|
Erkan
Kahraman
Gazi Üniv. Teknik Eğitim Fak. Makine Böl.
Mayıs
2005
ÖZET
Son
yıllarda günümüz teknolojisinde hacim kalıplarında plastiklerin
şekillendirilmesi sıcak yolluk sisteminin önemli ölçüde enerji,
işçilik ve malzeme kazançlarının yanında bir çok avantajlar
getirmesi nedeniyle kullanımı giderek artmaktadır. Sıcak yolluk
sistemi sağladığı avantajların yanı sıra kendine has özellikleri
ve gereksinimleri vardır. Bu makale; Sıcak yolluk sisteminin
genel tanımı, ihtiyaçları ve avantajları literatür araştırması
yapılarak hazırlanmıştır.
1.
GİRİŞ
Sıcak
yolluk sistemi son yıllarda plastik enjeksiyon kalıpçılığında
soğuk yolluk (normal yolluk) sistemine göre daha fazla tercih
edilmeye başlanmıştır. Plastik enjeksiyon kalıpçılığında sıcak
yolluğun soğuk yolluğa göre daha fazla tercih edilmesini yüksek
kaliteli ürün alma isteği, daha kısa sürede daha çok iş yapabilme
ve işçilik giderlerinin azaltılması olarak şekilde kısa özetleyebiliriz.
Sıcak
yolluk sistemi; Plastik enjeksiyon kalıplarında enjeksiyon
makinesinin memesinden plastik enjeksiyon kalıp gözüne kadar
ergimiş plastik malzemeyi sıcaklık, basınç kaybı olmadan ve
hasara uğramadan kontrollü bir şekilde bekletme ve istenildiğinde
kalıp gözüne enjekte etme sistemidir. Şekil 1.'de sıcak yolluk
sistemini oluşturan başlıca elemanları görebilmekteyiz (1).
|
|
|
Şekil
1. Sıcak yolluk sistemini oluşturan elemanlar (2).
|
1.
Kalıp gözü taşıyıcı plakası
2. Ara plakası
3. Destek plakası
4. Bağlama (Sıkma) plakası
5. Yalıtım (zolasyon) plakası
6. Merkezleme halkası
7. Takviye plakası
8. Sıcak yolluk dağıtıcısı (Manifold)
9. Isı reflektörü (reflektör plakası)
10. Destek halkası (rondela)
11. Destek halkası (rondela)
12. Kapama tapası
13. Merkezleme plakası
14. Yolluk burcu
15. Filtre tertibatı (malzeme filtresi)
16. Isıtıcı (spiral rezistans)
17. Havşa başlı vida
18. Vidalı emniyet pimi
19. Vidalı tapa
20. Silindirik saplama
21. Silindirik saplama
22. Yüksek güçlü ısıtıcı (fişek rezistans)
23. Termoeleman (sıcaklık ölçer)
24. Bağlantı kutusu
25. Yüksek verimli meme
26. Metal O-Halkası
27. Kalıp gözü tertibatı
28.O-Halkası
2. SICAK YOLLUK SİSTEMİNDE KULLANILAN ELEMANLAR
Sıcak
yolluk sistemi için gerekli olan kullanılan elemanları; Thermocoupler
(Sıcaklık kontrol elemanları), Sıcaklık kontrol cihazları,
Isıtıcılar (Dağıtıcı ve meme ısıtıcıları), Sıcak yolluk memesi
ve Sıcak yolluk dağıtıcısı (manifold) olarak beş ana gruba
ayırabiliriz (Şekil 2). (1)
Şekil
2. Sıcak yolluk sisteminin kesiti (3)
2.1.Manifold (Sıcak yolluk dağıtıcısı):
Sıcak
yolluk dağıtıcısının (manifold Şekil 1-8) amacı, ergiyik plastik
malzemeyi yolluk burcundan (Şekil 1-14) alarak en az basınç
kaybıyla ve aynı sıcaklıkta memelere (Şekil 1-25) iletimini
sağlamaktır (4).
Enjekte edilmiş malzeme ısıtıcılar ve termokupollar sayesinde
eriyik halde ve olumsuz sıcaklık değişimi olmadan kalır. Manifoldlar
genelde H, I ve X tipli olarak bulunmaktadır (Şekil 3). Bazı
durmalarda bu temel tipleri kullanarak değişik kombinasyonlarda
manifold sistemleri oluşturulabilir. Manifold tipi belirlerken
hedef mümkün olduğu kadar eşit akış sağlamaktır. Genelde ideal
manifold göz sayıları 2-4-8-16 ve 32'lidir. 3-6 ve 12'li gözler
dengesiz akışa neden olduğu için tercih edilmez (4).
