ekonomik ve kalite açısından dengeli) ürün tasarımı yapılmasını sağlar. Autodesk Moldflow programı sonlu elemanlar yöntemini kullanarak analiz yapmaktadır. Bu işlem için önce bir CAD programı kullanılarak ürüne ait geometrik model bilgisayara aktarılmalıdır. Kalıp üretimi sonrası geriye dönülemez veya kalıbın tekrar işlenmesi de verimli olmaz[29].

Enjeksiyon işlemi sırasında karşılaşılması olası problemlerin çoğu bu esnada yapılacak küçük değişikliklerle giderilebilir. Üretilen parça çok karmaşık değilse problem, malzeme, kalıp, işlem tekniği gibi etkenlerden biri veya birkaçına müdahale ile çözülür. Bir parçada problem; işlem öncesi (malzeme tedariki ve depolama), işlem süreci (çevrim esnasındaki çalışma şartları) ya da işlem sonrasında (parçalara son işlem uygulama, paketleme) gibi aşamaların herhangi birinden kaynaklanır. İşlem öncesi ya da sonrası meydana gelen problemler genelde “malzeme kirlenmesi, renklendirme, tozlanma, nem alma” gibi sebeplerden kaynaklanır. Bu tür problemler genelde açık yapıdadır ve çözümleri de kolay olur. Ama işlem esnasında meydana gelen problemler daha karmaşık ve çözülmesi zor türde olur. Bu ikinci grup problemler de makine, kalıp, çalışma şartları, malzeme ve parça tasarımı ile ilgili olmaktadır [30].

Kalıplanmış parçaların mekanik ve fiziksel özellikleri bunların imal edildiği plastik malzeme kimyasal özelliklerine bağlı olarak değişir. Böylece kullanılacak alana göre en uygun ürün malzemesi seçilmelidir. Günümüzde 20.000 civarında enjeksiyona uygun plastik malzeme olduğu tahmin edilmektedir ve bu sayı da her geçen gün artmaktadır [31].

Tasarımın istenen özellikleri karşılaması malzeme seçiminde önemli olur. Bu özellikler;

çekme, çentik, darbe ve katlanma dayanımları, en çok/az sıcaklık dayanımları, dış ortamın etkisi, aleve ve kimyasal etkilere direnç, aşınma ve çizilme direnci, elektriksel direnç vb.

olabilir [32]. Bu özellikler dikkate alınarak seçilen malzemeye uygun tasarım da yapılmalıdır.

Plastik malzemeler; kolay üretim, hafiflik, estetiklik, kolay renk verilebilme ve ekonomik olma vb. gibi birçok avantaj sunarlar. Böylece günümüz rekabet ortamında plastik mamullerin istenen işlevi iyi bir şekilde sağlayabilmesi için en uygun işleme yöntemi seçilmeli ve optimum bir tasarım gerçekleştirilmelidir. Plastik malzemeler artık sanayide çok önemli bir yere sahiptir. Yani bunlar gıda paketlemeden ulaşıma kadar hemen her alanda kullanılmaktadır [32].

Tasarım sürecinde kullanılacak plastik malzemelerin kimyasal ve fiziksel özellikleri yanında bunlardan üretilecek parçaların geometrik şekillendirmeleri de kurallara uygun olmalıdır. Aksi halde, delik, kaburga, diş vb. gibi kısımları şekillendirme ve boyutlandırma sonrası kalıplama işlemi akabinde çarpılma, bozulma, boşluk gibi sorunlarla karşılaşılabilir.

İyi bir ürün geliştirebilmek/tasarlayabilmek için şu bilgilere sahip olunması gerekir:

1) Ürün fonksiyonlarına ait bilgiler

2) Plastik malzeme davranışları hakkındaki bilgiler

3) Konuyla alakalı bütün ekonomik ve psikolojik faktörlere ait bilgiler 4) Plastik işleme yöntemleri ile ilgili bilgiler

5) İşleme teknolojisi hakkındaki bilgiler vb.

