Enjeksiyon Kalıplama, parçaların belirli boyutlarda parçalar oluşturmak için kalıplara 'enjekte edildiği' plastik üretiminde kullanılan en yaygın tekniklerden biridir. Bu süreç, performans hedeflerini karşılamada verimliliği ve bu parçaların estetiğini ve maliyetini elde etmek için plastik parça tasarım değerlendirmelerine bağlıdır. Bu makale, enjeksiyon kalıplama sırasında dikkate alınması gereken kaburgalar, çıkıntılar, kapılar, sprice'ler, tolerans ve bunların etkileri, malzeme seçimi ve yuvarlatılmış köşeler gibi plastik bir parçanın temel tasarım özelliklerini inceler.
Plastik Enjeksiyon Kalıplama Nedir?
Plastik parçaların tasarımı, enjeksiyon kalıplama, erimiş plastikten parça oluşturma işlemi ile yapılacak alt montajların ve parçaların çizim özelliklerini içerir. Bu, parçaları güçlü, işlevsel ve üretimi ucuz hale getirecek en iyi tasarıma ulaşılmasıyla belirlenir.
Enjeksiyon Kalıplama İşleminin Temelleri
Plastik parça tasarımını anlamadan önce, plastik enjeksiyon kalıplamanın önemli süreçlerine bir genel bakış atalım. Bunlar şunları içerebilir;
1. Erime
Plastik peletler enjeksiyon kalıplama makinesine verilir ve ardından en yüksek sıcaklıklarına ulaşana kadar ısıtılır. Burada peletler sıvı plastik formuna dönüşür. Bu, plastiği daha esnek hale getirir ve çeşitli formlara kolayca modellenebilir.
2. Enjeksiyon
Plastik Enjeksiyon, yüksek basınç kullanılarak erimiş plastiğin kalıp boşluğuna enjekte edilmesini içerir. Kalıp, belirli bir parçayı oluşturacak şekilde yapılır. Dahası, basınç plastiğin kalıbın tüm formunu almasını sağlar.
3. Soğutma
Kalıp plastik malzemeyle doldurulduktan sonra sertleşmesi için soğutulması ve ardından çıkarılması gerekir. Soğutma, kalıp için soğutma havası veya su yardımıyla yapılabilir. Bu işlem plastiği yeterince sert bir malzemeye dönüştürür ve kalıbın şeklini alabilir.
4. Ejeksiyon
Soğutma sırasında kalıp açıksa sertleştirilmiş plastiğin kalıptan dışarı itilmesi için bir işlem daha vardır. Parça, ejektör pimleri veya başka yöntemler kullanılarak tahrip edilmeden çıkarılır. Daha sonra kalıp kapatılarak bir sonraki plastik parça için tekrar başlanır.
Anahtar Dikkate alınması gereken hususlar Enjeksiyon Kalıplama İçin Plastik Parça Tasarımı
Enjeksiyon kalıplama ile çalışırken, yüksek kaliteli enjeksiyon kalıplama ve rekabetçi bir ürün elde etmek için optimize edilmiş plastik parça tasarımı önemlidir. enjeksiyon kalıplama maliyetiAşağıda enjeksiyon kalıplama işlemi için plastik parça tasarımının önemli hususlarını tartışalım;
1. Parça Geometrisi
Parça geometrisi şekillerle başa çıkmada önemli bir rol oynar. Bu nedenle, enjeksiyon kalıplama sürecinin etkinliğini artırmak için seçebileceğimiz farklı hususları tartışalım.
I. Karmaşıklık:
Tasarımlar oldukça basit veya karmaşıktır, bu da bir kalıbın maliyetinin bir parçanın karmaşıklığına ve kalıbın tasarımına bağlı olacağı anlamına gelir. Dahası, tasarımın karmaşıklığı çok sayıda parçayla sonuçlanır. Düz bir panel gibi düz parçalar, çok sayıda alt kesim veya özelliği olan bir parçayı tasarlamakla karşılaştırıldığında daha ucuzdur ve kalıplanması kolaydır. Sektörün gerçeklerinden biri, karmaşık tasarımların karmaşık kalıpların geliştirilmesini gerektirmesidir, bu da daha yüksek maliyet anlamına gelir.
