yatay eksenlİ ve Çİft enjeksİyonlu plastİk enjeksİyon …tez.sdu.edu.tr/tezler/tf04383.pdf ·...

T.C.

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YATAY EKSENLİ ve ÇİFT ENJEKSİYONLU PLASTİK ENJEKSİYON MAKİNALARININ ANALİZİ

Çağdaş ŞARMAN

Danışman Dr. Öğr. Üyesi Necati ULUSOY

YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ISPARTA-2019

i

İÇİNDEKİLER

Sayfa İÇİNDEKİLER ........................................................................................................................................... i

ÖZET......................................................................................................................................................... iiii

ABSTRACT ............................................................................................................................................... iv

TEŞEKKÜR................................................................................................................................................ v

ŞEKİLLER DİZİNİ............................................................................................................................... vvi

ÇİZELGELER DİZİNİ .......................................................................................................................... vii

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ ..................................................................................... viii

1. GİRİŞ ....................................................................................................................................................... 1

1.1. Plastik Malzemeler ................................................................................................................. 1

1.2. Plastiklerin Genel Özellikleri ............................................................................................. 2

1.3. Plastiğin Tarihçesi ................................................................................................................... 2

1.4. Türkiye’de ve Dünyada Plastik Sektörü ....................................................................... 3

1.5. Plastiklerin Sınıflandırması ................................................................................................ 7

1.5.1. Termoplastikler ............................................................................................................... 8

1.5.1.1. Akrilonitril budaien stiren (ABS) ................................................................... 8

1.5.1.2. Polistrien (PS) ......................................................................................................... 9

1.5.1.3. Polietilen (PE) ......................................................................................................... 9

1.5.1.4. Polipropilen (PP) ................................................................................................ 10

1.5.1.5. Poliamid (PA) ....................................................................................................... 10

1.5.1.6. Polietilenteraftelat (PET) ............................................................................... 10

1.5.1.7. Polikarbonat (PC) ............................................................................................... 11

1.5.1.8. Polivinilklorür (PVC) ........................................................................................ 12

1.5.1.9. Polimetilmetakrilat (PMMA)......................................................................... 12

1.5.2. Termosetler .................................................................................................................... 13

1.5.3. Elastomerler ................................................................................................................... 13

1.6. Plastik Enjeksiyon Makinaları ........................................................................................ 14

1.6.1. Yatay eksenli plastik enjeksiyon makinaları................................................... 15

1.6.2. Dikey eksenli plastik enjeksiyon makinaları .................................................. 15

1.7. Yatay Eksenli ve Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinası .................. 16

1.8. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinasının Özellikleri ........................ 18

1.9. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinasının Kısımları ........................... 19

1.9.1. Enjeksiyon tarafı bileşenleri ................................................................................... 19

1.9.1.1. Malzeme hunisi .................................................................................................... 20

ii

1.9.1.2. Sonsuz vida ............................................................................................................ 21

1.9.1.3. Sonsuz vida motoru ........................................................................................... 22

1.9.1.4. Kovan........................................................................................................................ 22

1.9.1.5. Enjeksiyon memesi (nozül) ........................................................................... 23

1.9.2. İtici mekanizma bileşenleri ..................................................................................... 23

1.9.2.1. Kalıp .......................................................................................................................... 24

1.9.2.2. Sabit plaka .............................................................................................................. 24

1.9.2.3. Hareketli plaka..................................................................................................... 25

1.9.2.4. İtici silindir ............................................................................................................ 25

1.9.2.5. Silindirik kolonlar .............................................................................................. 25

1.9.2.6. Kilitleme silindiri ................................................................................................ 25

1.9.2.7. Kontrol paneli ...................................................................................................... 26

1.10. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinası Çalışma Aşamaları ........... 26

1.11. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinasında Ürün Çeşitliliği ........... 28

1.12. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinasının Avantajları .................... 30

2. KAYNAK ÖZETLERİ...................................................................................................................... 31

3. MATERYAL VE YÖNTEM ........................................................................................................... 34

3.1. Enjeksiyon Makinası Parametre Hesaplamaları ................................................... 34

3.1.1. Gramaj hesabı ................................................................................................................ 34

3.1.2. Hidrolik silindir hesabı .............................................................................................. 34

3.1.3. İtici kolon hesabı .......................................................................................................... 35

3.1.4. Mengene kilitleme hesabı ........................................................................................ 36

3.2. Üç Boyutlu Bilgisayar Destekli Mühendislik Programıyla Enjeksiyon

Makinası Analizi............................................................................................................................. 37

3.2.1. Hareketli plaka ve döner tabla modeline etkiyen kuvvet analizi.......... 38

3.2.2. İtici mekanizmaya etki eden kuvvet analizi .................................................... 44

4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA .......................................................................... 49

4.1. Parametre Hesaplamaları Sonuçları ........................................................................... 49

4.2. Üç Boyutlu Analiz Sonuçları ............................................................................................ 51

5. SONUÇ VE ÖNERİLER ................................................................................................................. 60

KAYNAKLAR ......................................................................................................................................... 61

ÖZGEÇMİŞ ............................................................................................................................................. 63

iii

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

YATAY EKSENLİ ve ÇİFT ENJEKSİYONLU PLASTİK ENJEKSİYON MAKİNALARININ ANALİZİ

Çağdaş ŞARMAN

Süleyman Demirel Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı

Danışman: Dr. Öğr. Üyesi Necati ULUSOY

Bu tez çalışmasında yatay eksenden ve çift enjeksiyondan oluşan bir plastik enjeksiyon makinasının statik analizi yapılmıştır. Bilgisayar destekli mühendislik programıyla iki farklı durum için üç boyutlu modelin çözümlemesi yapılmıştır. Kuvvet altındaki makina bileşenlerinden oluşan modellerde meydana gelen gerilme, yer değiştirme ve eşdeğer gerinim analizleri bilgisayar ortamında çözümlenmiştir. Enjeksiyon makinasının bileşenleri, çalışma aşamaları anlatılmıştır. Standart enjeksiyon makinalarından farklı olarak fazladan eklenen bir enjeksiyon ünitesinin ürün çeşitliliğine sağladığı avantajlar ortaya konmuştur. Ürünün eldesinde, hammadde halinde bulunan plastiğin malzeme hunisinden kalıba kadarki süreci detaylı olarak anlatılmıştır. Elde edilmek istenen ürün çeşitliliğine bağlı olarak özel üretimi yapılan çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinasının kısımları, çalışma aşamaları, çalışma prensibi anlatılmıştır. Enjeksiyon makinasına etki eden çeşitli kuvvet parametreleri, ürün gramajı hesaplanmıştır. Çift enjeksiyonun özellikle belirli özelliklerdeki ürünlerin eldesindeki işletme sürecine, ürün kalitesine ve çeşitliliğine etkileri anlatılmıştır. Anahtar Kelimeler: Plastik enjeksiyon makinası, çif enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinası statik analizi, çift enjeksiyon ünitesi, enjeksiyon makinasına etkiyen kuvvetler. 2019, 63 sayfa

iv

ABSTRACT

M.Sc. Thesis

ANALYSIS OF HORIZONTAL AXIS AND DOUBLE INJECTION PLASTIC MOLDING MACHINES

Çağdaş ŞARMAN

Süleyman Demirel University

Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering

Supervisor: Asst. Prof. Dr. Necati ULUSOY

In this thesis, a static analysis of a plastic injection machine consisting of horizontal axis and double injection was performed. Computer aided engineering program was used to analyze the three dimensional model for two different situations. Stress, displacement and equivalent stress analysis of the machine components under force are analyzed in computer environment. The components of the injection machine and their working steps are explained. Unlike standart injection machines, an additional injection unit has been shown to have advantages over the product range. In the production of the product, the process of the plastic from the material hopper to the mold is explained in detail. Depending on the variety of products to be obtained, the parts, working stages and working principle of the double injection plastic injection machine which are specially produced are explained. Various force parameters affecting the injection machine and product weight were calculated. The effects of double injection on the operation process, product quality and variety, especially in the production of certain properties are explained. Keywords: Plastic injection machine, double injection plastic injection molding machine static analysis, double injection unit, forces acting on the injection molding machine. 2019, 63 pages

v

TEŞEKKÜR

Bu araştırmamda bilgi ve tecrübesiyle bana yol gösteren, her türlü zorluğu aşmamda yardımcı olan saygıdeğer Danışman Hocam Dr. Öğr. Üyesi Necati ULUSOY’a teşekkürlerimi sunarım. Literatür araştırmalarımda yardımcı olan Ziraat Mühendisi Arş. Gör. Cihan KARACA’ya, tez çalışmalarımda yardımlarını esirgemeyen arkadaşlarım Makina Mühendisi Fatih ALBAYRAK ve Makina Mühendisi Tuğkan TUNÇBİLEK’e teşekkür ederim. Araştırmanın yürütülmesinde yardımlarını gördüğüm Ekin Makina Plastik San. Tic. Ltd. Şti. Genel Müdürü Abdullah KARABULUT, Fabrika Müdürü Makina Mühendisi Ali Ekber GÖLCÜ, AR-GE Sorumlusu Sinan AVSEREN, Celal DEMİR olmak üzere tüm Ekin Makina personeline teşekkür ederim. Tezimin araştırılmasında yardımlarını gördüğüm Kebu Plastik Kalıp San. Tic. Ltd. Şti. Genel Müdürü Hıdır KEPENEK olmak üzere tüm Kebu Plastik çalışanlarına teşekkür ederim. Tezimin her aşamasında beni yalnız bırakmayan, maddi ve manevi destek olan aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı sunarım.

Çağdaş ŞARMAN

ISPARTA, 2019

vi

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 1.1. Dünyada plastik üretim miktarı ................................................................................ 4

Şekil 1.2. Türkiye’de yıllara göre plastik üretim miktarları ............................................. 6

Şekil 1.3. Dünyada yıllara göre plastik üretim miktarları ................................................. 6

Şekil 1.4. Yatay eksenli plastik enjeksiyon makinası .........................................................15

Şekil 1.5. Dikey eksenli plastik enjeksiyon makinası ........................................................16

Şekil 1.6. Yatay eksenli ve çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinası...............17

Şekil 1.7. Çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinası çalışma prensibi .............18

Şekil 1.8. Plastik enjeksiyon kalıplama makinasında enjeksiyon birimi .................20

Şekil 1.9. Vidanın üzerinde plastiğin geçiş aşamaları .......................................................21

Şekil 1.10. Sonsuz vidanın kovan içerisinde yatayda ileri-geri hareketi .................23

Şekil 1.11. İtici mekanizmanın yatayda hareketi.................................................................24

Şekil 1.12. Çift enjeksiyon üniteli makinada standart bir çevrimin aşamaları .....27

Şekil 1.13. Çift renk sandalye ........................................................................................................29

Şekil 1.14. Çift enjeksiyon ürünü diş fırçaları .......................................................................30

Şekil 3.1. Hidrolik silindir teknik resmi ...................................................................................35

Şekil 3.2. Spesifik basınç değerleri .............................................................................................37

Şekil 3.3. Hareketli plaka ve döner tabla modeline etki eden kuvvet .......................43

Şekil 3.4. Hareketli plaka ve döner tabla modeline uygulanan çözüm ağı ..............44

Şekil 3.5. İtici mekanizma modeli ...............................................................................................45

Şekil 3.6. İtici mekanizma modeline etki eden kuvvet ......................................................47

Şekil 3.7. İtici mekanizma modeline uygulanan çözüm ağı ............................................48

Şekil 4.1. Çift enjeksiyon ürünü bardak ...................................................................................51

Şekil 4.2. Hareketli plaka ve döner tabla modelinin stres analizi ...............................52

Şekil 4.3. Hareketli plaka ve döner tabla modelinde maksimum stres noktası ....53

Şekil 4.4. Hareketli plaka ve döner tabla modelinde yer değiştirme analizi ..........54

Şekil 4.5. Hareketli plaka ve döner tabla modelinde eşdeğer gerinim analizi ......55

Şekil 4.6. İtici mekanizma modeli stres analizi.....................................................................56

Şekil 4.7. İtici mekanizma modelinde gerçekleşen maksimum stres noktası .......56

Şekil 4.8. İtici mekanizma modeli yer değiştirme analizi ................................................57

Şekil 4.9. İtici mekanizma modeli minimum yer değiştirme noktası ........................57

Şekil 4.10. İtici mekanizma modeli eşdeğer gerinim analizi ..........................................58

Şekil 4.11. İtici mekanizma modeli maksimum gerinim noktası .................................58

vii

ÇİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Çizelge 1.1. Dünyada 2015 yılında ülkeler bazında plastik üretimi ............................. 5

Çizelge 1.2. Bazı plastik türlerinin özellikleri ......................................................................... 7

Çizelge 3.1. Bazı çeliklerin minimum akma dayanımı değerleri ..................................36

Çizelge 3.2. DIN demir 0.7050 (EN-GJS-500-7) özellikleri .............................................41

Çizelge 3.3. Hareketli plakanın özellikleri ..............................................................................41

Çizelge 3.4. DIN çelik 1.0570 (S355J2G3) özellikleri .........................................................42

Çizelge 3.5. Döner tablanın özellikleri ......................................................................................42

Çizelge 3.6. Sabit plakanın özellikleri .......................................................................................46

Çizelge 3.7. Alaşım çelik özellikleri ............................................................................................46

Çizelge 3.8. Kalıp özellikleri ...........................................................................................................47

Çizelge 4.1. Hammaddelerin gramajı ........................................................................................49

Çizelge 4.2. Hidrolik silindir için hesaplanan kuvvet ve alan değerleri....................49