Tasarımcı, eğer imalat yöntemleri hakkında fazla bilgiye sahibi olursa, daha iyi bir tasarımlar yapabilir [32]. İyi/optimum bir plastik ürün tasarımı için şu dört temel hususu akılda tutmak gerekir:

1) Ürünün Tasarımı

2) Ürüne en uygun gelen plastik malzeme seçimi

3) Üretim için gerekli alet ve takımların (makine, kalıp) tasarımı ve bir araya getirilmesi

Her şeyin tasarımla başlayacağı asla unutulmamalıdır. Plastik parça tasarımında yapılacak hatalar, üretime kadar tüm süreci baştan sona etkileyecektir [33]. Ürün tasarımına başlarken önce parça boyutlarını belirlemede etken olan tolerans tespiti yapılır. Zor ve birçok faktöre dayanan bu işlem esnasında şu konulara dikkat etmek gerekir: Kalıp ve işlem ile ilgili kalıp tasarımı esnasında kalıpçılığa özgü mantıksal işlemler (eğim belirleme gibi), kalıp imalinde kullanılacak metal malzemenin zamanla korozyonu veya aşınması, enjeksiyon esnası şartların çekmeye etkileri, kullanılacak malzemedeki olası değişiklikler, kalıplama sonrası ortam şartlarının parçaya etkisi, çekmeler vb. gibi. Ürünün kullanım yeri ile ilgili olarak üretilen parçanın kullanımı esnasında aşınması, maruz kalacağı dış yüklerin büyüklük ve süresi (malzeme sünme halinde uzama gibi), yüksek sıcaklık etkileri, temas edeceği kimyasal madde etkileri, nemden dolayı şişme gibi olumsuzluklar vb. belirtilebilir [34].

İmal edilecek parça, doğal olarak bazı işlevleri karşılamalıdır. Parça, estetik veya fonksiyonel (genelde her ikisi de) ihtiyaçları karşılamalıdır. Tasarımda gelişme olabilmesi için parçanın fonksiyonu ve parçaya etkiyen çevre şartları çok iyi bilinmelidir.

Fonksiyonun tam olarak bilinmesi tasarımı kolaylaştırır.

Aşağıdaki hususları kullanmak çeşitli tasarım faktörleri tanımlamaya yardımcı olabilir [8]:

Genel Bilgiler;

 Parçanın fonksiyonu nedir?

 Parça nasıl imal edilecek?

 Alan ve hacim sınırlaması var mıdır?

 Kullanım ömrü ne kadardır?

 Hafiflik isteniyor mu?

 Benzer uygulamalar bulunuyor mu?

Yapısal Özellikler;

 Hizmet süresince parçaya yük uygulama karakteristiği nedir?

 Yüklerin genliği nedir?

 Hizmette ne kadar kalacak?



3. PLASTİK KALIP TASARIMI

Kalıp tasarımı için Solidworks 2010 Core & Cavity ve Mold Tools ara yüzleri kullanılmıştır [35].

SLDPRT formatında kaydedilecek olan ürün Top Plane seçilerek Sketch açılması suretiyle çizilmiş ve parça Features komutları kullanılarak üç boyutlu bir hal almıştır.

3.1. Çekme Payı

Bütün plastik malzemeler içerdikleri katkı madde miktarlarına göre değişik özellikler gösterirler. Ayrıca, her tür kalıplamada kalıpta ısıtılarak sıcak hale gelen ürün zamanla soğuduğu için (bu işlem kalıpta soğutma sistemleri ile başlar ürünün kalıp dışına atılması ile hızlanır) ekzotermik hali sebebiyle küçülür. Plastik malzemelerin bu özellik ve kalıplama mantığından dolayı enjeksiyon kalıplarında ürün, teknik resminden büyük yapılır. Buna göre plastik malzeme çekmesi, kalıp boşluğunda erimiş reçine katılaşması ile oluşan ürün üzerindeki geometrik ve boyutsal şekil bozuklukları şeklinde olur. Kalıplanan parçada ısı ve basınç farkı içyapıda gerilme yaratarak malzeme çarpılmalarına sebep olur.

Isıl genleşme katsayısı olarak anılan ve bir maddenin birim sıcaklık değişimi ile oluşan hacimsel sıcaklık değişimi, plastik maddelerde oldukça yüksek olur. Ayrıca, yüksek kristalleşme oranı plastik malzeme kalıplarında çekmeyi kaçınılmaz yapar. Yapılan birçok araştırma çekmenin ürün basıldıktan sonra devam ettiğini, hatta kullanım ömrü boyunca üründe boyut değişiminin (az da olsa) sürdüğü belirlenmiştir. Böylece çekme payı, kalıp tasarımda dikkate alınması gereken en önemli faktörlerden biri olarak kabul edilir. Çekme payı gözetilmeden yapılmış parçanın bir montajda yer alacağı varsayılsa, diğer parçalarla ölçüsü uymayan bir parça ancak geri dönüşüme gönderilebilir. Ürüne ait parçaları şekillendirirken tasarımcı, çalışma ortamını da dikkate alarak en uygun malzemeyi seçer.