II. Homojen Duvar Kalınlığı:
Tasarım çalışmalarında bölümler arasında tekdüzelik olmalıdır çünkü tekdüzelik daha az üretim sorunuyla sonuçlanır. Bir parçanın ince ve kalın duvarları olduğunda bunun nedeni genellikle parçanın kalıplama işlemi sırasında geçirdiği farklı soğuma oranlarıdır. Böyle bir soğuma eğilmeye yol açabilir. Burada malzeme bükülür, bozulur veya yüzeyde çukurlar olan izler bırakır çünkü kalın bölümler ince bölümlere göre soğuması ve katılaşması daha uzun sürer.
2. Taslak Açıları
Taslak açıları, bir parçanın kalıptan kolayca ayrılmasını sağlamak için yanlara yapılan hafif yükselmelerdir. Taslak açıları olmadan, plastik parça kalıba takılabilir ve bu da parçanın yapısal bütünlüğünü ve kalıbın malzemesini tehlikeye atmadan çıkarılması her zaman zor olacaktır. Parçanın belirli sorunlara neden olmadan kolayca çıkarılabilmesi için 1-3 derece aralığında bir taslak açısı ayarlamak genellikle tercih edilir.
3. Tolerans ve Boyutsal Doğruluk
Öte yandan toleranslar, bir parçanın boyutları söz konusu olduğunda kabul edilebilir sapma sınırlarıdır. Bu toleranslar, parçaya tam olarak uyması ve doğru şekilde çalışması için hassas olmalıdır. Elbette bununla ilişkili bazı sınırlamalar ve gereksinimler vardır; bunlara küçük varyasyonlar gibi daha sıkı toleranslar da dahildir. Ancak, kalıplar ve kalite kontrolü yüksek toleransa sahip olduğundan, bunlara ulaşmak maliyetli olacaktır. Buna karşılık, daha düşük tolerans seviyelerini korumak çok daha kolaydır ancak aynı zamanda muhtemelen parçanın performansını veya müdahalesini etkilerler.
4. Kaburgalar ve Patikalar
I. Kaburga
Kaburgalar, parçanın iç kısmına dahil edilen ve parçanın gücünü ve sertliğini artırmak için eklenen ancak parçaya hafif bir ekstra kütle katan ekstra takviye elemanlarıdır. Bu şekilde, belirli bir bölüme ekstra destek vererek parçanın eğrilmesini önlemeye yardımcı olmak için kullanılır. Çökme izleri (bunlar kaburganın ana duvarla birleştiği yerdeki çukurlardır), çevreleyen duvarların yarısı kalınlığında kaburgalara sahip olarak önlenmelidir. Bu kalınlık dengesi soğutmaya yardımcı olur ve ayrıca stresi azaltır. Kaburgalar, sarkmayı en aza indirmek ve stresi düzeltmek için SS 304 sınıfı malzemeden yapılmıştır.
II. Patronlar
Bosslar, esas olarak diğer parçaları sabitlemek için ankraj noktaları olarak hizmet eden karakteristik yükseltilmiş çıkıntılı parçalardır. Çatlamadan veya şeklini değiştirmeden mekanik yüklemeye dayanması için çoğunlukla kaburgalarla sertleştirilmelidir. Bosslar ayrıca zaman testine dayanacak kadar güçlü olabilmeleri için yeterli kalınlığa kadar çekilmelidir.
5. Kapılar ve Sprue'lar
I. Kapılar
Erimiş plastiğin aktığı veya kalıba girdiği noktalardır. Kalıbın doldurulduğundan ve daha da önemlisi kusurların azaltıldığından emin olmak için uygun şekilde dikkate alınması gereken bir diğer önemli konu da kapı yerleşimi ve tasarımıdır. Genellikle kullanılan kapılar, parçanın kenarlarına yerleştirilen kenar kapıları, belirli bir yere yerleştirilen küçük kapılar olan pim kapıları ve parçanın içine yerleştirilen denizaltı kapılarıdır. Bu nedenle kapının uygun bir tasarımı, malzemelerin düzgün bir şekilde doldurulmasını garanti ederek israfı ve kusurların oluşmasını önler.
