Plastik enjeksiyon kalıplarında ergiyik plastik akış hatlarında kesit biçimi ve ölçü değişiminin kalıplanabilirliğe etkileri
An experimental investigation of the effects of design paramaters of a plastic injection mold on mouldability
Yazar: RESUL TÜRK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ABDULKADİR GÜLLÜ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Günlük hayatımızın her safhasında plastikler kullanılmaktadır. Plastik ürünlerin şekillendirilmesinde birçok kalıplama yöntemi olmasına karşın en çok kullanılan yöntem enjeksiyon ile kalıplama yöntemidir. Üretilecek plastik ürünlerin maliyeti, kalitesi, geometrik yapısı, boyut toleransı ve görünümleri hem enjeksiyon parametrelerine hem de kalıp parametrelerine bağlıdır. Literatürde enjeksiyon parametrelerinin kalıplanan ürün üzerindeki etkileri ile ilgili birçok çalışma yapılmış ve yapılmaya da devam etmektedir. Ancak enjeksiyon parametrelerine göre kalıp parametreleri üzerine yapılan çalışmalar çok azdır. Gerçekleştirilen bu çalışmada, kalıp parametrelerinin akış uzunluğuna etkisi incelenmiştir. Kalıp boşluğunun yüzey pürüzlüğü, yolluk profilleri ve kalıp sıcaklığının akış uzunluğuna etkisi araştırılmıştır.Kalıp parametrelerini incelemek amacıyla ASTM D 3123 standartlarına uygun olarak enjeksiyon kalıbı tasarlanmıştır. Kalıp çekirdeğinde sekiz kalıp boşluğu oluşturulmuş ve her bir kalıp boşluğu farklı yüzey pürüzlük değerine sahip olacak şekilde zımparalanmıştır. Bu kalıp boşluklarının yüzey pürüzlülük değeri 0,047 ? 0,481 µm arasında değişmektedir. Ayrıca, yolluk profillerinin akış uzunluğuna etkisini belirlemek amacıyla, tasarlanan kalıp çekirdeğinde yarım daire, açılı profil, trapez ve dikdörtgen profil olmak üzere aynı kesit alanı ve uzunluğa sahip olarak yapılmıştır. Kalıp sıcaklığını istenilen değerlerde tutabilmek için kalıp şartlandırıcı kullanılmıştır.Deneylerde 50, 60 , 70, 80 bar olmak üzere dört farklı enjeksiyon basıncı, 220, 240, 260, 280 ºC olmak üzere dört farklı sıcaklık ve 30, 35, 40, 45 m³/sn olmak üzere dört farklı enjeksiyon hızı (debi) ve 20, 30, 40, 50 ve 60 oC olmak üzere beş farklı kalp sıcaklığı kullanılmıştır. Gerçekleştirilen bu çalışmaya göre, kalıp yüzey pürüzlülüğü arttıkça, akış uzunluğunun azaldığı görülmüştür. En düşük yüzey pürüzlülüğü olan (akışa paralel ölçüm değeri için) Ra= 0,071 µm değerine sahip birinci kalıp boşluğunda ortalama 30,94 mm akış uzunluğu tespit edilmiştir. En büyük ortalama Ra= 0,6 µm değerine sahip olan sekizinci kalıp boşluğunda akış uzunluğunun 25,55 mm olduğu belirlenmiştir.Yolluk profillerinin akış uzunluğuna etkisi için ortalama 26,336 mm² kesit alanına sahip dört farklı yolluk profillinde en büyük akış uzunluğu sırasıyla yarım yuvarlakta, açılı profilde, trapez ve dikdörtgende elde edilmiştir. Kalıp sıcaklığının akış uzunluğuna etkisinin incelendiği deney sonucuna göre kalıp sıcaklığının değişimi akış uzunluğunu önemli derecede etkilemediği tespit edilmiştir. Ayrıca kalıplanan ürünün yüzey pürüzlülüğü üzerinde ütüleme basıncının etkisi araştırılmış ve 70, 80 ve 90 bar olarak üç farklı basınç değeri kullanılmıştır. Buna göre ütüleme basıncı arttıkça ürün yüzey pürüzlülüğünün azaldığı tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Enjeksiyon, Akış uzunluğu, Yüzey pürüzlülüğü, Yollukprofilleri

Abstract:
Plastics are used in every phase of our daily life. Although there are lots of methods for shaping the plastics, the most widely used method is injection molding. The cost of the production of the plastic products, its quality, the geometric structure, size tolerance and appearance depend on both injection parameters and molding parameters. In the literature, many studies have been conducted about the effects on molded products related to the injection parameters and the studies continue to be performed. However, there are few studies about the molding parameters according to the injection parameters. In this study, the effects of the molding parameters on flow length were analyzed. The effects of the surface roughness of mold cavity, runner profile and mold temperature on flow length were investigated.In order to investigate the molding parameters, an injection mold was designed in accordance with ASTM D 1223. Eight mold cavities were composed in mold core and each mold cavity having different surface roughness were sandpapered. The values of the surface roughness of these mold cavities change between 0,047 µm and 0,481 µm. Moreover, to determine the effects of the runner profiles on flow length, in designed mold cavity four different profiles having the same cross-sectional area and length as semi-circled profile, angled profile, trapezoidal profile and rectangular profile were manufactured. To keep the desired temperature of the mold the mold router was used.In the experiments, four different injection pressures were used as 50, 60, 70, and 80 bar, four different injection temperature were used as 220, 240, 260 and 280 ºC, four different injection speed (flow) were used as 30, 35, 40, and 45 m³/sn and five different mold temperature are used as 20, 30, 40, 50 and 60 ºC. In the first mold cavity, the lowest surface roughness (for the value measured parallel to the flow) with a value of Ra = 0.071 ?m, average 30.94 mm flow length were determined. In the eight mold cavity which has the largest average value of Ra = 0.6 ?m the flow length as 25.55 mm was determined.for the effect of runner profiles on the flow length, the longest flow length was determined in four different runner profiles having average 26,336 mm2 section area, respectively in half round, angled profile, trapezoidal and rectangular profiles. According to the result of the experiment in which the effect of mold temperature on flow length was investigated, the changes of the mold temperature did not affect the flow length significantly. In addition the effect of ironing pressure on the surface roughness of the molded product was investigated and three different pressure values were used as 70, 80 and 90 bar. Accordingly, it was determined that as ironing pressure increased, the product surface roughness decreased.Key Words: Injection , Flow Lenght, Surface roughness, Runnerprofiles