Çizelge 4.3. İtici kolon kontrol hesabı .......................................................................................50

Çizelge 4.4. Mengene kapama gücü hesapları .......................................................................50

viii

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ

Aç Çekme kuvvetinin etki ettiği alan, cm² Aᵢ İtme kuvvetinin etki ettiği alan, cm² A0 İtici kolon alanı, mm² Aₚ Projeksiyon alanı, cm² ABS Akrilonitril budaien strien d Enjeksiyon piston çapı, cm D Silindir iç çapı, cm EPSX Seçili referans geometrisinin X eksenindeki gerinimi EPSY Seçili referans geometrisinin Y eksenindeki gerinimi EPSZ Seçili referans geometrisinin Z eksenindeki gerinimi F Kolona etkiyen kuvvet, N Fᵢ İtme kuvveti, ton Fç Çekme kuvveti, ton Fem Emniyet kuvveti, N G Kalıpta enjeksiyon yapılan kısımdaki göz adedi GMXY Referans geometrisinin YZ düzleminde Y yönünde yırtılma gerinimi GMXZ Referans geometrisinin YZ düzleminde Z yönünde yırtılma gerinimi GMYZ Referans geometrisinin XZ düzleminde Z yönünde yırtılma gerinimi J2 Sapma tensörünün ikinci katsayısı k Sınır değeri L Modelin karakteristik uzunluğu, mm Ls Enjeksiyon silindir boyu, cm m Plastik hammadde miktarı, g N Modelde belirlenen toplam düğüm sayısı P Mengene kapama kuvveti, ton Pp Pompa basıncı, bar PAi Poliamid PC Polikarbonat PE Polietilen PET Polietilenteraftelat PMMA Polietilmetakrikat PP Polipropilen PS Polistrien PVC Polivinilklorür pW Spesifik basınç, bar s Emniyet katsayısı St37 Demir-karbon çeliği π Pi sabiti Xc Katı modelin X eksenindeki merkez koordinatı Yc Katı modelin Y eksenindeki merkez koordinatı Zc Katı modelin Z eksenindeki merkez koordinatı Xi İ düğümünün X koordinatı Yi İ düğümünün Y koordinatı Zi İ düğümünün Z koordinatı σak Akma gerilmesi, N/mm² σem Emniyet gerilmesi, N/mm² σv Von mises gerilmesi, N/mm²

ix

σ1 Birinci eksende meydana gelen ana gerilme, N/mm² σ2 İkinci eksende meydana gelen ana gerilme, N/mm² σ3 Üçüncü eksende meydana gelen ana gerilme, N/mm² ɛ1 Birinci ana yöndeki normal gerinim ɛ2 İkinci ana yöndeki normal gerinim ɛ* Ortalama normal gerinim γ Yoğunluk, g/cm³

1

1. GİRİŞ

Plastik enjeksiyon işlemi, katı halde tanecik olarak bulunan plastik hammaddenin

ısıtılarak eritildikten sonra bir kalıp içerisine enjekte edilerek şekil almasından,

soğutulmasından ve kalıptan çıkarılarak ürün eldesinden oluşan bir çeşit imalat

yöntemidir. Günümüzde kullanılan en yaygın imalat yöntemlerinden biridir. Bu

yöntem, kullanım alanına göre amacına uygun olarak farklı boyutlarda plastik

parçaların üretilmesini mümkün kılar. Elde edilen ürün birkaç gramdan

başlayarak, plastik enjeksiyon makinasının boyutuna, basma kuvvetine,

kapasitesine bağlı olarak 50 kilograma kadar çıkabilir. Plastik ürünün elde

edilmesi için yapılan enjeksiyon işleminin gerçekleştirildiği makinaya plastik

enjeksiyon makinası denir.

Günümüzde gerek ülkemizde gerek yurtdışında plastik enjeksiyon makinası

imalatı yapan çokça firma mevcuttur. Tek tipte, belirli standartlarda, belirli

şartları sağlayan makinalar üretildiği gibi ihtiyaca göre, isteğe göre, elde edilmek

istenen ürünün özelliklerine göre özel imalatı yapılan plastik enjeksiyon

makinaları da mevcuttur. Ürün çeşitliliği çok fazla olduğundan ihtiyaca göre özel

üretim makina siparişi verilerek verimden kazanç sağlanabilir. Bu şekilde hem

zamandan kazanç hem de ham malzemeden tasarruf sağlanır. Tek tipte üretilen

stok makilardan elde edilecek verim istenilen seviyeye ulaşmaz.

Bu çalışmada, elde edilmek istenen ürün çeşitliliğine göre yapılan özel üretim

yöntemlerinden biri olan, yatay eksenden ve çift enjeksiyondan oluşan özel

imalat plastik enjeksiyon makinasının tasarımını incelenecektir.

1.1. Plastik Malzemeler

Plastik, polimer esaslı, sentetik ve yarı sentetik malzemeleri tanımlamak için

kullanılan genel bir terimdir. Plastik kelimesi, Yunanca’dan döküme uygun

anlamındaki ‘plastikos’ ve dökme anlamındaki ‘platos’ kelimesinden türetilmiştir

(Pagev, 2014).

2

Plastiklerin kullanım alanları oldukça fazladır. İnsan hayatının hemen her

alanında plastik ve türevlerinin kullanımı söz konusudur. Yazı yazılan

kalemlerden, ayakkabı ve elbiselere, kullanılan mutfak aletlerinden, ulaşım

araçlarına, izlenilen televizyonlardan, çalınan müzik enstrümanlarına kadar

birçok alanda plastik uygulamaları mevcuttur.

Plastiklerin sıcaklık ve basınç yoluyla istenilen şekli kolayca alması, elde edilmek

istenen ürünün çeşitliliğine paralel olarak plastik çeşitliliğinin oldukça fazla

olması, hafif olmasına rağmen mukavemetinin yüksek olması, ham malzeme

eldesinin kolaylığı gibi etkenler plastiğin kullanım alanını bu denli genişleşmiştir.

Plastiğin kullanım alanı artan bir ivmeye sahiptir, gün geçtikçe genişlemektedir.

1.2. Plastiklerin Genel Özellikleri

Diğer malzeme gruplarına nazaran plastiklerin çok çeşitli özellikleri mevcuttur.

Bunlar sırasıyla;

• Şekil alma özellikleri

• Maliyetlerinin düşük olması

• Mekanik özelliklerinin fazlasıyla çeşitli olmaları

• İlave ürünler ile ekstra özellikler kazanabilmeleri

• Isı iletkenliklerinin düşük olması

• Çeşitli kimyasallara karşı mukavemetlerinin yüksek olması

• Elektriksel iletkenliklerinin düşük olması

• Yoğunluklarının düşük olması,

• Tekrar ve tekrar işlenebilmeleri

• Saydam olmaları

1.3. Plastiğin Tarihçesi

İnsanlık tarihinin başlangıcından bu yana insanoğlu sürekli yeni icatlarda

bulunmuş, varolan icatları geliştirmiştir. Aynı durum plastik sektörü için de

geçerlidir. İlk olarak organik ürünlerle başlayan bu keşif süreci sonrasında

3

kendisini geliştirerek bir değişime, dönüşüme girmiştir. Kullanılan ilk doğal

ürünler bir ağacın kabuğundan sızan sakız, bir ağacın öz suyu olan kauçuk ve bir

böceğin salgı sıvısı olan şellaktır. Sonrasında yerini çeşitli kimyasallarla

desteklenmiş olan doğal malzemelerin gelişmesine bırakmıştır. Bunlara örnek

olarak galalit ve nitroselülöz verilebilir. Daha sonrasında 1900’lü yılların

başlarında yeni nesil plastikler olarak tanımlanan ve tamamıyla sentetikten

oluşan plastikler gelişimi söz konusudur.

Sentetik malzemelerin ilk örneği Alexander Parkens’ın 1855’de icat ettiği, bugün

selüloid olarak bilinen ancak parkesin adını verdiği maddedir. Polivinil klorür

(PVC) ilk olarak 1838-1872 yılları arasında polimerleştirilmiştir ve Leo

Baekeland’ın 1907 yılında gerçek sentetik, seri üretim plastiği yani bakalit

maddesini yaratmasıyla önemli bir dönüm noktası yaşanmıştır (Pagev, 2017).

Moleküler anlamda küçük taneciklerin bir araya gelerek büyük tanecikli

moleküller olan plastikleri oluşturduğu Hermann Staudinger tarafınan ortaya

konulmuştur. Alman kimyager bu çalışmaları 1922 yulında yaptı. Ayrıca yine

plastiklerin büyük moleküllerden oluşmadığı takdirde polimer olduğunu ifade

etmiştir. Polimerler sayesinde kimyasal sektör hızlı bir şekilde büyüdü.

Özellikle İkinci Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında yeni bir sektörün doğduğu

tam olarak anlaşılmış ve kimyagerler çalışmalarını ciddi anlamda bu alana

yönlendirmiştir. Çalışmalardan ciddi anlamda sonuçlar alınmış ve yatırımlar

sürekli devam etmiştir. Yapılan bu çalışmaların neticesinde, sektörün ilerlemesi

ve yapılan yatırımların artmasıyla birlikte bu zamana kadar laboratuarlarda

sayısız polimer üretilmiştir. Günümüzde çalışmalar tüm hızıyla devam etmekte

olup yeni özellikte polimerler keşfedilmekte, mevcut olanlara iyileştirmeler

yapılmaktadır.

1.4. Türkiye’de ve Dünyada Plastik Sektörü

Plastikler adeta yeni dünyanın parlayan yıldızı konumundadır. Sektör büyüme ve

gelişme bakımından inanılmaz bir ivmeye sahiptir. Artan bu ivme özellikle son

4

yetmiş yıla damgasını vurmuştur (Şekil 1.1). Maliyetin, akran malzemelere

nazaran çok düşük olması, verimin yüksek olması, çeşitliliğinin çok fazla olması,

istenilen özellikleri barındırması veya istenilen özelliklerin kazandırılması

nedeniyle sektör sürekli gelişmekte ve yükselmektedir. 1950 yılında dünya

genelinde yaklaşık bir buçuk milyon ton olan plastik üretimi 2017 yılına

geldiğimizde rakamlar üç yüz kırk sekiz milyonu göstermektedir.

Şekil 1.1. Dünyada plastik üretim miktarı (Pagev, 2018)

Plastik sektörü, birçok platformda amacına uygun olarak kendisine kullanım

alanı bulan ve bu alanı arttırarak büyütmeye, geliştirmeye devam eden bir sektör

konumundadır. Geçmişten günümüzde plastikler, birçok ürünün tahtını sallamış,

yerine kullanılmıltır. Bunlara demir, ahşap, metal, cam, yün ve ipek gibi daha pek

çok örnek verilebilir. Söz konusu olan plastik insan yaşamının bir gerekliliği,

vazgeçilmezidir. Bu duruma birçok gerekçe symakla beraber belkide en önemlisi

maliyetlerinin düşük olmasıdır. Ayrıca tasarım bakımından da birçok özelliği

barındırır. İnanılmaz yalıtım kabiliyeti, üretilmek istenen parçaların minimum

küçüklükte imal edilebilmesi gibi etkenler sayılabilir. Sektörün büyüklüğünü

gösterir nitelikte olan 2015 yılında ülkeler bazında tüm dünyadaki plastik

üretimi Çizelge 1.1’de gösterilmektedir.

5

Çizelge 1.1. Dünyada 2015 yılında ülkeler bazında plastik üretimi (Pagev, 2016)

Ülkeler Milyon Ton % Pay

1 Çin 81,0 25,0

2 ABD 47,3 14,6

3 Almanya 16,8 5,2

4 Hindistan 13,0 4,0

5 Tayland 9,7 3,0

6 Türkiye 8,6 2,7

7 İtalya 8,4 2,6

8 Brezilya 7,8 2,4

9 Fransa 7,5 2,3

10 Polonya 7,1 2,2

11 Rusya 7,1 2,2

12 Endonezya 4,9 1,5

13 Kanada 4,9 1,5

14 Malezya 3,9 1,2

15 Diğerleri 96,0 29,6

TOPLAM 324,0 100,0

Plastik imalatının tüm dünya ülkelerindeki verilerine bakıldığında yaklaşık

olarak %25’inin Çin tarafından gerçekleştirildiği görülmektedir. Üretimde llk beş

ülkenin toplamı, üretim sektörünün yaklaşık olarak %52’lik dilimini

oluşturmaktadır. Ülkeler bazında plastik üretim verilerinde Türkiye’nin dünyada

6. Sırada, Avrupa kıtasında ise Almanya’nın ardından ikinci sırada yer aldığı

görülmektedir. Türkiye’nin yıllara göre genel hatlarıyla artan plastik üretim

miktarları Şekil 1.2’de gösterilmektedir.

6

Şekil 1.2. Türkiye’de yıllara göre plastik üretim miktarları (Plasfed, 2012; 2019).

2007 yılında 5,4 milyon ton plastik üretimi söz konusu olan ülkemizde 2017 yılı

rakamı yaklaşık olarak 10,1 milyon tondur. 10 yıl içerisinde sektörde %90’dan

fazla büyüme gözlenmiştir.

2008 yılında tüm dünyada 245 milyon ton olan üretim miktarı, 2017 yılına

gelindiğinde 348 milyon tona ulaşmıştır. 9 yıl içerisinde dünya genelinde

sektörde yaklaşık olarak %42 civarında bir büyüme söz konusudur (Şekil 1.3).

