T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
KALIP TASARIMI
BİTİRME PROJESİ
BURAK BAŞ
Projeyi Yöneten Yrd.Doç.Dr. Binnur Gören KIRAL
Ocak, 2007 İZMİR
TEZ SINAV SONUÇ FORMU Bu çalışma … / … / …. günü toplanan jürimiz tarafından BİTİRME PROJESİ olarak kabul edilmiştir. Yarıyıl içi başarı notu 100 (yüz) tam not üzerinden ……… ( …………….…. ) dir.
Başkan
Üye
Üye
Makine Mühendisliği Bölüm Başkanlığına, 2001485007
numaralı Burak BAŞ jürimiz tarafından … / … / 2007 günü saat
…… da yapılan sınavda 100 (yüz) tam not üzerinden ……. almıştır.
Başkan
Üye
Üye
ONAY
TEŞEKKÜR
Projemin hazırlanması aşamasında bütün çalışmalarımda değerli bilgileri ile katkıda bulunan ve beni yönlendiren Yrd.Doç.Dr. Binnur Gören KIRAL’a teşekkürlerimi arz ederim. Teorik kaynak bulmamda ve yardımcı olup beni yönlendiren ve her konudaki yardımlarından dolayı Mete Kauçuk A.Ş. ye teşekkürlerimi arz ederim. Burak BAŞ
ÖZET
Bu projede plastik ve kauçuk kalıpçılığı hakkında bilgiler verilip kalıp tasarımının önemi vurgulanmıştır. Bir mühendisin tasarım yaparken karşılaşacağı sorunlar ve bu sorunların çözümleri, dikkat edilmesi gereken önemli noktalara değinilmiştir. Şekillerden ve grafiklerden yararlanılarak konular ayrıntılı olarak incelenmiştir. Ayrıca son bölümde SOLIDWorks programı kullanılarak kauçuk bir parça modellenip bunun kalıp tasarımı yapılmıştır. Tasarım aşamaları detaylı olarak bu bölümde yer almaktadır.
İÇİNDEKİLER
Sayfa İÇİNDEKİLER............................................................................................................I TABLOLARLİSTESİ.................................................................................................III ŞEKİLLER LİSTESİ..................................................................................................III Bölüm Bir GİRİŞ 1.1. Giriş........................................................................................................................1 Bölüm İki KALIBIN İŞLENMESİ 2.1. İşleme.....................................................................................................................2 2.1.1. Erozyon İle İşleme..................................................................................2 2.1.2. Taşlama...................................................................................................3 Bölüm Üç PLASTİK PARÇALARIN DİZAYNI 3.1. Plastik Parçalarda Dizayn İlkeleri..........................................................................5 3.1.1. Malzeme Seçimi......................................................................................5 3.1.2. Yöntem Seçimi........................................................................................5 3.1.3. Tolerans ve Cidar Kalınlıkları.................................................................5
3.2. Plastik Enjek. Kalıp. Tasar. Dikkat Edil. Gereken Önem. Noktalar......................6 3.2.1. Malz. Özel. Uygun Kalıp. Tekniğinin Seçimi........................................6 3.2.2. Çekme Miktarının Belirlenmesi..............................................................6 3.2.3. Kalıp Açılma Çizgisinin Tespiti.............................................................7
I
3.2.4. Birden Fazla Açılmalı Kalıplar...............................................................7 3.2.5. Kalıp Çukuru ve Maçalara Verilen Açılar..............................................8 3.2.6. Yolluk, Dağıtıcı, Giriş Tip ve Ölçülerinin Belirlenmesi.........................9 3.2.7. Sıcak Yolluk Sistemleri ve Kullanım Amaçları....................................11 3.3. Kalıplarda Kullanılan Hidrolik Ve Pnömatik Sistemler......................................14 3.3.1. Sabit, Hareketli ve Döner Maçalar........................................................15 3.4. İşe Uygun Malzeme Seçimi.................................................................................17 3.5. Doğru Kalıp Isıtma ve Soğutma Tekniğinin Uygulanması..................................17 3.5.1. Soğutma Kanal Yerinin Belir. ve Ölçülendirilmesi..............................20 BÖLÜM DÖRT KAUÇUK PARÇALARIN TASARIMI 4. 1. Kauçuğun Yapısı ve Tanımı...............................................................................24 4.1.1. Vulkanize Edilebilir Kauçuk Karışımı..................................................25 4.1.2. Sıcaklık..................................................................................................25 4.1.3. Basınç....................................................................................................25 4.1.4. Zaman Faktörü......................................................................................25 4.2. Kauçuk Presleri...................................................................................................25 4.3. Kauçuk Kalıpçılığı..............................................................................................27 4.3.1. Kauçuk Kalıbının Tasarlanması...........................................................28 4.3.1.1. Kullan. kauçuk cinsinin kalıp tas. Etkisi...............................28 4.3.1.2. İstenilen miktarın kalıp tasarımına etkisi...............................28 4.3.1.3. Pres boyutlarının kalıp tasarımına etkisi................................28 BÖLÜM BEŞ SOLİD WORKS’TE ÖRNEK KALIP TASARIMI
II
TABLO LİSTESİ
Sayfa Tablo 3.1. Kalıplama derinliği ve tek taraflı eğim açısı bağıntısı.............................9 Tablo 3.2. Soğutma sisteminin ölçüleri...................................................................21