İkinci önemli faktör ise çekme hesabının lineer ve uzunluğa bağlı olmasıdır. Bu faktörler dışında; enjeksiyon sıcaklık ve basıncı, kalıplanan ürün geometrisi, parça et kalınlığı ve değişimi, kalıp giriş tipi, giriş sayısı vb. de çekme payını etkilemektedir.

Soğuma ve sıcaklık kaybı esnasında bütün malzemelerin çekmeleri bilinmektedir. Plastik malzemelerde bu durum malzeme termal genişleme miktarına göre değişir. Kristalleşen

termoplastikler, kristalleşme oranına ilave olarak çekmeye de maruz kalırlar. Bu kristalleşme ve çekme oranı plastiğin ürün haline dönüşürken soğuma hızına bağlıdır.

Burada en belirgin örnek olarak Polietilen (PE) verilebilir. Soğuduğunda çok zor kristalleşen bu malzemede yavaş soğutma ile %50’ye varan bir kristalleşme fazlalığı görülebilir.. Malzeme üzerindeki dahili basıncı değiştirmenin en uygun yolu kendisi de gazlardan meydana gelen plastik içindeki gaz oranını arttırmaktır. Burada etkili olan malzeme özelliğini tamamen değiştiren katkı maddeleridir. Çekme oranı açısından en uygun malzeme köpük arttırıcı katkı maddesidir ve bu da işlem esnasında nitrojen gazı açığa çıkararak basıncın artmasına yardımcı olur.

Çizelge 3.1. Bazı malzemelerin farklı çekme miktarları

Malzeme Çekme Oranı

Dökme Reçine 0,9-1,3

Reçineler 0,5-0,7

PVC 0,3

Aspest katkılı Fenoplast 0,15-0,3

Akrilik 0,6-0,8

Polipropilen 0,6-2

Polistrien 0,3-0,6

3.2. Çekme Miktarını Etkileyen Enjeksiyon Parametrelerini İnceleme

1. Enjekte sıcaklık ve katkı maddesi oranına bağlı olarak çekme miktarı artmakta, enjekte basınç ve ütüleme zaman artışına bağlı olarak ise çekme miktarı azalmaktadır.

2. Plastik enjeksiyonda kullanılan malzeme çekme miktarları, ürün çekme miktarını doğrudan etkiler.

3. Plastik katkı maddesi artışına bağlı olarak parça parlak ve sert dokulu özellik kazanır.

Bu durum ise parça üretim maliyetinde artışlara sebep olabilir.

4. Enjekte basıncı artış ile makine ve kalıba gelen kuvvet de artar. Böylece de makine ve kalıbın çalışma ömrü kısalabilir ve/veya sistemde çeşitli arızalar oluşabilir.

5. Enjekte basıncını artırmak için fazla enerji sarf edilir ve bu da üretim maliyetini artırabilir.

6. Enjekte sıcaklığını artırmak fazla enerji sarfiyatına yol açar. Bu durumda da fazladan soğutma gerekir ve yine ürün/üretim maliyeti artabilir.

7. Enjekte sıcaklığını artırmak, soğutma süresi ve parça üretim zamanını (maliyetini) artırabilir [36].

Çekme (küçülme) amorf ve yarı kristal plastik malzemeler arasında 4 kat değişen bir farkla kendini gösterir. Buna göre de atomları birbirine bağlayan kovalent bağların dizilişi çekme oranını etkiler. Çekme oranı bağların bağlanış tipleri göre farklı olduğu gibi işleme şartlarının değişmesi dahi farklı oranda çekmelere sebep olur. Hatta baskıdan çıkan malzemenin, farklı yönlerinde farklı çekmeler oluşabilir. Yani, malzemede enjeksiyon yapılan yön ile buna dik yön arasında bariz bir fark görülür. Ayrıca, yarı kristalli dizilişe sahip bir termoplastikte enjeksiyon yönündeki çekme miktarı, ters yöndeki çekme miktarının iki katıdır. Çekme aynı akış yönünde olsa dahi farklı noktalar incelendiğinde, her noktanın farklı çekmeye sahip olduğu ortaya çıkacaktır. Örneğin, akış yolu uzarsa basınç düşeceği için düşük basınç bölgelerinde fazla çekme görülebilir. Farklı kalınlıklara sahip bir parça üretimi yapılıyorsa, aynı malzemeyi kullansak dahi et kalınlık artışı çekme oranını arttırabilir. Eğer malzeme duvarında farklı kalınlıklar varsa, kalın yerler ince bölgelerden daha fazla çekeceği için malzeme (parça) şeklinin bozulma olasılığı artacaktır.

