Silikon kauçuk enjeksiyon kalıplarının soğuk yolluk bloğu sistemleri ile iyileştirilmesi
Improvement of silicone rubber injection molds with cold runner block systems
Yazar: MUZAFFER ÇAMLIBEL
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR SOY
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Enjeksiyon kalıpları = Injection molds ; Hacim kalıpçılığı = Bulk molding ; Pres kalıpları = Press molds ; Süreç iyileştirme = Process improvement ; Vulkanize kauçuk = Vulcanized rubber

Özet:
Bu çalışmada, silikon elastomer malzemeye form verilen üretim yöntemlerinden biri olan enjeksiyon yönteminde, soğuk yolluk bloğu sistemlerinin prosese etkisi ele alınmıştır. Soğuk yolluk bloğu sistemleri enjeksiyon prosesinde; malzeme fireleri, çevrim zamanları, homojen malzeme akışı, parça kalitesi, makine kapasitesi gibi parametreler açısından önemli rol oynar. Çalışmada soğuk yolluk bloğunun etkinliği; bağlı olduğu bir silikon enjeksiyon kalıbında proses optimizasyonu ve üretilen numune parçalar üzerinden ölçümler ile değerlendirilmiştir. Çalışmanın amacı olarak, silikon enjeksiyon kalıplarında kullanılan soğuk yolluk bloğu sistemlerinin, üretime entegrasyonuna bağlı olarak elde edilebilecek potansiyel iyileştirmelerin üretim verileri ile karşılaştırmalı olarak ortaya konulmasıdır. Çalışmanın çıkış noktası olarak, ülkemizde çeşitli üretim sektörlerinde hammaddeden ürüne doğru işlenen metal, termoplastik gibi malzemelere göre daha az bilinen silikon elastomeri için enjeksiyon kalıplama prosesi ve bu proses de önemli bir ekipman olan soğuk yolluk bloğu sistemlerinin sağladığı potansiyel iyileştirmelerin ortaya konulması amaçlanmıştır. Engel VC330/120 marka bir yatay silikon enjeksiyon presinde, 24 gözlü bir enjeksiyon kalıbı ve bu kalıbı besleyen 6 adet açık nozule sahip akış kontrollü bir CRB ile çalışma yapılmıştır. Silikon malzeme olarak 65±5 Shore A sertlik ve 1,28±0,02 g/cm³ yoğunlukta HCR özellikte malzeme kullanılmıştır. 6 nozul CRB ile uyumlu çalışan 24 gözlü enjeksiyon kalıbında parça üretimleri gerçekleştirilmiştir. Üretim optimizasyonu toplamda 16 adet çevrimde sağlanmıştır. Çalışmada bir önceki çevrimde elde edilen parçalar üzerinden inceleme yapılarak proses parametreleri her 4 çevrimde güncellenmiştir. Bu şekilde 4 grup çevrim ile üretim yapılmıştır. Optimizasyonun sağlandığı parametrelere kadar çevrim süreleri ve proses parametreleri kayıt altına alınmıştır. Her çevrimde üretilen parçalardan malzeme firesi, parça çapağı ve yolluk firesi ölçümleri yapılmıştır. Optimize üretim parametreleri ile proses iyileştirmesi olarak; daha düşük çevrim süresi, kalıpta bulunan yolluklarda daha az malzeme firesi ve parça çapağında düşüş elde edilmiştir. Bu iyileştirmelere bağlı olarak enjeksiyon pres kapasitesinin daha etkin kullanılabileceği, parça geometrik ölçülerinde kararlılık, daha düşük malzeme, enerji ve işçilik giderleri sağlanabileceği görülmüştür. Ortaya çıkan sonuçlar soğuk yolluk bloğunun olmadığı durum için malzeme fireleri, proses süreleri ve parça kalitesi parametreleri için teorik yaklaşımlarla karşılaştırmalı değerlendirilmiştir. Silikon enjeksiyon prosesinde her çevrimde CRB' nin sağladığı verimlilik ortaya konmuştur.

Abstract:
In this study, the effect of cold runner block systems on the injection method, which is one of the production method to vulcanize silicone elastomer material, was evaluated. Cold runner block systems in the injection process; it plays an important role in terms of parameters such as material waste, cycle times, homogeneous material flow, part quality, machine capacity. The effectiveness of the cold runner block in the study; it was evaluated by process optimization and measurements on the produced sample parts in a silicone injection process. The aim of the study is to present the potential improvements that can be obtained due to the integration of cold runner block systems used in silicone injection molds. As the starting point of the study, silicone elastomer is less known than materials such as metal and thermoplastic processed from raw material to product in various
production sectors in our country. Cold runner block systems are used in silicone injection molding. It was aimed to reveal the potential improvements provided by cold runner block systems, which are an important equipment in the silicone injection molding process. This study has been done with an Engel VC330/120 horizontal silicone injection press, a 24 cavity injection mold and a manuel flow controlled 6 open nozzles CRB. As the silicone material, the hardness of 65 ± 5 Shore A and 1,28 ± 0,02 g/cm³ the density HCR solid silicone compound was chosen. Parts production have been done in a 24 cavities silicone injection mold that works in compatible with 6 nozzles CRB. Production optimization has been achieved in 16 cycles in total. In the study, the parts manufactured in the previous cycle were evaluated and the process parameters were updated in every 4 cycles. In this way, production was made with 4 groups of cycles. Cycle times and process parameters are recorded up to the parameters
that optimization is provided. Material waste, part flashes and the runner waste were calculated from the parts produced in each cycle. As process improvement with optimized production parameters; lower cycle time, less material waste in the runners of the mold and reduction in part flashes were achieved. Depending on these
improvements, it has been observed that the injection press capacity can be used more effectively, stability in geometric dimensions of the part, lower material, energy and labor costs can be achieved. The results were compared with theoretical approaches for material waste, process times and part quality parameters for the production without cold runner block. In the silicon injection process, the efficiency provided by the CRB has been demonstrated in each cycle.