Şekil 1.3. Dünyada yıllara göre plastik üretim miktarları (Statista, 2018)

7

1.5. Plastiklerin Sınıflandırması

Plastiklerin sınıflandırılması aşağıdaki gibi yapılabilir.

• Termoplastikler,

• Termosetler,

• Elastomerler (Hüner, 2008).

Söz konusu plastiklerin bazı türlerinin çeşitli değerleri Çizelge 1.2’de

gösterilmektedir.

Çizelge 1.2. Bazı plastik türlerinin özellikleri (Teknikport, 2012)

HAMMADDE Yoğunluk (g/cm³)

Çekme Dayanımı (Mpa)

En Yüksek (Yüksüz) Kullanım Sıcaklığı

(°C)

Polietilen (Düşük Yoğunluk) 0,92-0,93 6,2-17,2 82-100

Polietilen (Yüksek Yoğunluk) 0,95-0,96 20-37,2 80-100

PVC 1,49-1,58 51,7-62,1 110

Polipropilen 0,9-0,91 33-38 107-150 Strien Akrilonetrit (SAN) 1,08 69-82,8 60-104

ABS 1,05-1,07 40,7 71-93

Acrilik 1,11-1,19 75,9 54-110

Selülozik, asetat 1,2-1,3 20,7-55,2 60-104

Plitetrafloretilen 2,1-2,3 6,9-27,6 228

Poliamid 1,13-1,15 62,1-82,8 82-150

Poliasetal 1,42 69 90

Polikarbonat 1,2 62,1 120

PET 1,37 71,7 80

PBT 1,31 55,2-56,5 120

Polifenilen oksit 1,06-1,1 53,8-66,2 80-105

Polisülfon 1,24 70,3 150

Polifenilen sülfür 1,34 69 260

8

1.5.1. Termoplastikler

Termoplastikler basınç ile sıcaklık altında yumuşak hale gelen, akışkan

haldeyken istenilen şekli alması mümkün olan, soğutulması durumunda

sertleşerek katılaşan maddelerdir. Termoplastiklerin birden çok kez kullanımı

söz konusudur, defalarca ısıtma ve soğutma işlemleri yapılarak geri dönüşümleri

mümkün olur. Isıtılarak erir ve akışkan hale gelir, soğutularak katılaşır ve şekil

alır. Termoplastikler lineer polimerler grubuna dahildirler. Fiziksel olarak

şekillendirilmeleri esnasında kimyasal değişime uğramaları söz konusu olmaz.

Termoplastiğin moleküllerini oluşturan atomlar birbiriyle bağlanır ve zincirler

meydana getirir. Isıtma işlemi ile hammaddenin akıcılığı sağlanır. Birbirine bağlı

olan bu atom zincirleri soğutulduğunda katılaşır, tekrardan ısıtıldığında ise

birbirinin üstünden kayma durumu olan zincir şeritleri oluşturur.

Basit moleküler yapıya sahip olan termoplastiklerin molekülleri lineerdir. Söz

konusu olan bu lineer molekülleri oluşturan bölümler arasında oldukça güçlü

kovalent bağlar mevcuttur. Moleküllerin arasında ise fiziksel bir bağ bulunur. Bu

molekülleri bir arada tutan düşük elektrostatik çekme kuvvetleri mevcuttur. Söz

konusu olan bu kuvvet ısıya hassastır. Bu kuvvet moleküller arası zincirlerinin

hareketlerini engeller. Bu nedenle termoplastik ısıtıldığında moleküller

arasındaki kuvvet azalır, molekül zincirleri akışkan bir hal alarak birbirlerine

göre hareket bakımından serbest hale gelir ve malzemeye istenilen şekil bir

hazne vasıtasıyla kolayca verilir. Malzeme soğutulduğu sırada moleküller arası

kuvvet artar ve molekül zincirlerini verilen yeni şekilde katılaştırır.

Termoplastiklerin, çok aşırı ısıtılması nedeniyle moleküller arası zincirler

koparak malzemede bozulmalara, yıpranmalara neden olur. (Hüner, 2008).

1.5.1.1. Akrilonitril budaien stiren (ABS)

ABS plastik hammaddesi akrilonitril budatien ve stiren olan kimyasal maddelerin

(monomer) polimerizasyonla eldesi söz konusudur. Bu monomerlerin farklı

miktarlarda polimerleştirilmesi ile ABS çeşitleri eldesi sağlanır. ABS’ nin yaygın

uygulama alanları mevcuttur. Bunlara örnek olarak petrol ve doğalgaz boruları,

9

atık su boruları, elektronik ve elektrik sektörü, mutfak aletleri, otomotiv

endüstrisi gibi alanlar verilebilir. Isıya ve darbeye dayanımı yüksektir,

kimyasallara karşı dirençlidir. (Özbek, 2013).

1.5.1.2. Polistrien (PS)

Stiren monomerinin polimerizasyonu ile eldesi sağlanan, çok kullanılan bir

termoplastik çeşididir. İşlenmesi kolay ve ucuzdur. Sert olmakla birlikte köpüklü

olması da mümkündür. Erime sıcaklığı düşüktür. Doğal hali şeffaf olmakla birlikte

çeşitli renklendiriciler sayesinde renk vermek mümkündür. Söz konusu

avantajları nedeniyle metal, tahta gibi maddelerin kullanım alanına dahil

olmuştur. Ambalaj sektöründe, elektrik ve elektronik sektöründe, kaplama ve

tesisat gibi çeşitli yapı elemanlarında, tıp sektöründe kullanımı söz konusudur.

Alevlenmeyi önleyici katkıları bulunduran reçineler bu ürünün elektronik

sektöründe kullanımını kolaylaştırır. Darbe dayanımı yüksek olan polistrien

çeşitli ev araç gereçlerinde, oyuncak sektöründe, ayakkabı imalatında, otomotiv

alanında kullanılır.

1.5.1.3. Polietilen (PE)

Polietilen, kimyasallara direnci yüksek olan bir termoplastiktir. Yoğunluk

bakımından yüksek ve düşük olarak iki türde olabilir. Kalıplanabilir, ekstrüde

edilebilir ve çeşitli şekillerde kalıplara dökülebilir. Mukavemeti yüksek olan bir

maddedir. Gaz geçirgenliği yoktur. Su emilimi çok düşük seviyededir. Mor ötesi

ışığa karşı dayanımı vardır. Kendi kendini sönümleme özelliği çok yüksektir.

Doğal halinde, ince kısımları şeffaf olabilir, kalın kısımları ise genellikle opak ve

beyazımsı renktedir. Özellikle mutfak eşyaları, ambalaj sektörü, elektronik,

ulaşım endüstrisi gibi alanlarda kullanımı oldukça yoğundur. Mukavemet

özellikleri sayesinde yapı sektöründe kullanımı mevcuttur. Ayrıca şişeleme

sektöründe kullanımı söz konusudur. (Pagev, 2015).

10

1.5.1.4. Polipropilen (PP)

Petrol rafinelerinde yapılan işlemler sonucu açığa çıkan gazlarden eldesi

sağlanan monomer propilenin koordinasyon katalizörleri ile polimerizasyonu

sonucu polimer hale getirilmesiyle elde edilir. En yaygın kullanılan

termoplastiklerden biridir. Yoğunluk seviyesi düşüktür. Mukavemet özellikleri

yüksektir. Tekstil sektöründen otomotiv sanayisine, gıda paketleme sektöründen

mutfak eşyalarına, bahçe mobilyalarına kadar birçok alanda kullanımı söz

konusudur. Polipropilen kristallerinin erime noktası 160°C civarındadır, genel

olarak 200°C üzerinde operasyon yapılır. Enjeksiyon işlemi ile çeşitli polipropilen

ürünlerin üretimi söz konusudur.

1.5.1.5. Poliamid (PA)

Monomerlerin amid bağları ile birbirlerine bağlanmasıyla meydana gelen

polimerlerlerdir. Doğada organik olarak bulunan poliamidler olduğu gibi

laboratuvar ortamında üretilen türleri de mevcuttur. İpek ve yün doğal olarak

doğada bulunan poliamitlere örnek olarak verilebilir. Naylon ve aramid gibi

sentetik poliamidler de laboratuvar ortamında üretilen çeşitler olarak örnek

vermek mümkündür. Mekanik özellikleri mükemmel seviyededir. Sert veya

esnek olabilirler. Özellikle naylonun birçok mühendislik uygulaması söz

konusudur. Başta tekstil sektörü olmak üzere, otomotiv sektöründe, elektrik

elektronik sektöründe, müzik aletlerinde ve iplik endüstrisinde kullanımı söz

konusudur. Yüksek veya düşük sıcaklıklarda mukavemetlerinin yüksek olması,

kimyasal dirençlerinin yüksek olması, gaz geçirgenliğinin yok denecek kadar az

olması gibi özellikleri sayesinde çok yaygın kullanım alanına sahiptir. Elyaf olarak

üretimi mevcuttur.

1.5.1.6. Polietilenteraftelat (PET)

Günlük hayatımızda pek çok yerde karşılaştığımız plastiklerden biridir.

Polietilenteraftelat kısaca genel olarak PET ismiyle bilinir, PETP, PET-P, PETE gibi

isimlendirmeler de mevcuttur. Genel olarak gıda ambalajı sektöründe

11

kullanılmakla birlikte daha çok şişeleme sektöründe çok yaygın kullanımı söz

konusudur. Pet şişe tabiri hemen herkes tarafından bilinen, günlük hayatta

kullanılan bir tanımlamadır. Isıtılarak şekillendirilme söz konusudur. Çeşitli katkı

maddeleriyle güçlendirilerek mühendislik uygulamalarında da kullanımı

mevcuttur. PET’in başarılı gaz bariyeri özelliği sayesinde başta şişeleme ve

paketleme endüstrisi olmak üzere elektrik ve elektronik sektöründe yalıtım

malzemesi olarak, fotoğraf makinalarında kullanılan filmlerde, X ışın bantlarında

kullanımı vardır. Mühendisliğin çeşitli alanlarında bazı metallerin kullanım

alanlarına dahil olmuştur. Ofis ürünlerinde, elektrik ve elektronik sektöründe,

otomotiv sektöründe kullanımı yaygındır. Çeşitli katkı ürünleriyle mukavemeti

arttırılabilir.

1.5.1.7. Polikarbonat (PC)

Polikarbonat, yoğunluğu düşük mukavemeti yüksek olan bir termoplastik

çeşididir. Günlük hayatta birçok yerde kullanılır. Çok çeşitli özellikleri aynı anda

barındırır. Bunlara örnek olarak darbe dayanımının yüksek olması, sıcaklığa

dayanıklılığı, berraklığı, şeffaflığı ve hafifliği verilebilir. İyi bir performans

plastiğidir. Ayrıca ısı yalıtımının iyi olması, nem kapma oranının düşük olması

gibi özellikleri de mevcuttur. İşlenebilirliği basittir. Tüm bu özellikleri göz önüne

alındığında mühendislik uygulamarı için ideal bir plastik çeşididir.

Şeffaf olmasından dolayı ışık geçirgenliği yüksektir. Gözlük sektöründe kullanımı

yaygındır. Ancak polikarbonat iyi özelliklerinin yanında kolay çizilebilen bir

termoplastiktir. Bu nedenle oluşabilecek çizilmelere karşı dış çeperinin ince

filmlerle kaplama uygulamaları mevcuttur. Elektronik eşyalardan dijital araçlara,

tıbbi ürünlerden çatı kaplamalarına kadar birçok ürün polikarbonattan yapılır.

DVD, CD, otomobil lambaları, cep telefonu kasası gibi örnekleri çoğaltmak

mümkündür. Ayrıca gıda sektöründe kullanımı da vardır. Gıda saklama kapları

gibi darbe dayanımı olması gereken ürünlerin imalatında kullanımı söz

konusudur (Aldemir, 2018).

12

1.5.1.8. Polivinilklorür (PVC)

PVC olarak adlandırılan polivinil klorür yine kullanım alanı geniş olan plastik

türlerinden biridir. Elektronik sektöründen oyuncak sektörüne, otomotiv

sektöründen inşaat sektörüne kadar çok sayıda alanda kullanımı mevcuttur.

PVC sahip olduğu çok çeşitli özellikler sayesinde birçok maddenin yerini almıştır.

Mukavemetinin yüksek olması, yalıtım özelliklerinin mükemmel olması, hafif

olması, su geçirgenliğinin az olması, yangına karşı dayanımının yüksek olması

gibi etkenler kullanım alanını genişletmiştir. Ancak bütün bu özelliklerinin

yanında aşırı sıcağa ve uzun süreli ışığa karşı hassasiyeti söz konusudur. Böyle

bir ortamda dışarıya HCl molekülü vererek insan sağlığını tehdit eder. Bu durumu

absorbe etmek için PVC ve PVC benzeri polimerlerin üretiminde çeşitli katkı

ürünleri kullanılır. Bu sayede zararlı atıkların oluşumuna engel olunur. Yine söz

konusu katkı ürünleri sayesinde PVC’ye çeşitli özellikler kazandırmak

mümkündür. Örnek verecek olursak sert ve tok bir malzeme olan PVC’yi katkı

ürünleri sayesinde esnek hale getirmek mümkündür (Aldemir, 2018).