II. Kalıplar
Sprue, erimiş plastiğin kalıp boşluğuna yönlendirildiği bir yolluk sistemidir. Sprue genellikle diğer yolluklardan daha kalındır ve genellikle ayrı olarak kalıplanır, böylece kalıp monte edilirken kalıbın geri kalanından kolayca ayrılabilir. Basit ve etkili bir sprue deseninin tasarlanması, kalıptan kolayca çekilmesinin yanı sıra kullanılan atık malzeme miktarının azaltılmasını sağlar. Sprue, plastiğin akışını destekleyecek ve ayrıca kalıplamadan sonra kesilmesi gereken plastik miktarını en aza indirecek şekilde iyi tasarlanmalıdır.
6. Ejeksiyon Sistemleri
İşlev: Parça soğutulduktan sonra katılaştığında, ejektör pimleri parçayı kalıptan atmak için kullanılır. Ejektör pimini tasarlarken, parçanın etrafına, parçayı bozmayacak veya hatta kötü bir görünüme neden olmayacak şekilde yerleştirmek önemlidir. Ejektör pimlerinin iyi konumlandırılması, parçaların kalıptan kolay ve düzgün bir şekilde çıkarılmasında önemli bir rol oynar.
| Tasarım Değerlendirmesi | Kılavuzlar/Önemli Değerler | Açıklama |
| Karmaşıklık | Daha basit geometriler tercih edilir | Karmaşık tasarımlar kalıp maliyetini ve zorluğunu artırır. |
| Tekdüze Duvar Kalınlığı | 1,5 mm - 4 mm | Tutarlı kalınlık, eğilmeyi ve çökmeyi önler. |
| Taslak Açısı | 1° - 3° | Kalıptan kolayca çıkarılmasını sağlar. |
| Boyutsal Doğruluk | ±0,1 mm - ±0,5 mm | Maliyet açısından verimli kalıplama için proses yetenekleriyle eşleştirin. |
| Kaburga Kalınlığı | 50% duvar kalınlığı | Çökme izlerinin önlenmesine yardımcı olur ve yapısal dayanıklılığı artırır. |
| Patron Kalınlığı | 60% - 80% nominal duvar kalınlığı | Mekanik mukavemet ve stres yönetimini garanti eder. |
| Kapı Yeri | Kalın kesitlerin yakınında, görsel yüzeylerden uzakta | Uygun dolumu sağlar ve kusurları azaltır. |
| Kalıp Çapı | 1,5 mm - 6 mm | Erimiş plastiğin düzgün akışını sağlar. |
| Çıkarıcı Pim Konumu | Kozmetik yüzeylerden uzak tutun | Yüzey hasarına yol açmadan düzgün parça atılmasını sağlar. |
7. Girişim Uyumları
Sıkıştırma uyumları, deliklerin ve millerin tork ve diğer kuvvet türlerini verimli bir şekilde iletebilecek şekilde bağlanması gereken yerlerde kullanılır. Sıkıştırma uyumlarında, montajda çok fazla çaba sarf etmeden güvenilir bağlantıya izin vermek için toleranslar ve çalışma sıcaklığı iyi düşünülmelidir.
Girişim düzeyi, tasarım gerilimi, Poisson oranı, elastik modül ve geometrik katsayıları dikkate alan kesin matematiksel denklemlerle belirlenebilir. Girişim uyumları için gereken montaj kuvveti de bu hesaplamalarla tahmin edilir.
8. Plastik Parça Tasarımında Filetolar ve Yuvarlatılmış Köşeler
Bu, keskin köşeler kullanıldığında plastik bileşenlerde gerilim yoğunlaşmasına ve kusurlara neden olur. Yuvarlatılmış köşeler anlamına gelen daha büyük fileto boyutu değerleri, gerilim yoğunlaşma seviyesini düşürür ve aynı zamanda kalıplama işlemi sırasında plastik malzemenin serbest ve daha kolay akmasını sağlar. Tekdüze duvar kalınlığı ve büzülme sorunlarından kaçınmak için köşe yarıçapının tasarım prensiplerini oluşturmak çok önemlidir.