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa Şekil 3.1 Kalıp açılma çizgisi.....................................................................................7 Şekil 3.2. Birden fazla kalıp açılma çizgili kalıp........................................................8 Şekil 3.3. Yollukların Görünüşü...............................................................................10 Şekil 3.4. Yolluk ve giriş tipi....................................................................................11 Şekil 3.5. Sıcak yolluk sistemini oluşturan elemanlar..............................................11 Şekil 3.6. Sıcak yolluk sisteminin kesiti...................................................................12 Şekil 3.7. Hidrolik sistemle çalışan maçalı kalıplar..................................................14 Şekil 3.8. Hareketli maçalı kalıp...............................................................................15 Şekil 3.9. Döner maça sistemi için vida-somun parçaları.........................................16 Şekil 3.10. Döner maçalı kalıp..................................................................................16 Şekil 3.11. Maça soğutma.........................................................................................18 Şekil 3.12. Çeşmeli tip soğutma................................................................................18 Şekil 3.13. Üç parçalı bir kalıpta çeşmeli soğutma...................................................19 Şekil 3.14. Derinliği fazla olan kalıp. işl. kull. bakır borulu soğutma sistemi..........19 Şekil 3.15. Parçalı kalıp içerisine yerleştirilen soğutucu sistem...............................20 Şekil 3.16. Su kanallarının konumu..........................................................................20
III
Sayfa Şekil 3.17 Tek parçalı dişi kalıp soğutması................................................................21 Şekil 3.18. Lokma soğutma, bakır boru sistemi.........................................................22 Şekil 3.19. Dairesel şekilli parçada uygun olmayan kanal düzlemi...........................22 Şekil 3.20. Kalıp soğutma devreleri...........................................................................23 Şekil 3.21. Freze ile açılmış U devreli soğutma sistemi.............................................23 Şekil 3.22. Erkek kalıp soğutma sistemi, tıkaçlı düz kanal........................................23 Şekil 4.1. Üstten Pistonlu Bir Kauçuk Presi ..............................................................26 Şekil 4.2. Transfer kauçuk körük kalıbı.....................................................................27 Şekil 5.1. Kondese hortumu.......................................................................................29 Şekil 5.2. Kondese hortumunun çalışma düzlemindeki çizimi........................................30 Şekil 5.3. Revolve komutunun kullanımı.........................................................................31 Şekil 5.4. Extrude komutunun kullanımı..........................................................................31 Şekil 5.5. Shell komutunun kullanımı...............................................................................32 Şekil 5.6. Kondese hortum kalıbının alt ve üstden görünümü...................................32 Şekil 5.7. Kondese hortum kalıbının parçalanmış şekli .................................................33
IV
BÖLÜM 1
GİRİŞ 1.1. Giriş Kalıp ve takımların tasarımı, ekonomik olarak üretilmesi ve kullanılması çok önemlidir.Üretilecek parçanın şeklinden başlayarak, mümkün olduğu kadar fazla üretime imkan verecek şekilde bir tasarım yapılmalıdır. İdeal bir takım çeliğinden yapılmış, uygun ısıl işlemden geçmiş bir kalıp, tasarım hatalı ise ısıl işlem sırasında bile kırılabilir. Zaman kaybını önlemek ve maliyetleri düşük tutmak için bir tasarım şarttır. Kalıbı oluşturan parçalar, çalışma koşulları göz önünde bulundurularak ayrı ayrı değerlendirilir. Hangi parçalar esnek olmalıdır? Çalışma koşullarına göre parçaların korozyona ne kadar dayanıklı olması gerekir? Parçada aşınma mı, yoksa darbe mi ön plandadır? Keskin köşeler var mı? Nasıl sakınabiliriz? Çentik Etkisi: Keskin köşeli veya ani kesit değişiklikleri içeren kalıp veya takımlar, periyodik yükler altında bu değişikliklerin çentik etkisi yaratmasından dolayı tehlike altındadır. Yazı veya desen kalıpları gibi çentikler içeren kalıpları durumları daha da kritiktir. Bu gibi kalıplarda özellikle kesit değişimlerinin başladığı noktalarda çatlama başlar. Sertlik arttıkça risk daha da artar. Sertliğin yüksek olması gereken kalıplarda köşeleri ve kenarları işlerken daha büyük radyuslar seçilmelidir. Isıl İşlem Açısından Tasarım: Isıl işlem sırasında, gerek çeliğin içerisindeki yapısal dönüşümlerden kaynaklanan gerilmeler, gerekse de çeliğin yüzeyi ile merkezi arasındaki sıcaklık farklılıkları iç gerilmeler oluşturur. Bu gerilmeler çeliğin çatlama veya kırılma riskini arttırır. Eğer “Gerilim giderme tavlaması” yapılmadı ise, bu risk daha da artar. Tasarımcı mümkün olduğunca simetrik bir şekil çıkarmaya özen göstermelidir. Üretilecek parçanın hacmi arttıkça kalıpta bir alt parça oluşturmanın gerekliliği üzerinde düşünülmelidir. Böyle bir tasarım aşınan veya hasar gören parçaların hızlı bir şekilde değiştirebilme avantajını ortaya çıkarır.
1
BÖLÜM 2
KALIBIN İŞLENMESİ 2.1.İŞLEME Çelikler tornalama, frezeleme, planyalama ve taşlama gibi talaş kaldırma yöntemleri ile işlenirken, işleme yüzeylerinde kesici ucun sürtünmesi ve yüksek sıcaklıklara ulaşması yüzünden gerilmeler meydana gelir.Kalıbın şekline ve işlemenin miktarına bağlı olarak bu gerilmeler değişir.”Gerilim giderme tavlaması”nın amacı bu gerilmeleri yok etmek içindir. Kesme sırasında, mekanik olarak uygulanan hemen hemen tüm kesme kuvvetleri ısıya dönüşür.Bu yüzden mekanik işleme sırasında açığa çıkan ısı yayınımı ve kesici takımın ucundaki sıcaklık işlemede çok önemli etkenlerdir. Talaşlı imalattan doğan gerilmeler ve ısıl işlem sırasında meydana gelen iç gerilmeler malzemenin çekme dayanımını aşarsa, bükülme veya şekil değişikliği halinde çarpılmalar meydana gelir. 2.1.1.Erozyon İle İşleme Bu yöntem, bir elektroddan ark etkisiyle çıkan kıvılcımın, işlenecek olan parçanın yüzeyindeki metali yakarak uzaklaştırmasıdır. Erozyon ile şekillendirmenin avantajı, çok miktarda aynı şekli verilecek takım veya kalıplarda veya sertleştirilmiş çeliklerin şekillendirilmesinde ortaya çıkar. Ancak ekonomik avantajlarının yanı sıra, parça yüzeyindeki olumsuz etkileri de göz önünde bulundurulmalıdır. Aşağıdaki şekilde erozyon sonrası bir çeliğin yüzey kesidi görülmektedir. Göründüğü gibi yüzeyden başlayarak; sıcaklığın etkisiyle çeşitli tabakalar meydana gelmiştir. Bu tabakaların toplam kalınlığı 30-50 mikrometre arasındadır. Özellikle üstteki beyaz tabaka içerisinde mevcut mikro çatlaklar ve boşluklar takımın veya kalıbın erken kırılmasına yol açabilir. Akım yoğunluğun di elektrik ortam, yüzeydeki gerilmelerin ve yeniden sertleşen tabakanın derinliğine doğrudan etki eder. Yüzeydeki gerilmeler, çeliğin orijinal menevişlime sıcaklığının
30 o C altında yapılan bir gerilim giderme tavlaması ile
azaltılabilir. Erozyonun zararlı etkisini azaltmak için, işlem olduğunca düşük akımla bitirilmelidir.