1.5.1.9. Polimetilmetakrilat (PMMA)

Metil metakrilatın polimerleştirilmesiyle üretimi yapılır. Piyasada genel olarak

pleksi veya akrilik cam olarak bilinir. Renksiz, şeffaf, parlak bir görünüme

sahiptir. Optik özellikleri mükemmeldir. Ultraviyole ışınlara karşı direnci

yüksektir. Bütün bu özellikleri sayesinde camın alternatifi olarak bilinir. Ayrıca

polikarbonatla benzer özellikleri olmasından dolayı ortak kullanım alanları

mevcuttur. Ucuzdur ve işlenmesi, imalatı kolaydır. Ayrıca uzun ömürlüdür. Kötü

hava koşullarına karşı dayanıklıdır. Tavan kaplamalarda, seralarda, aydınlatma

panellerinde, otomotiv sektöründe, kamera lenslerinde, dokunmatik ekranlarda

ve daha birçok alanda kullanımı söz konusudur (Aldemir, 2018).

13

1.5.2. Termosetler

Termoset plastikler, işlenerek üç boyutlu bir ağ yapısı oluşturan plastik çeşididir.

Kimyasal reaksiyonlar süresince molekülleri arasında güçlü bağlar oluşur.

Isıtıldıklarak yumuşamaları sağlanır, basınç altında kısmen polimerleşmenin

artması söz konusudur. Burada plastik büyük ölçüde çapraz bağ yapar ve

sonucunda akma özelliğini yitirir. Yumuşama sıcaklıkları bozulma

sıcaklıklarından yüksek olduğu için ikinci kez işlenmeleri söz konusu değildir.

Sadece ve sadece bir kez işlenebilirler. Geri dönüşümsüz plastiklerdir. Ayrıca

termoset plastiklere çeşitli mekanik özellikler kazandırmak, mevcut özelliklerini

daha iyi hale getirmek adına bazı katkı maddeleri ilave edilir. Kendi başlarına

kullanımı söz konusu değildir. Elektrik ve elektronik sektöründe, gözlük

merceklerinde, diş dolgularında kullanımı söz konusudur. (Yaşar, 1992).

Termosetler belirli sıcaklıklarda basınç altında işlenirler. Söz konusu şartlar

altında şekillendirildikten sonra tekrar işlenmesi mümkün olmaz. Kalıplama

işlemiyle şekillendirmeleri sadece bir kez mümkündür. Bunun sebebi işlem gören

ham malzemenin kimyasal özelliklerinin değişmesidir. Söz konusu malzeme eski

özelliklerinden uzak farklı bir malzemedir (Cihan, 2008).

1.5.3. Elastomerler

Elastomerler, esnek yapıda olan bir çeşit plastiktir. Belli bir kuvvet altında

esnemeleri, kuvvet ortadan kaldırıldıktan sonra ise eski hallerine dönmeleri söz

konusudur. Yalıtım özellikleri iyidir. Deformasyona karşı dayanımları yüksektir.

Çeşitli şekillerde kalıplanabilen, bükülebilen bir plastik türüdür. Doğal kauçuk,

yapay kauçuk malzemeler elastomerlere örnek olarak verilebilir. Elastomerler,

çeşitli spor ürünlerinde, otomotiv sektöründe, çeşitli kablolarda, elektrik ve

elektronik sektöründe ve daha birçok alanda kullanımı vardır (Pagev, 2019).

Doğal kauçuk ilk elastomere örnek olarak verilebilir. Canlı bir organizmada

oluşur. Süte benzeyen bu sıvı lateks olarak bilinir. Başta kauçuk ağacı olmak üzere

birçok tropikal ağacın ve bitkinin iç kısımlarında dolaşım halindedir. Papatya ve

14

sütleğen buna örnek olarak verilebilir. Bitkinin bir kısmı kesilerek dışarı

süzülmesiyle eldesi sağlanır. Günümüzde doğal kauçuk, pazarın yaklaşık yüzde

yirmi beşini oluşturur. Geri kalan kısmı suni yolla elde edilen kauçuk oluşturur.

Elastomerlerin kendilerine ait birçok özelliği mevcuttur. Reçine haline getirilerek

kolayca şekillendirmek mümkündür. Darbe dayanımı yüksektir. Sertleştiğinde,

sıcaklık değişimlerinden ve çeşitli kuvvet uygulamalarından etkilenmez.

Korozyana karşı dayanımı yüksektir, neme karşı dayanıklıdır. Akım iletmemesi

sebebiyle çok iyi yalıtım sağlar (Pagev, 2019).

Elastomerlere ayrıca çeşitli katkı maddeleri ilave edilerek bazı özelliklerinde

iyileştirmeler, güçlendirmeler yapılması mümkündür. Örnek olarak çeşitli katkı

maddeleri sayesinde yüksek sıcaklıklarda dahi sertlik özelliğini kaybetmemesini

ya da ozon gazında bozunmasını sağlamak mümkündür. Otomotiv sektöründe,

elektronik ürünlerde ve daha birçok alanda kullanımı mevcuttur (Pagev, 2019).

1.6. Plastik Enjeksiyon Makinaları

Termoplastik malzemelerin enjeksiyonu, plastik malzemenin eriyerek kalıp

boşluğuna basılması işlemidir. Eriyik haldeki plastik kalıbı doldurtuktan sonra

soğumaya başlayarak dişi ve erkek tarafların oluşturduğu hacimde son şekli

verilir. Plastik haammaddeyi ısıtrak kalıba enjektesini sağlayan, sonrasında

kalıbın dolmasıyla birlikte ürünün kalıptan çıkmasına yardımcı olan ve aynı

zamanda kalıp içerisindeki eriyik haldeki plastiğin soğumasını sağlayan

sistemleri içeren makinalar plastik enjeksiyon makinaları olarak tarif edilir.

Enjeksiyon makinalarında makinanın uyguladığı kapama kuvveti ve basılan

plastik ürünün ağırlığı iki temel parametreyi teşkil eder. Bu parametreler ise

kapama kuvveti olarak 10 ton'dan 5000 ton'a kadar değişebilirken, basılan

plastik ürün birkaç gramdan 50 kg'a kadar çıkabilir.

Eksenel olarak dikey ve yatay olmak üzere iki çeşit plastik enjeksiyon makinası

mevcuttur.

15

1.6.1. Yatay Eksenli Plastik Enjeksiyon Makinaları

Enjeksiyon işlemini yatay eksende gerçekleştiren plastik enjeksiyon

makinalarıdır. Standart plastik enjeksiyon makinası olarak da tanımlanır.

Piyasada en çok bulunan makina türüdür. Sonsuz vida yatayda dönerek ve ileri-

geri hareketi yaparak plastik ham malzemenin huniden alınmasını ve kalıba

enjekte edilmesini sağlar. Makinanın çok çeşitli tonajlarda üretimi söz

konusudur. Makinanın kısımları Şekil 1.4’te gösterilmektedir.

Şekil 1.4. Yatay eksenli plastik enjeksiyon makinası (Teklehaimanot, 2011)

1.6.2. Dikey Eksenli Plastik Enjeksiyon Makinaları

Enjeksiyon işlemini dikey eksende gerçekleştiren plastik enjeksiyon

makinalarıdır. Çalışma prensibi yatak eksenle aynı olmakla birlikte eksenel

farklılık mevcuttur. Enjeksiyon işlemi yerçekimi doğrultusunda yapılmaktadır.

Daha çok düşük gramajda ürünlerin imalatında tercih edilir. Enjeksiyon

ünitesinin dikey olmasından dolayı makinanın toplam uzunluğu yatay eksenli

enjeksiyon makinasına göre çok daha fazladır. Makina Şekil 1.5’te

gösterilmektedir.

16

Şekil 1.5. Dikey eksenli plastik enjeksiyon makinası (Ekin Makina, 2017)

1.7. Yatay Eksenli ve Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinası

Günümüzde plastik malzeme kullanım alanı gün geçtikçe sürekli artmaktadır.

Plastiğin kullanımının artmasıyla ihtiyaçları karşılamak amacıyla imalat

yöntemlerinde sürekli iyileştirmeler, arayışlar söz konusudur. Plastiğin

kullanımının artmasına paralel olarak yeni ürün elde yöntemlerinde de arayışlar

sürmekte, yeni metotlar geliştirilmektedir. Sayısız ürün çeşitliliği için birçok

teknik mevcuttur. Burada temel amaç zamandan, enerjiden tasarruftur. İstenilen

ürünü en kısa zamanda en doğru şekilde eldesi için mevcut yöntemler sürekli

olarak geliştirilmekte, arge çalışmaları devam etmektedir. Standart bir plastik

enjeksiyon makinasında bir adet bulunan enjeksiyon ünite sayısının arttırılması

da buna verilecek güzel örneklerden biridir. Temel amaç ürün portföyünü

geliştirmek, ürün kalitesini arttırmak, işletme süresini azaltmak doğrultusunda

zamandan, enerjiden kazanç sağlamak, mevcut ürünlerin eldesini ise daha kolay

17

hale getirmektir. Çift enjeksiyon üniteli plastik enjeksiyon makinası olarak

tanımlanan yatay eksenli ve çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinasıdır.

Yatay eksenli ve çift enjeksiyonlu bir plastik enjeksiyon makinasının kısımları

Şekil 1.6’da gösterilmektedir.

Şekil 1.6. Yatay eksenli ve çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinası

Yatay eksenden ve çift enjeksiyon ünitesinden oluşan bir plastik enjeksiyon

makinasının çalışma prensibi Şekil 1.7’de gösterilmektedir.

18

Şekil 1.7. Çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinası çalışma prensibi (Gao vd.,

2012)

1.8. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinasının Özellikleri

Standart yatay eksenli bir enjeksiyon makinasına ikinci bir enjeksiyon ünitesi

eklenmesiyle elde edilir. Ürünün eldesindeki temel mantık ana hatlarıyla tek

enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinalarıyla aynı olmakla birlikte makinanın

çalışma prensibinde çeşitli farklılıklar mevcuttur. Temel mantık iki ayrı malzeme

hunisinde bulunan, yoğunlukları, mekanik özellikleri farklı iki çeşit plastik ham

malzemeyi iki ayrı kovanda eriyik hale getirerek tek bir kalıba enjekte etmek ve

tek bir ürün eldesi sağlamaktır.

Çeşitli tonajlarda makinalar yapılması mümkündür. Piyasada çift renk, iki renk

vb. tanımlamalar da kullanılır. İki farklı plastik ham malzeme istenilen ürün

çeşitliliğine göre farklı zamanlarda veya aynı zamanlarda tek bir kalıp içerisine

enjekte edilir. Makinada enjekte edilerek üretilen ürünün istenilen özelliklerine

göre farklı kısımları farklı renklerde, farklı toklukta, farklı mukavemet özellikte

olabilir. Temel prensip aynı olmakla birlikte üretilmek istenen ürün çeşitliliğine

göre ham malzemelerin seçimi yapılır ve istenilen renkte amacına uygun ürün

eldesi sağlanır.

Çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinaları sayesinde tek enjeksiyon

makinasında üretimi mümkün olmayan iki farklı renkten oluşan tek bir ürün

19

üretimi sağlanır. İki farklı ham malzemeden ürün elde etmek istenmesinin

nedenleri arasında görsel olarak göze hitap etmesi için farklı renklerden oluşan

ürünlerin daha hızlı bir şekilde pazarlanmasını sağlamak olacağı gibi kullanım

alanına göre daha elverişli, daha kullanışlı, amacına uygun ürünler üretmek de

olabilir. Sonuç olarak çift enjeksiyondan oluşan plastik enjeksiyon makinaları çift

renkten oluşan ürünleri üretmeyi mümkün kılar.

Çift enjeksiyonun tek enjeksiyona nazaran bir diğer faydası ürünün elde

edilmesindeki döngü süresini azaltmasıdır. Plastik enjeksiyon makinaları seri

üretim makinaları olduğu için tekrarlanan, sürekli bir döngü söz konusudur. Tek

bir ürün eldesi için iki farklı kalıptan oluşan iki ayrı makinada veya aynı makinada

sırasıyla iki farklı kalıpta işlem yapılması yerine tek bir makinada amacına uygun

üretilmiş tek bir kalıpla işlem yapmak mümkün olur. İki veya daha fazla

aşamadan oluşan süreci tek aşamaya indirger. Çok bileşenli parçalardan oluşan

ürünün daha sonradan montajının yapılmasına gerek kalmaksızın süreci tek

aşamada tamamlamaya olanak sağlar.

Çevrim süresinin kısalmasıyla aynı sürede daha fazla ürün üretimi yapılır. Bu

sayede enerji tasarrufu sağlamakla birlikte makinanın verimliliği artmış olur.

Gerek işçilikten gerek işletme sürecinden kazanım sağlanır. Bütün bunların

sonucu olarak kar marjı da aynı oranda artar. Ayrıca çift enjeksiyonlu plastik

enjeksiyon makinalarında tek enjeksiyonda üretimi sağlanamayan komplike

ürünlerin eldesi de mümkündür. Çok kompenentli ürünlerin tasarımı geliştirilip,

işlevselliği arttırılır.

1.9. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinasının Kısımları

1.9.1. Enjeksiyon tarafı bileşenleri

Bir enjeksiyon makinasında plastik ham maddenin makinaya alınması, alınan

plastiğin ısıtılarak eriyik hale getirilmesi, sonsuz bir vida yardımıyla yüksek

basınç uygulayarak plastiğin kalıba doldurulması işlemlerini yapan çeşitli

elemanlardan oluşan bölgeye makinanın enjeksiyon ünitesi denir. Enjeksiyon

20

ünitesi malzeme hunisi, sonsuz vida motoru, kovan, namlu, namlu ısıtıcıları,

sonsuz vida ve hidrolik silindirlerden oluşur. Enjeksiyon ünitesinin görevi

tanecik halde bulunan plastik ham malzemeyi eritmek ve kalıbın içine basmaktır

(Şekil 1.8).

