İçeriğe atla

Plastik enjeksiyon

Prosesin basitleştirilmiş diyagramı
Plastik enjeksiyon makinesi
Plastik enjeksiyon makinesi kapama ünitesi ve kalıp

Plastik enjeksiyon, temelde kapalı bir kalıbın içine plastik malzemenin eriyik sıcaklığının üstündeki bir sıcaklık aralığında yüksek hızda yolluk girişinden kalıp gözüne hızlı bir şekilde enjekte edilmesi sonrası, ütüleme fazı ve tutma fazı ile parçanın boyut ve görsel toleranslarının kabul edilebilir seviyeye getirdikten sonra plastiğin kalıptan çıkma sıcaklığının altına getirilerek kalıptan çıkarılması prensibine dayanan bir plastik parça imalat yöntemidir. Seri üretime uygun olması sebebiyle, birçok sektörde oldukça fazla kullanılan bir üretim yöntemidir. Bu metot ile en küçük komponentlerden, otomotiv, savunma sanayi ürünlerine kadar çok çeşitli ebat ve kategorilerde plastik parçalar imal edilebilir.

Plastik enjeksiyonun avantajlarını aşağıdaki şekilde sıralanabilir;

  1. Düşük maliyet
  2. Otomasyona uygunluk
  3. Son işleme prosesine ihtiyaç duyulmaması
  4. Yüksek hızlarda üretim
  5. Farklı yüzey, renk ve şekillerde parça üretimine uygunluk
  6. Malzeme kaybının çok az olması
  7. Aynı kalıpta farklı ürünlerin üretilebilmesi
  8. Düşük toleranslarda çalışabilme

Plastik enjeksiyon karmaşık olmayan bir yöntemdir. Plastik enjeksiyon yöntemi, kalıbın plastik enjeksiyon makinesine bağlanması ve granül veya toz halindeki ham maddenin huniye beslenmesi ile başlar. Ardından ham madde ısıtılarak ergitileceği kovanın içine aktarılır. Kovan içindeki ergimiş haldeki ham madde belli bir basınç altında nozülden geçirilir. Ardından kovana göre daha soğuk olan kalıba, kademeli olarak değişen basınç altında ergitilmiş ham madde kalıba iletilir. Bu esnada ham maddenin kalıp içerisinde belirli bir süre soğuması beklenir ve şekillenmiş ürün kalıptan robot veya el yordamıyla alınır. Ürün alındıktan sonra proses tekrar başlar.[1]

Plastik Enjeksiyon Makinesi

Plastik enjeksiyon makinesi çalışma prensibi

Plastik enjeksiyon işleminin gerçekleştirildiği makineye plastik enjeksiyon makinesi denilmektedir. Amerikalı mucit John Wesley Hyatt, kardeşi Isaiah ile birlikte 1872'de ilk plastik enjeksiyon makinesinin patentini aldı.[2] Bu makine, günümüzde kullanılan makinelere kıyasla nispeten basitti. Plastiği ısıtılmış bir silindirden kalıba enjekte etmek için bir piston kullanmaktaydı. Endüstri yıllar içinde yavaş yavaş ilerledi ve yaka askıları, düğmeler ve saç tarakları gibi ürünler üretti.

Alman kimyagerler Arthur Eichengrün ve Theodor Becker, 1903'te selüloz nitrattan çok daha az yanıcı olan ilk çözünür selüloz asetat formlarını icat etti. Bu sayede, enjeksiyonla kolayca kalıplanabilecek bir toz form sağlanmış oldu.[3]

Arthur Eichengrün 1919'da ilk enjeksiyon kalıplama presini geliştirmiş ve 1939'da plastikleştirilmiş selüloz asetat enjeksiyon kalıplama patentini almıştır.

