Plastik enjeksiyon kalıplamada malzeme akış indeksinin parça çarpılması üzerine etkisi ve proses parametrelerinin optimizasyonu
Effect of material flow index on part warpage in plastic injection molding and optimızation of process parameters
Yazar: AKMAN KAĞITOĞLU
Danışman: PROF. DR. MİHRİGÜL EKŞİ ALTAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Plastikler, bir petrol ürünü olarak beyaz eşya, otomotiv, gıda endüstrilerinde ve birçok tüketim malzemesinde hammadde olarak kullanılmaktadır. Plastik hammaddeden, amaca ve istenilen şekle göre parça üretmek için en çok kullanılan yöntemlerden biri plastik enjeksiyon yöntemidir. Bu yöntemde, her parçaya özel kalıp yapımı, hammadde seçimi ve enjeksiyon parametre seçimi yapılmak durumundadır. Plastik enjeksiyon ile üretimde, parça tasarımları kalıplamaya uygun olarak yapılır ve seçilen hammadde ile akış analizi uygulanır. Bu analiz, parçanın enjeksiyonunda karşılaşılabilecek sorunların öngörülmesine, üretim parametrelerinin optimizasyonuna ve muhtemel parça kusurlarına karışı önlem alınmasına olanak sağlar. Ayrıca akış analizleri, mevcut bir parça için yapılacak malzeme değişikliklerinin neden olabileceği problemlerin üretim öncesi görülmesine ve bu problemlere çözüm bulunmasına imkan tanır.  
Bu çalışmada, mevcutta seri üretimde boyutları 547-458.3-136.4 mm olan ve 10g/10dk akış indeksli hammadde ile üretilmiş polipropilen beyaz eşya parçasının, 5g/10dk gibi düşük akış indeksli polipropilene geçişi sonrası gözlemlenen çarpılma probleminin, akış analizleri ve parametre optimizasyonları ile giderilmesi amaçlanmıştır. Bunun için deneysel tasarımlar ve akış analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma yapılan beyaz eşya çekmece parçasına, mevcut kalıp dizaynı ve farklı enjeksiyon parametre değerleri ile akış analizleri yapılmıştır. Akış analizleri, enjeksiyon sıcaklığı, ütüleme basıncı, kalıp sıcaklığı ve soğutma süresi parametrelerine uygulanan farklı değerler ile yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre parça üretimleri yapılmış ve kalite ölçüm sonuçları sonrası en uygun parametreler belirlenmiştir. Bu analiz ve optimizasyonlar sonrası parçanın çarpılma değeri %67 iyileşme göstermiş ve parçanın üretilebilirlik tolerans aralığına eriştiği görülmüştür.

Abstract:
Plastics, as a petroleum product, are used as raw materials in home appliance, automotive, food industries and many consumer goods. One of the most common used methods for producing parts from plastic raw materials, according to purpose and desired design is plastic injection. In this method, mold manufacturing, material selection, and injection parameter selection are required for each special part. In plastic injection production, part designs are made suitable for molding and mold flow analysis is applied with the selected material. This analysis allows the prediction of problems that may observed during part injection, optimization of production parameters, and prevention of possible part defects. Additionally, mold flow analyse allow for to determine the possible problems before production that may seen because of material changes for an existing part and finding solutions to these problems.
In this study, it is aimed to eliminate the warpage problem observed after transitioning from a polypropylene material with 10g/10min flow index to a lower flow index such as 5g/10min, at home appliance part with dimensions of 547-458.3-136.4 mm that currently in serial production with using experimental designs and mold flow analyses. Flow analyses were performed to the part with the existing mold design and different injection parameter values. Flow analyses were conducted with different values applied to injection temperature, packing pressure, mold temperature, and cooling time parameters. Based on the analysis results, part productions were made and after measuring the quality results, the most suitable parameters were determined. After these analyses and optimizations, the warpage value of the part 67% improved and it was observed that the part reached the manufacturability tolerance range.