9. Delikler
I. Deliklerden Geçme
Parça kalınlığının tam içinden geçen delikler diğer delik türlerine göre daha çok kullanılır ve oluşturulması daha kolaydır. Yapısal bir bakış açısından, kalıp tasarımı sırasında kontrol edilmesi en kolay olanlardır. Kalıbın hem kayan hem de sabit kısımlarında sabit çekirdekler kullanılarak veya hem kayan hem de sabit kısımlarında yalnızca bir çekirdek kullanılarak üretilebilirler. İlki, erimiş plastiğin etkisi altında kısa kollara sahip iki konsol kiriş oluşturur ancak ihmal edilebilir bir değişime uğrar.
İkincisi, ihmal edilebilir deformasyona sahip basit destekli bir kiriş oluşturur. Bu durumu önlemek için, çekirdeklerden birinin çapı diğerinden biraz daha büyük ve diğerinin biraz daha küçük olmalıdır, böylece tüm birleşme yüzeyleri mümkün olduğunca pürüzsüz olacaktır.
II. Kör Delikler
Kör delikler, yani parçanın içinden delinmemiş delikler kalıplanması daha zordur. Genellikle konsol kirişli bir çekirdek kullanılarak inşa edilirler ve çekirdek, erimiş plastiğin etkisiyle bükülme eğilimindedir ve bu nedenle düzensiz şekilli delikler üretir. Kör delikler aniden sonlanan deliklerdir ve genellikle kör deliğin derinliği, deliğin çapının iki katından fazla olmamalıdır.
Çapı 1'e eşit olan kör delikler için kalınlığı 5 mm veya daha az olmalı, derinliği ise çapını aşmamalıdır. Kör deliğin alt duvarının kalınlığı, büzülmeyi önlemek için deliğin çapının en az altıda biri olmalıdır.
III. Yan Delikler
Yan delikler yan çekirdekler aracılığıyla yapılır ve bu, yan çekirdeklerin uzunluğu bölünebileceği için bir sorun olabileceğinden kalıp maliyetine ve kalıp bakımına yol açar. Bu tür zorlukların üstesinden gelmek için, tasarım mevcut verimsizlikleri düzeltmenin bir yolu olarak verimli hale getirilebilir, dolayısıyla maliyetler.
10. Plastik Parça Tasarımında Snap-Fit Bağlantılar
Snap-fit tertibatları, başka hiçbir bağlantı elemanına ihtiyaç duyulmadığı için cep dostudur ve çevre dostudur. Bunlar, elastik deformasyonun birbirine geçen bir anahtarın oluşumuna izin verdiği, dışa doğru bir uzantının ötesinde çıkıntılı bir bölümün başka bir üyeye takılmasıdır. Esas olarak üç tip snap-fit vardır: konsol, halka ve bilye şekilleri.
Snap-fit tasarımında iki kritik açı söz konusudur; geri çekme tarafı ve giriş tarafı. Daha iyi bir kilitleme performansı elde etmek için geri çekme tarafı normalde conta tarafından daha uzun olmalıdır. Yapının izin verilen sapması, malzeme sabitleri ve geometrik katsayılar kullanılarak belirli bir snap-fit için belirli denklemlerle bulunabilir.
11. Yüzey Kaplama ve Dokular
Aşağıdaki yollar, nihai ürün için verimli yüzey bitişleri ve dokular elde etmemize yardımcı olabilir;
- İstenilen Estetiğe Ulaşmak: Bir parçanın yüzey bitişi yalnızca parçanın görünümünü değil aynı zamanda parçanın dokunma hissini de belirler. Tasarımcı, mat veya parlak gibi estetik ihtiyaçlara bağlı olarak dokuyu veya bitişi belirler.
- Dokunun Küf Ayrılmasına Etkisi: Yüzey dokusunun doğasının, parçanın kalıptan ne kadar kolay çıkarılabileceğini belirlemede önemli bir rol oynadığı görülmektedir. Karmaşık şekiller, kolay kalıp çıkarımını kolaylaştırmak için tasarıma yabancı olması gereken bazı ekstra zorluklar ortaya çıkarabilir.