Şekil 1.8. Plastik enjeksiyon kalıplama makinasında enjeksiyon birimi (Kamber,

2008)

1.9.1.1. Malzeme hunisi

Plastik ham malzemenin küçük taneler halinde işleme hazır biçimde bulunduğu

silindirik şekildeki haznedir. Enjeksiyon işlemi başlamadan önce ham malzeme

burada depolanır. Enjeksiyon ünitesinin üst kısmında yer alır. Malzeme akışı

yerçekimi vasıtası ile olur. Yukarıdan doldurulan ham malzeme yerçekimi

sayesinde aşağı doğru vidanın önüne hareket ederek enjeksiyon ünitesinin

sürekli olarak beslenmesini sağlar. Malzeme hunisine plastik enjeksiyon işlemi

sırasında ham malzeme azaldıkça takfiye yapılması gerekmektedir. Bu işlem iki

farklı şekilde gerçekleştirilir. Plastik ham malzeme takfiyesi operatör tarafından

elle yapılacağı gibi hazne kısmına ilave edilen bir düzenek ile ana depodan bir

vakum vasıtasıyla da yapılabilir. Vakum vasıtasıyla yapılan malzeme takfiyesi

genellikle çok büyük tonajda olan ya da aralıksız 7 gün 24 saat boyunca çalışan

makinalarda tercih edilir. Diğer durumlarda malzeme takfiyesi genellikle

operatör tarafından yapılır. Malzeme hunisiyle ilgili bir diğer husus ise

enjeksiyon ünitesinde eriyik halde bulunan plastik ham malzemenin işlem

sırasında uygulanan basıncın etkisiyle geriye doğru kaçarak hazeneye dolmasını

21

önlemektir. Bunun içinde bu alandan soğutma kanalı geçirilir ve eriyik plastiğin

huni içerisine dolması önlenir. Ayrıca malzeme hunisi plastik ham

malzemesindeki nemi absorbe ederek işleme uygun hale getirir. Plastik ham

malzeme deniz aşırı ülkelerden geldiğinden dolayı işleme alınana kadar geçen

sürede nemlenme, tozlanma vb. durumlar ortaya çıkar. Malzeme hunisi plastik

ham malzemenin nemini alarak kurutur ve işleme hazır hale getirir.

Çift enjeksiyon ünitesi bulunan makinamızda enjeksiyon ünitelerini besleyen

birbirinden bağımsız iki adet malzeme hunisi bulunur. Plastik ham malzemeler

birbirlerinden bağımsız olarak bu haznelerde depolanır.

1.9.1.2. Sonsuz vida

Plastik ham malzemenin kalıba ulaşmasını sağlayan enjeksiyon vidasıdır.

Yatayda dönerek ileri geri hareketi yapar. Dönerek hareket eden vidanın görevi

hazneden gelen taneli haldeki plastik ham malzemeyi sıkıştırarak enjeksiyon

memesine doğru ilerlemesini sağlamaktır. Ayrıca taneli halde bulunan ham

malzeme bu kısımda eriyik hale gelir. Vidaya yuva görevi yapan kovanın etrafını

saran ısıtıcı bantlar sayesinde ham malzeme ilerlerken aynı zamanda eriyik hale

gelir.

Söz konusu olan çift enjeksiyon üniteli plastik enjeksiyon makinasında iki farklı

ham malzemeyi enjekte etmek için iki adet sonsuz vida bulunur. Sonsuz vida üç

bölümde incelenir (Şekil 1.9).

Şekil 1.9. Vidanın üzerinde plastiğin geçiş aşamaları (Rao ve O’Brien, 1998)

22

Besleme Bölgesi: Sonsuz vidanın ilk bölgesidir. Bu bölgede katı halde küçük

tanecikler halinde bulunan plastik ham malzemenin taşınması söz konusudur.

Ham malzeme sıkıştırma bölgesine taşınır. Sonsuz vidanın akış derinliği, akışın

gerçekleşmesi için fazla olmalıdır.

Geçiş (Aktarma) Bölgesi: Aktarma bölgesinde (sıkıştırma veya geçiş bölgesi

olarak da adlandırılır) birinci bölge olan besleme bölgesinden gelen hammadde

sıkıştırılarak erime bölgesine aktarılır. Bu bölgelede taşıma bir taşıma ve erime

işlemi söz konusudur.

Erime (Kalıplama) Bölgesi: Plastik hammadde bu bölgede işleme hazır hale

getirilir. Erimiş hale gelen hammadde burada istenilen sıcaklık derecesine

yükseltilir. Plastik hammadde kalıplama işlemi için hazırdır.

1.9.1.3. Sonsuz vida motoru

Sonsuz vida motoru enjeksiyon makinasına sonsuz vidanın tahrik edilmesini

sağlar. Motorun her dönüşü ile sonsuz vidanın kanallarından geçen plastik

malzemenin miktarı plastik metreden geçerken hesaplanır ve kalıba ne kadar

plastik enjekte edileceği kontrol altında tutulmuş olur. Bu sebeple vida motoru

bir nevi sayaç olarak düşünülebilir.

İki ayrı vidanın ileri-geri hareketini sağlayan iki ayrı motor mevcuttur. Sonsuz

vidaların eş zamanlı çalışma durumu söz konusu olacağı gibi farklı zamanlarda,

farklı periyotlarda çalışması da olasıdır. Üretilmek istenen ürünün çeşitliliğine

göre bu periyotlar değişebilir.

1.9.1.4. Kovan

Kovan, enjeksiyon vidasına yuva görevi yapan, vidanın bir nevi dış çeperi olan

makina elemandır. Etrafı tümüyle ısıtıcı bantlarla kaplıdır. Burada ısıtıcı bantlar

sayesinde plastik eriyik hale getirilir. Plastiğin türüne göre istenen sıcaklık değeri

verilir. Erimiş haldeki plastik ham malzeme sonsuz vidanın itmesiyle namlu

23

boyunca ilerler ve enjeksiyon memesinin (nozül) çıkışından kalıba girer (Şekil

1.10).

Şekil 1.10. Sonsuz vidanın kovan içerisinde yatayda ileri-geri hareketi

1.9.1.5. Enjeksiyon memesi (nozül)

Enjeksiyon memesi (nozül) enjeksiyon ünitesinin son uç kısmında yer alır ve

kalıp plakası ile namludan geçen eriyik plastiğin birbirine bağlayarak doldurma

işlemini yapar. Memenin uç kısmı genellikle küresel olup bu şekilde kalıbın flanş

kısmına merkezlenmiş olarak tam anlamıyla bir oturma sağlanmış olur. Soğuma

işlemi sırasında ocağın ağzını kapatır ve dışarıya ham malzeme kaçışını önler.

1.9.2. İtici mekanizma bileşenleri

İtici mekanizması, bağımsız olarak hareket eden hidrolik bir şahmerdan

vasıtasıyla kalıbın itici plakalarına yatay bir hareket kazandırılması sonucunda

plastik parçanın kalıplama çevrimi içinde belirlenen bir zamanda kalıbı terk

etmesini sağlayan sistemdir. İtici mekanizmanın yatayda hareketi Şekil 1.11’de

gösterilmektedir.

24

Şekil 1.11. İtici mekanizmanın yatayda hareketi

1.9.2.1. Kalıp

Plastik ham malzemeye kendi iç kısmında bulunan boşluğun şeklini veren,

plakalardan oluşan sistemdir. Plaka sayısı iki veya daha fazla olabilir. Eriyik halde

enjekte edilen plastik ham malzeme, kapalı halde bulunan kalıp içerisine kalıbın

şeklini alıncaya kadar doldurulur. Kalıp içerisinde bulunan ham malzeme

soğutulur. Soğuma işlemi tamamlandıktan sonra kalıp açılır ve ürün eldesi

sağlanır. Kalıbın şekli, eldesi istenen ürüne göre yapılır. Enjeksiyon

makinalarında sayısız kalıpta üretim yapmak mümkündür.

1.9.2.2. Sabit plaka

Sabit plaka hareketsiz olup kalıbın genellikle enjeksiyonun yapılacağı tarafının

bağlandığı ve üzerinde belli aralıklarla diş açılmış deliklerin olduğu plakadır.

Enjeksiyon nozülü bu plakanın merkezindeki dairesel kesitli yuvadan belli bir

mesafe çıkarak kalıba bir miktar girer. Sabit plaka boyutları, plaka üzerine açılan

25

diş açılmış kalıp bağlama delikleri ve memenin çıktığı dairesel delik her

enjeksiyon makinasınm bir parametresi olup kalıp tasarımı esnasında bu

parametrelerin tasarımcı tarafından dikkate alınması gerekmektedir. Sıcak

yolluklu kalıpların çalışacağı enjeksiyon makinalannda bu plaka su ile

soğutulmalıdır.

1.9.2.3. Hareketli plaka

Hareketli plaka kalıbın diğer yansının bağlandığı plaka olup yatay olarak

silindirik kolonlar üzerinde hareket eder ve kalıba kapanma kuvvetini uygular.

Aynı zamanda itici mekanizmasını da üzerinde taşır.

1.9.2.4. İtici silindir

İtici silindir hidrolik bir şahmerdan olup itici mekanizmasına sırası geldiğinde

gerekli olan kuvveti uygulayıp kalıplanmış olan plastiğin kalıptan ayrılmasının

sağlar.

1.9.2.5. Silindirik kolonlar

Yatay olarak konumlanmış olan silindirik kolonlar sabit ve hareketli plakaları

merkezleyerek birbirlerine karşı paralellik ve diklik hassasiyetlerini sağlar.

Böylece bu plakalara bağlı bulunan kalıbın iki yarısının birbirlerine paralel ve dik

olmaları hatasız olarak elde edilmiş olur. Kolonlar aynı zamanda hareketli

plakanın açılması ve kapanması sırasında yataklama görevi görür.

1.9.2.6. Kilitleme silindiri

Kitleme silindiri itici silindiri gibi bir tür hidrolik şahmerdan olup kalıbın

kapanmasını ve yüksek değerlerdeki enjeksiyon basıncı altında çevrim süresi

boyunca mafsalların kilitli kalmasını sağlayan kuvveti uygular. Kilitleme silindiri

kalıbın kilitli kalmasını sağlamaktadır ve bir nevi kilit görevini üstlenmektedir.

26

Aynı zamanda plastiğin enjeksiyon ve soğutma çevrimleri bittikten sonra

hareketli plakayı geriye çekerek kalıbın açılmasını sağlamış olur.

1.9.2.7. Kontrol paneli

Kontrol paneli plastik enjeksiyon makinasının elektronik devrelerini içerir ve

plastik malzemenin kalıba enjekte edilmesini, itici sistemi kilitleme

mekanizmasını, enjeksiyon çevrimini ve makinanın güvenliği bu panel üzerinden

kontrol edilir. Kısacası bütün bir sistemin tüm uygulamaları kontrol paneli

üzerinden yapılır. Makinanın manuel, yarı otomatik veya otomatik şekilde

çalışmasının sağlanması panel vasıtasıyla yapılır.

Kontrol paneli üzerinden makinanın anlık durumu da takip edilir. Basınç, sıcaklık,

hız, kuvvet, zaman vb. değerler buradan ayarlanır ve kontrol edilir. Kontrol paneli

bir nevi makinanın kumandasıdır.

1.10. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinası Çalışma Aşamaları

Plastik enjeksiyon işlemi, tanecik halde bulunan plastik ham malzemenin eriyik

halde getirilmesi ve kalıp içerisine, ısıtarak ve basınç uygulayarak enjekte

edilmesi işlemidir. Sonrasında soğuyan ürün kalıbın açılmasıyla birlikte eldesi

söz konusudur ve çapak alma, montaj vb. sonraki işlemlere hazırdır.

Bu tür makinalarda farklı türden iki ayrı ham malzemeyi tek kalıba enjekte

etmekle beraber farklı renklerden oluşan iki aynı ham malzemeyi de enjekte

etmek mümkündür. Yine isteğe bağlı olarak üretilen ürün çeşitliliğine göre

uygulanan bir yöntemdir. Buradaki temel parametre ham malzemelerin doğru bir

şekilde eşleştirilmesidir. Eşleştirmeden kastedilen farklı iki plastik ham

malzemenin yapışma ve işleme uyumluluğudur. Bu iki şartı sağlayan plastik ham

malzemelerle çift enjeksiyon işlemi yapılır.

Çevrim sürecinde iki farklı malzeme hunisinde bulunan ham malzemeler sırasıyla

veya eş zamanlı olarak tek bir kalıba enjekte edilir ve iki ayrı renkten oluşan tek

27

bir ürün eldesi sağlanır. Üretilecek ürünün tipine göre işlem birkaç aşamadan

oluşabilir. Döner tablaya bağlanan kalıbın hareket etmesi sayesinde sabit halde

duran iki farklı enjeksiyon ünitesinden kalıba plastik enjektesi sağlanır.

Şekil 3.7’de öncelikle 1. Enjeksiyon ünitesinde bulunan plastik ham malzeme

kalıba enjekte edilir. Daha sonra döner tablaya bağlı olan kalıp dönerek hareket

eder ve kalıp girişi 2. Enjeksiyon ünitesinin nözülüne denk getirilir. Buradan 2.

Enjeksiyon ünitesinde bulunan plastik ham malzeme kalıba enjekte edilir. Kalıp

içerisinde iç içe geçerek soğuyan ürünün eldesi sağlanmış olur. Kalıp açılır ve

ürün dışarı alınır. Daha sonra aynı işlemin tekrarlanması için döner tabla hareket

eder ve mevcut başlangıç konumuna geçiş yapar. Çevrim işlemi ve aşamaları bu

şekilde tekrar eder (Şekil 1.12).

