Enjeksiyon Makinasında Üretilen Plastik Parça Tasarım Parametreleri (2)

4.0  PLASTİK ENJEKSİYON KALIBINDA ÜRETİLECEK PARÇA TASARIMI VE PARAMETRELERİ:

4.1 ÇEKME ORANLARI

Plastik parça tasarım resminde, şekillendirme esaslarına ilaveten resme uygun tolerans verilecektir.

Tolerans +Plastik Çekme oranları, kalıp yapım aşamasında kalıpçı tarafından kalıba verilecektir.

4.2  TOLERANSLAR /STANDARTLAR:

Boyutsal Toleranslar: [4]

En yaygın tolerans biçimidir ve bir parçanın boyutu, şekli ve diğer ölçümlerindeki kabul edilebilir varyasyon aralığını ifade eder.

Geometrik Toleranslar:

Bu tür bir tolerans, açılar, şekiller ve profiller gibi geometrik özelliklerin izin verilen sapmasını ifade eder. Geometrik toleranslar genellikle unsurun içinde olması gereken bir tolerans bölgesi olarak ifade edilir.

“Parçanın büyüklüğü artınca toleransların sınırının genişletilmesi gerekir.”

Genel olarak, enjeksiyon kalıplama için tipik bir tolerans +/-0,1 mm iken çok sıkı bir tolerans +/- 0,025 mm’dir

Standartlar: [4]

Plastik enjeksiyon kalıplama toleransı için belirlenmiş çeşitli endüstri standartları vardır. Yaygın olarak kullanılan bazı standartlar aşağıdadır:

ISO 20457

Bu standart, plastik enjeksiyonla kalıplanmış parçalar için genel toleransları kapsar. Boyut toleranslarını, biçim ve konum toleranslarını ve yüzey kalitesi gereksinimlerini içerir.

ASTM D6913

Bu standart, plastik enjeksiyonla kalıplanmış parçalar için boyutsal tolerans gereksinimlerini belirtir. Ayrıca, parçaların ölçülmesi ve incelenmesi için yönergeler sağlar.

MIL-STD-130

Bu standart, plastik enjeksiyonla kalıplanmış parçaların işaretlenmesi ve tanımlanması için gereklilikleri sağlar. Ayrıca işaretleme ve etiketleme için tolerans gerekliliklerini de içerir.

4.3  UYGUN DUVAR (ET) KALIKLIKLARI:

Parçanız için uygun duvar kalınlığını seçmek, üretimin maliyetini ve üretim hızını büyük ölçüde etkileyebilir.

Duvar kalınlığı kısıtlaması bulunmamakla birlikte, amaç genellikle mümkün olan en ince duvarı seçmektir. Daha ince duvarlar daha az malzeme kullanılır, bu da maliyeti azaltır. Böylelikle soğuma için daha az zaman alır, bu da döngü süresini azaltır. Kullanılabilecek minimum duvar kalınlığı, parçanın boyutuna ve geometrisine, plastiğin yapısına bağlıdır. Enjeksiyonla kalıplanmış bir parçanın duvar kalınlıkları genellikle 2-4 mm. arasındadır.

İnce cidarlı enjeksiyon prosesinde kalınlık 0,5 mm’ye kadar inebilir.

Parçanın kalınlığının gereğinden fazla veya az olması, ya da parçada hem kalın hem ince kısımlar olması parçanın kalıplanabilirliğini zorlaştırmakta ve ÇEKME, ÇÖKÜNTÜ, HAVA BOŞLUKLARI gibi problemlere yol açmaktadır.

Tablo 02’de önerilen ortalama duvar kalınlıkları görülmektedir.

