AlCrN esaslı bir kaplamanın plastik enjeksiyon kalıp ömrüne etkisinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of the effect of an AlCrN -based coating on plastics injection mould life
Yazar: YUSUF ASLAN
Danışman: PROF. DR. ULVİ ŞEKER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmalat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Enjeksiyon kalıplama = Injection molding ; Fiziksel buhar biriktirme = Physical vapour deposition ; Kompozitler = Composites ; Plastik enjeksiyon kalıpları = Plastic injection molds ; Termoplastik = Thermoplastic

Özet:
Plastik enjeksiyon kalıplama, ergiyik plastiğin kapalı bir kalıp boşluğuna basınçla doldurulması, kalıp kapalı haldeyken katılaştırılarak, katı ürün olarak kalıptan çıkartılması sürecidir. Özellikle lif veya dolgu malzemesi katkılı plastikler, yüksek aşındırıcı akışkanlardır. Plastik enjeksiyon kalıplarında, dağıtıcı ve kalıp boşluğunun aşınma dayanımı artırmak için farklı yüzey işlemleri (sertleştirme, kaplama vb.) uygulanmaktadır. Kaplama işlemlerinin bir türü olan fiziksel buhar biriktirme (PVD) yönteminde, kaplama kompozisyonu, uygulanma sıcaklığı, kaplama kalınlığı, aşınma direnci, kalıp çeliği, kalıp sertliği gibi etmenler göz önüne alındığında plastik enjeksiyon kalıplarına uygulanabilirliği daha yüksek olmaktadır. PVD kaplama uygulamasıyla kalıp yüzeyinin aşınma dayanımı artırılabilmekte ve böylece kalıp ömrü uzatılabilmektedir. Bu çalışmada, aşındırıcı etkisi yüksek %30 cam elyaf takviyeli PA6 plastiklerin kalıplanması için kullanılan bir enjeksiyon kalıbına PVD Ark metodu ile AlCrN esaslı kaplama uygulanmıştır. Kaplama işlemi öncesi ve sonrası ile kalıplama sonrasında, kalıp yüzey durumu incelenmiş ve kaplama karakterizasyonu yapılmıştır. Kalıplama sonrasında yapılan kaplama aşınma testlerinde kaplama kalınlığının 3,465 µm' dan 2,849 µm'ye düşmüş ve aşınma miktarı 0,6036 μm olarak tespit edilmiştir. Kaplamada gerçekleşen aşınmanın kalıp aşınmasına engel olduğu görülmüş ve PVD kaplama uygulaması ile kalıp ömründe iyileşme sağlanabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Plastic injection molding is the process of filling molten plastic with pressure into a closed mold cavity, solidifying it while the mold is closed, and removing it from the mold as a solid product. Molten plastics, especially plastics with fiber or filler additives, are highly corrosive fluids. In plastic injection molds, different surface treatments (hardening, coating, etc.) are applied to increase the abrasion resistance of the dispersant and mold cavity. In the physical vapor deposition (PVD) method, which is a type of coating process, its applicability to plastic injection molds is higher when factors such as coating composition, application temperature, coating thickness, wear resistance, mold steel, mold hardness are taken into account. With the application of PVD coating, the abrasion resistance of the mold surface can be increased and thus the mold life can be extended. In this study, AlCrN-based coating was applied to an injection mold used for molding of 30% glass fiber reinforced PA6 plastics with high abrasive effect by PVD Arc method. Before and after the coating process and after the molding, the surface condition of the mold was examined and the coating characterization was made. In the coating wear tests performed after molding, the coating thickness decreased from 3.465 µm to 2.849 µm and the wear amount was determined as 0.6036 µm. It has been observed that the wear in the coating prevents the mold wear and it has been concluded that the mold life can be improved with the PVD coating application.