2
Yüzeydeki zararlı tabakalar gaz taşı ile veya ince taneli bir taş ile mutlaka alınmalıdır. Aşağıdaki şekilde erozyondan çıkmış yüzeyin taş ile yetersiz alınmasından kaynaklanan yüzey boşlukları görülmektedir. Bunların çoğu kez çeliğin yapısından kaynaklanan boşluklar olduğu sanılır. Oysa iyi bir taşlama ve parlatma ile bu boşluklar giderilebilir. Boşluklar tüm yüzey boyunca yayılır, fakat parlatılması güç olan bölgelerde görülür. Erozyon elektrotu olarak elektrik iletkenliği yüksek bakır elektrotlar seçilmelidir. Elektrolitik bakırlar tercih edilmemelidir. Çünkü içerisinde herhangi bir alışım elementi olmadığından, mekanik özellikleri son derece düşüktür. Oysa CuCrZr(bakır-kromzirkonyum). Bakır alaşımının hem sertliği yüksektir, hem de elektrik iletkenliği yeterlidir. Çok gözlü kalıplarda tecrübeye bağlı olarak 4,5,6 adet elektrolitik bakırdan yapılan elektrotun yaptığı işi bir adet CuCrZr’den yapılmış elektrot gerçekleştirebilmektedir. 2.1.2.Taşlama Çok iyi bir yüzey ve yüksek ölçü hassasiyetinin elde edilebildiği bir yöntemdir. Dikkatsizce yapılan bir taşlama işlemi, sertleştirilmiş kalıp veya takımın çatlamasına sebep olabilir. İyi bir taşlama yapmak için uygun taş seçimi yapılmalı, yağlı taşlar kullanılmamalı, soğutucu sıvı yeterli miktarda ve kaliteli olmalıdır. Çeliğin sertliği yüksek ise, daha yumuşak taşlar seçilmeli ve daha düşük basınçla taşlama yapılmalıdır.bol soğutucu sıvı ile taşlama yapılsa bile,taşın yanlış seçimi veya yüksek basınçlı taşlama, taşlama çatlaklarına yol açabilir. Yüzeydeki aşırı ısınmadan dolayı yumuşak bir yüzey de ortaya çıkabilir. Taşlama sonunda yüzeyde meneviş renkleri veya yanmış tabakalar bulunmamalıdır. Genel Kurallar: •
Taşlanacak tabaka kalın ise:Kuru taşlamayı takiben yaş taşlama tavsiye edilir.
•
Taşlanacak tabaka çok hızlı bir şekilde alınacaksa:Açık gözeli, kaba taneli taşlar
tercih edilmeli. •
Daha düzgün bir yüzey isteniyorsa:Daha küçük taneli fakat daha yoğun yapıda taşlar
kullanılmalı.
3
•
Geniş alanları taşlamak için:Daha yumuşak ve daha kaba taneli taşlar seçilmeli.
•
Küçük alanları taşlamak için:Daha sert ve daha küçük taneli taşlar seçilmeli.
•
Sertliği düşük metalleri taşlamak için:Daha sert ve kaba taneli taşlar seçilmeli.
•
Sert metalleri taşlamak için:Daha yumuşak ve daha ince taneli taşlar seçilmeli. Yüzeyin pürüzlü olması, çalışma sırasında meydana gelen çekme ve basma gerilmeleri
nedeni ile çeliğin mekanik özelliklerini zayıflatır.yüzey pürüzleri çelik içerisinde hızla çoğalıp çatlamalara ve kırılmalara yol açan mikro çatlakları arttırır. Örneğin bu şartlarda çalışan zımbaların yüzeyi çok iyi taşlanmalıdır.
4
BÖLÜM 3
PLASTİK PARÇALARIN DİZAYNI 3.1. Plastik Parçalarda Dizayn İlkeleri Plastik ile metallerin kalıpta şekillendirilmesi arasında birçok benzerlik bulunmaktadır. Bu benzerlikler dizaynı etkilemektedir. Konstrüktörün imalat yöntemi hakkında daha fazla bilgi sahibi olması, daha iyi bir dizayn şekli sağlamaktadır. Konstrüktör ,dizaynın ilk aşamalarında çoğu kez imalatçı ile işbirliği yapmakta ve böylelikle en iyi sonuca ulaşmaya çalışmaktadır. Konuya ilişkin genel kavramlar, malzeme seçimi, toleranslar, standart ve detaylardır. 3.1.1.Malzeme Seçimi Malzeme seçimi, beklenen özelliklerin saptanmasına bağlıdır. Bunlar, çekme, çentik darbe ve katlanma dayanımları, maksimum ve minimum sıcaklık dayanımı, hava etkisi, aleve ve kimyasal etkilere direnç, elektrik direnci ile aşınma ve çizilme direnci gibi özelliklerdir. Plastik parçalar için biçim ve fonksiyonlarına göre malzeme seçimi yapılabilmektedir. 3.1.2.Yöntem Seçimi Bu yöntemin seçiminde, parça dizaynı, malzeme, imalat gereksinimleri ve maliyet gibi faktörler göz önüne alınmaktadır. Bir parça için uygulanabilirliği aynı olan birden fazla yöntem var ise, son kararı vermek için maliyet unsuru dikkate alınmaktadır. Bu da , parça dizaynı, malzeme, imalat ve takım gibi konuları içermektedir. 3.1.3.Tolerans ve Cidar Kalınlıkları Metallerin dökümü esnasında parçaya hassas toleranslar ile elde edebilmek için kendini çekmenin göz önünde tutulması gerekmektedir. Plastiklerde iki ayrı kendini çekme söz konusudur. İlki, katılaşma ile ortaya çıkan kendini çekme; diğeri ise bazı malzemeler için söz konusu olan ve katılaşmadan 24 saat sonra ortaya çıkan kendini çekmedir. Örneğin, plastik melamin için dökümdeki kendini çekme yaklaşık 0,007-0,009 katılaşma sonrası kendini çekme ise yaklaşık 0,006-0,008 dolayındadır. Böylece toplam kendini çekme yaklaşık 0,0130,017 arasında olmaktadır.
