Servo-kontrollü bir plastik enjeksiyon makinasının tasarımı ve üretimi
Manufacture and design of a servo- controlled plasti̇c injection machine
Yazar: MELİK ZİYA YAKUT
Danışman: PROF. DR. OSMAN İPEK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Matematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Basınçlı akışkan = Pressure fluid ; Kayma akışı = Sheer flow ; Laminer akış = Laminar flow ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic ; Sonlu hacimler yöntemi = Finite volumes method ; Termoplastik = Thermoplastic ; Termoplastik malzemeler = Thermoplastic materials ; Üç boyutlu akış = Three dimensional flow

Özet:
Bu tez çalışmasında, enjeksiyonla kalıplama makinasındaki termoplastik malzemenin ideal ürün çıktısı verebilmesi için kovandan kalıba kadarki süreç bilgisayar destekli simülasyon programları ve matematiksel denklemlerle üç boyutlu olarak modellenmiştir.  İdeal ürün çıktısı için mevcut hidrolik sistemli enjeksiyonla kalıplama makinalarından optimizasyon için gerekli hız, sıcaklık ve basınç parametreleri alınamadığından yeni bir servo motor kontrollü enjeksiyonla kalıplama makinası imal edilmiştir. İmal edilen yeni yerli makina ile hidrolik baskı sistemi yerine kullanılan servo motorlar istenilen değerlerle çalışabilme imkanı vermiştir. Bu çalışma ile ülkemizde ilk kez servo motor kontrollü enjeksiyonla kalıplama makinası üretilmiştir.
Üretilen makinanın kontrol ünitesi ile istenilen sıcaklık ve baskı hızı ayarlanabilmekte olup matematiksel denklemler kullanılarak makinanın ulaşabileceği hız, debi ile örnek kalıba göre basınç değerleri hesaplanmıştır. Hesaplanan yeni verilerle hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı olan ANSYS FLUENT programı kullanılarak kalıp öncesi akış modellenmiş, AutodeskMoldflow programı kullanılarak kalıp içerisindeki dolumun ideal değerleri bulunarak modellenmiştir. Çalışmada örnek malzeme olarak Yüksek Yoğunluklu Polistiren (YYPS) kullanılmıştır. Malzemenin mekanik değerleri için Autodesk Moldflow programının veri tabanından faydalanılmıştır.
İmal edilen yeni makina çalıştırılarak, Autodesk Moldflow programıyla örnek kalıp için dolum analizi yapılmış ve ideal dolum süresi, sıcaklığı, enjeksiyon hızı ve basıncı tespit edilmiştir. Programda bulunan optimizasyon modülü ile seçilen değerlerin ideal olduğu sonucuna varılmıştır. Bu veriler çerçevesinde memedeki termoplastiğin göstereceği davranış ANSYS FLUENT programı ile belirlenmiştir. Memedeki sıcaklık, basınç ve zamana bağlı olarak akış hızının değişimi üç boyutlu olarak modellenmiştir.

Abstract:
In this study, the process from barrel to mold has been modelled as three dimensional with computer aided simulation softwares and mathematical equations for being derived the ideal yield output from the thermoplastic material in the injection molding machine. A new servo motor controlled injection molding machine has been manufactured in that the needed speed, temperature and pressure parameter couldn't be got from the current injection molding machine with hydraulic system for optimization for ideal yield output.In the new native machine, servo motors that is used instead of hydraulic press system has enabled to work with desired value. By means of this study, the first servo controlled molding machine has been produced in Turkey.
Desired temperature and velocity may be adjusted with the control unit of the produced machine and pressure value has been calculated by using mathematical equations according to the sample pattern with the speed and flowrate that the machine can reach. Pre-pattern flow has been modeled with the new calculated data by using ANSYS FLUENT programme that is called as computational fluid dynamics programme and by using auto desk mold flow programme, ideal values of filling have been found and modelled.In the study, as a sample material, High Impact Polystyrene (HIPS) is used. For the mechanical value of the material, it is taken advantage of the data base of the program of Autodesk Moldflow.
By running the new machine that is manufactured, filling analyses is done for the sample pattern with the Autodesk Moldflow program and ideal filling time, temperature, rate of injection, and pressure is anchored. It is deduced that the chosen values with optimization modulus based in the program are ideal. As part of these data, treatment that the thermoplastic in the nozzle will display has been indicated with the ANSYS FLUENT program. Variation of temperature, pressure and time dependent rate of flow have been modelled as three dimesional.