Hizmetlerimiz

Plastik Enjeksiyon Soğutma

 

ENJEKSİYON KALIBINDA VERİMLİLİĞİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

 

 

Kalıbın verimliliği aşağıdaki faktörlere bağlıdır;

> Kalıp göz sayısı

> Soğutma kalitesi

> Kalıp ömrü ve dayanıklılığı

> Kalıbın makineye kolay montaj yapılması ve üretime kısa zamanda geçmesi

 

 

SOĞUTMA SİSTEMİ

 

 

Kalıbın çalışması sırasında kalıp erimiş plastiğin sıcaklığıyla bir süre sonra ısınmaya başlar. Kalıbın ısınması kalıbın çalışma performansını, çevrim süresini ve parça kalitesini etkiler. Seri üretimde aynı kalitede ürün elde edebilmek için aynı kalıpta sabit değerlerle (sabit kalıp sıcaklığı, sabit eriyik sıcaklığı, basınç, hız) çalışılması gerekmektedir. Bunun için kalıbın sürekli sabit sıcaklıkta kalabilmesi için kalıp çekirdeğine ve hamiline açılacak olan soğutma kanalları ile soğutulması gerekmektedir.

Ayrıca kalıbın dolma esnasında en sıcak erimiş plastik, kalıp girişinde ve en soğuk erimiş plastik, yolluk girişinden en uzak noktadadır. Soğutma suyunun sıcaklığı, bu kanallardan geçtikçe artar, bundan dolayı baskıda eşit soğuma sağlamak için, kalıbın sıcak bölgelerine soğuk sıvı, parçanın soğuk bölgelerine sıcak sıvı girişi sağlamak gerekir.

Soğutma kanallarının parça ve kalıp yüzeyine olan mesafesi ve soğutma kanalları arasındaki mesafe hesabı;

 

Uygun soğutma kanalları ve parça arasındaki mesafeler

Soğutma kanallarının parça köşe detaylarına yaklaştırılması ile sıcak bölgelerin soğutulması

 

 

Yukarıdaki şekilden de görüleceği üzere köşeli parçalarda, köşelere mümkün olduğunda su kanalları koyulmalı ve bu soğutma kanalları da köşelere yakın olmalıdır. Aksi takdirde geniş sıcak bölgeler oluşacak, bu sıcak bölgeler de soğuma esnasında parçada şekil değiştirmesine ve çarpılmalara neden olacaktır. Ayrıca soğutulmayan parça köşelerinde kullanılacak iticiler de parçanın deforme olmasına neden olacaktır. Burada önerilen soğutma kanallarının mümkün olduğunca detaya yakın olması, iticilerin parçanın içine değil de kalıp birleşim yüzeylerine (blok veya sıyırıcı itici) konularak parçanın kalıptan uzaklaştırılması sağlanmalıdır.

 

a-)Paralel su bağlantısı b-)Seri su bağlantısı c-) Seri ve paralel su

 

1. Kalıp Sıcaklığı Artarsa  Soğutma Süresi (Çevrim Süresi ) artar.

2. Çöküntü izleri : Düşük kalıp sıcaklığı ile azalır.

3. Çekme Oranı : Düşük kalıp sıcaklığı ile azalır.

4. Kozmetik hatalar (Parlaklık, Akış izleri, portakallanma) : Kalıp sıcaklığından etkilenir.

5. Malzeme akış izleri : Artan kalıp sıcaklığı ile azalır.

6. Soğuk Birleşme İzleri : Artan kalıp sıcaklığı ile azalır.

7. Çapak : Düşük kalıp sıcaklığı ile önlenir

8. Dişide kalma : Erkek taraf kalıp sıcaklığı azaltılarak önlenebilir.

 

Hedeflenen kalıp yüzey sıcaklığı değeri hassas olarak elde edilmeli,

• Kalıp yüzeyinin her bölgesi aynı sıcaklıkta olmalı,

• Soğutma süresini, dolayısı ile çevrim süresini, azaltırken parça kalitesini bozmayacak soğutma tasarımı elde edilmelidir.