5
3.2. Plastik Enjeksiyon Kalıplarının Tasarımında Dikkat Edilmesi Gereken Önemli Noktalar Tasarımı yapılmamış kalıplarla üretilen plastik parçalarda meydana gelebilecek hataların giderilmesi kolay olmamaktadır. Bu nedenle, kalıplama işlemi yapılacak parçanın bütün özellikleri göz önünde bulundurularak önce kalıp tasarımı hazırlanır. Ayrıca, kalıplanacak plastik maddenin fiziksel ve kimyasal özellikleri, parça et kalınlığı, içerisine konacak plastik taşıyıcılar, kalıplama metodu, hangi tip preste kalıplanacağı ve kalıp sıkma aygıtı göz önünde bulundurulur. 3.2.1.Malzeme Özelliklerine Uygun Kalıplama Tekniğinin Seçimi Arzu edilen özellikleri taşıyan plastik kalıbını tasarlayan ve çizen, kalıp elemanlarını işleyip montajını yapan, kalıpla parça üretimini gerçekleştiren, plastik ham maddesini hazırlayan ve kullanma yerine göre kalıplanan parçanın uygun olup olmadığına karar veren kontrolör arasında yakın bir ilişki bulunmalıdır. Çünkü tasarımı yapan kişi kalıbın nasıl yapılacağını, kalıbı işleyen kişi malzeme seçimini ve ısıl işlemlerini, kalıplama işlemini yapacak operatör ise, hangi tip preste kaç derecelik sıcaklıkta ve basınçta üretileceğini bilmeyebilir. Ayrıca, kalıplanan parçanın özelliklerini kontrol eden kişinin, sonucun uygun olup olmadığını ilgili kişilere bildirmesi gerekmektedir. Seri üretimi sağlayacak çoklu kalıp tasarımını yapmadan önce, tek parça üreten kalıp yapılmalı ve kalıplamanın sonucu incelenmelidir. Daha sonra, kalıp üzerinde yapılması gerekli düzeltmeler yapılıp arzu edilen biçim ve boyutlardaki parça üretimi sağlandıktan sonra çoklu kalıbın tasarımına geçilmelidir. 3.2.2.Çekme Miktarının Belirlenmesi Bütün plastikler, içerisindeki katık maddelerinin miktarına göre değişik özellikler göstermektedir. Çekme payı veya büzülme miktarı, plastik madde kalıplandıktan sonra üretilen parça boyutlarında meydana gelen ölçü değişimidir. Çekme payından dolayı parça boyutlarında meydana gelen ölçü değişimi doğrudan kalıp tasarımını ilgilendiren en önemli faktörlerden biridir. Kalıplanacak parça tasarımını yapan kişi, genellikle plastik maddenin cinsini, özelliğini ve kullanma yerini göz önünde bulundurur. Plastik maddenin ve kalıplanacak parça tasarımına ait bilgileri alan kalıp tasarımcısı kalıplama boşluğu ölçülerini belirler, kalıp elemanlarını seçer ve parça üretimini sağlayacak kalıp tasarımını yapar. Fenolik plastik maddelerdeki çekme payı miktarı, 25 mm boyda 0.025–0.375 mm arasında değişmektedir. Termoset plastik maddenin cinsine, kalıbın yapıldığı malzemeye ve
6
kalıplanacak parça boyutlarına bağlı olarak çekme payı miktarını yukardaki değerler arasında almak mümkündür. Ancak, deneyimler sonucu bulunan değerler, kalıp tasarımına esas çekme payı miktarıdır. Termoplastik maddelerden poli-etilenin 25 mm boydaki en büyük çekme payı miktarı 1,25 mm, naylonda bu miktar en fazla 1 mm dir. Plastik maddelerdeki çekme payı miktarı kalıbın yapıldığı malzemenin cinsine, kalıplanacak parça üzerindeki farklı kesit ölçülerine, kalıplama sıcaklığına ve kalıplama metoduna bağlı olarak devamlı değişmektedir. 3.2.3.Kalıp Açılma Çizgisinin Tespiti (KAÇ) Kalıp yarımlarının açılıp kapandığı ve kalıplanan parçanın açılma düzlemi üzerinde meydana gelen çizgiye, kalıp açılma çizgisi (KAÇ) denir. Şekil 3.1’de kalıp açılma çizgisine örnekler verilmiştir. Kalıplanan parçanın biçim ve boyutlarına göre, kalıbın birden fazla açılma çizgisi bulunabilir. Açılma çizgisi sayısına göre de kalıplar birkaç parçaya ayrılır. Ayrıca kalıplanacak parçanın biçimi, üretim sayısı, parçaya verilecek eğim açısı, boyutsal toleranslar, enjeksiyonla kalıplama metodu, parçanın estetik görünüşü, ön kalıplama işlemleri, parça içerisine konulacak plastik taşıyıcılar, hava tahliye kanalı, parça kalınlığı, kalıplama boşluğu sayısı, yerleşim
Şekil 3.1 Kalıp açılma çizgisi
planı ve giriş kanalı tipine göre kalıp açılma çizgisi sayısı belirlenir. 3.2.4. Birden Fazla Açılmalı Kalıplar Üretim sayısını artırmak amacıyla birden fazla kalıplama boşluğu olan kalıplarda iki, bir merkez çevresinde çoklu kalıplama boşluğu bulunan kalıplarda üç kalıp açılma çizgisi bulunur. İki kalıp açılma çizgisi bulunan kalıplarda, dişi kalıp ve zımba çift yönlü kalıplama işlemini görür. Kalıp dayanımını artırmak için esas kalıp elemanları, destek plakalarıyla takviye edilir. Ayrıca, kalıplar içerisine ısıtıcı veya soğutucu kanallar da açılabilir. Çoklu veya değişik profilli parçaların üretilmesinde iki veya üç açılma çizgisi bulunan kalıplar kullanılır. Aksi halde, parçanın kalıptan çıkartılması veya artık plastik maddenin alınması zorlaşır ve kalıplama işlemi tam olarak yapılamaz (Şekil 3.2).
7
Şekil 3.2. Birden fazla kalıp açılma çizgili kalıp 3.2.5. Kalıp Çukuru ve Maçalara Verilen Açılar Kalıplanan parçanın dişi kalıp içerisinden ve maçalar üzerinden çıkartılmasını kolaylaştırmak amacıyla kalıplara eğim açıları verilir. Kalıplanacak parçanın derinliğine bağlı olarak verilecek tek taraflı eğim açıları genellikle 1/8º – 4º arasında değişmektedir. Tablo 3.1’ de kalıplama derinlikleri ve tek taraflı eğim açıları bağıntısı verilmiştir. Tablodaki örneğe göre 100 mm kalıplama derinliğindeki bir parçanın tek taraflı eğim açısı 4º seçildiğinde, kalıp ağzı ile tabanı arasındaki tek taraflı ölçü farkı, 7.1 mm dir. Yine aynı tablodaki örneğe göre 250 mm derinliğindeki bir parçanın eğim açısı 1º seçildiğinde, kalıp ağzı ile tabanı arasındaki tek taraflı ölçü farkı 4.44 mm’ dir. Genel kalıplama işlemlerinde derinliği az olan parçaların kalıp tasarımında eğim açısı küçük, derinliği fazla olanlar için eğim açısı büyük seçilir.
8
Tablo 3.1. Kalıplama derinliği ve tek taraflı eğim açısı bağıntısı
3.2.6. Yolluk, Dağıtıcı, Giriş Tip ve Ölçülerinin Belirlenmesi Yolluk, plastik malzemeyi yolluk burcundan yolluk girişine taşıyan kısımdır. Yolluğun işlevi malzemeyi çabuk şekilde ve minimum basınç kayıplarıyla kalıba ulaştırmaktır. Aynı zamanda yolluğun çapının büyütülmesi soğuma çemberini büyüteceğinden, plastiğin çabuk soğuması ve kalıp içinde akışının zorlaşması önlenmelidir. Bu iki durum göz önünde tutularak, en uygun yolluk çapının seçilmesi gerekir. Yolluk çapının çoğu zaman tekrar ayarlanması gerekir. Sonradan değişiklik yapabilmek için ilk işlenen çap öngörülen çapların en küçüğü olmalıdır. Dağıtıcı kanallar, yolluk ve giriş kanalı arasındaki bağlantı kanalıdır. Dağıtıcı kanalın biçim ve boyutları, kalıp tasarımında düşünülmesi gereken en önemli kısımlardan biridir.