Plastik enjeksiyon makinesi temelde 4 ana bölümden oluşmaktadır. Bunlar;

  1. Enjeksiyon Ünitesi
  2. Kalıp Ünitesi
  3. Mengene Ünitesi
  4. Kontrol Ünitesi
Sıcak yolluk kontrol ünitesi
Kurutucu silo

Plastik enjeksiyon makinesinin tek başına yeterli olmadığı durumlarda, makineye ilave yardımcı ekipmanlardan destek alınmaktadır. Yardımcı ekipmanlardan en önemlileri:

  1. Sıcak yolluk kontrol üniteleri
  2. Kurutucu ve Dozajlayıcı Sistemler
  3. Şartlandırıcılardır.

Enjeksiyon Ünitesi

Plastik enjeksiyon makinesinin bu bölümde granül veya toz halindeki ham maddenin ergitilmesi sağlanır. Bu ünite huni, vida, ısıtıcılar, çek-valf, enjeksiyon memesi, hidrolik silindir ve hidromotordan oluşur.

Ham maddenin düzeni bir akışta kovana aktarılması huni tarafından sağlanır.

Vida ise ölçme, sıkıştırma ve besleme işlemlerinin yapıldığı 3 farklı bölümden oluşur. Ölçme bölümünde kuleden vidaya aktarılan hammadde oran belirlenir, sıkıştırmada hammadde istenilen derecelerde ergitilir, beslemede ise ergimiş hammadde kalıba aktarılır.

Çek-valfi ise sonsuz vida mekanizmasının ucuna takılan bir aparattır. Bu aparat, ergimiş olan hammaddenin geri akmasına izin vermez. Ayrıca vidanın bir piston gibi hareket etmesini sağlar.[4]

Kalıp Ünitesi

Eriyik plastik hammaddeye parçanın seklini verdikten sonra katılaştıran bir "takım"dır.Parça geometrisini oluşturan kalıp boşluğudur, bu boşluk da erkek ve dişi olmak üzere iki temel parçadan oluşur.Bu parçalara ek olarak parça tasarımına ve isteğe bağlı olarak yolluk sistemini oluşturan manifolt plakası, maçalar vs. bir kalıpta bulunabilen diğer parçalardır.

Enjeksiyon tezgahından kalıp boşluğuna eriyik plastiği getiren bir yolluk sistemi mevcuttur. Parçayı hızlı ve dengeli katılaştıran, sağlıklı bir ısı transferi gerçekleştiren bir soğutma sistemi gereklidir. Parçanın kalıptan ayrılmasını sağlayan bir itici sistemi vardır.[5]

Mengene Ünitesi

Mengene ünitesi, makineye bağlanan kalıbın açılıp kapanmasını ve çapak oluşumunu engellemek için yüksek basınç yaratmakla görevlidir. Makinelerde 3 farklı mengene sistemi kullanılmaktadır.Bunlar;

1. Mekanik sistem;

Bu sistemle mengene aralığı ayarlanabilir kollar ile kontrol edilir ve mekanik sistemin kinematiği ile hareket sağlanır.

2. Hidrolik Sistem;

Hidrolik kapatma sistemlerinde kalıbı açıp kapatma işlemi ve enjeksiyon basıncına karşı gerekli kapatma kuvveti hidrolik silindir ile sağlanır.

3. Hidro-mekanik Sistem ;

Hidro-mekanik kapatma sisteminde kapama işlemi hidrolik silindirler, kilitleme ise özel mekanik elemanlarla sağlanır.[1]

Kontrol Ünitesi

Plastik enjeksiyon prosesinde istenilen tüm değerleri ayarlayan sistemlerdir. Kullanılan enjeksiyon makinelerinde PLC kontrol üniteleri bulunmaktadır. PLC (Programlanabilir Mantıksal Denetleyici), fabrikalardaki üretim bölümlerinde veya makinelerin kontrolü gibi işlemlerin denetiminde kullanılan otomasyon cihazıdır. Bu cihaz, giriş bilgilerini gözle görülmeyecek hızlarla tarayarak buna uygun çıkış bilgilerini gerçek zamana yakın, cevap verecek şekilde çalışır. PLC, kısa sürede daha çok ve kaliteli ürün üretme, çok düşük hata oranlarına sahip üretim yapma gibi unsurların ön plana çıkmasında büyük rol oynar.[6]