Şekil 1.12. Çift enjeksiyon üniteli makinada standart bir çevrimin aşamaları

(Gemini Group, 2019)

1.Aşamada kapalı halde bulunan kalıp içerisine 1. Enjeksiyon ünitesinden

besleme yapılır. Eriyik haldeki ham malzeme kalıbın içerisine dolar ve soğuması

beklenir. Bu aşamada 2. Enjeksiyon ünitesinden herhangi bir besleme yapılmaz.

2. Aşamada kalıp içerisinde bulunan ham malzeme soğuyarak şekil aldıktan sonra

kalıp açılır. Döner tabla 180° lik bir hareket yapar.

28

3. Aşamada kalıp kapalıdır. Ünitelerin her ikisinden de ham malzeme beslemesi

yapılır. 1. Aşamada üretilmiş olan parçanın üzerine 2. Enjeksiyon ünitesinden

ham malzeme beslemesi yapılır.

4. Aşamada kalıp açılır. 2. Enjeksiyon ünitesinde ürünün eldesi sağlanmıştır. Ürün

dışarı alınır. 1. Aşamada oluşması istenen parça bu aşamada olmuşmuştur ve

çevrim artık üç aşamalı olarak devam eder.

1.11. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinasında Ürün Çeşitliliği

Çift enjeksiyon ünitesi kullanarak üretim yapılmak istenmesinin çokça nedeni

vardır. Amaca, isteğe, kullanım şekline, imalat yöntemine göre çok çeşitli

nedenlerden dolayı çift enjeksiyon üniteli plastik enjeksiyon makinalarının

kullanımı söz konusudur.

Çift enjeksiyonla ürün eldesinin en büyük amaçlarından bir tanesi göze güzel

görünen, görsel ürünler elde ederek pazarlama kısmında fark yaratma isteğidir.

Günümüzde özellikle son birkaç yılda piyasada ciddi anlamda artışı olan ve ciddi

şekilde pazarlaması yapılan iki farklı renkten plastik ham malzemeyi bir araya

getirerek elde edilen diş fırçaları buna güzel bir örnek olacaktır. Firmaların

sayısız renk kombinasyonlarından oluşturduğu diş fırçalarındaki temel amaç

görsellik sayesinde iyi bir pazarlama ve pazar payını genişletme isteğidir. Ayrıca

ürüne kullanım kolaylığı sağlaması da söz konusudur. İçi ve dışı farklı renklerden

oluşan plastik kaplar, bardaklar, sandalyeler vb. ürünler görsellik üzerine çift

renkten imalatı yapılan ürünlerdir (Şekil 1.13). Ayakkabı sektöründen, oyuncak

sektörüne kadar birçok ürünün çift renkli kombinasyonları mevcuttur.

29

Şekil 1.13. Çift renk sandalye (Caro ve Kastra, 2019)

Kullanım amacına göre eldesi istenen üründe iyileştirmeler yapmak amacıyla da

çift enjeksiyondan faydalanılır. Sağlık sektöründe kullanılan bazı oksijen

maskelerinin üretiminde de bu yöntemden faydalanılır. Yüze temas eden

kısmında yumuşak ve esnek, dış çeperinde iste sert malzeme kullanılarak çift

enjeksiyon ünitelerinde eldesi sağlanır.

Çeşitli gösterge aparatlarında, bazı tuş takımlarında, saklama kaplarından

ambalaj ürünlerine kadar çeşitli ürünlerde çift enjeksiyonlu imalat yönteminin

kullanımı söz konusudur. İç ve dış kısımlarının mukavemetlerinin, tokluklarının,

sünekliklerinin farklı özellikte olması istenilen ürünlerin imalatında da çift

enjeksiyon yöntemi kullanılır. Şekil 1.14’te çift enjeksiyon ürünü diş fırçaları yer

almaktadır.

30

Şekil 1.14. Çift enjeksiyon ürünü diş fırçaları

1.12. Çift Enjeksiyonlu Plastik Enjeksiyon Makinasının Avantajları

Yeni ve özel bir üretim şekli olan, sürekli geliştirilmekte olan çift enjeksiyondan

oluşan plastik enjeksiyon makinalarının tek enjeksiyonlu makinalara göre

artıları, sektöre kazanımları şu şekildedir;

» Birbirinden bağımsız iki ayrı enjeksiyon işlemini tek makinada

gerçekleştirebilmesi,

» Tek enjeksiyon ünitesiyle üretimi mümkün olmayan parçaların

üretilmesini mümkün kılması,

» İş gücünden, zamandan, enerjiden tasarruf,

» Kar marjının yüksek olması,

» Tasarım kolaylığı,

» Hassas parça imalatı,

» Ürün çeşitliliği,

» Ürün iyileştirme ve geliştirme,

31

2. KAYNAK ÖZETLERİ

Literatür taraması yapıldığında plastiğin enjeksiyon yöntemi ile ürün eldesiyle

ilgili birçok araştırma yapıldığı görülmektedir. Sürekli gelişen ve kendini

yenileyen sektörle ilgili pek çok çalışma yapılmıştır.

Esenlik (2001) tarafından yazılmış olan tez çalışmasında plastik enjeksiyon

kalıpçılığında karşılaşılan problemlere değinilmiş, çeşitli çözüm önerilerinde

bulunulmuştur. İlk olarak ham malzemeyi iyi tanımak adına plastikler tanıtılmış,

özellikleri anlatılmıştır. Sonrasında plastik enjeksiyon makinalarıyla ilgili genel

bilgiler verilmiştir. Enjeksiyon kalıbı incelenmiş, enjeksiyon işlemi sonucunda

eldesi sağlanan ürünlerde oluşan hatalar anlatılmıştır. Bu hataların nedenleri

araştırılmış ve çeşitli çözüm önerileri sunulmuştur.

Can (2008)’ın yüksek lisans tezinde, plastik enjeksiyon makinasında üretimi

yapılan kalıplama bir ürünün bilgisayar modellemesi yapılmıştır. Ayrıca kalıp

modellemesi de araştırılmıştır. ABS ve PP termoplasiklerinden oluşan bir ürün

tasarımı CAD programı ile tasarlanmıştır. Tasarlanan bu ürünün bir CAE

programında analizi yapılarak parça yüzeyindeki hataların tespiti sağlanmış,

imalat sürecindeki yetersizliklerin tahmini yapılmıştır. Eldesi sağlanmak istenen

plastik ürünler için kalıba giriş noktası, ürünün kalıp içerisindeki soğuma süresi,

yüzey pürüzlüğü, ürün çıkış açısı ve statik analizi için çözümlenmiştir. Parçaların

dizaynı bittikten sonra dişi ve erkek kısımların modellenmesi yine CAD

programında yapılmıştır. Elde edilen modelleme verilerinin sonuçları

karşılaştırılmıştır.

Hüner (2008) tarafından yapılan tez çalışmasında plastik esaslı kompozit

malzemelerin sıcak birleştirme yöntemleri anlatılmıştır. Plastik ham malzemesi

olarak takviyesiz PVC ve PP levhalardan hazırlanan numuneler seçilmiş, söz

konusu numunelerin birleştirilmesi için sıcak birleştirme yöntemi seçilmiştir.

Takviyesiz numuneler ve farklı özelliklere sahip olan takviyeli plastik

numunelerin kaynaklı hallerinin çekme ve sürünme davranışları

gözlemlenmiştir. Takviyeli ve takviyesiz plastik malzemelerin ısıl birleştirme

32

yöntemleri incelenmiştir. Söz konusu yöntemlerden bir tanesi olan indüksiyon ile

birleştirme yöntemi kullanılarak birleştirilen plastiklerde çekme ve sürünme

dayanımlarında gerçekleşen değişimler araştırılmıştır.

Kamber (2008) tarafından yazılan olduğu doktora tezinde plastik enjeksiyonla

kalıplama işlemi sürecindeki optimum çalışma şartları üzerinde durulmuştur.

Kalıp ve makinadaki aşınmanın, ölçme cihazlarındaki hassasiyetin ve kalibrasyon

yetersizliğinin, hava şartlarının, plastik ham malzemedeki değişimlerin ve

voltajdaki dalgalanmaların eldesi yapılan ürün kalitesi üzerinde etkili olduğu

belirlenmiştir. Teorik ve deneysel olarak çalışmalar yapıldı. Bu çalışmalarda

sıcaklık, basınç ve enjeksiyon zamanı değerleri, enjeksiyon makinasındaki ölçe

cihazları yerine kalıp içerisine yerleştirilen sensörlerden alındır. Söz konusu

değerler Taguchi Yöntemi ile elde edilen plana göre ölçüldü. Üretim hatalarını

minimize etmek üzere boyutlar, distorsiyon ve dairesellik hataları belirlendi.

Kaliteli bir ürün eldesi ve minimuma indirgenmiş üretim hataları için ihtiyaç

duyulan sıcaklık, basınç ve enjeksiyon zamanı değerleri optimizasyon

teknikleriyle elde edildi. Deneysel ve sonlu elemanlar metodu kullanılarak çeşitli

sonuçlar elde edilmiş ve bu sonuçlardan çıkarımlar yapılmıştır. Deneysel

çalışmalar sonucunda eldesi sağlanan veriler ile sonlu elemanlar metodu

sonucunda eldesi sağlanan verilerin birbirlerine oldukça yakın değerler olduğu

görülmüştür.

Özbek (2013) yaptığı yüksek lisans tez çalışmasında aksiyomatik tasarım

yöntemi kullanarak plastik enjeksiyon makinası seçimi yapılmıştır. Aksiyomatik

tasarımla makine seçimi için önemli kriterler belirlenmiş, anket yapılmış ve anket

sonuçlarına uygulanan pareto analizi ile önem yüzdesi yüksek sorular seçilmiştir.

Yapılan çalışma neticesinde on dört adet farklı enjeksiyon makinasının üç farklı

versiyonuyla kırk iki adet değişik model arasından beklentileri en iyi

karşılayabilecek makinanın seçimi yapılmıştır. Mankinanın seçim parametreleri

olarak kalıp ölçüleri, üretimi yapılacak parçanın et kalınlığı, kapama kuvvet,

enjeksiyon boyu vb. parametreleri kullanmıştır. Enjeksiyon makinası seçiminde

bir karar destek mekanizması oluşturulmuş ve makina seçiminde dikkate

alınacak özellikler ortaya konulmuştur.

33

Yakut (2014) tarafından yapılan doktora tez çalışmasında ideal ürün çıktısı

amacıyla servo motor kontrollü bir plastik enjeksiyon makinasının tasarımı ve

imalatı yapılmıştır. Hidrolik baskı sistemi yerine servo motorlu sistem

tasarlanarak istenilen değerlerle çalışabilme süreci amaçlanmıştır. Plastik ham

malzemeden ürün eldesine kadarki süreç bilgisayar destekli simülasyon

programları ve matematiksel denklemlerle üç boyutlu olarak modellenmiştir.

Üretimi yapılan makinanın kontrol ünitesi ile istenilen sıcaklık ve baskı hızı

ayarlanarak matematiksel denklemler yardımıyla makinanın ulaşabileceği hız ve

debi değerleri hesaplanmıştır. Çalışmada örnek malzeme olarak Yüksek

Yoğunluklu Polistrien (YYPS) seçilerek malzemenin mekanik değerleri için

Autodesk Moldflow programının veri tabanından faydalanılmıştır. Ayrıca ANSYS

FLUENT programı kullanılarak kalıp öncesi akış modellenmiş, Autodesk

Moldflow programı kullanılarak kalıp içerisindeki dolumun ideal değerleri

bulunarak modellenmiştir. Örnek bir kalıp için dolum analizi yapılarak ideal

dolum süresi, sıcaklığı, enjeksiyon hızı ve basıncı tespit edilmiştir. Son olarak

nozülde gerçekleşen akış hızının değişimi sıcaklığa, basınca ve zamana bağlı

olarak üç boyutlu olacak şekilde modellenmiştir.

34

3. MATERYAL VE YÖNTEM

3.1. Enjeksiyon Makinası Parametre Hesaplamaları

3.1.1. Gramaj hesabı

m =d2 ∗ π ∗ γ ∗ LS

4 (3.1)

Yukarıdaki denklemde, m, plastik hammaddenin miktarını, d, enjeksiyon

pistonunun çapını, γ, hammaddenin yoğunluğunu, π, Pi sabitini, Ls, enjeksiyon

silindirinin boyunu (strok) ifade etmektedir.

3.1.2. Hidrolik silindir hesabı

Hidrolik silindir için alan ve kuvvet formülleri yazılmak istenirse;

Ai = π ∗ (D

2)

2

(3.2)

Burada, Aᵢ, itme kuvvetinin etki ettig i alan, D, silindir iç çapını ifade etmektedir.

Aç = π ∗ [(D

2)

2

− (d

2)

2

] (3.3)

Burada, Aç, çekme kuvvetinin etki ettiği alanı ifade etmektedir.

Fi = Pp ∗ Ai (3.4)

Yukarıdaki denklemde, Fᵢ, itme kuvvetini, Pp, kullanılan pompanın basıncını

tanımlar.

Fç = Pp ∗ Aç (3.5)

35

Yukarıda yazılmış olan denklemde, Fç, çekme kuvvetini ifade etmketedir.

Hidrolik silindirin teknik resmi Şekil 3.1’de gösterilmektedir.

Şekil 3.1. Hidrolik silindir teknik resmi

3.1.3. İtici kolon hesabı

İtici kolon için emniyet gerilmesi yazılmak istenirse;

σem =Fem

A0 (3.6)

Burada, σem, emniyet gerilmesi, Fem, emniyet kuvveti, A0, itici kolon alanı tanımlar.