9
Enjeksiyon basıncı kaybını en aza indirecek ve plastik maddenin akışına hız kazandıracak boyutlarda olmalıdır. Ancak, plastik malzemenin donmamasına sebep olabilecek büyüklükte olmamalıdır. Dağıtıcı kanal ölçüleri, kalıplanacak plastik maddenin cinsi ve parça boyutlarına bağlıdır. Akışkanlığı az olan plastik maddelerin kalıplanmasında, yolluk burcu ile kalıplama boşluğu arasındaki uzaklık 125 mm nin altında ise, 3–6,5 mm çapında yuvarlak kesitli dağıtıcılar kullanılır. Büyük hacimli parçaların kalıplanmasında bu değerler 8–9,5 mm çapa kadar artırılabilir. Akışkanlığı fazla olan plastik maddeler için açılacak dağıtıcı kanal ölçüleri de yuvarlak kesitli ve 10 mm çaplıdır. Ancak dağıtıcı kanal çapları, verilen ölçülerden küçük açılıp denenerek verilen değerlere yaklaşık ölçülerde tamamlanır. Aksi halde, büyük çaplı dağıtıcı kanalın daha küçük çapa düşürülmesi mümkün olmaz.
Şekil 3.3. Yollukların Görünüşü Dağıtıcı kanal ile kalıplama boşluğunu birbirine bağlayan belli biçim ve boyutlardaki kanallara giriş kanalı denir. Giriş kanalları genellikle 0,75 mm düzlük, 0,75 mm derinlik ve
10
0,4 mm’ den 1,5 mm’ ye kadar genişlikte yapılırlar. Küçük girişler, çok karışık olan malzeme akışını düzene koyması ve böylece iş parçasına daha iyi bir görünüş vermesi bakımından tercih edilir.
Şekil 3.4. Yolluk ve giriş tipi 3.2.7. Sıcak Yolluk Sistemleri ve Kullanım Amaçları 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 kısaca özetleyebiliriz.
Şekil 3.5. Sıcak yolluk sistemini oluşturan elemanlar
11
1. Kalıp gözü taşıyıcı plakası
2. Ara plakası
3. Destek plakası
4. Bağlama (sıkma) plakası
5. Yalıtım (izolasyon) 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
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 3.5.'te sıcak yolluk sistemini oluşturan başlıca elemanları görmekteyiz. Sıcak yolluk sistemi için gerekli olan kullanılan elemanları; thermocoupler (sıcaklık kontrol elemanları), sıcaklık kontrol cihazları, ısıtıcılar (dağıtıcı ve meme ısıtıcıları), sıcak yolluk memesi ve sıcak yolluk dağıtıcısı (manifold) olarak beş ana gruba ayırabiliriz
Şekil 3.6. Sıcak yolluk sisteminin kesiti
12
Sıcak yolluklu kalıp tasarımında bu sistemin bizlere sağlayacağı yararları kısaca inceleyelim. *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. * Zamandan tasarruf Sıcak yolluklu kalıplarda yolluk bulunmadığından kalıp açılma aralığı sadece ürünün çıkabileceği kadar olduğu için zamandan tasarruf edilir. * 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. *Alandan tasarruf Baskı sonrası sadece çıkan ürünü depolamak gerekecek, yolluk ve benzeri artık malzemeler olmadığından alandan tasarruf sağlanmış olacaktır.
*Makine ömrü Sıcak yolluk sisteminde, soğuk yolluk sistemine göre daha az basınç uygulandığından makine daha az yıpranmış olur. *Makineden tasarruf Sıcak yoluk sisteminin 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.
13
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. 3.3. Kalıplarda Kullanılan Hidrolik Ve Pnömatik Sistemler Bazı özel durumlarda enjeksiyon kalıplarında hidrolik ve pönömatik sistemlerden faydalanılır. Maça hareketlerinin sağlanmasında ve itici pimlerin çalıştırılmasında hidrolik sistemlerden faydalanılmaktadır. Yardımcı hidrolik devrenin mevcut olduğu durumlarda bu devre kalıptaki maça hareketini sağlamak için kullanılır. Şekil 3.7.’de basit hidrolikle çalışan maça sistemi gösteriliyor. Burada basınçlı hidrolik yağ kullanılarak piston silindiri hareket ettirilir. Pistonun ileri hareketi bağlantılı olduğu maçayı merkeze doğru hareket ettirir. Maçanın dışarı doğru hareketi basınçlı yağın ters yönde hareketiyle sağlanır. Kalıp doldurma ve soğutma süresinde maça yerinde hidrolik kuvvet kullanılarak sağlanır. Enjeksiyon esnasında uygulanan kuvvet nedeniyle bu maçaların geriye gelmesi basınç uygulanarak engellenir. Maçaların kalıbın zarar görmemesi için kalıp emniyeti uygun şekilde seçilmelidir.
Şekil 3.7. Hidrolik sistemle çalışan maçalı kalıplar Pnomatiği hidrolik yerine kullanmak daha ucuz bir alternatif olarak görülebilir. Fakat bazı problemler vardır. Birçok modern fabrikada basınçlı hava 80 psi civarındadır.80 psi’nin üzerindeki sıkıştırılmış havayı üretmek daha pahalıdır ve bundan dolayı nadiren kullanılır.
14
Pnomatik sistem hızlı ve etkin şekilde çalıştığından dolayı özellikle kalıplama işlemi bittikten sonra hassas olan parçaların iticiler üzerinden alınması pnömatik sistemlerle sağlanır. Dolayısıyla parça üzerinde oluşacak deformasyon önlenmiş olur. 3.3.1. Sabit, Hareketli ve Döner Maçalar Maçalar, kalıbın cidar kalınlıklarına biçim vermede, kalıplama sırasında parçanın girinti ve çıkıntılarını vermede kalıbın bir parçası olarak kullanılır. Maçaların ölçüsü, biçimi kalıp içindeki görevine göre belirlenir. Maçalar, iş parçasından kolaylıkla çıkmasını sağlamak için uygun koniklikte yapılmalıdır. Maça pimleri, iş parçalarının üzerindeki kör veya baştan başa açılacak deliklerin yapımında ve takma parçaların yerinde tutulmasında görev yaparlar. Hareketli ve döner maçalar: Üretilecek parçaların özelliğine göre iç vidalı parçaların imalatında döner maçalar kullanılır Bu tür kalıplarda iç vidada çıkarma işlemleri (döner maça) sistemleri kullanılarak çözülür. Sistemin ekonomik olması için kalıpta mümkün olduğunca çok sayıda parça üretilmelidir. Şekil 3.10.’da çok gözlü ve döner maçalı kalıbın bir gözüne ait kesit resmi görülmektedir. Dönme hareketi 1 ve 2 nolu çok ağızlı, uzun adımlı vida-somun ikilisi tarafından sağlanmaktadır.
