Kauçuk reolojisi ölçümü için prototip test cihazı tasarımı ve imalatı
Desingning and manufacturing of prototype test unit formeasuring of rubber rheology
Yazar: HASAN ÇAKIR
Danışman: PROF. DR. TAMER SINMAZÇELİK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Geleneksel kauçuk endüstrisinde sıkıştırma kalıpları kullanılmaktadır. Ancak bu üretim
tekniği zaman alıcı ve hassas olmayan bir üretim türüdür. Bundan dolayı enjeksiyon
kalıplama prosesi geliştirilmiş ve yüksek nitelikli ürünler üretilebilir hale gelmiştir.
Enjeksiyon kalıplama daha iyi vulkanizasyon süresi, daha az çapak miktarı ve ürünlerde
daha tutarlı mekanik özellikler konusunda avantaj sağlamaktadır. Tasarlanan reolojik
karakterizasyon test cihazı ile yapılan reolojik karakterizasyon ölçümünde bir potta
eriyik haline getirilen malzemeye bir silindir yardımıyla kuvvet uygulanır ve malzeme
uzunluğu ve çapı belli olan nozuldan geçirilir. Bu ölçümler sonucunda malzemenin
akma eğrileri belirlenir ve elde edilen malzeme akma eğrileri ile sonlu elemanlar
yöntemi kullanılarak bilgisayar ortamında analiz yapılır. Reolojik testten alınan veriler
ile bilgisayar ortamında analiz yapılarak proje henüz prototip fazındayken proses
parametrelerini ve yeni ürünlerin yarı mamülden mamüle geçiş sürecinde kullanılacak
karışımın doğrulanması amaçlanmaktadır. Bilgisayar ortamında yapılan simülasyon,
kauçuk enjeksiyon kalıplama tasarım ve prosesini kolaylaştırmaktadır. Simülasyon
çıktılarına göre pahalı kalıplar işlenmeden önce bilgi sahibi olunur. Sonuç olarak
deneme yanılma sürelerini ve enjeksiyon kalıp revizyon maliyetleri azaltmaktadır. Aynı
zamanda tasarımı yapılacak olan reolojik karakterizasyon test presinden karışıma ait
özellikler elde edilecektir. Bu özelliklerin belirlenmesinde basınç ve sıcaklık değişimleri
etkili olacaktır. Reolojik karakterizasyon test pres çıktıları ile simülasyon sonuçları
karşılaştırılacaktır. Bu karşılaştırmalara göre kauçuk karışım özellikleri korele
edilecektir. Sonuç olarak NR ve NBR karışımlarının reolojik testi, model oluşturulması
ve bu model doğrultusunda oluşturulan malzeme kütüphanesi analiz sonuçları %5
dolum yüzdesi sapmasının altında kalarak başarıyla sonuçlanmıştır.

Abstract:
In the traditional rubber industry, compression molds are used. However, this
production technique is time-consuming and not precise. Therefore, the injection
molding process has been developed, enabling the production of high-quality products.
Injection molding provides advantages such as better vulcanization time, less flash, and
more consistent mechanical properties. In the rheological characterization test
conducted with the designed test device, a force is applied to the material, which is in a
molten state in a pot, with the help of a cylinder, and the material is passed through a
nozzle with a known length and diameter. Flow curves of the material are determined
based on these measurements, and computer-based analysis is carried out using the
obtained flow curves and finite element method. The aim is to verify the process
parameters and the mixture to be used in the transition from semi-finished to finished
products during the prototyping phase of the project by analyzing the data obtained
from the rheological test in a computer environment. The simulations performed in the
computer environment facilitate the design and process of rubber injection molding.
Valuable insights are gained before expensive molds are processed. As a result, it
reduces trial and error periods and injection mold revision costs. At the same time, the
characteristics of the mixture will be obtained from the rheological characterization test
press, which will be designed. Pressure and temperature changes will affect the
determination of these characteristics. The outputs of the rheological characterization
test press will be compared with the simulation results. Based on these comparisons, the
rubber mixture properties will be correlated. In conclusion, the rheological testing,
model creation, and material library generated based on NR and NBR mixtures have
been successfully concluded with analysis results having a deviation of less than 5% in
filling percentage.