Aşamalar

Basit olarak incelendiğinde bir plastik enjeksiyon parçasının imalat süreci şu aşamalardan oluşur:

Plastikleştirme

Çevrimin ilk adımı olan plastikleştirme, granül ya da toz halindeki ham maddenin huniye konması ile başlar. Huniden sonsuz vidaya aktarılan ham madde, vidanın dönme sırasında sürtünme ile açığa çıkan sıcaklık ve vidada bulunan ısıtıcılar ile erimeye başlar. Eriyen hammadde vida boşluğuna ulaşır, hammadde kalıba iletilmek için hazır hale gelir. Plastikleştirme aşaması, vida boşluğunda biriken plastiğin vidayı geriye itmesi sonucunda geri itilme otomatik olarak durmasıyla ve böylece silindire alınan malzeme miktarıyla ayarlanmasıyla tamamlanır.[1]

Kalıbın Kapanması

Enjeksiyon makinesinde bulunan mengene ünitesi tarafından gerçekleştirilen bu aşamada kalıbın iki plakası (erkek ve dişi) birbiri üzerine kapanır. Böylece kalıp boşluğu oluşur ve uygulanan yüksek basınç ve hızlara karşı kalıbın açılmasına engel olur.[1]

Enjeksiyon

Enjeksiyon aşaması esnasında, eriyik hale gelen plastik malzeme, makinenin ucundaki bir meme vasıtası ile kalıbın içine gönderilir. Bu işlem esnasındaki basınç ve hız hidrolik motor ile kontrol edilir. Kalıp boşluğuna iletilen hammadde bu basınç yardımıyla kalıpta sıkışır ve kalıbın sıcaklığına göre daha sıcak olan hammadde soğumaya başlar.[1]

Ütüleme

Parçanın istenen ölçülerde olması ve görünümünde çeşitli hatalar (çöküntü, yamulma, eğilme, vs.) olmaması için bu işlem uygulanır. Basıncın en yüksek olduğu aşamadır. Bu aşamada kalıp içine enjekte edilmiş olan plastik eriyiğin, basınç uygulanarak kalıp boşluğunu iyice doldurması sağlanır. Plastik, kalıp içinde katı hale gelinceye kadar işlem devam eder. Kullanılan hammaddenin özelliğine, parça ebatlarına ve ağırlığına bağlı olarak işlemin süresi değişkenlik gösterir.

Soğutma

Enjekte edilen eriyik hammaddenin, kalıbın içinde sertleşmesine neden olur. Kalıp içinde sertleşen plastik aksesuar kalıptan çıkarılarak endüstrinin hemen her alanında kullanılabilir. Kalıbın soğutulması genellikle kalıp içindeki su kanalları vasıtasıyla yapılır.

Kalıbın Açılması

Kapama ünitesi kalıbın iki tarafı ayrılacak şekilde açılır.

Parçanın kalıptan çıkarılması

Soğuyan parça kalıp açıldığında kalıbın hareketli tarafında kalır ve kalıp tipine göre buradaki maçalar veya iticiler vasıtası ile bitmiş ürün kalıbın hareketli tarafından çıkarılır.

Kaynakça

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Sondaj</span>

Sondaj Dünya'da bir delik, tünel veya kuyu açmak için delme işlemidir. Kayaları parçalamak ya da delikte kesikler açmak gibi prensiplerle yürütülen işlemlerdir.

Plastik ekstrüzyon boru, hortum, kablo, profil vb. plastik malzemelerin yapımında kullanılan bir imalat yöntemidir.