- Yüzey İşlem Teknikleri: Optimum yüzey kalitesi elde etmek için cilalama, zımparalama veya son kat uygulaması gibi ek işlemler uygulanabilir.
12. Toleranslar ve Boyutsal Kararlılık
Dolayısıyla aşağıdaki hususların dikkate alınması plastik parça tasarımlarının verimliliğinin artırılmasına da yardımcı olacaktır.
- Dar Toleranslar İçin Tasarım: Daha sıkı tolerans seviyelerine sahip bileşenler, gerçek kalıplama sürecinin artan kontrol sorunlarıyla kalıp tasarımı için zorlu bir ortam sağlar. Malzeme akışı ve soğutmadaki farklılıkları karşılamak için bazı önemli noktalar dikkate alınmalıdır.
- Malzeme Kaybının Muhasebeleştirilmesi: Malzeme büzülmesini kontrol etmek için, tasarımcıların kalıp boşluğunun boyutunu biraz daha küçük ayarlamaları gerekir. Bu formatı kullanmak, son parçanın gerekli olan gerekli boyutları karşılamasını sağlamaya yardımcı olur.
- Takımlama Hususları: Bu nedenle kalıplanmış parçaların boyut kararlılığını artırmak için aletin boyutlarının doğru olması ve iyi bakımlı olması gerekir.
13. Malzeme Seçimi
Bu nedenle kullanıcılar, kalıplanmış parçaların gerekli performansını elde etmelerini sağlayacak uygun malzemeyi seçtiklerinden emin olmaya teşvik edilir. Amorf ve yarı kristalin çeşitleri de dahil olmak üzere tüm termoplastiklerin kendi özellikleri vardır. Faktörler, dahil edilecek malzemelerin mekanik mukavemetini ve kristalleşmelerini ve higroskopikliklerini içerir.
14. Kalıp Akış Analizi
Tasarım kısmı ayrıca kalıp akış analizini de içerir. Bu nedenle, aşağıdaki süreci kullanarak onu optimize edebiliriz;
- Malzeme Akışının Simülasyonunun Önemi: Kalıp akış analizi, erimiş plastiğin kalıp içinde nasıl akmasının beklendiğini belirlemeyi amaçlar. Bu nedenle, hava hapsi, kaynak çizgileri ve düzensiz akış alanlarını belirlemeye yardımcı olabilir.
- Olası Sorunları Belirleme: Simülasyonun, kalıp tasarımının bir parçası olarak tasarımcıların düzeltebileceği bazı sorunları imalat öncesinde tespit edebildiği kanıtlanabilir.
- Kalıp Akışı İçin Parça Tasarımının Optimize Edilmesi: Kalıp akışına göre yapılabilecek değişiklikler parça kalitesinin artırılmasına ve hata oranlarının en aza indirilmesine yardımcı olur.
15. Prototipleme ve Test Etme
Tasarım kısmının etkinliği için kullanabileceğimiz bazı prototipleme ve test teknikleri şunlardır.
- Hızlı Prototipleme Tekniklerinin Kullanımı: Hızlı prototipleme gibi teknikler, tasarımcıların yedek parçanın prototiplerini oluşturmasına ve üretime geçmeden önce fiziksel parçayı test edip değerlendirmesine yardımcı olur.
- Fiziksel Testlerin Yapılması: Bu parçayı içeren testlere tabi tutulan prototipler, parçanın performansı, dayanıklılığı ve amaçlanan işlevi yerine getirme yeteneği açısından değerlendirilmesini sağlar. Tasarımında yapılabilecek iyileştirmeler hakkında fikir verdiği için ek değer sağlar.
- Son Üretimden Önce Tasarımların Tekrarlanması: Test sonuçlarına göre parça tasarımında ayarlamalar yapılarak, parçanın sorunları üzerinde çalışılması ve performansının artırılması mümkün olabilir.