 

 

 

 

Soğutma süresini;

– Parça Et Kalınlığı

– Kalıp Gözündeki Eriyik Sıcaklığı

– Kalıp Sıcaklığı

– Kalıptan çıkarma sıcaklığı belirlemektedir.

 

  

 

Tm : Eriyik sıcaklığı

Tw : Kalıp Sıcaklığı

Te : Kalıptan çıkış sıcaklığı

Soğutma süresi parça et kalınlığının karesi ile doğru orantılıdır.

 

 

Sıcaklık kontrolü sisteminin iki temel fonksiyonu vardır :

1-Kalıpta mümkün olduğu kadar uniform bir sıcaklık dağılımı sağlamak.

2-Kalıp gözlerinde biriken ısıyı en kısa sürede uzaklaştırmak.

 

 

Hızlı Soğutma

 

 

Soğutma Sistemi Etkinliği

1. Soğutma sıvısı verimi :

• Re 10.000 Türbülanslı akış  Yüksek Isı Transfer Hızını artırır.

2. Soğutma sıvısı sıcaklığı

• Malzeme, kalite ve cevrim suresi gereksinimlerine göre soğutma sıvısı sıcaklığı seçilir.

3. Basınç Düşüşü

• Akış hızının düşmesine neden olabilecek keskin dönüşler, bağlantı parçaları,

• Fazla küçük çaplar, fazla uzun kanallar basıcı düşürür.

4. Kalıp Çeliği Secimi :

• Kalıp malzemelerinin ısı iletkenlikleri

5. Soğutma kanalları arasındaki mesafe

• Parça yüzeyi boyunca ve her iki yüzeyde de homojen sıcaklık dağılımı oluşması

5. Soğutma kanallarının yerleşimi

• Geometrik sınırlar içinde dengeli sıvı akışını sağlayacak,

• Soğutma sıvısı sıcaklık değişimini minimize edecek (max : 3°C)

• Basınç kayıplarını minimize edecek.

7. Soğutma sıvısı

•  5 °C – 90 °C  arasında ise Su  kullanılır.

• < 5 °C arasında ise  Su-Glikol çözeltileri kullanılır.

• > 90 °C arasında ise yağ kullanılır.

 

SOĞUTMA KANALI ÇEVRİMLERİ

PARALEL ÇEVRİM

 

Su tek bir girişten birden fazla kanala

beslenerek tek bir çıkıştan çıkar. İdeal durumda suyun tüm paralel kanallara aynı sıcaklık ve debide

ulaşması istenir.

 

Avantajlar :

-Su akış uzunlukları kısa => Daha az basınç düşüşü, daha düşük pompa kapasitesi gereksinimi

-Su sıcaklığı seri cevrime göre daha sabit.

 

Dezavantajlar :

İkincil kanallarda debi ana kanaldan daha düşük => Türbülans akışı sağlamak daha zor

Karmaşık tasarımlarda eşit debiyi  sağlamak zor.

 

 

SERİ ÇEVRİM

 

Dallanma yok. Tek giriş ve tek çıkış

Avantajlar :

• Tek kanalda debi yüksek => Türbulanslı akış

• Kalıp setup’ı daha kolay ve hızlı.

• Debi tüm kanal boyunca sabit

• Su kanalındaki bir tıkanma hemen fark edilir.

 

Dezavantajlar :

• Tek kanal uzunluğu boyunca basınç düşüşü daha fazla => Aynı debi için daha yüksek pompa kapasitesi

• Kanal giriş ve çıkış sıcaklık farkı daha yüksek : Soğutma homojenliğinin bozulması :

- Tek gözlü kalıpta parçada çarpılma

- Çok gözlü kalıpta gözler arasında farklılık.