4.4  ÇÖKÜNTÜLER / Sink Mark:

Plastik eriyik kalıp içine enjekte edildiğinde, kalın bölgeler diğer bölgeler kadar hızli soğumazlar. Çünkü kalın bölgelerin iç kısımları, yüzeydeki soğuma alanlarından izole edilmiş durumdadır. İç kısımlar soğurken, erken soğumuş olan dış kısımlara göre daha farklı oranda çekerler. Bu soğuma farklılığı kalın bölgenin kendi içine doğru çekilmesine ve bu sırada parçanın yüzeyinde ÇÖKÜNTÜ oluşmasına neden olur veya bazı durumlarda parçanın tamamen çarpılmasına sebep olur. Bu soğuma oluşan çöküntüler parçanın bu bölgesinde bir iç stres oluşmasına da sebep olur. Çöküntünün olduğu ve daha az dikkat çeken diğer yerler ise, FEDERLER, BOSLAR ve KÖŞELER’dir.Bu tür çöküntüleri ortadan kaldırmak için en etkili yol, kalınlık farklılıklarını yok etmektir. Eğer parçanın mekanik değerleri düşecek ise uygun federler ile desteklenmelidir.

Genel bir kural olarak, boslar ve destek federlerinin kalınlıkları; ortalama duvar kalınlığının %60’ını geçmemelidir.

4.5  FEDERLER(KABURGALAR)/Ribs

Kaburgaların (feder) görevi, çeper kalınlığını arttırmadan parçanın rijitliğini ve dayanımını arttırmaktır.

Kaburgaların uygun kullanımıyla, çoğunlukla soğuma sırasında meydana gelen çarpılmalar önlenir. Bazı durumlarda da kalıplama esnasında malzeme akışını kolaylaştırır.

Feder uzun olursa, malzeme yürümez, basıncı arttırmak gerekir, bu sefer de kalıp birleşim

Feder, doğru kullanılırsa malzeme ve ağırlıktan tasarruf sağlayabilir, enjeksiyon çevrimini kısaltabilir ve zor bögelerin dolmasını kolaylaştırabilir.

Fakat gereksiz ve uygun olmayan kullanımı ise, parçanın çarpılmasına ve parça üzerinde gerilmelere neden olabilir. Doğru kullanım için genel kurallar aşağıdaki gibidir:

• Feder kalınlığı, çokme izi oluşturabilir. Şekildeki öneriler dikkate alınmalıdır.
• Duvar kalınlığı 1,5 mm’den daha az ise, kalın federler kabul edilebilir.
• Etkili bir destek için, feder yükseklikleri et kalınlığının 2,5-3 katı olmalıdır.
• Çoklu federler, et kalınlığının en az 2 katı aralıklarla yerleştirilmelidir.
• Her kenarda çıkma açısı 0,5° olmalıdır.
• Feder tabanlarındaki köşe yuvarlatmaları en az 0,5 mm. olmalıdır.

4.6 KÖŞE (CORNER) TASARIMI:  

4.7 ÇIKMA AÇILARI (DRAFT ANGLE):  

Rijit ve elastomerik plastiklerin imal edilecek parçaların tasarımında, parçanın kalıptan kolay çıkarılabilmesi önemli bir konudur. Bunun için parçaya gereken iç ve dış eğimler verilmelidir. Parçaların çeperleri düz ve dik ise kalıbı açmak için daha fazla kuvvet sarf etmek gerekir.

Eğimler ortalama 1/4° dolayında seçilmektedir. Ancak, derinliği fazla olmayan parçalarda daha fazla (1/2°), kap biçimli derin parçalarda ise daha az (1/8°) tutulabilmektedir. Bazı plastikler malzemeler için tavsiye edilen eğim açıları şöyledir:

Polietilen 1/4° Asetal 0…1/8° Naylon 0…1/8° Polystren 1/2° Akrilik 1/4° dir.

4.8.DELİKLER/DELİKLİ ÇIKINTILAR (BOSS)

Bunlar, deliklerin kuvvetlendirilmesinde ve bağlantılarda kullanılan çıkıntılardır. Kaburgaların tasarımındaki genel delikli çıkıntılar için de geçerlidir. Mümkünse delikli çıkıntılar yüzeyin birdenbire değiştiği yerlere (köşelere) konulmalıdır. Böylece malzemelerin dengeli akışı sağlanmış olur. Gerekli yapısal dayanımı sağlamak için çıkıntıların yüksekliğini çaplarının iki katıyla sınırlamak gerekir. Basınçlı kalıplamada yüksek çıkıntılar gaz tutmaya eğilimlidirler. Malzeme akışını desteklemek için delikli çıkıntıların yan kısımlarında kaburgalar kullanılabilir. Birçok durumda, delikli çıkıntılar yapısal denge sağlamak için birbirleriyle veya yan duvarlarla bağlanır. Aşağıda delikli çıkıntıların yerleştirilmesinde tavsiye edilen tasarımlar verilmiştir.