Şekil 3.8. Hareketli maçalı kalıp
15
Şekil 3.9. Döner maça sistemi için vida-somun parçaları 1 nolu vida sabit kalıp tarafına dönmeyecek şekilde bağlanmıştır. 2 numaralı somun ise hareketli kalıp tarafına uygun rulmanlarla dikey ve yatay yönde kuvvet alabilecek şekilde yataklanmıştır. Kalıbın açılma hareketi yapmasıyla iş parçaları maçalar üzerinde ve maça çözülürken dönmeyecek şekilde önlem alınmış halde hareketli kalıp tarafında kalır. Kalıp açılırken vida üzerinden çekilen 2 numaralı somun dönmeye başlar. Bu dönme hareketi 9 numaralı ara dişli ile 8 numaralı maça dişlisine iletilir. Ara dişli sistemi somunun dönme hareketini diğer maçalara da iletecek şekilde çoğunlukla ‘’planet’’ sistemi şeklinde düzenlenmiştir.
Şekil 3.10. Döner maçalı kalıp 8 nolu parçanın kuyruk tarafına iş parçası ile aynı hatveli açılmış, 11 nolu somuna vidalanmıştır. Kalıp açılırken 8 maçası iş parçasındaki vidanın çözülme yönünde döner. Bu dönme hareketiyle birlikte maça 11 somunu içine vidalanarak sola doğru hareket eder ve
16
belirli bir dönemden sonra iş parçasından kurtulur. Bundan sonra devreye giren 10 nolu iticiler serbest kalmış bulunan iş parçasını kalıptan çıkarır. Yeni bir çevrim başlayabilir.
3.4. İşe Uygun Malzeme Seçimi Kalıp malzemesi maliyet olarak kalıp işçiliğinin yanında çok az yer tutmasına rağmen, uygun malzeme seçimi kalıbın ömrünü arttırdığı gibi işçiliği de azaltır. Kalıp malzemesinden istenen özellikler; kolay işlenebilirlik, şekil bozukluğuna uğramadan sertleştirme, aşınmaya dayanıklılık, sert ve tok bir yapıda olması, kaynak edilebilmesi, korozyon dayanıklılığı özelliklerinin, özellikle bozulma sonucu korozif gazlar çıkaran bazı polimerlerin kalıplandığı yerlerde iyi olması, vb. Malzeme seçiminde dikkat edilmesi gereken hususlardan bazıları; kullanılacak ham madde türü, enjeksiyon şartları, plastik parça boyutları, üretilecek ürün sayısı, ön görülen kalıp maliyeti. Enjekte edilecek plastik ham madde özellikleri, kalıp malzemesi seçiminde önemli faktörlerden biridir. Termoset plastikler ve plastiğe ilave edilen cam lifi gibi dolgu malzemeleri aşındırıcı etkiye sahiptir. Ayrıca kimyasal bozulmaya uğrayan bazı plastikler korozif özellikler gösterirler. Kullanılacak kalıp malzemesi bu olumsuzlukları karşılayacak nitelikte olmalıdır.
3.5. Doğru Kalıp Isıtma ve Soğutma Tekniğinin Uygulanması Plastik kalıpları ısıtılması ve soğutulması, kalıplanan parçanın kaliteli ve kalıplamanın ekonomik olmasını sağlamaktadır. En etkili kalıp ısıtma ve soğutma metotları, dişi kalıp ve dalıcı zımba veya maça içerisinde dolaşım yapabilen kanalların açılmasıyla elde edilmektedir. Dişi kalıp ve dalıcı zımba (maça) içerisine açılacak ısıtma ve soğutma kanallarının, kalıplama yüzeyinden uygun olan uzaklıkta ve kalıbın zarar görmesine sebep olmayacak şekil ve ölçüde açılması gerekmektedir.
17
Şekil 3.11. Maça soğutma Enjeksiyon kalıplama metodunda plastik madde daha önce ısıtıldığından, kalıp içerisinde yeniden ısıtmaya gerek yoktur. Ancak, kalıplama süresince enjekte memesinden kalıp boşluğunun dolmasına kadar geçen zaman içerisinde meydana gelebilecek ısı kaybını önleyici sistem düşünülmelidir. Bu ve benzeri kalıplama işlemlerinde, kalıbın uygun şekilde soğutulması ve parçanın şekil değiştirmeden çıkartılması da önem taşımaktadır. Plastik kalıplar genellikle su veya basınçlı havayla soğutulur. Su ile yapılacak soğutma işleminde kalıp yarımları içerisine açılan kanallardan geçiş yapan suyun birleşim yerinden kalıp içerisine dağıtılmasını önlemek için geçiş yolları üzerindeki delikler kör tapa ile kapatılır. Kalıp takviye plakaları arasındaki su sızıntıları da dairesel kesitli contalar ile önlenir. Bu contalar yumuşak bakır, alüminyum ve kauçuk malzemelerden yapılır. Sızdırmazlığı sağlayan bu contalara O-ringler de denir.
Şekil 3.12. Çeşmeli tip soğutma
18
Şekil 3.13. Üç parçalı bir kalıpta çeşmeli soğutma
Şekil 3.14. Derinliği fazla olan kalıplama işleminde kullanılan bakır borulu soğutma sistemi
19
Şekil 3.15. Parçalı kalıp içerisine yerleştirilen soğutucu sistem 3.5.1. Soğutma Kanal Yerinin Belirlenmesi ve Ölçülendirilmesi Kalıpların soğutulmaları genellikle kalıbın ısıyla temasta olan bölgelerine açılan kanallardan su akımı geçirilerek sağlanır. Böylece kalıplanan malzemeden kalıba iletilen ısı devridaim eden su akımına transfer edilir. Ayrıca sıcak kalıbın kendi yüzeylerinden de ışınımla bir miktar ısı dışarıya transfer olur. Parçanın homojen sertleşmesini, şeklini korumasını sağlamak için kalıpların kontrollü olarak soğutulmaları önemlidir. Su kanallarının düzenlenmesinde Şekil 3.16’daki önerilere dikkat etmelidir. Sol şekilde görülen 1 nolu düzenlemede kanal aralıkları sağdaki şekle göre büyük tutulmuştur. Kanallar kalıp yüzeyine çok yakın yapılmıştır ve delik çapları büyük seçilmiştir. Bu tarz bir düzenlemede ısı iletimi uygun şekilde sağlanamaz. Uygulama 2 numara ile gösterilen sağ şekildeki gibi olmalıdır. Uygulanabilir ölçüler Tablo 3.2’de verilmiştir.