Parça resmi çizildiği ve malzemesi belirlendiğinde parçada oluşacak çekmelerin nerede ve nasıl dikkate alınacağı ve uygun çekme değerlerinin seçileceği sorgulanmalıdır. Genelde tasarımcı çekme miktarı ve kritik kalıp boyutlarını belirler (çoğu zaman tecrübeye dayalı).

Burada, tasarımı yapılan ürün kalıbına ait farklı çekme özellikli malzeme kullanımı sorgulanabilir. Eğer kalıp üretiminde kavite hesabı yapılırken kullanılan plastiğin çekme oranı %0.6 ise, polistriene (PS) göre tasarlanıp imal edilmişse, polipropilen (PP) gibi çekme oranı %1.5 olan başka bir malzeme ile de kullanılabilir. Ancak daha yüksek çekme oranından dolayı parça biraz daha küçük olacaktır. Bu durum, tasarımı yapılacak parçanın kullanım yeri ve önemine göre tercih edilebilir. Farklı malzemelerle çalışırken parça yüzeyi ve kalıp yüzeyinin nasıl etkileneceği düşünülerek malzeme seçimi yapılmalıdır.

Bilgisayar ortamında kalıplanmış parça nominal ebatlarda tasarlandıktan sonra boşluklar (kaviteler) belirleneceği zaman malzeme çekme payı hesaba katılmalıdır. Geometri kontrolü yapılan verilerin (hammaddeye göre) çekme payı tespiti birçok kaynakta yer almaktadır. Mevcut yazılım programında kalıplanacak olan parçaya çekme payı değeri girildiğinde bu oran otomatik olarak parçanın her yerine verilir.

3.3. Çekmeyi Etkileyen Faktörler

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. Basınç, sıcaklık, katkı maddeleri, kalıplama ve soğuma süresi vb. faktörlerin çekme üzerine etkileri incelenmeli ve olası en az çekme oluşacak şekilde parça üretilmelidir. Gerçek ve tam boyutlu üretim için kalıp çekme miktarı kadar büyük yapılmalıdır. Çekmeye etki eden en önemli faktörleri ise şöyle sıralanabilir:

• Enjeksiyon basıncı – Üretim esnasındaki basınç artışına bağlı olarak daha fazla malzeme kalıp boşluğuna dolar ve böylece de çekme azalır.

• Basınç uygulama süresi – Basınçla aynı etkiye sahiptir.

• Döküm sıcaklığı – Sıcaklık yükseldikçe polimer ergiyik viskozitesi düşer ve böylece de kalıba daha fazla malzeme akar (çekme de azalır).

Fenolik plastik maddelerde çekme payı miktarı 25 mm boyda 0,025-0,375 mm arasında değişmektedir. Termoset malzemeler için çekme payını yukarıdaki iki değer arasında almak mümkündür. Çekme oranı yüzde olarak belirlenir. Örneğin %0,4 veya lineer 0,004 mm/mm veya 0,004 in/in gibi. Termoplastik malzemelerden polietilenin 25 mm boydaki en büyük çekme miktarı 1,25 mm, naylonda bu miktar en fazla 1 mm olur. Çekme payını belirlemek için uygun malzeme seçilmelidir ve bu ise bazı kriterlere göre yapılır. İstenilen özelliklerin belirlenmesi malzeme seçiminde en önemli kriterdir. Bunlar; çekme mukavemeti, çentik ve darbe dayanımı, maksimum ve minimum sıcaklık dayanımları, dış ortamın etkisi, aleve ve kimyasal etkilere karşı direnç, aşınma ve çizilme direnci, elektrik direnci gibi özelliklerdir [37].

3.4. Tasarım ve Malzeme Seçimi

Parçaya ait en uygun geometrik biçimi belirlemek için tasarımın ilk basamağı olan malzeme seçimi için tasarımcı şu soruları cevap vermesi gerekir.

Tasarım kavramı ile ilgili sorular:

 Parça ve ürünün kullanımına ait estetik, yapısal ve mekanik istekler nelerdir?

 Tasarlanan her farklı parça maliyeti nasıl etkiler?

 Monte edilen küçük parçalar, büyük bir parça oluşturacak şekilde birleştirilebilir mi?

Mühendislik ile ilgili sorular:

 Parça hangi ortamda ve nerede çalışacaktır?

 Parçaya gelen yükler statik, dinamik veya çevresel midir?

 Parça ile ilgili yapısal istekler nelerdir?

 Parça darbeli yüklere maruz kalacak mıdır?

 Parça hangi sıcaklıklarda çalışacaktır?

 Parça herhangi bir kimyasal madde ile temas edecek midir? (Edecekse bu nasıl ve hangi kapsamda olacaktır?)

 Ürün için istenilen tolerans nedir?