Şekil
3. Çeşitli manifold şekilleri (4)
2.2.Isıtıcılar (Dağıtıcı ve meme rezistansı):
Sıcak
yolluk sisteminde kullanılan ısıtıcıları
a-)
Spiral rezistanslar,
b-) Fişek rezistanslar ve
c-) Flexible ısıtıcılar
olarak
üç grup da inceleyebiliriz.
a-)
Spiral rezistanslar:
Sıcak
yolluk memesinin üzerinde kullanılan (Şekil 1-16) ve plastiği
ısıtmada kullanılan ısıtıcıdır. Spiral rezistanslar thermocoupleli
ve thermocouplesiz olarak silindirik, kare ve dikdörtgen tel
kesitlerinde ihtiyaca göre çeşitli çap, boy ve wattlar da
üretilebilir. Plastik enjeksiyon kalıpların da en çok daha
fazla temas yüzeyine sahip olması ve iyi bir ısı iletimi gerçekleştirebilmesi
nedeniyle dikdörtgen spiral rezistanslar daha fazla tercih
edilir (5).
b-) Fişek rezistanslar:
Seçilen
manifold tipine göre çeşitli çap, boy ve wattlar da üretilen
fişek rezistanslar sıcak yolluk dağıtıcısını ısıtmak amacı
ile kullanılır (Şekil 1-22). Fişek rezistanslardan en iyi
şekilde verim alabilmemiz için fişek rezistansların manifolda
takılacağı yuva pisliklerden arındırılmış ve H7 toleransında
işlenmiş olmalıdır (5).
c-) Flexible ısıtıcılar:
Fişek rezistanslara alternatif olarak sıcak yolluk dağıtıcılarının
ısıtılmasında kullanılır. Homojen bir ısıtma yaptığından daha
avantajlıdır. Montajı ve bozulma sonrası değiştirmesi fişek
rezistanslara göre daha zordur. Manifold formuna göre flexible
ısıtıcıları kıvırırken belirli radyüslere uyulmalıdır. Flexible
ısıtıcılar keskin köşeli olarak kıvrılmamalıdır (5).
 
Şekil 4. Dağıtıcı ve meme ısıtıcıları
2.3.Sıcaklık
kontrol cihazı:
Sıcak
yolluk sistemlerinde ısı kontrolünü sağlayan kontrol sistemidir.
Sıcak yolluk kontrol üniteleri mutlaka PID kontrollü, toplam
rezistans wattını kaldıracak güçte ve FeCuNi termocuople uygun
olmalıdır. Mümkün olduğunca ısı kontrol sisteminin hassasiyeti
±1° olmalıdır. Ayrıca sıcaklık kontrol cihazı ısıyı ağır ağır
yükseltmelidir. Çünkü sıcak yolluk sistemi de kullanılan rezistanslarının
içerisinde yalıtım malzemesi olarak kullanılan magnezyum oksit
tozu, üzerine nem çekme özelliği taşıyan bir malzemedir. Özellikle
soğuk havalarda magnezyum oksit tozunun özelliğinden dolayı
rezistansların üzerinde nem tanecikleri birikir. Ani bir ısıtma
durumunda bu nem tanecikleri aniden buharlaşarak rezistansların
üzerine basınç uygular bu oluşan basınçta rezistansların ömrünü
%50 oranında azaltır. İdeal bir ısı kontrolü sağlamak için
her göze bir ısı kontrol sistemi kullanılmalıdır (Şekil 5)
(5).
  
Şekil 5. Çeşitli ısı kontrol sistemi parçaları
2.4.Sıcak
yolluk memesi:
Sıcak
yolluk sisteminin en önemli elemanı olan sıcak yolluk memesi
düz uçlu ve iğne uçlu olarak iki tipte bulunur (Şekil 6).
Düz uçlu memelerin montajı iğne uçlu memelere göre daha kolaydır.
Kolay olmasına rağmen baskı sonrası parça üzerinde itici izine
benzer izler bırakır. İğne uçlu memede ise baskı sonrası parçada
nokta şeklinde daha estetik bir iz kalır. Fakat tıkanması
durumunda memeyi sökmek gerektiği gibi montajı daha zor ve
hassasiyet gerektirir (5).
  
Şekil 6. Sıcak yolluk sisteminde kullanılan memelerin basit
görünümleri
2.5.Thermocoupler
(Sıcaklık kontrol elemanı):
Sıcak
yolluk memelerinde ve manifoldlarda ısıyı ölçmek için kullanılır.