Şekil 3.16. Su kanallarının konumu
20
Tablo 3.2. Soğutma sisteminin ölçüleri Kalınlık (w)
Kanal çapı (dT)
≤ 2 mm
8–10
≤ 4 mm
10–12
≤ 6 mm
12–15
c ölçüsü delik çapı (dT) ölçüsünün 2–3 katı olmalıdır. b ölçüsü delik çapı (dT) ölçüsünün en fazla 3 katı alınmalıdır. Su kanalları uçlarına hortum bağlama ekipmanı vidalanacağından buralarda genellikle 3/8”, 1 /4” ve 1 /2” boru diş vidaları kullanılacaksa matkap çapları da bunlara uygun olarak 11, 14 ve 17,5 mm seçilebilir. Metrik ince vida için de, benzeri bir kademelendirme yapılabilir. Soğutma suyu kanallarının düzenlenmesi kalıp parçalarının durumuna, iş parçasının şekline ve üretim imkânlarına bağlıdır. Aşağıda konu ile ilgili çeşitli örnekler verilmiştir.
Şekil 3.17 Tek parçalı dişi kalıp soğutması
21
Şekil 3.18. Lokma soğutma, bakır boru sistemi
Şekil 3.19. Dairesel şekilli parçada uygun olmayan kanal düzlemi
22
Şekil 3.20. Kalıp soğutma devreleri
Şekil 3.21. Freze ile açılmış U devreli soğutma sistemi
Şekil 3.22. Erkek kalıp soğutma sistemi, tıkaçlı düz kanal
23
BÖLÜM 4
KAUÇUK PARÇALARIN TASARIMI 4. 1. KAUÇUĞUN YAPISI VE TANIMI Kauçuk çok maksatlı, geniş kullanım potansiyeli olan, yaşamın her alanında iç içe olduğumuz bazıları hayati önem taşıyan lastik malzemelerin yegane hammaddesidir. Otomotiv sektöründe insan hayatı için çok önemli ve fonksiyonel parçaların üretiminde kullanılmaktadır. Akaryakıt ve fren hortumları, cam silecekleri, transmisyon kayışları, contalar, aks körükleri, radyatör ve hava hortumları, kapı ve cam profilleri, salınım, titreşim takozları, izolasyon elemanları buna örnek olarak verilebilir. Beyaz eşya sektöründe kullanılan lastik körükler,contalar ile sıcak ve soğuk su hortumları, bulaşık ve çamaşır makinesi ile şofben gibi yaşamımızı kolaylaştıran eşyaların önemli fonksiyonel parçaları olmuşlardır.Otoyol ve viyadüklerde kullanılan elastomer yataklar, genleşme contaları, içme suyu borularında sızdırmazlık contaları,plastik ve alüminyum doğramaların profil ve contaları kauçuğun diğer sektörlerdeki uygulamalarına örnek olarak verilebilir. Bunların dışında konveyör bant imalatı, ayakkabı üretiminde ökçe-pençe ve taban imalatı, gıda, sağlık ve elektronik sanayiindeki uygulamalar, kauçuğun her sektör için vazgeçilmez ürünler olduğunu göstermektedir. Kauçuğun vulkanize olabilmesi İçin bazı şartlar vardır. *Vulkanize edilebilir bir kauçuk karışımı *Sıcaklık *Basınç *Zaman faktörüne ihtiyaç vardır. Bu şartları ayrı ayrı inceleyelim.
24
4.1.1. Vulkanize Edilebilir Kauçuk Karışımı: Bu karışım mamule dönüşmeden önceki kauçuğun yarı mamul halidir. Hammaddelerin karıştırılmasıyla ortaya çıkan karışımdır. Macun kıvamındadır. Elastiki yumuşak bir yapısı vardır. 4.1.2. Sıcaklık: Kauçuk yarı mamulünün mamul haline getirilebilmesinde en önemli etkenlerden biridir. Kauçuğun bir pişme sıcaklığı vardır. Bu sıcaklık kauçuk cinsine göre değişim göstermektedir. EPDM kauçukta 130°C-140°C silikon kauçukta 160°C-170°C ye kadar çıkabilmektedir. 4.1.3. Basınç: Vulkanize edebilmedeki gerekli etkenlerden biri de basınçtır. Kauçuk hamurunun kalıbın şeklini alabilmesi için o kalıbın içinde sıkıştırılabilmesi gerekir. 4.1.4. Zaman Faktörü: Mamullerin oluşabilmesi (pişmesi) için belli bir süreye ihtiyaç vardır. Bu süre içinde önce yarı mamul erimeye, kalıbın içine yayılmaya ve aynı sıcaklıkta pişmeye başlar. Kauçuğu plastikten ayıran en önemli fark budur. Kauçukta erime ve pişme sıcaklıkları aynıdır. Yani kauçuğun pişmesi için kalıpta ısıtılmaktadır. Yine bu pişme süresi kauçuk malzemenin cinsine ve mamul hacminin büyüklüğüne göre değişim göstermektedir. Vulkanizasyon için en önemli yöntem kalıplamadır. Kompresyon, transfer ve direkt enjeksiyon olarak üçe ayrılır. Kompresyonda karışım kalıbın iki yarısına konur, basınç ve ısı ile konulduğu kalıbın şeklini alır. Transferde karışım ayrı bir hazneye konur ve basınç yardımıyla besleme ağzından akarak kalıbın içine ulaşır. Direkt enjeksiyon işleminde karışım işlenerek yumuşatılır ve piston yardımıyla direkt kalıba aktarılır.
4.2. Kauçuk Presleri Kauçuk presi ısıtma sistemine sahip olan bir çeşit hidrolik prestir. Kalıp ebatlarına göre bir tablası vardır. O tablanın üstünde de kalıbın ısıtılmasını ve mamulün pişmesini sağlayan ısıtıcı rezistans döşenmiş belli kalınlıklarda altta ve üste olmak üzere plakalar vardır.
25
Bu presler ya alttan pistonlu ya da üstten pistonludur. Bu pistonların büyüklüğü presin basacağı tonaja bağlıdır. Piston çapı büyüdükçe preslerin tonajı da artmaktadır. Kauçuk preslerinde kolaylık amacıyla pistonlar aşağıya konur. Bunun sebebi de pres açılacağı zaman pistonun kendi ağarlığıyla aşağı inebilmesidir. Bu sistem kolaydır fakat her zaman uygun değildir. Çalışılan kalıpların yüksekliği de üründen ürüne değişmektedir.
Şekil 4.1. Üstten Pistonlu Bir Kauçuk Presi Ebatları büyük olan ürünlerde kalıbın prese yerleştirilebilmesi için presin kursunun da büyük olması gerekir. Böyle durumlarda pres yapılırken pistonun boyu uzun tutulur. Pistonun boyu uzun olunca ya pres yerden yükseltilmesi gerekir ya da yere çukur açmak kaydıyla pres yerleştirilir. Bu çok tercih edilen bir yol değildir. Bunun için piston üst tablaya bağlanır fakat presin çalışma prensibinde değişiklik olur. Pres açılmak istendiğinde yani üst tabla yukarı kalkacakken pistonu kapatacak ayrı bir mekanizma bağlanır. Bu da presin maliyetini arttırıcı bir etkendir.