<span class="mw-page-title-main">Dizel motor</span> motor çeşiti

Dizel motor, içten yanmalı bir motor tipidir. Daha özel bir tanımla, dizel motor oksijen içeren bir gazın sıkıştırılarak yüksek basınç ve sıcaklığa ulaşması ve silindir içine püskürtülen yakıtın bu sayede alev alması ve patlaması prensibi ile çalışan bir motordur. Bu yüzden benzinli motorlardan farklı olarak ateşleme için bujiye ve yakıt oksijen karışımını oluşturmak için karbüratöre ihtiyaç yoktur.

<span class="mw-page-title-main">Pompa</span>

Pompa, genelde elektrik enerjisini hidrolik enerjiye çevirerek sıvıları veya bazen çamur gibi bulamaçları, mekanik güçle hareket ettiren makinadır.

<span class="mw-page-title-main">Termoplastik</span>

Termoplastik veya ısıyla yumuşayan plastik belirli sıcaklıkta bükülebilir veya kalıplanabilir hale gelen ve soğuduktan sonra katılaşan bir plastik polimer malzemedir.

<span class="mw-page-title-main">Basınçlı döküm</span> Erimiş metalin yüksek basınç altında kalıp boşluğuna zorlanmasıyla ifade edilen metal döküm işlemi

Basınçlı döküm, erimiş metalin yüksek basınç altında kalıp boşluğuna basınç altında basılmasıyla ifade edilen metal döküm işlemidir. Kalıp boşluğu, şekillendirilmiş ve enjeksiyon işleminde enjeksiyon kalıbına benzer çalışan iki sertleştirilmiş takım çeliğinden kalıp yarımı kullanılarak yapılır. Çoğu basınçlı döküm demir dışı metallerden, özellikle çinko, bakır, alüminyum, magnezyum, kurşun, kalay ve kalay esaslı alaşımlardan yapılır. Dökülen metalin türüne bağlı olarak sıcak veya soğuk kamaralı makineler kullanılır.

Metal enjeksiyon veya Basınçlı döküm erimiş metalin yüksek basınç altında kalıp boşluğu içine basılmasıyla yapılan bir metal döküm işlemidir. Kalıp boşluğu, şekillendirilmiş ve işlem sırasında bir enjeksiyon kalıbı ile benzer şekilde işlenmiş iki sertleştirilmiş takım çeliği kalıp kullanılarak oluşturulur. Çoğu basınçlı döküm, demir dışı metalden özellikle çinko, bakır, alüminyum, magnezyum, kurşun, kalay ve kalay bazlı alaşımlarla yapılır. Kullanılan metalin türüne bağlı olarak sıcak kamaralı makine veya soğuk kamaralı makine kullanılır.

Hızlı prototipleme, bilgisayarda hazırlanan üç boyutlu CAD çizimlerinden direkt olarak elle tutulur fiziksel modeller elde etmemizi sağlayan imalat teknolojisidir. Hızlı prototipleme cihazları vasıtasıyla bilgisayarda çizimi yapılmış her türlü ürünün birebir modelini saatler içerisinde elde etme imkânı doğmuştur. Hızlı prototipleme cihazları kendi içerisinde farklılıklar göstermekle beraber prensipleri aynıdır. Bu yöntemde fiziksel modeller tabandan başlayarak katman katman yüzeylerin üst üste eklenmesiyle oluşturulur..

<span class="mw-page-title-main">Abkant</span> CNC kontrollü sac metal büküm makinası

Abkant, CNC kontrollü sac metal büküm makinasıdır. İlkel modeli cakadır. Abkantlar çeşitli tonajlarda ve genişliklerde (1000-8000mm) arasında olabilirler. Büküm işlemini gerçekleştiren üst ve alt kalıpları vardır. Üst kalıplar "V" şeklinde, alt kalıplar (dişi) ise yine "V" şeklinde olup erkek kalıbın tam olarak içine oturmasını sağlar. Arasında kalan sac levhayı büyük bir hidrolik kuvvet uygulayarak programlanan şekilde büker.