Bir tanesi Demir (Fe) diğeri, Nikel Bakır (Ni-Cu) karışımından
oluşan iki kablodan oluşur. Bu iki kablonun ucu termo elemanın
uç noktasında birleşir. Thermocouple ısı kontrol cihazına
sinyal gönderir ve cihaz bu sinyale göre manifold ve memelerin
ısını gösterir. Memelerin ve manifoldların ısısını kontrol
edebilmek için mutlaka thermocoupler kullanılmalıdır (Şekil
7) (5).
Şekil 7.Thermocouple örnekleri
3.
SICAK YOLLUK SİSTEMİNİN İHTİYAÇLARI
Plastik
enjeksiyon sistemlerinde sıcak yolluk sistemi kullanımı diğer
yolluk sistemine ek olarak bir çok detay ve hassasiyet gerektirmektedir.
Bunları sırası ile inceleyelim.
3.1.
Saf (temiz) ham madde kullanımı:
Sıcak
yolluk sistemi kullanarak tasarlanmış olan plastik hacim kalıplarında
kullanılacak ham malzeme yabancı maddelerden arındırılmış,
nemden uzak olmalıdır. Bu özellikler baskı kalitesini artırdığı
gibi sıcak yolluk sisteminin de ömrünü artırır (6).
3.2.
Hassas sıcaklık kontrolü:
Sıcak
yolluk sisteminde sabit sıcaklığın sağlanması gerekmektedir.
(Örneğin: PID kontrollü) İyi bir sıcaklık kontrol cihazı, yüksek
reaksiyon hızına sahip, otomatik parametre düzeltme, ısıtıcının
yumuşak harekete geçmesi (soft start özelliği) ve doğru yapılmış
kablo bağlantı düzeneği gibi özelliklere sahip olması gerekir.
Enjeksiyon sırasında yolluk girişindeki oluşabilecek, sıcaklık
dalgalanmalarına izin vermemek için sıcaklık kontrol cihazlarının
hızlı ve hassas bir geri besleme özelliğine sahip olması gerekir
(6).
3.3.
İyi bir kalıp tasarımı:
Sıcak
yolluklu kalıplarda kullanılan manifold plakasının sertliği
35-42 HRc, ve yolluk giriş bölgesindeki kalıp çeliğinin kalitesi
en az 1, 2344 ve 48-50 HRc olmalıdır (3).
Sıcak
yolluk kullanılarak yapılan kalıp tasarımlarında soğutucu
kanaların konumu sıcak yoluk sistemi göz önüne alınarak yapılmalıdır.
Memelerin soğutulması üst kısımdan değil memelerin uç kısımdan
yapılmalıdır (Şekil 8) (6).
Şekil 8. Memelerin soğutulması için uygun kanal konumları
(6)
Ayrıca
sıcak yolluk sistemleri kullanılan kalıplarda ölçü ve toleranslar,
hava boşlukları, sıcak yolluk sisteminin montajında kullanılacak
vida tipi, boyutu, adedi, montaj yöntemi, sıkma torkları tamamen
sıcak yolluk üreticisinin tasarımına uygun ve önerdiği şekilde
olmalıdır. Bu şekilde yapılmış bir tasarım kaliteyi artıracaktır
(3).
3.4.
Kalıp üretiminde yapılması gerekenler:
Yolluk
giriş bölgesinde EDM işlemi uygulanmamalı, uygulanır ise,
eliğin sertleşip kırılganlaşmasını önleyecek düşük amperlerin
kullanıldığı parlatma kalitesindeki bir erozyon işlemi yapılmalıdır.
Bu bölgedeki çelikte sertleşme yaratabilecek hiç bir nitrürasyon
ve krom kaplama gibi işlemlerde uygulanmamalıdır. Enjeksiyon
yapılan malzemenin gerektirdiği kalıp sıcaklığı 40°C' nin
üzerinde ise kalıbın bağlantı plakasının üzerinde bir izolasyon
plakası kullanılmalıdır. Herhangi bir nedenle su veya hidrolik
kaçağının manifold plakası içindeki ısıtma ve ölçme kabloları
ile teması ve kısa devre olasılığı azaltmak amacı ile manifold
plakasının alt kısmında (kalıbın alt tarafında) boşaltma delik
veya kanalları açılmalıdır (3).
Özellikle
çok gözlü kalıplarda kalıbı enjeksiyon makinesinden sökmeden,
yolluk giriş uçlarına ve sıcak yolluk memelerine kolayca erişebilmek
için kalıbın dişi plakasını erkek plakasına sabitleyebilecek
bir kilit sistemi yapılmalıdır (3).
3.5.