5.0 TRANSPORT ÖZELLİĞİ

Ürünlerin katlanır, kolayca istiflenebilir ve taşımaya uygun şekillendirilmesi, az yer kaplama ve taşıma kolaylığı, taşıma masrafları yönünden fayda sağlayacaktır.

6.0  SONUÇ:

Plastikler, sanayide giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu nedenle de plastiklerin tasarımında uyulacak kurallar daha büyük önem kazanmaktadır. Tasarımın ilk aşamalarında, plastik malzemelerin kimyasal ve fiziksel yapısı ile ilgili özellikler iyice düşünülmeli, parçadan istenen fonksiyonlar ve çalışma ortamına göre malzeme seçimi yapılmalıdır. Tasarımı düşünülen mamülün ilk olarak; malzemesinin ve üretim şeklinin belirlenmesi gerekmektedir.

Parçanın geometrik tasarımı sırasında gerekli kurallara (çeper kalınlığı, yuvarlatmalar, delikler, federler vb.) uyulmalıdır. Ayrıca plastik üreticilerinin ve kalıp üreticilerinin tavsiyelerini de dikkate almalıdır. Ürün tasarım aşamasındayken kalıp tasarım öngörüleri yapılıp parça tasarımı son hale getirmeden önce kalıplanabilirliği gözden geçirilmelidir. Aksi halde inanılmaz kalıp fiyatlarıyla karşılaşabiliriz. Keskin köşelerde plastik akışının engellendiği ve buralarda gerilim yoğunlaşmasının artarak darbeye karşı mukavemetin azaldığı görülmüştür. Üretilecek mamüllerin tasarımında plastik malzemelerin çekme payları hesaba katılmalı, et kalınlıklarında %20′lik bir artışın parçada çarpılmaya, yüzeyde çöküntüye ve birleşme izi gibi hataların ortaya çıkmasına neden olduğu bilinmelidir.

Nevran Soydan
Makina Mühendisi
nsoydan@hotmail.com

KAYNAKÇA:

1. https://www.youtube.com/watch?v=b1U9W4iNDiQ (video)
2. https://www.eurotec-ep.com/s/2503/i/Design_Guide_TR_WEB.pdf
3. https://zetarmold.com/tr/enjeksiyon-kaliplama-ayirma-yuzeyleri-cizgileri/#parting-surface-design-principles
4. https://www.longshengmfg.com/tr/plastic-injection-molding-tolerance-standards/#What_are_Plastic_Injection_Molding_Tolerance_Standards
5. Teknolojide Plastikler MMO Yayın No:64, G.P. Palin
6. https://tr.wikipedia.org/wiki/Plastik
7. Mühendis ve Makina dergisi Mart 2023-3 Yüzyılın malzemesi plastikler, Dipl.İng. A. Feyyaz Yücel,
8. Nevran Soydan’a ait özgün görseller.
9. https://www.madearia.com/blog/what-is-double-injection-
10. https://madeproducts.uk/design-injection-moulding-guide/
11. https://www.ptsmake.com/what-are-the-essential-guidelines-for-plastic-parts-design/
12. https://prototool.com/general-principles-of-plastic-part-design-for-injection-molding/
13. https://www.xometry.com/resources/injection-molding/hot-runner-vs-cold-runner/
14. https://www.yelkenciler.com/tr/plastik-enjeksiyon-makinesi-nasil-calisir/
15. https://blog.naver.com/hkc931/221269646907
16. https://icomold.com/wp-content/uploads/2019/01/ICOMold-plastic-Injection-design-guide.pdf
17. https://texasinjectionmolding.com/design-guide/
18. https://www.facebook.com/photo?fbid=705939993628219&set=a.192963908259166