 Ürünün kullanım ömrü (miadı) ne kadardır?

 Ürünün montajı nasıl yapılacaktır?

Yukarıda belirtilen sorulara cevap bulunduğu zaman bir sonraki aşama malzeme seçimine geçilir. Uygun malzeme belirlendikten sonra parça geometrisi ve et kalınlığına ait hesaplar yapılır. Böylece de tasarım yapılmış olur. Plastik enjeksiyon üretimi için parça tasarımında aşağıdaki sorulara cevap aranmalıdır:

 Parça et kalınlığı Melt Flow Indeks (MFI) testi sonucu elde edilen akış sonucu ile uyumlu mu?

 İç köşelere, gerilmeleri en aza indirecek yarıçaplar (radyüsler) verildi mi?

 Parça et kalınlığı, düzgün, düzenli ve sabit mi?

 Kaburga kalınlığı, bunla ilişkili et kalınlığına uygun mu?

 Parçada kalın ve ince kesit varsa, kalından ince kesite akış sağlanabilir mi?

 Birleşme noktalarında görünüm ve mukavemet problemleri ortaya çıkar mı?

 Bütün yüzeylere uygun toleranslar verildi mi?

 Bütün yüzeylere uygun bir kalıptan çıkma açısı ilave edildi mi?

Tasarım aşamasında bu sorular giderilirken, uygun malzeme seçimi, bu malzemeye göre tasarımı optimize etme ve en uygun üretim yöntemleri ile üretim başarıyla sonuçlanacaktır.

Malzeme seçimi kriterler gözönüne alınarak yapıldıktan sonra, SolidWorks ’e veri girişi şu sıra izlenerek yapılır:

Şekil 3.1. Feature Manager tasarım ağacında malzeme seçimi [38]

Malzeme iletişim kutusu önceden tanımlanmış malzemeleri seçme ve kullanıcıya özel malzeme oluşturma sağlayan malzeme yönetim ara yüzüdür. Bu iletişim kutusu, Part dosya formatında olan bir parça dosyası açılır, Feature Manager tasarım ağacındaki Malzeme (Material) ikonu üzerine gelinir ve farenin sağ düğmesi tıklanarak Malzeme Düzenle seçilebilir.

Şekil 3.2. Feature manager tasarım ağacında plastik malzeme seçimi

Şekil 3.2’de görünen diyalog kutusunda malzeme seçimi izlenerek plastikler ikonu tıklanmış ve bu malzemelere ait diyalog kutusu seçime hazır hale getirilmiştir. Burada istenilen polimer çeşidi seçilip uygula sekmesine tıklanır ve malzeme seçme tamamlanır.

Yani, malzeme kutu ara yüzü kullanılarak iletişim kutusu sol tarafında kullanılabilen malzeme tip ve malzeme ağacı bulunur. Sağdaki sekmeler seçilen malzemeye ait bilgileri görüntüler. Solidworks Simulation eklenmişse, daha çok sekme görülür [39].

Malzemeler, malzeme ağacında aşağıda verildiği gibi yer almaktadır.

 Kitaplıklar

 Başlangıçtaki kitaplıklar

 Solidworks Malzemeleri ve Özel Malzemeler

Solidworks malzeme seçim menüsündeki malzemeler salt okunurdur ve Solidworks Simulation ile paylaşılır. Örneğin bunlar; Çelik, Silikon, Plastik gibi kategorilerin altındaki Alüminyum, ABS, Silikon Dioksit gibi malzemeleri içerir.

Şekil 3.3. Feature manager tasarım ağacında plastik grubunda polimer seçimi

Ürün için malzeme olarak ABS seçilmiştir. Diyalog kutusunda polimere ait bütün özellikler sıralanmıştır. Malzeme ataması yapıldıktan sonra ürünün seçilen malzeme ile birlikte kaç gram olduğu, Değerlendir (Evaluate) sekmesinin alt sekmesi olan kütle özelliklerinden (Mass Properties) bulunabilir.

Bu sekme araç çubuğu şeklindedir ve kütle hesaplama işlemi ise kalıba ait malzeme ağırlık hesabı yapılmasını sağlar. Çıkan sonuca göre enjeksiyon makinası baskı gramajı göz önüne alınarak kalıp gözü hesabı yapılır. Eğer seçilen malzeme gramaj olarak kalıba uygun değilse, benzer özellikte başka bir malzeme seçilebilir. Birçok ürün tasarımı, çalışacağı ortamda farklı ve değişen yüklere dayanabilen, çeşitli çevresel şartlarda çalışabilecek plastik malzeme içerebilir. Burada tasarımcının ürüne ait özellikleri bilmesi ve bunlara en uygun maliyet vb. analizleri yapması gerekir. Laboratuvar ortamında üretilen plastikten tek başına bu özellikleri karşılaması beklenemez. Ancak, çeşitli malzemelerin

birleştirilmesi ile oluşan homopolimerler kullanılarak istenen özelliklere sahip yeni bir granül elde edilebilir.