Yaygın Tasarım Hataları ve Tasarım Sırasında Nasıl Kaçınılır
Plastik parça tasarımında kaçınmamız gereken bazı önemli hatalar şunlardır.
- Kötü Malzeme Seçimi: Uygunsuz bir malzeme seçimi parça performansını ve o parçanın üretilebilirliğini engeller. Parçanın ihtiyaçlarını karşılayacak doğru malzemeleri seçme ihtiyacı vardır.
- Taslak Açılarını Göz Ardı Etme: Örneğin, küçük taslak açılarına sahip olmak, parçanın çıkarılması ve kalıbın aşınması ile ilgili sorunlara yol açabilir. Taslak açılarının düzene dahil edildiğinden emin olun.
- Parça Geometrisinin Aşırı Karmaşıklaştırılması: Bu tür şekiller kalıbı ve imalatını karmaşıklaştırır ve kalıbın maliyetini yükseltir. Üretilebilirliğini artırmak için tasarımların karmaşıklığını mümkün olduğunca azaltın.
- Yetersiz Duvar Kalınlığı: Gözeneklilik, kalınlıkta tutarsızlık veya duvar kalınlığındaki değişiklikler, eğrilik ve çökme izleri gibi sorunlarla ürünü olumsuz etkiler. Duvar kalınlığındaki değişiklikleri önlemek için parçanın duvar kalınlığını sabit tutmak önemlidir.
Çözüm
Sonuç olarak, enjeksiyon kalıplama için plastik bir parça tasarlarken birkaç faktör göz önünde bulundurulmalıdır, yani delik tipleri, çıkıntılar, geçmeli bağlantılar veya sıkıştırma bağlantıları ve toleranslar, gerekli malzemeler ve köşe yarıçapları gibi birçok başka faktör. Bu prensiplerin anlaşılmasıyla, tasarımcılar iyi kalitede, uzun ömürlü ve üretimi ucuz olan kalıplanmış parçalar geliştirebilirler. Tasarımları proje özelliklerine ve çevre koşullarına göre tasarlamak en iyi sonuçları ve istikrarı garanti eder.
Sıkça Sorulan Sorular
S1. Enjeksiyon kalıplamada parça tasarımı neden önemlidir?
Prosedürel ve operasyonel etkinliği gerçekleştirmemize yardımcı olacaktır. Çünkü, üretim tasarımı, parçayı yüksek doğruluk, daha az hata ve daha az malzeme kullanımıyla etkili bir şekilde üretebilen stratejileri içerir.
S2. Geçiş delikleri nelerdir?
Geçiş delikleri, bir parçanın tamamının içinden geçen deliklerdir, kalıplanması ve kontrolü nispeten daha kolaydır.
S3. Kör delikler nelerdir?
Kör delikler parçanın içinden geçmez ve deliğin bükülüp deforme olabilmesi nedeniyle kalıplanması daha zor olabilir.
S4. Enjeksiyon kalıplamada yan delikler neyi ifade eder?
Yan delikler, kalıbın karmaşıklığını ve dolayısıyla kalıbın yapısını artırabilecek yan çekirdeklerle yapılır. enjeksiyon kalıp maliyeti.
S5. Patronlar nasıl tasarlanmalıdır?
Bağlantılarda filetolar ve uygun enjeksiyon kalıplama duvar kalınlığı. Böylece parçanın stresine dayanmaya yardımcı olabilirler. Ayrıca, parçanın yapısına çıkıntılar da dahil edilmelidir.
S6. Snap-fit bağlantının anlamı nedir?
Çıtçıtlı bağlantıda, bir parça diğerine elastik olarak geçirilerek yerleştirilir; böylece doğrudan mekanik bağlantı elemanları kullanılmaz.
S7. Yapılması gereken müdahaleyi nasıl hesaplarız?
Girişim, tasarım gerilimi, Poisson oranı ve geometrik katsayılar ile elde edilir.
S8. Plastik enjeksiyon kalıplamada tolerans seviyeleri nelerdir?
Tolerans limitleri, ürünün kalitesini ve fiyatını belirleyen genel amaçlı, orta ve yüksek hassasiyetli toleransları içerir. enjeksiyon kalıplama ürünler.