<span class="mw-page-title-main">Dökümhane</span> metal döküm üretilen fabrika veya işyerleri

Dökümhane, metal döküm üretilen fabrika veya işyerleridir. Dökümhanede bu işi yapan kişilere dökümcü denilir. Eritilen ve bir sıvı haline gelen metaller istenilen şekildeki bir kalıba dökülerek soğumasının ardından yapılması istenilen döküm ortaya çıkmış olur. En sık işlenen metaller arasında alüminyum ve dökme demir bulunmaktadır. Bu metallerin yanı sıra, bronz, çelik, magnezyum, bakır, kalay ve çinko gibi metaller dökümhanelerde döküm üretmek amacıyla kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Plastik ekstruderi</span> Üretim metodu

Plastik ektruzyon ham plastiğin eritildiği ve sürekli bir profil olarak şekillendirildiği yüksek-hacımlı bir üretim prosesidir. Ekstruzyon ile boru/hortum, plastik fitil, çit, güverte korkuluğu, pencere profili, plastik filmler ve tabakalar, termoplastik kaplamalar ve kablo yalıtımı gibi ürünler üretilir.

<span class="mw-page-title-main">Kitap tıraşlama</span> Sayfa basımı bitmiş olan kitap iç bloklarının, kenar hizalarına göre bir araya getirilerek, sayfa iç bloklarının sırtları hariç üç kenarlarından alınan ince kesim işlemi

Kitap tıraşlama, kitap üretim süreçlerinden biri olup sayfa basımı bitmiş olan kitap iç bloklarının, kenar hizalarına göre bir araya getirilerek, sayfa iç bloklarının sırtları hariç üç kenarlarından alınan ince kesim işlemidir. Kitap tıraşlama işleminden önce katlanmış baskı tabakalarının ciltleme işlemi yapılır. Tıraşlama işlemi; ya bütün kitabı bir seferde ya da iki seferde kesen hidrolik tıraşlayıcılar tarafından yapılmaktadır. Fakat tıraşlama işlemi hidrolik kitap tıraşlayıcılarının icadına kadar kalıpla ve kasnağa tutturularak yapılmaktaydı.

<span class="mw-page-title-main">Tüp (ambalaj)</span>

Tüp, yapışkan, tutkal, merhem ve diş macunu gibi kalın sıvılar için kullanılabilen yumuşak bir sıkıştırılabilir kaptır. Amerikalı bir portre ressamı olan John Goffe Rand, 1841 yılında boyaları saklamak için sıkılabilir metal boruyu icat etti. Temel olarak, bir tüp plastik, kartondan veya alüminyumdan yapılmış yuvarlak veya oval bir profile sahip silindirik, içi boş bir ambalajdır. Bu borunun her iki ucu, imalat işlemi ve doldurma sırasında farklı şekilde muamele edilir. Genel olarak, tüp gövdesinin bir ucunda, farklı kapaklarla kapatılabilen yuvarlak bir delik bulunur. Orifis birçok farklı şekilde şekillendirilebilir. Çeşitli stillerde ve uzunluklardaki plastik nozullar sadece iyi bir örnektir.

<span class="mw-page-title-main">Şişeleme hattı</span>

Şişeleme hatları, bir ürünü, genel olarak bir içeceği, büyük ölçekte şişelere dolduran üretim hatlarıdır. Hazırlanan yiyecekler ayrıca soslar, şuruplar, turşular, yağlar ve sirke gibi şişelenir. PepsiCo ve The Coca-Cola Company şirketlerinin fabrikalarında dakikada minlerce plastik şişede meşrubat sunuluyor.

