Plastik enjeksiyon yönteminde yolluk tasarımının parça kalitesine etkileri
Effects of runner design on part quality in plastic injection process
Yazar: CAN BERK HINÇAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ SERDAR VANLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Benzetim analizi = Simulation analysis ; Plastik enjeksiyon = Plastic injection ; Yolluk = Runner

Özet:
Bu çalışma, plastik enjeksiyon kalıplama sürecinde, yolluk girişi bölgesinde görülen ancak simülasyon analizlerinde saptanamayan akış izi probleminin çözümü için yolluk kesitinde yapılan değişiklikleri ve problemin kesme oranı ile ilişkisini incelemektedir. 
Çalışma, otomotiv 5 kapılı (hatchback) araçlarında bulunan spoiler ana grubu içerisindeki deflektör parçası üzerine gerçekleştirilmiştir. Deflektör parçasının üretiminde, ABS malzemesine alternatif olarak geliştirilmiş bir mühendislik plastiği olan ASA kullanılmış ve deneme baskıları Negribossi Vector 800-4250 enjeksiyon makinesinde gerçekleştirilmiştir.
Autodesk Moldflow Insight programı kullanılarak kalıba uygulanan ilk yolluk kesitiyle gerçekleştirilen simülasyon sonucunda, izin oluştuğu bölgede 65453 1/s kesme oranı görülmüştür. Bu değer program kütüphanesindeki limit değeri olan 50000 1/s'den yüksek olması dolayısıyla parçanın estetik yüzeyinde görülen izin kök nedeni olabileceği üzerinde durulmuştur. İlgili bölgedeki kesme oranı değerini düşürmek amacıyla 3 farklı yolluk kesit tasarımı gerçekleştirilmiştir. İlk iki tasarım ile kesme oranında iyileşme yakalanamamış, ancak R03 versiyonunda kesme oranının limit değere yaklaştığı görülmüştür. Simülasyonlarda minimum kesme oranının elde edilmesini sağlayan R03 yolluk kesiti fiziki olarak kalıba uygulanmış, sonucunda akış izinde iyileşme gözlemlenmiştir. Son olarak, proses parametrelerinde eriyik sıcaklığının, enjeksiyon hızının artırılması yönünde optimizasyonlar gerçekleştirilerek kabul edilebilir bir iz seviyesi elde edilmiştir. Optimize edilmiş son parametre ile kontrol simülasyonu gerçekleştirilmiş ve ilgili bölgedeki kesme oranın limit değerin hemen altında 48259 1/s olarak oluştuğu görülmüştür.
Çalışma sonucunda, yolluk giriş bölgesinde görülen izin kesme oranı ile ilişkili olduğu sonucuna varılmıştır. Simülasyon programından çıkan sonuçlarda, kesme oranı değerinin malzeme kütüphanesinde tanımlanmış limitlerin altında olmasının problemin tamamen oluşmayacağını garanti etmediği ve parça tasarımı gibi diğer etmenlerin olumsuz etkilerinin de telafi edilebilmesi için kesme oranı değerinin mümkün olduğunca düşürülmesi gerektiği görülmüştür. Ek olarak, simülasyon sonuçlarında net olarak tanımlanamayan problemlerde dahi simülasyon programlarının kullanılmasının; parametre değişiklikleri veya kalıpta yapılacak fiziksel değişiklikler gibi çözüm yöntemleri ile ilgili karar süreçlerinde rehberlik sağlayabildiğini ortaya konmuştur.

Abstract:
This study investigates the modifications on the runner section and the connection of the problem with the shear rate in order to solve the flow mark problem, which is seen in the runner inlet region during the injection process but cannot be detected in simulation analysis.
The study was carried out on the deflector part in the spoiler main group of automotive hatchback vehicles. ASA, an engineering plastic developed as an alternative to ABS, was used in the production of the deflector part and the trials were carried out on a Negribossi Vector 800-4250 injection machine.
As a result of the simulation performed with the first runner section using the Autodesk Moldflow Insight software, the shear rate was 65453 1/s in the region where the mark appeared. Since this value is higher than 50000 1/s, which is the limit value in the software's library, it has been emphasized that it may be the root cause of the flow mark seen on the aesthetic surface of the part. In order to reduce the shear-rate value in the relevant region, three different runner section designs were made. Although no improvement was achieved in the shear rate with the first two designs, it was observed that the shear rate approached the limit value in the R03 version. R03 version runner, which ensured that the minimum shear rate was achieved in the simulations, was applied to the mold and it was observed that the visibility of the flow mark was reduced. Lastly, an acceptable flow mark level was obtained by optimizing the process parameters, i.e. by increasing the melt temperature and the injection speed. A control simulation run was performed with the most recent optimized parameters and it was observed that the shear rate in the region was 48259 1/s, which is just below the limit value.
In conclusion, it can be said that the flow mark in the runner inlet region is related to the shear rate. The results of the simulations show that the shear rate value below the limits defined in the material library does not guarantee the problem will not occur at all and that the shear rate value should be reduced as much as possible in order to compensate for the negative effects of other factors such as part design. In addition, this study has shown that the use of simulation programs can provide guidance in decision making processes related to solution methods such as parameter changes and modifications to the mold, even for problems that cannot be clearly defined in the simulation results.