Kalıbın üretime hazırlanması:
Sıcak
yolluk sistemindeki manifold ve sıcak yolluk memeleri için
kullanılan her sıcaklık kontrol cihazı için ayrı sıcaklık
kontrol kartı kullanılmalıdır. Kalıbı prese bağlamadan önce
tüm ısıtıcı ve sıcaklık ölçerlerin, kablo bağlantılarında
kopukluk ve kısa devre olup olmadığı kontrol edilmelidir.
Isıtıcı resistansların da kopukluk olmadığı daima ohmmetre
ile kontrol edilmeli. Isıtıcının ohm değeri, ısıtıcının teknik
resminden kontrol edilmeli. Isıtıcı tel ile topraklama hattı
arasında hiç bir ohm değeri okunmamalıdır. Nem almış ısıtıcılarda
Megaohm değerleri (250 Kohm - 10 Mohm) görülebilir. Bu durumda
ısıtıcılar kurutulana kadar 100-120 0 C arasında ısıtılmalıdır.
Sıcak yolluk sisteminin, "sıcaklık kontrol cihazı"
ile bir ön ısıtmaya tabii tutulması önerilir. İzolasyonun
resistansı 250 Kohm değerinin altında ise ısıtıcıya hiç bir
zaman tüm güç uygulanmamalıdır. Sıcaklık ölçer kablolarının
"+" ve "-" uçları ohmmetre ile kontrol
edilmeli. Sıcaklık ölçerin ucuna ısı uygulandığında ohmmetre
ibresi hareket etmiyor ise sıcaklık ölçer değiştirilmelidir.
Sıcaklık ölçerin uzunluğuna göre ohmmetre de 9 ila 25 ohm
arasındaki değerler okunmalıdır. Daima "Soft Start"
özelliği olan sıcaklık kontrol cihazı kullanılmalıdır. Enjeksiyondan
önce sıcak yolluk sistemi ısıtıcı bağlantı şeması gözden geçirilerek,
bölge numaralarına göre hangi sıcak yolluk memesinin hangi
kalıp bölgesinde olduğu ve sıcaklık kontrol cihazının hangi
ısıtıcı bölgesine bağlı olduğundan emin olunmalıdır. Isıtıcı
bağlantı şeması sıcak yolluk kalıplarında, kalıp üzerine monte
edilebilen bir plaka üzerine işlenmelidir (3).
3.6.
Kalıbın üretim sırasında yapılması gerekenler:
Enjeksiyon
makine meme çapı, sıcak yolluk sisteminin malzeme giriş çapından
küçük olmalıdır. Yolluk girişine iyi oturmayan makine memesi,
malzemede yüksek kesme gerilmelerine, basınç kayıplarına ve
renk değişimlerinde problem yaratacak ölü bölgelere neden
olacağı için buna dikkat edilmelidir. Tüm su bağlantıları,
var ise hidrolik ve pnomatik bağlantıları yapılıp test edilmelidir.
Hidrolik sistemde hava kalmadığından emin olunmalıdır. Isıl
genleşmeler sonucu oluşacak gerilmeler artmaması ve kalıpta
hasar veya olası plastik malzeme kaçakları önlemek için sıcak
yolluk sistemi kataloglarında çalışma sıcaklığı hiç bir zaman
aşılmamalıdır. Enjeksiyona başlamadan önce bütün bölgelerin
istenilen çalışma sıcaklığına eriştiği kontrol edilmelidir.
Sıcaklık
yolluk sistemi ısıtılırken başlangıçta tüm ısıtıcıların kapalı
olması, her bölgenin ayrı ayrı ısıtılarak o bölgedeki sıcaklık
ölçerin cevap verdiğinden emin olunması gerekir. Bu işlemin
kalıp enjeksiyon presinde tam kapama kuvveti altında iken
yapılarak sıkışmış kablo olmadığından emin olunmalıdır. "Valf
Gate" li kalıplarda soğutma sularını açtıktan sonra sıcak
yolluk sistemi ısıtılmalıdır. Sıcak yolluk sistemi dengeli
termal genleşmeler oluşturacak şekilde çalışma sıcaklığına
erişebilmesi için kalıpta su devreleri açık iken, sıcak yolluk
sisteminin sıcaklığı çalışma sıcaklığının 50-100 0 C daha
altına ayarlanıp, sistem bu sıcaklıkta en az 10 dakika tutulmalıdır.