<span class="mw-page-title-main">Döküm</span>

Döküm, metal işçiliği ve mücevher yapımında, sıvı bir metalin amaçlanan şeklin negatif bir izlenimini içeren bir kalıba döküldüğü ve metalurji ve malzeme mühendisliğinin doğrudan iş kolu olan oldukça önemli bir prosestir. Metal, havşa adı verilen içi boş bir kanaldan kalıba dökülür. Daha sonra metal ve kalıp soğutulur ve metal kısım (döküm) çıkarılır. Döküm genellikle diğer yöntemlerle yapılması zor veya ekonomik olmayan karmaşık geometriler üretmek için kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Plastik ekstruzyonu</span>

Plastik ektruzyon ham plastiğin eritildiği ve sürekli bir profil olarak şekillendirildiği yüksek-hacımlı bir üretim prosesidir. Ekstruzyon ile boru/hortum, plastik fitil, çit, güverte korkuluğu, pencere profili, plastik filmler ve tabakalar, termoplastik kaplamalar ve kablo yalıtımı gibi ürünler üretilir. Bu işlem, bir huniden plastik malzemenin ekstrüderin haznesine beslenmesiyle başlar. Malzeme vida döndürülerek üretilen mekanik enerji ve plastik ocağı boyunca düzenlenmiş ısıtıcılar ile kademeli olarak eritilir. Erimiş polimer daha sonra polimeri soğutma sırasında sertleşecek bir şekle sokan bir kalıba basılır.

<span class="mw-page-title-main">Mikro hücresel plastik</span>

Mikrohücresel köpük olarak da bilinen mikro hücreli plastikler 50 mikrondan küçük milyarlarca küçük baloncuk içeren özel üretilmiş bir plastik şeklidir. Bu plastik türü gaz kabarcıklarının homojen bir şekilde düzenlenmesine neden olmak için "termodinamik kararsızlık fenomenine" dayanarak gazın yüksek basınç altında çeşitli polimerlere çözülmesiyle oluşturulur aksi takdirde çekirdeklenme olarak bilinir. Asıl amacı mekanik özellikleri korurken malzeme kullanımını azaltmaktı. Bu köpüklerdeki ana varyans odası onları oluşturmak için kullanılan gazdır; bitmiş ürünün yoğunluğu kullanılan gaza göre belirlenir. Kullanılan gaza bağlı olarak köpüğün yoğunluğu önceden işlenmiş plastiğin yoğunluğu % 5 ila % 99 arasında olabilir. Köpüğün son şekline ve daha sonra kalıplama işlemine daha fazla odaklanan tasarım parametreleri kullanılacak kalıp veya kalıp tipinin yanı sıra bu malzemeyi köpük olarak sınıflandıran kabarcıkların veya hücrelerin boyutlarını içerir. Hücrelerin boyutu ışığın dalga boyuna yakın olduğundan sıradan bir gözlemciye göre bu köpük, katı, açık renkli bir plastik görünümünü korur.

Plastik kaynak, yarı bitmiş plastik malzemeler için kaynaktır ve ISO 472'de, malzemelerin yumuşatılmış yüzeylerini genellikle ısı yardımıyla birleştirme işlemi olarak tanımlanır. Termoplastiklerin kaynağı yüzey hazırlığı, ısı ve basınç uygulaması ve soğutma olmak üzere üç ardışık aşamada gerçekleştirilir. Yarı mamul plastik malzemelerin birleştirilmesi için çok sayıda kaynak yöntemi geliştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Şişirmeli kalıplama</span>

Şişirmeli kalıplama içi boş plastik parçaların yapımı ve birleştirilmesi için kullanılan bir üretim sürecidir. Cam şişeler veya diğer içi boş şekiller yapmak için de bu işlem kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Termoform</span>

Termoform', plastik bir levhanın plastiğin esneyebileceği bir şekillendirme sıcaklığına ısıtıldığı, bir kalıpta belirli bir şekle getirildiği ve kullanılabilir bir ürün oluşturmak için kesildiği bir üretim sürecidir. Levha veya daha ince ölçüler ve belirli malzeme türlerine atıfta bulunulduğunda "film" malzeme, bir kalıbın üzerine yerleştirilip bitmiş şekle soğutulmasına imkan verecek kadar yüksek sıcaklığa kadar bir fırında ısıtılır. Basitleştirilmiş versiyonu vakum şekillendirmedir.