26
4.3. Kauçuk Kalıpçılığı Kauçuk hamuru ürüne dönüşebilmesi için yukarıda da belirtildiği gibi bir sıkışma gerekir. Bu sıkışmanın olabilmesi için de hamurun bir yere hapsedilmesi gerekir. İşte hamurun sıkıştırılarak hapsedildiği yer kalıptır. Kauçuk kalıpçılığı ve kauçuk kalıp tasarımı enjeksiyon kalıpçılığına göre çok daha basittir. Kauçuk kalıplama prosesi aşağıdaki hususları kapsar; 1)
Kauçuk hamurunun kalıbın içine uygun şeklide yerleştirilmesi.
2)
Kalıbın merkezleme pimlerine dikkat edilerek kapatılıp preslenmesi
3)
Kalıp içerisindeki kauçuğun belli sıcaklıkta pişmesi için beklenmesi
4)
Pişen ürünün kalıptan çıkarılması Kauçuk kalıpçılığında da diğer kalıplama sistemlerinde olduğu gibi dikkat edilecek
hususlardan biri de çekme oranıdır. Kauçuğun cinslerine göre yapılacak kalıplarda 0,0150,030 arasında çekme oranları değişiklik göstermektedir.
Şekil 4.2. Transfer kauçuk körük kalıbı
27
4.3.1. Kauçuk Kalıbının Tasarlanması Kauçuk bir ürün üretileceği zaman önce o ürünün kalıbının hazırlanması gerekir. Bunun için önce o kalıbın tasarlanması gerekir. Kalıp tasarımı hazırlanırken bilinmesi gereken bazı önemli noktalar vardır. Bunları şu şekilde sıralayabiliriz: 1)
Kullanılacak kauçuğun cinsi
2)
İstenilen miktar
3)
O ürünün basılacağı presin boyutları 4.3.1.1. Kullanılacak kauçuk cinsinin kalıp tasarımına etkisi Kalıp tasarımı yapılırken kullanılacak ürünün cinsinin bilinmesi gerekir. Bunun sebebi
kullanılan kauçuğun cinsine göre malzemenin çekme payının farklılık göstermesidir. 4.3.1.2 İstenilen miktarın kalıp tasarımına etkisi Kalıp tasarımı yapılırken üretilecek ürünün miktarı maliyet ve işin zamanında teslimi açısından çok önemlidir. Ürünün boyutlarına ve malzemesine göre yaklaşık olarak pişme süresi bellidir. Bu süreye göre günlük kaç adet mamul çıkarılabileceği bellidir. Eğer ürünün şekline göre kalıbı kolay yapılabilen bir ürünse (yuvarlak conta gibi) adet yüksek olmasa da kalıp birden çok gözlü olarak tasarlanabilir. 4.3.1.3 Pres boyutlarının kalıp tasarımına etkisi Kalıp hazırlanırken ürünün basıldığı kısmın dışında kalıbın kalınlığı vardır. Bu kalınlık verilirken presin ölçülerini taşmayacak şekilde verilmesi gerekir. Diğer türlü kalıp prese sığmaz.
28
BÖLÜM 5
SOLID WORKS’TE ÖRNEK KALIP TASARIMI
Parçanın Adı: Kondese Hortumu Malzeme: EPDM Kauçuk Tasarım:
Şekil 5.1. Kondese hortumu Öncelikle üreteceğimiz parçanın büyüklüğüne göre kalıp malzemesinin boyutları hesaplanır. Hidrolik preste basılacağından dolayı kalıp malzemesinde et payı biraz fazla tutulur. Parçanın her bir tarafından 20’er mm pay bırakılarak kalıbın dörtgen şekli çıkarılır. Tasarım aşamasında dikkat edilecek en önemli husus üretilecek mamülün kalıptan sökülme şeklidir. Eğer hatalı tasarım yapılırsa mamülü kalıptan çıkarmak mümkün olmaz. Bu yüzden en uygun şekilde kaç parçadan oluşacağı hesaplanır. Genellikle üretim aşamasında homojen ürün elde edebilmek için parça simetrik olarak ortadan bölünmüş şekilde tasarım yapılır.
29
İlk işlenen parça maçadır. Ürünün öncelikle maçası yapılır. Alt üst plakalar maçayı merkezletecek şekilde işlenir.
Maçanın merkezlemesinde oluşan hatalarda ürünün et
kalınlıklarında farklılık olduğu gözlenmektedir. Alt üst plakalar işlendikten sonra merkezleme pimleri yapılır. Merkezleme pimlerinin kalıbın rahat çalışması açısından uzun ve konik tutulmasında faydası vardır. Bunlarda yapıldıktan sonra kalıbın çalışacağı prese göre bağlama aparatları yapılır ve kalıp baskıya hazır hale getirilir.
Şekil 5.2. Kondese hortumunun çalışma düzlemindeki çizimi Öncelikle parçanın dış yuvarlak hatlarının kesit çizimi yapıldı. Daha sonra eksen üzerinde revolve komutuyla parça oluşturuldu.
30
Şekil 5.3. Revolve komutunun kullanımı
Şekil 5.4. Extrude komutunun kullanımı Parçanın dışında yeni bir çalışma düzlemi seçilerek ilave parçası çizildi ve extrude komutuyla parçayla birleştirildi. Parçanın et kalınlığı da shell komutuyla 3mm olarak verildi.
31
Şekil 5.5. Shell komutunun kullanımı
Şekil 5.6. Kondese hortum kalıbının alt ve üstden görünümü Combine komutuyla kalıbın kütük formu olşturuldu. Split komutuyla da kalıp ortadan simetrik olarak parçaya ayrıldı. En sonda da merkezleme pimleri konuldu.
32
Şekil 5.7. Kondese hortum kalıbının parçalanmış şekli
33
SONUÇ
Yapılan çalışmaların ve incelemelerin sonucunda tasarımın imalat için vazgeçilemez bir aşama olduğu anlaşılmaktadır. Kalıp tasarımı, yalnızca kalıbı çizmenin dışında istenilen ürün sayısına göre kalıbın kaçlı tasarlanacağını da içermektedir. İyi bir tasarımcının tasarladığı kalıpta ürün kalitesi de yüksek olmaktadır. Tasarım sırasında, imalat sürecinde karşılaşılacak sorunlar görülmekte ve hatalı ürün üretme olasılığı en aza indirilmektedir. İncelenen konularda kalıp tasarlamanın belli bir tecrübeye dayalı olduğu anlaşılmaktadır. Aynı zamanda iyi bir tasarımcı olabilmek için üç boyutlu düşünme kabiliyetinin olması gerekmektedir. Tasarım sırasında yapılan hatalar kalıba da yansıyacağı için para ve zaman kaybına sebep olmaktadır.
34