 

 

PLASTİK ENDÜSTRİSİNDE KALIP VE YAĞ SOĞUTMA SİSTEMLERİ

KALIP SOĞUTMA

 

 Plastiğin kalıba dolarak eriyik olması için verilen ısı, kalıba dolduktan sonra katılaşma süresince geri alınır. Plastik malzemenin kalıp içine enjeksiyonu malzeme cinsine bağlı olarak yaklaşık 200°C sıcaklıklarda yapılmakta ve kalıp ortalama sıcaklığının yükselmesine sebep olmaktadır. Soğuma işlemi enjeksiyon çevriminin en uzun bölümünü oluşturur, bu yüzden mümkün olduğunca kısa zamanda kalıptan büyük miktarda ısı çekilmeye çalışılır. Kalıp tasarımının en belirsiz kısmıdır, çünkü duruma etki eden çok parametre vardır ve bunları tamamen içeren bir denklem yazmak mümkün değildir. Isı geçişinin temel kanunları göz önünde bulundurularak ve ampirik yöntemlerle elde edilen tavsiyelere dayanılarak baz› hükümler çıkarmak mümkündür.

 

İmalat sırasında kalıpların soğutulması ürün kalitesi ve kapasitenin arttırılması için önem teşkil etmektedir. ‹mal edilen plastiğin cinsine göre kalıp belli bir sıcaklıkta tutulmalı böylece üretimin hatasız yapılması hedeflenmelidir. Gerektiği gibi soğutulmayan kalıplarda kireç oluşumu, ürün yüzeylerinde pürüzlülük, defolar ve renk değişimleri görülebilir. Yeterli soğutulmayan bir kalıp, üretim-çevrim süresini uzatacağı için kapasitede düşüşe sebep olur.

 

Plastik enjeksiyon kalıplarında soğutma işlemi, kalıbın çeşitli kısımlarına açılan deliklerden devamlı su akımı sağlamak suretiyle yapılır. Soğutma sıcaklığı, iş parçasının ölçüsüne, biçimine ve kullanılmakta olan malzemenin cinsine bağıdır. Kalıbın tasarımı soğutmanın verimi açısından oldukça önemli bir parametredir. iyi bir soğutma sağlanması sadece soğutma suyu sıcaklığına ve kalıp içerisinden geçen soğutma suyunun debisine bağlı değil, önemli ölçüde kalıptaki soğutma sistemi tasarımına da bağlıdır .

Kalıbın soğutma tasarımı homojen bir yapıya sahip olmalıdır. Homojen soğutma, kalıbı soğutmakla görevli akışkanın, kalıba girdiği ve kalıptan çıktığı noktalar arasında oluşan sıcaklık değişmelerini en aza indirmesi anlamına gelmektedir. Soğutma ortamının kalıp duvarında yaklaşık üniform bir sıcaklık profilinin oluşumunu sağlayacak şekilde olması gereklidir

Soğutma için kullanılacak suyun temizliği dikkat edilmesi gereken bir diğer noktadır. Soğutma suyu oksitlenme yaparak kanalların arasını zaman içerisinde çürütmektedir. Paslanmaz çelik kullanmak uygulamada avantaj sağlamaktadır. Soğutma suyu kireç ve kirlerden arındırılmış olmalıdır. Su içerisinde bulunan kir ve kireç zamanla, soğutma kanallarının köşelerinden ve birleşme yerlerinde birikmeye başlayarak, tıkanmalarına sebep olur.

 

 Özellikle soğutma kanal çaplar› küçükse ve soğutma kanalları kalıp içerisinde çok fazla dolaşıyorsa, zaman içerisinde önce kanal çaplarının azalması ve daha sonra tıkanması kaçınılmazdır. Bu durumda kalıp soğutma verimliliği giderek düşecek, kalıp çalışması yavaşlayacaktır. Soğutma kanallarının tıkanması daha sık kalıp bakım› gerektirerek kalıp bakım süresinin uzamasına ve gereksiz maliyet artışına sebep olur. Pas ve kireç tabakası izolatör görevi yaparak, kalıp sıcaklığının, soğutma suyuna aktarılmasını güçleştirir. Soğutma sistemi verimliliğini artırmak için, soğutma kanallar› içerisindeki tortu ve kireçlenmelerin önüne geçmek gereklidir .