Şekil 3.4. Plastik malzemelerin mekanik özellikleri [40]

Bazı plastiklerin temel mekanik özellikleri şu şekildedir [40]:

Akrilonitril : Çekme ve darbe dayanımları yüksek, uzaması azdır.

Asetal : Çekme, darbe dayanımı, sertlik ve uzaması yüksektir.

Epoksi : Çekme, darbe dayanımı, sertlik ve uzaması yüksektir.

Fenolik : Sert, kırılgan, çekme dayanımı dolgu maddesine göre yüksek veya düşük, uzaması ise çok azdır.

Melamin : Sert, kırılgan, çekme dayanımı dolgu maddesine göre yüksek veya düşük, uzaması ise çok azdır. Fenolik gibi özellikler gösterse de çekme dayanımı daha yüksektir.

Polyamid : Çekme dayanımı, uzaması ve aşınma dayanımı yüksektir.

Poliester, TS : Darbe dayanımı ve uzaması düşüktür.

Poliester, TP : Darbe ve çekme dayanımı yüksektir.

Polikarbonat : Çekme, sürünme ve darbe dayanımı ile uzaması yüksektir.

Polietilen, YY : Darbe dayanımı yüksektir.

Poliüretan : Darbe dayanımı yüksek, uzaması çok fazladır.

Silikon : Mekanik özellikler zayıf, ısıl direnci yüksektir Sülfon : Çekme, basma, sürünme dayanımı yüksektir.

3.5. Tasarımda Plastik Malzeme Seçim Kriterleri

Plastik kalıp tasarımında, plastik malzeme seçimi metal malzeme seçiminden daha zordur.

Bu durumun temel sebebi plastik malzemenin geniş bir yelpazeye sahip olmasıdır. Plastik malzeme seçiminde şu tür kriterlerin dikkate alınması faydalı olabilir:

1- Plastik malzemeler metallerden farklı özelliklerde olduğu için plastik kalıp tasarımı, kendine özgü ve metal kalıplardan farklı özellikler gerektirir. Örneğin, plastik visko- elastik özellikleri metallerden farklı olur ve tasarım esnasında dikkate alınmalıdır.

Tasarımcı, plastik malzeme içyapısına ait davranış ve özellikleri (strüktürleri) iyi bilmelidir.

2- Monte edilecek bir parça, birlikte çalıştığı diğer parçalarla olan ilişkisine göre belirlenir.

Örneğin, monte edilen parça ile taşınacak yük miktarı hesaplanır. Bu yükün düşük, orta ve yüksek olması yanında uygulama süre ve aralığı da belirlenmelidir. Yük büyük ve sürekli ise termosetler kullanılabilir ama termoplastik malzeme tercih edilecekse bunlardan performansı daha iyi olan polyester seçilebilir.

3- Montaj halindeki parçanın darbe mukavemeti de dikkate alınmalıdır. Cam takviyeli epoksi, melamin veya fenolin gibi plastiklerin yanında PC ve ÇYMAPE’de mükemmel bir darbe mukavemet dayanımını gösterir.

4- Değişken gerilme etkisi altında malzeme içyapısında meydana gelen ve kopmasına sebep olabilen değişikliklere “yorulma” denir. Metal ve plastik yorulmaları arasında önemli farklar vardır. Metal yorulması çatlak yüzeyde oluşurken, plastik yorulması kalıplama esnasında yüzeyde meydana gelir ve çatlak yayılmasını sönümleyen koruyucu bir tabaka şeklinde olur. Ayrıca plastikler viskoelastik özelliklerine bağlı yüksek sönümleme kabiliyeti ile bariz bir şekilde metallerden ayrılırlar. Bu özellik,

düşük ısı iletkenliği etkisiyle malzeme içinde bir yumuşama meydana getirerek ısıl yorulmaya sebep olur.

5- Parçada optik özellikler istenmesi de tasarım basamaklarını etkiler. Özel bir dalga uzunluğu olması optik özellik belirlemede önemlidir. Masterbatch olarak hangi rengin tercih edileceği, parça yüzeyinde özel bir dokuma yazı durumu araştırılması gerekir.

Akrilikler ve polikarbonatlar iyi optik özellikleri olan termoplastikler arasındadır.

