Kalın cidarlı HDPE (YYPE) malzemelerin plastik enjeksiyon yöntemiyle kalıplanmasında soğutma parametrelerinin parça kalitesine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of cooling parameters on parts quality in the molding of thick-walled HDPE (HDPE) materials by plastic injection
Yazar: MUHAMMET DAĞLI
Danışman: DOÇ. DR. AHMET DEMİRER
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde plastik kalıplama teknolojisi gün geçtikçe büyük bir hızla gelişmektedir. Plastik sektörünün gelişmesi ve plastikler üzerine yapılan araştırmaların artmasıyla birlikte hem maliyet hem de fiziksel açıdan, plastikler metallere göre birçok alanda tercih edilir bir hale gelmiştir. Plastik enjeksiyon ile üretim tekniğinin hızlı ve ucuz, imalat bakımından çok rekabetçi olması, tasarımcıları ve üreticileri çok daha kalın cidarlı parçaları da bu teknikle üretmeye zorlamıştır. Bu kalınlıklar doğal olarak çeşitli imalat ve enjeksiyon proses risklerini de beraberinde getirmektedir.
Bu teknikle üretilen parçaların kalitesine; proses şartları, kalıp tasarımı ve polimer malzemelerin özellikleri etki etmektedir. Özellikle kalın cidarlı parçaların imalatında kalıp tasarımının en önemli aşaması olan soğutma sisteminin tasarımı çok önemli bir yer tutmaktadır. Enjeksiyon işlemi sonrasında gerek kalıptan hemen çıktıktan sonra gerekse ortam sıcaklığına düşürüldükten sonra üretilen parçalarda toleransları aşan çekme ve çarpılma problemleri meydana gelmektedir. Uygun bir soğutma tasarımı ürün üzerindeki çekme, çarpılma ve çökme gibi ürünün kalitesine yönelik özellikleri olumlu yönde etkilemektedir. Bu çalışmada, YYPE (Yüksek yoğunluklu polietilen) malzemeden tesisatlarda kullanılan kalın cidarlı ekleme parçası ele alınmıştır. Aynı kalıp üzerinden ve aynı proses parametreleriyle klasik ve geliştirilmiş soğutma sistemi tasarımı karşılaştırmalı olarak test edilmiştir. Soğutma sisteminin geliştirilmesinde "Moldex3D''akış analiz programından yararlanılarak soğutma kanallarının konumları ve olası çekme ve çarpılmalar belirlenmiştir. Enjeksiyon sonrasındaki ölçüsel kontroller neticesinde numunelerdeki çekme ve çarpılma değerleri incelenmiştir. Geliştirilmiş soğutma tasarımı (GST) klasik sisteme göre boydaki çekmede %12, çarpılmada ise %48 daha düşük oranlar gözlenmiştir. Ayrıca geliştirilmiş soğutma sisteminde ütüleme sürelerinin arttırılması ile parça kalitesindeki pozitif değişimler incelenmiştir. Aynı çevrim süresi ve basınçlar kullanılarak dört farklı ütüleme süresi (110-160-200-250s) kullanılmış ve kalıpta boyuna çekmelerde ortalama %37, çarpılmalarda ise %57,64 düşme tespit edilmiştir. Aynı zamanda ütüleme süresinin artması numunelerdeki kütlesel artışla beraber mekanik mukavemette de %7,16 oranında artış olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Today, plastic molding technology is developing rapidly day by day. With the development of the plastics industry and the increase in research on plastics, plastics have become preferred in many areas compared to metals in terms of both cost and physical aspects. The fact that the production technique with plastic injection is fast and inexpensive and very competitive in terms of manufacturing has forced designers and manufacturers to produce much thicker-walled parts with this technique. These thicknesses naturally bring along various manufacturing and injection process risks.
The quality of the parts produced with this technique; process conditions, mold design and properties of polymer materials affect. The design of the cooling system, which is the most important part of mold design, especially in the production of thick-walled parts, has a very important place. After the injection process, shrinkage and distortion problems that exceed the tolerances occur in the parts produced either immediately after exiting the mold or after being lowered to ambient temperature. A suitable cooling design positively affects the quality of the product, such as shrinkage, distortion and collapse. In the experimental study, the thick-walled joining part used in HDPE (High density polyethylene) material installations was discussed. The classical and advanced cooling system design was tested comparatively on the same mold and with the same process parameters. In the development of the cooling system, the positions of the cooling channels and possible shrinkage and distortions were determined by using the "Moldex3D" flow analysis program. As a result of the dimensional checks after injection, the tensile and distortion values of the samples were examined. Improved cooling design (GST) was observed to be 12% lower in length shrinkage and 48% lower in distortion compared to the classical system. In addition, the positive changes in the quality of the parts were investigated by increasing the ironing times in the improved cooling system. By using the same cycle time and pressures, four different packing times (110-160-200-250s) were used and an average decrease of 37% in draft lengths and 57.64% reduction in distortion was detected. At the same time, it was determined that the mechanical strength increased by 7.16% with the increase in the packing time and the mass increase in the samples.