Yine emniyet gerilmesi;

σem =σak

s (3.7)

Burada, σak, akma gerilmesini, s, emniyet katsayısını ifade eder. Kolona etkiyen

kuvvet, F, olarak tanımlanır. Hesaplar için seçilen akma dayanımı değerleri

Çizelge 3.1’de gösterilmektedir.

36

Çizelge 3.1. Bazı çeliklerin minimum akma dayanımı değerleri (İmo, 2018)

Minimum Akma Dayanımı (N/mm²)

Kalınlık (mm)

≤16 >16 >40 >63 >80 >100

Çelik Türü ≤40 ≤63 ≤80 ≤100 ≤125

St37 235 225 215 215 215 195

St44 275 265 255 245 235 225

St52 355 345 335 325 315 295

3.1.4. Mengene kilitleme hesabı

Bir plastik enjeksiyon makinasının tanımlanmasındaki en önemli etmenlerden

bir tanesi kilitleme kuvvetidir. Plastik enjeksiyon makinası mengene kilitleme

kuvvetinin tonaj karşılığı olarak isimlendirilir. Bu hesabı yapmak için bazı

parametrelerin bilinmesi gereklidir. Genel olarak formüle etmek gerekirse;

P = G ∗ Ap ∗ pW (3.8)

Burada, P, mengene kapama kuvvetini, G, kalıpta enjeksiyon yapılan kısımdaki

göz adedini, Ap, parçanın projeksiyon alanını, pW, kalıp içerisindeki spesifik

basıncı temsil etmektedir.

Örnek olarak alt yarıçapı 60 mm, üst yarıçapı 100 mm ve yüksekliği 90 mm olan,

dış kısmında 0,6 mm kalınlığında PP ham malzeme, iç kısmında 0,7 mm

kalınlığında PC ham malzeme kullanılarak çift enjeksiyon üniteli plastik

enjeksiyon makinasında elde edilen çift renkli bir bardak için gerekli olan

mengene kapama kuvveti hesabı yapılmıştır.

Akış mesafesinin ve et kalınlığının kesiştiği noktaya bakılarak okunan kalıp

içerisindeki spesifik basınç değerleri Şekil 3.2’de yer almaktadır.

37

Şekil 3.2. Spesifik basınç değerleri (Protec, 2019)

Akış mesafesi değeri, enjeksiyon memesinden kalıba giren plastik hammaddenin

kalıp içerisine girdiği noktadan başlayarak ulaştığı en son noktaya kadar almış

olduğu mesafedir. Projeksiyon alanı olarak enjeksiyon noktasından baktığımız

zaman görmüş olduğumuz alan bardağın üst tarafındaki alan olduğundan üst

yarıçap değeri kullanılmıştır.

3.2. Üç Boyutlu Bilgisayar Destekli Mühendislik Programıyla Enjeksiyon

Makinası Analizi

Yatay eksenli ve çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinasından ürün eldesi

için geçen çevrim sürelerinde çeşitli kuvvet, hız, sıcaklık gibi parametreler

uygulanmaktadır. Söz konusu parametrelerle alakalı olarak bilgisayar ortamında

çeşitli analizler yapılmıştır.

38

3.2.1. Hareketli plaka ve döner tabla modeline etkiyen kuvvet analizi

Yatak eksenli ve çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinasına etki eden statik

kuvvet analizi için 380 ton plastik enjeksiyon makinası seçilmiştir. Statik kuvvet

analizi iki durum için yapılmıştır. İlk olarak itici mekanızmanın başlangıç

konumunda bulunduğu yükü ilk karşılayan bileşenlerden oluşan modelin analizi

yapılmıştır. Kuvvet uygulandığı anda ilk aşamada etki ettiği bileşenler hareketli

plaka ve döner tabladır. Hareketli plaka ve döner tablanın montajından oluşan

modele etki eden kuvvet bilgisayar ortamında incelenerek modelin statik analizi

yapılmıştır. İkinci aşamada kalıbın kapalı olduğu durum incelenmiştir. Bu

aşamada hareketli plaka ve döner tablaya ek olarak sabit plaka ve kalıpta

uygulanan yükün etkisi altındadır.

İki durum için Solidworks programıyla statik kuvvet analizi yapılmıştır. İlk olarak

modelde oluşan stres analizi yapılmıştır. Kuvvet altındaki modelin stres analizi

Von Mises kriteriyle çözümlenmiştir.

Von Mises Gerilmesi: Üç boyutlu katı modellerin gerilme analizini yapmak amaçlı

kullanılan bir yöntemdir. Çözümleme yapılırken bütün asal gerilmeler göz önüne

alınır. Katı modele etki eden üç yöndeki asal gerilmelerin üç yönde koordinat

ekseni olarak düşünülmesine dayalı bir çözümlemedir. Meydana gelen şekil

değiştirmenin sapma bileşeninden kaynaklandığı düşüncesi üzerine kriter

belirlenmiştir. Sapma tansörünün ilk katsayısı olan J1 ve üçüncü katsayısı olan J3

ihmal edilerek ikinci katsayı olan J2 değerine odaklı bir formülizasyon söz

konusudur. Sapma tansörünün ikinci katsayısı aşağıdaki şekilde yazılır.

j2 =1

6[(σ1 − σ2)2 + (σ2 − σ3)2 + (σ3 − σ1)2] (3.9)

Burada J2 sapma tansörünün ikinci katsayısını, σ1, σ2 ve σ3 eksenlerde meydana

gelen ana gerilmeleri ifade eder.

39

Modelde akma meydana gelebilmesi için belirli bir sınırın aşılması gerektiğine

vurgu yapılır. Sapma tensörünün ikinci sabit katsayısı olan J2 değerinin k2 ile

tanımlanan bir sınır değerini aşması sonucu akma oluşumunun gerçekleşeceği

vurgulanır. Von Mises Gerilmesi matematiksel olarak aşağıdaki denklemle ifade

edilir.

f(J2) = J2 − k2 = 0 (3.10)

Sabit k değerinin çözümlemesi için tek yönlü bir gerilme analizi yapılır.

Çözümleme sonucu elde edilen k değeri üç yönlü asal gerilmenin olduğu

denklemde yerine yazılması sonucu Von Mises Gerilme denklemi son halini alır.

Asal gerilmeler kullanılarak çözümlemesi yapılan denklemin son hali aşağıdadır.

σv = √ 1

2[(σ1 − σ2)2 + (σ2 − σ3)2 + (σ3 − σ1)2] (3.11)

Burada σv, Von Mises Gerilmesini ifade eder.

Model için ayrıca eşdeğer gerinim analizi de yine bilgisayar programıyla

çözümlenmiştir.

Eşdeğer Gerinim: Katı modelin her bir elemanında meydana gelen birim

değişimin tüm modele olan oranıdır. Fiziksel bir deformasyon olarak da

tanımlanır. Kuvvet altındaki modelde oluşan gerilmelerle birlikte aynı zamanda

gerinmeler de meydana gelir. Gerinim değeri sadece bir büyüklük olup birimi

yoktur. Eşdeğer gerinim aşağıdaki şekilde çözümlenir.

ε = 2 [(ε1 + ε2)

3]

12

(3.12)

ε1 =1

2[(EPSX − ε∗)2 + (EPSY − ε∗)2 + (EPSZ − ε∗)2] (3.13)

40

ε2 =1

4[(GMXY)2 + (GMXZ)2 + (GMYZ)2] (3.14)

ε∗ =1

3(EPSX + EPSY + EPSZ) (3.15)

Burada ɛ eşdeğer gerinimi, ɛ1, ɛ2, birinci ve ikinci ana yöndeki normal gerinimleri,

ɛ* ortalama normal gerinimi tanımlar. ESPX, EPSY, ESPZ, seçili referans

geometrisinin X, Y ve Z yönlerindeki normal gerinimlerini temsil eder. GMXY,

seçili referans geometrisinin YZ düzleminde Y yönündeki yırtılma gerinimini

ifade eder. GMXZ, seçili referans geometrisinin YZ düzleminde Z yönündeki

yırtılma gerinimini ifade eder. GMYZ, seçili referans geometrisinin XZ düzleminde

Z yönündeki yırtılma gerinimini tanımlar.

Analizi yapılan katı modelde yer değiştirme miktarı da çözümlenmiştir.

Yer Değiştirme Analizi: Bu analizde katı modelde oluşan yer değiştirme miktarı

çözümlenir. Modelin karakteristik uzunluğu olan L değeri aşağıda

gösterilmektedir.

L = √ ∑[((Xi − Xc)2 + (Yi − Yc)2 + (Zi − Yc)2) ∕ N]

N

i=1

(3.16)

Denklemde Xi, Yi ve Zi düğüm i’nin koordinatlarıdır. Xc, Yc ve Zc değerleri katı

modelin merkez geometrik koordinatlarıdır. N, modelde belirlenen toplam

düğüm sayısıdır.

Çözümleme için öncelikle modeli oluşturan her bir bileşen için malzeme seçimleri

yapılmıştır. Sonrasında bu malzemeler uygulanarak bileşenlerin özellikleri

belirlenmiştir. Daha sonrasında çözümleme işlemine geçilmiştir.

41

Hareketli plaka için malzeme seçimi olarak Solidworks programı veritabanında

bulunan döküm demir olan DIN Demir 0.7050 (EN-GJS-500-7) seçilmiştir.

Malzemenin özellikleri Çizelge 3.2’de gösterilmektedir.

Çizelge 3.2. DIN demir 0.7050 (EN-GJS-500-7) özellikleri

ÖZELLİK DEĞER BİRİMLER

Elastikiyet Modülü 1,20E+09 N/mm2

Poisson Oranı 0.26 Yok

Yırtılma Modülü 6500 N/mm2

Kütle Yoğunluğu 7250 kg /m3

Gerilme Mukavemeti 500 N/mm2

Akma mukavemeti 320 N/mm2

Termal Genişleme Katsayısı 1.15e-05 /K

Termal İletkenlik 58 W/(m·K)

Özgül Isı 460 J/(kg·K)

Hareketli plakanın özellikleri Çizelge 3.3’te gösterilmektedir.

Çizelge 3.3. Hareketli plakanın özellikleri

ÖZELLİK DEĞER BİRİM

Kütle 2544,05 kg

Hacim 0,350904 m3

Yoğunluk 7250 kg /m3

Ağırlık 24931,7 N

Döner tabla malzemesi olarak Solidworks programı veritabanında bulunan çelik

türü olan DIN Çelik 1.0570 (S355J2G3) seçilmiştir. Malzemenin özellikleri Çizelge

3.4’te gösterilmektedir.

42

Çizelge 3.4. DIN çelik 1.0570 (S355J2G3) özellikleri





Kütle Yoğunluğu 7800 kg/m3

Gerilme Mukavemeti 490 N/mm2

Akma mukavemeti 315 N/mm2

Termal Genişleme Katsayısı 1.1E-05 /K



Döner tablanın özellikleri Çizelge 3.5’te gösterilmektedir.

Çizelge 3.5. Döner tablanın özellikleri


Kütle 478,129 kg

Hacim 0,0612986 m3



Söz konusu makinaya etki eden kuvvet ilk olarak hareketli plakanın orta kısmına

uygulanır. Kuvvet yatay olarak hareketli plakanın orta kısmına itmeyi sağlamak

amacıyla uygulanır. Hareketli plakaya ve döner tablaya etki eden kuvvet Şekil

3.3’te gösterilmektedir.

43

Şekil 3.3. Hareketli plaka ve döner tabla modeline etki eden kuvvet

Modelin Solidworks programında analizi Mesh (çözüm ağı) yöntemiyle

yapılmıştır. Analizin yapılabilmesi için modelin tamamı 106871 elemana ve

164256 düğüme ayrıştırılmıştır. Her bir eleman ve düğüm noktası için analiz

yapılarak katı model çözümlemesi sağlanmıştır. Şekil 3.4’te modele uygulanan

çözüm ağı gösterilmektedir.

44

Şekil 3.4. Hareketli plaka ve döner tabla modeline uygulanan çözüm ağı

3.2.2. İtici mekanizmaya etki eden kuvvet analizi

İtici mekanizma bileşenleri olan sabit plaka, hareketli plaka, döner tabla ve

kalıptan oluşan bir modelin bilgisayar ortamında statik analizi çözümlenmiştir.

Bileşenlerden oluşan modelin montajı Şekil 3.5 ’te gösterilmektedir.

45

Şekil 3.5. İtici mekanizma modeli

Sabit plaka için malzeme seçimi olarak Solidworks programı veritabanında

bulunan döküm demir olan DIN Demir 0.7050 (EN-GJS-500-7) seçilmiştir. Sabit

plaka ve hareketli plaka için seçilen malzeme türleri aynı olmakla birlikte

malzemenin özellikleri Çizelge 3.1’de gösterilmektedir. Sabit plakanın özellikleri

Çizelge 3.6’da gösterilmektedir.

46

Çizelge 3.6. Sabit plakanın özellikleri


Kütle 3097,76 kg

Hacim 0,427277 m3



Döner tabla malzemesi olarak Solidworks programı veritabanında bulunan çelik

türü olan DIN Çelik 1.0570 (S355J2G3) seçilmiştir. Malzemenin özellikleri Çizelge

3.9’da gösterilmektedir.

Kalıp malzemesi olarak Solidworks programı veritabanında yer alan çelik türü

olan Alaşım Çelik seçilmiştir. Malzemenin özellikleri Çizelge 3.7’de

gösterilmektedir.