6- Parça yüzeyi işleme kalitesi, parçanın yatak olarak kullanılması hem tasarım hem de malzeme seçimini etkiler. Molibden di sülfit ve grafit gibi katkı maddeleri kullanılarak güçlendirilmiş plastikler iyi sürtünme ve aşınma özelliği gösterirler.

3.5.1. Peki neden ABS en uygun malzeme olarak seçilmiştir?

Darbe dayanımı yüksek, sert, rijit, işlenmesi kolay, metal ve ahşaba alternatif olan bu polimer, yapı olarak termoplast sınıfın bir kopolimeridir. Oldukça iyi ve dengeli özellikleri nedeniyle geniş bir kullanım alanı olan ABS, Akrilonitril, Butadien ve Strienin polimerizasyonu ile elde edilir. İçerdiği madde oranları %15-35 arasında akrilonitril, %5- 30 arası butadien, %40-60 arası strien olarak değişir. Sonuç olarak strien ve akrilonitrilin kısa zincirleri butadien uzun zincirleri ile çapraz bağ yapar. ABS in yapı taşları şekil 3.5’te gösterilmiştir [41].

Şekil 3.5. Akrilonitril Butadien Strienin’in yapıtaşları

Akrilonitril kimyasal direnç, ısı dayanımı ve açık hava koşullarına dayanıklılık gibi özellikler verir. Butadien ise darbe dayanımı ve düşük sıcaklıkta sağlamlık sağlar. Strien rijitlik, yüzeye parlaklığı gibi fiziksel özellikler kazandırır.

Akrilonitril, Butadien, Strien polimerinin temel üretim maddesi SAN kopolimeridir. Strien akrilonitril içerisine kauçuk katılarak ve tabletler halinde dökülerek elde edilir [40].ABS amorf termoplastikler sınıfına dahildir ve -45 ile +90 °C arasında sürekli olarak kullanılabilir [41]. ABS in en önemli özelliklerinden biri +5 °C ve altı sıcaklıklarda İzod Darbe Test sonucunun birçok plastiğe göre iyi olmasıdır. Diğer önemli özellikleri arasında kimyasal dayanım, kolay işlenebilme ve birleştirilebilme ve yüksek dielektik dayanım sayılabilir. PVC ve halojenli bileşikler polimerin yanma direncini arttırırken, cam lifi boyut kararlılığı verir. Dördüncü monomer olarak kullanılan metil meta akrilat optik berraklık veriri ki ayrıca ışık geçirme oranı %80 lere ulaşır [40]. Tornalama, delme, frezeleme, testereyle kesme, presle kesme, makasla kesme yöntemleri ile işlenebilirler. İnorganik tuz solüsyonları, alkaliler asitlere kimyasal dirence sahiptirler ama bu özellik zamana, kullanım yeri, sıcaklık ve zorlama seviyesine bağlıdır. Yorulma kırılmasına karşı direnci yüksektir. Bunlara ek olarak ABS malzemeler mükemmel bir aşınma direnci, elektriksel özellikler, nem ve sürünme direnci özelliklerine sahiptirler.

ABS malzemeler uzun süre güneş ışığına maruz kaldığında bunların rengi değişir, süneklik ve darbe mukavemetleri azalabilir [42].

Çizelge 3.2. Genel ABS özellikleri [15]

Özgül Ağırlığı 1,04 gr/cm³

Gerilme Mukavemeti 75 MPa

Elastik Modülü 2400-2500 MPa

Darbe Dayanımı 20-24 kj/m²

Deformasyon Sıcaklığı 85ºC

Vicat Yumuşama Sıcaklığı 95 ºC

Akma Uzaması 1,7-6%

Kopma Modülü 1,79 – 3,2 GPa

Elektrik yalıtımı çok iyi olan ABS ayıca yüksek sıcaklık direnci ve yavaş yanma oranına sahiptir. Yük altında eğilme sıcaklığı (yani HDT sonucu 114 °C) oldukça yüksektir. ABS polimeri bütün süreçlere uygun özelliklere sahiptir. Hafif nem çekme özelliği sebebiyle kullanım öncesi yaklaşık 2 saat 80-90 °C'de kurutulur. Talaşlı imalat için uygun olan ABS, sıcak ve soğuk markalama, elektrolit kaplama, boyama gibi ek işlemlere de izin verir.

Ayrıca bazı plastiklerle birleştirilmek sureti ile çok amaçlı özelliklere sahip olur.