 

Bu amaçla soğutma sistemine verilen suların kum filtresi, su yumuşatma cihazlarından ve pH kontrolünden geçirilerek verilmesi önemlidir. Sistemdeki suyun pH dengesini korumak için dozajlama pompalaması yapmak gerekecektir [14]. Plastik hacim kalıplarında suyun etkili olmadığı veya su ile soğutmanın kalıba ve kalıplanan parçaya zarar verdiği hallerde basınçlı havayla soğutma işlemi gerçekleştirilir. Hava ile yapılan soğutmanın etkisi su soğutmalı sistemlere nazaran daha yavaştır. Bu nedenle et kalınlığı az ve kalıp sıcaklığının çok fazla değişmesi istenmeyen kalıplama işlemlerinde kullanılır.

 

Kalıp Soğutmada Kapasite ve Debi Hesabı:

 

 

HİDROLİK YAĞ SOĞUTMA:

 

Plastik enjeksiyon kalıplarında soğutma sistemine ek olarak yağ soğutması bir diğer önemli konudur. Daha verimli bir üretim yapılması için makinelerde kullanılan yağın da uygun şekilde soğutulmasına ihtiyaç vardır. Akışkan güç çevriminde ısı üretimi engellenemez bir sonuçtur. 71°C’in üzerinde çalışma sıcaklığında kimyasal reaksiyonlar oluşur ve yağın özelikleri değişir. Bir hidrolik sistem tasarımında en yüksek sıcaklıklı hava şartlarında bile maksimum yağ sıcaklığının 60°C’yi geçmemesi önerilir .Yağ soğutmasının gerektiği gibi yapılamadığı durumlarda, hidrolik yağının sıcaklığı yükselir ve viskozitesi düşer. Hidrolik yağ sıcaklığındaki aşırı yükselme, yağ içerisindeki asit miktarını artırır. Artan asit miktarı, pistonlarda sızdırmazlık amaçlı kullanılan yağ keçelerini aşındırarak deforme olmalarına neden olur.

 

Yağ  keçelerindeki bu deformasyon yağın pistonların keçelerinden sızmasına sebebiyet verir. Piston keçelerinden sürekli sızan hidrolik yağ, büyük miktarlarda yağ kaybına yol açtığı gibi makine ve atölye kirliliğine de sebep olmaktadır.

Buna ilave olarak, yağ sıcaklığının yükselmesinden dolayı düşen viskozite (akışkanlığın artması) nedeniyle yeterince hidrolik güç uygulanamaz. Hidrolik güç kaybı enjeksiyon makinesinin normal fonksiyonlarında çalışmasını engeller. Bu durum alınan baskı sayılarında azalmaya ve buna bağlı olarak da üretim kaybına sebep olur.

 

Hidrolik sistemlerde yağa geçen ısı miktarı hesabında, pratik bir yöntem içinde, yaklaşık olarak, motor gücünün %25 - %30’u arasında bir değer alınabilmekle birlikte, yapılacak hassas hesaplamalarda imalatçı firmanın verdiği değerlerin kullanılması tavsiye edilmektedir. Takip eden bölümde bu konuyla ilgili oldukça detaylı hesaplama yöntemleri aktarılmaktadır. Uygulamalarda genellikle, yağ soğutma için ortalama 29 - 35°C civarında soğutma suyuna ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tip yüksek soğutma suyu sıcaklıkları için su soğutma kuleleri ve kuru soğutuculardan elde edilecek soğutma suyu yeterlidir.

 Yağ soğutma için mekanik soğutma uygulaması yapılması gereksizdir ve enerji verimliliği yönünden oldukça olumsuz bir durumdur. Mekanik soğutma uygulaması aynı zamanda çok daha pahalıdır (Bu tarz hatalı, gereksiz enerji kullanan uygulamalara plastik sektöründe sıklıkla rastlamak mümkündür). Bu etkinin yanı sıra, mekanik soğutma suyunun yağ soğutma için istenen değerlerden çok daha düşük olması nedeni ile ters etki yaparak yağ viskozitesinin yükselmesine ve hidroliğin aşırı soğuması sonucunda sorunlara sebep olabilmektedir. Bunun önüne geçmek için küresel vanalarla su sıcaklıkları kontrol edilebilir.