Sıcak yolluk sisteminin sıcaklığı, makine vida sıcaklığından
farklı olmamalıdır. Makine vidasından yolluk giriş ucuna kadar
eşit bir sıcaklık profili sağlanmalıdır. Kalıp sökülür iken
de önce sıcak yolluk sisteminin ısıtıcıları kapatılmalı, kalıp
oda sıcaklığına soğuduktan sonra soğutma suları kapatılıp
kalıp presten indirilmelidir (3).
4.
SICAK YOLLUK SİSTEMİNİN HACİM KALIPLARINA ETKİLERİ
Sıcak
yolluklu kalıp tasarımında yukarıda belirttiğimiz hususlara
uyduğumuz taktirde bu sistemin bizlere sağlayacağı yaraları
kısaca inceleyelim.
4.1.
Kaliteli ürün; Normal yolluk sistemiyle yapılan kalıplarda
yolluk kısmı hemen donup sertleştiği için, en uçtaki ürün
ikinci ütüleme basıncından etkilenmez. Bu durumda basınç sadece
yolluğu etkiler. Sıcak yollukta ise böyle bir durum söz konusu
değildir. Plastik sıcaklığı istenilen şekilde kontrol edilebildiği
için ikinci ütüleme basıncı ürünün en uç noktasını etkileyeceği
için parçada çöküntüler, hava kabarcıkları ve basınç eksikliğinden
dolayı doğabilecek tüm problemler büyük ölçüde azaltılmış
olur (5).
4.2.
Zamandan tasarruf; Sıcak yolluklu kalıplarda yolluk bulunmadığından
kalıp açılma aralığı sadece ürünün çıkabileceği kadar olduğu
için zamandan tasarruf edilir (5).
4.3.
İşçilikten tasarruf; Sıcak yolluk sisteminde soğuk yoluk sistemlerinde
olduğu gibi baskı sonrası yolluk kırma ayırma işlemleri olmadığı
için kırma ve ayırma işçiliğinden tasarruf edilir. Ayrıca
çoğu sıcak yolluk sistemi otomatik çalıştırıldığından 2-3
makineye bir eleman bakabilir (5).
4.4.
Alandan tasarruf; Baskı sonrası sadece çıkan ürünü depolamak
gerekecek, yolluk ve benzeri artık malzemeler olmadığından
alandan tasarruf sağlanmış olacaktır.
4.5.
Makine Ömrü; Sıcak yolluk sisteminde, soğuk yolluk sistemine
göre daha az basınç uygulandığından makine daha az yıpranmış
olur.
4.6.
Makineden tasarruf; Sıcak yoluk sistemi makinenin kapasitesini
ortalama %20 oranında artırdığını düşünürsek, soğuk yolluk
sistemi kullanarak altı makine ile çalışan bir işletme sıcak
yolluk sistemi kullanarak çalışsa beş makine ile çalışması
yeterli olacaktır. Böylece bir makine boşa çıkmış olur (5).
SONUÇ
Plastik
enjeksiyon kalıplarında sıcak yolluk sisteminin kullanımı
bilgi, kalifiye işçilik ve özen gerektiren hassas bir sistem
olmasının yanında ilk bakışta maliyeti yüksek gibi görünse
de, sistemin makineden, zamandan, işçilikten ve hurda malzemeden
sağladığı tasarrufları göz önüne aldığımızda sıcak yolluk
sisteminin daha tasarruflu ve daha kaliteli üretim yapabilmemizi
sağlayan bir sistem olduğu ortaya çıkmaktadır.
KAYNAKLAR
1.
DEMİRER, AHMET, 2002, Plastik Enjeksiyon Kalıplarında Sıcak
Yolluk Dağıtıcıların Tasarlanması, Plastik & Ambalaj Teknolojisi,
Eylül, Sayı 72
2. DEMİRER, AHMET, 200?, Sıcak Yolluklu Kalıplara Genel Bir
Bakış, Plastik & Ambalaj Teknolojisi, Şubat, Sayı 52
3. www.turkcadcam.net/rapor/sicak-yolluk
> TurkCADCAM.net / Rapor - Makale > Plastik enjeksiyon
kalıplarında sıcak yolluk sistemleri
4. KARASUNGUR, HALİT, - KARATAŞ ÇETİN, Sıcak Yolluk Sistemlerinde
Manifold Kullanımı, PAGEV,
5. ELLEZ, SMAİL, 2003, Sıcak Yolluk Sistemi, Plastik &
Ambalaj Teknolojisi, Mayıs, Sayı 80
6. DEMİRER, AHMET, SOYDAN YAVUZ, 2004, Plastik Enjeksiyon
Kalıplarında Sıcak Yolluk Sisteminden Kaynaklanan Problemlerin
İncelenmesi, Plastik & Ambalaj Teknolojisi, Şubat, Sayı
89
|