Yoğunluğu 1,07 g/cm³ olan ABS yaklaşık olarak 175 °C’de erimeye başlar ve sıcaklık arttıkça erimiş plastiğin viskozitesi düzgün şekilde düşer. Yaklaşık 290 °C’de oksidasyon

ve depolimerizasyon ile malzeme özelliklerini kaybeder. Malzeme iç yapısında bulunan strien suda erimiş tuzlara, orta asit ve baz konsantresine dirençlidir.

ABS’in en olumsuz özelliği ise yüksek sıcaklığa maruz kaldığında HCN gazı çıkarmasıdır.

Bu gaz az miktarda salınsa da oldukça zehirlidir. Hatta II. Dünya Savaşı sırasında gaz odalarında bu gazın kullanılması günümüz 3D yazıcılarında kullanırken ortamı havalandırma ya da müstakil bir havalandırma sistemini gerekli kılmıştır. Bir başka olumsuz özelliği ise yüksek sıcaklıkta büyük parçaların çarpılma riskidir ve ürün boyutları küçük olduğunda bu tür bir problem olmaz.

4. PARÇA TASARIM İLKELERİ

Doğrudan imalat yöntemleri ile kaliteli parça elde etmek için işlem önemli olsa da, bazı hallerde kalıp tasarımı hayati önem arz eder. Kalıbın en önemli kısmı olan boşluk tasarımı en az parça tasarımı kadar önemlidir. Parça tasarımı yapılırken; et kalınlıkları, kaburga ve profil yapısı, çıkıntılar, yarıçap ve köşeler, delikler ve açılar vb. hususlar dikkate alınmalıdır.

4.1. Et Kalınlıkları

Mukavemet ve rijitlik esasına göre tayin edilen et kalınlığı, erimiş reçinenin akma durumuna (MFI sonucuna) bağlı olarak minimum düzeyde belirlenir. Yani, bazı parça bölgelerine ait mekanik ihtiyaçlar belirli miktarda parça kalınlığı olmasını gerekli kılar.

Enjeksiyon ile kalıplama yapılan parçalarda parçanın şekli ve karmaşıklığı göz önüne alınarak parça kalınlığı s=0,5-4 mm arasında alınır. Eğer parça çok ince yapıldıysa, mekanik kuvveti arttırmak amacıyla parça üzerine (özellikle delik kenarlarına), federlerle kuvvetlendirme işlemi yapılmalıdır. Malzemenin MFI değerleri, yani açma karakteristikleri plastikten plastiğe farklılık gösterdiği için bu konu ile ilgili standartlar göz önüne alınır. Aşağıdaki çizelgede malzemeye uygun olan tipik parça kalınlıkları tablo şeklinde gösterilmiştir.

Çizelge 3.3. Et kalınlığı değişiminde geçişler

Malzeme Parça Kalınlığı ABS 1,00-3,50 PC 1,00-3,080 AYPE 0,5-6,035 YYPE 0,75-5,00 PP 0,65-3,80 SERT PVC 1,00-3,80 NAYLON 0,25-2,95 SIVI KRİSTAL 0,20-3 AKRİLİK 0,65-3,80 PS 0,85-3,80

Et kalınlığının doğru tespit edilmesi ürünün çalıştığı andaki performansı açısından hayati önem arz ettiği kadar, enjeksiyon kalıplama sürecinin olası başarı ve verimi hakkında öngörü sahibi olmaya katkı da sağlar. Parça kalınlığı mümkün olduğunca her yerde sabit

olmalıdır. Aksi halde parça, kalından ince kısmına eğimli olmalıdır. Bu olmazsa plastik akma zamanı ve farklı soğuma oranından dolayı gerilmeler oluşur.

Tasarım nedeniyle et kalınlığı değişmesi gerekiyorsa, geçiş yerleri Şekil 4.1 a’da göründüğü gibi keskin değil, Şekil 4.1 b’deki gibi aşamalı biçimde yapılmalıdır. Bu şekillerde ok ile gösterilen enjeksiyonla kalıplamada reçinenin akış yönü görülmektedir.

Şekil 4.1. Et kalınlık değişiminde geçişler

“Maksimum et kalınlığı 4 mm’yi geçmemeli” kuralını tasarımda uygulamak; kalın cidarların iş devresini uzatma, malzeme israfı/sarfiyatını artırma ve Şekil 4.2’de de görünen yerel büzülme ve boşluklar oluşmasını önleyecektir.

Şekil 4.2. Yerel büzülmeler ve boşluklar

Diğer bir önemli sebep ise kalın cidar, malzeme israfına sebep olduğu için enjeksiyondaki çevrim süresinde uzatır. Burada dikkat edilmesi gereken nokta, çok ince et kalınlığına sahip parçalarda kalıp gözünü doldurma zorluğu olabilir. Bu durumda özellikle akış yolu