Çizelge 3.7. Alaşım çelik özellikleri





Kütle Yoğunluğu 7700 kg/m3

Gerilme Mukavemeti 7.238.256 N/mm2

Akma mukavemeti 620.422 N/mm2

Termal Genişleme Katsayısı 1.3E-05 /K



Kalıp özellikleri Çizelge 3.8’de gösterilmektedir.

47

Çizelge 3.8. Kalıp özellikleri


Kütle 1597,617 kg

Hacim 0,2074829 m3



İtici mekanizma grubuna etkiyen kuvvet yatay olarak etki eder. Kalıp kapalı

haldeyken itici mekanizmanın tamamına etki eden kuvvet Şekil 3.6’da

gösterilmektedir. Kuvvet hareketli plakanın orta kısmına uygulanır.

Şekil 3.6. İtici mekanizma modeline etki eden kuvvet

İtici mekanizmaya etkiyen kuvvet analizi bilgisayar ortamında çözümlenmiştir.

Çözümleme Solidworks Simulation eklentisiyle yapılmıştır. Analizin yapılması

48

için Mesh (çözüm ağı) yöntemi kullanılmıştır. Çözümleme yapılması itici

mekanizma modeli 255497 adet düğüm ve 167222 adet elemandan

oluşturulmuştur. Her bir düğüm ve eleman çözümlemesi yapılarak katı model

çözümlemesine ulaşılmıştır. Katı modele uygulanan çözüm ağı Şekil 3.7’de

gösterilmektedir.

Şekil 3.7. İtici mekanizma modeline uygulanan çözüm ağı

49

4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA

4.1. Parametre Hesaplamaları Sonuçları

380 ton yatay eksenli çift enjeksiyon üniteli bir plastik enjeksiyon makinasında,

hammadde olarak düşük yoğunlukta polietilen ve polipropilen seçilerek

yapılaran hesaplamalar sonucu elde edilen her bir enjeksiyon ünitesi için basılan

maksimum gramaj değerleri Çizelge 4.1’de gösterilmektedir.

Çizelge 4.1. Hammaddelerin gramajı

Seçilen Malzeme Hammadde miktarı

Polietilen (Düşük Yoğunluklu) 1062

Polipropilen 1038

Basınç değeri 180 bar olan bir pompanın kullanıldığı, 180x200 mm boru

kullanılarak imal edilen, rot çapı 100 mm olan bir hidrolik silindirin itme kuvveti,

çekme kuvveti ve alan hesapları Çizelge 4.2’de gösterilmektedir.

Çizelge 4.2. Hidrolik silindir için hesaplanan kuvvet ve alan değerleri

İtme Kuvveti(ton) 45,78

İtme Alanı(cm²) 254,34

Çekme Kuvveti(ton) 31,65

Çekme Alanı(cm²) 175,84

Demir-karbon çeliği (St37) malzemeden yapılmış 200 mm çapında 4 adet itici

kolondan oluşan 380 tonluk yatay eksenli çift enjeksiyon üniteli bir enjeksiyon

makinasında itici kontrol kolon hesapları Çizelge 4.3’te gösterilmektedir.

50

Yapılan hesaplar sonucunda her bir kolona etkiyen kuvvet emniyet kuvvetinden

küçük olduğu için sistemin güvenilir bir şekilde işleyeceğini söylemek

mümkündür.

Çizelge 4.3. İtici kolon kontrol hesabı

Emniyet Gerilmesi (N/mm²) 107,5

Akma Dayanımı (N/mm²) 215

Emniyet Kuvveti (N) 3375500

Kolona Etkiyen Kuvvet (N) 931950

Emniyet Katsayısı 2

İtici Kolon Alanı (mm²) 31400

Örnek olarak alt yarıçapı 60 mm, üst yarıçapı 100 mm ve yüksekliği 90 mm olan,

dış kısmında 0,6 mm kalınlığında PP ham malzeme, iç kısmında 0,7 mm

kalınlığında PC ham malzeme kullanılarak çift enjeksiyon üniteli plastik

enjeksiyon makinasında elde edilen çift renkli bir bardak için gerekli olan

mengene kapama kuvveti hesabı Çizelge 4.4’te gösterilmektedir.

Çizelge 4.4. Mengene kapama kuvveti hesapları

PP PC

Alan (cm²) 78,5 76,62

Akış mesafesi (mm) 120 120

Et kalınlığı (mm) 0,6 0,7

Spesifik Basınç (bar) 800 1150

Kapama Kuvveti (ton) 128 180

Yapılan hesaplar sonucunda elde edilen mengene kapama kuvveti değerleriyle

karşımıza çıkan sonuç olarak 380 tonluk yatay eksenli ve çift enjeksiyon üniteli

bir plastik enjeksiyon makinasının bu ürünün eldesi için gerekli tonaj değerini

sağladığını ve işlemi gerçekleştirebileceğini söylemek mümkündür (Şekil 4.1).

51

Şekil 4.1. Çift enjeksiyon ürünü bardak

4.2. Üç Boyutlu Analiz Sonuçları

Bu çalışmada yatay eksenden ve çift enjeksiyon ünitesinden oluşan plastik

enjeksiyon makinasının bilgisayar destekli çözümleme programıyla çeşitli

analizleri yapılmıştır. Makinanın analizi için, hareketli plakanın kızak üzerindeki

yatayda ileri geri hareketinin sınır noktaları seçilmiştir. İlk durumda analizi

yapılan model, hareketli plaka ve döner tabla olmak üzere iki bileşenden

oluşmaktadır. İkinci durumda model dört bileşenden oluşmaktadır. Hareketli

plaka ve döner tablanın yanı sıra kalıp ve sabit plakada analizi yapılan modelin

bileşenlerini oluşturur. İki durum içinde yatayda 3800000 N’luk bir itme kuvveti

uygulanması söz konusudur. İki farklı durum için bilgisayar destekli mühendislik

programıyla gerilme analizi Von Mises Yöntemiyle çözümlenmiştir.

Her iki durumda mevcut modeller için yer değiştirme analizleri yine bilgisayar

ortamında çözümlenmiştir. Her iki model içinde maksimum yer değiştirme yükü

ilk karşılayan hareketli plakanın orta kısmında oluşmaktadır.

Her iki model için eşdeğer gerinim analizleri yine bilgisayar destekli çözümleme

programıyla yapılmıştır. Birinci model için maksimum eşdeğer gerinim değeri

52

yaklaşık olarak 0,001 ve ikinci model için maksimum eşdeğer gerinim değeri

yaklaşık olarak 0,0009’dur.

Solidworks Simulation eklentisinde kuvvet altındaki modelin stres analizi von

mises kriteriyle çözümlenmiştir. Analiz sonucunda elde edilen değerler ve

çözümleme Şekil 4.2’de gösterilmektedir. Stresin maksimum ve minimum

değerleri plaka üzerinde gösterilmiştir.

Şekil 4.2. Hareketli plaka ve döner tabla modelinin stres analizi

Model üzerinde oluşan maksimum gerilme yaklaşık olarak 280 MPa ve minimum

gerilme 0,008 MPa’dır. Maksimum gerilme noktası hareketli plaka üzerinde

bulunan kolon mil deliğinin iç kısmındadır. Minimum gerilme noktası ise yine

hareketli plaka üzerinde kolon mil deliğinin dış kısmında yer almaktadır.

Modelde meydana gelen maksimum stres noktası Şekil 4.3’te gösterilmektedir.

53

Şekil 4.3. Hareketli plaka ve döner tabla modelinde maksimum stres noktası

Kuvvet uygulanan modelde meydana gelen yer değiştirme çözümlemesi Şekil

4.4’te gösterilmektedir. Modelde gerçekleşen maksimum yer değiştirme kırmızı

renkle gösterilen kuvvetin uygulandığı orta kısımda gerçekleşir. Minimum yer

değiştirme mavi renkle gösterilen mesnetlenmiş kolon milinin dış kısmında

oluşur. Modelin orta kısmında yaklaşık olarak 0,84 mm yer değiştirme

oluşmaktadır. Minimum yer değiştirme noktası kolon mil deliğinin iç kısmında

olmakla birlikte kayda değer bir değişim oluşmamaktadır.

54

Şekil 4.4. Hareketli plaka ve döner tabla modelinde yer değiştirme analizi

Model için ayrıca eşdeğer gerinim analizi de yine bilgisayar programıyla

çözümlenmiştir. Maksimum eşdeğer gerinim hareketli plaka üzerinde kolon mil

deliğinin iç kısmında, minimum eşdeğer gerinim kolon mili deliğinin dış kısmında

oluşmaktadır. Şekil 4.5‘de analiz sonuçları ve çözümleme gösterilmektedir.

55

Şekil 4.5. Hareketli plaka ve döner tabla modelinde eşdeğer gerinim analizi

Kuvvet altındaki itici mekanizma modelinin stres analizi von mises kriteriyle

çözümlenmiştir. Analiz sonucunda elde edilen değerler ve çözümleme Şekil

4.6’da gösterilmektedir. Stresin maksimum ve minimum değerleri model

üzerinde gösterilmiştir. Model üzerinde oluşan maksimum gerilme 187 MPa ve

minimum gerilme 0,003 MPa’dır. Model üzerinde oluşan maksimum gerilme

hareketli plakanın iç kısmında, minimum gerilme ise yine hareketli plaka

üzerinde bulunan kolon mil deliğinin dış kısmında oluşur.

56

Şekil 4.6. İtici mekanizma modeli stres analizi

Modelde meydana gelen maksimum stres noktası Şekil 4.7’de gösterilmektedir.

Şekil 4.7. İtici mekanizma modelinde gerçekleşen maksimum stres noktası

Kuvvet uygulanan itici mekanizmada yer değiştirme çözümlemesi Şekil 4.8’de

gösterilmektedir. Maksimum yer değiştirme kırmızı renkle gösterilen kuvvetin

uygulandığı orta kısımda gerçekleşir. Minimum yer değiştirme mavi renkle

57

gösterilen mesnetlenmiş sabit plakada bulun kolon mili deliğinin etrafında

oluşur. Maksimum noktada yaklaşık olarak 0,58 mm yer değişimi söz konusudur.

Minimum yer değiştirme noktasında kayda değer bir değişim oluşmamıştır.

Şekil 4.8. İtici mekanizma modeli yer değiştirme analizi

Minimum yer değiştirme noktası Şekil 4.9’da gösterilmektedir.

Şekil 4.9. İtici mekanizma modeli minimum yer değiştirme noktası

58

Hareketli plaka için ayrıca eşdeğer gerinim analizi de yine bilgisayar programıyla

çözümlenmiştir. Şekil 4.10‘da analiz sonuçları ve çözümleme gösterilmektedir.

Şekil 4.10. İtici mekanizma modeli eşdeğer gerinim analizi

Modelde meydana gelen maksimum gerinim noktası Şekil 4.11’de

gösterilmektedir. Model için maksimum eşdeğer gerinim değeri 0,0009’dur ve

hareketli plakanın iç kısmında oluşmaktadır.

Şekil 4.11. İtici mekanizma modeli maksimum gerinim noktası

59

Yapılan analizlere ek olarak tek enjeksiyon üniteli plastik enjeksiyon

makinalarından farklı olarak fazladan eklenen makina bileşenleri açıklanmıştır.

Bu bileşenlerin yeni sistemdeki görevleri anlatılmıştır. Makinayı oluşturan sistem

elemanları açıklanmıştır. Eldesi sağlanan yeni ürünlerden örnekler verilmiştir.

Makinanın çevrim aşamaları anlatılmıştır. Bir ürün eldesinde geçen çevrim süreci

ele alınmıştır. Tanecik haldeki plastik ham malzemenin önce eriyik hale geldiği,

sonrasında kalıp içerisinde soğutularak katılaştığı ve üretimin tamamlanarak

ürün eldesi sağlandığı tüm aşamalar açıklanmıştır. Makinanın hareketli

bileşenlerinin yataydaki hareketi gösterilmiştir.

Makinayla ilgili ürün gramajı, hidrolik silindir için itme ve çekme kuvvetleri, itici

kolona etkiyen kuvvet ve mengene kapama kuvveti hesaplanmıştır. Yapılan

hesaplamalar neticesinde elde edilen değerler tablolar halinde verilmiştir.

Aynı kalıpta farklı iki ham malzeme seçilerek hesaplanan gramaj değerlerinin

farklı olduğu görülmüştür. Yine iki farklı plastik ham malzemenin enjeksiyon

işlemiyle tek bir parçayı oluşturduğu çevrim için gerekli olan kapama ünitesi

hesabı yapılarak elde edilen değerler tablo olarak verilmiştir. Makinanın hidrolik

silindiri ve itici kolonlarıyla ilgili kuvvet hesapları yapılmış ve elde edilen

sonuçlar yine tablo halinde verilmiştir.

60

5. SONUÇ VE ÖNERİLER

Bu çalışmada yatay eksenli ve çift enjeksiyon üniteli bir plastik enjeksiyon

makinasının tasarımı incelenmiş, statik kuvvet analizi yapılmıştır. 3800000

Newton itme kuvveti uygulanan makinada oluşan gerilmeler, şekil değiştirme

miktarları ve eşdeğer gerinimler bilgisayar destekli analiz programıyla

çözümlenmiştir. Makinaya uygulanan kuvvetin makinaya olan etkilerinin

ayrıntılı şekilde çözümlenmesi amaçlanmıştır. Kuvvet altındaki makinada oluşan

maksimum gerilme, şekil değiştirme ve eşdeğer gerinim değerlerinin oluştuğu

noktalar tespit edilmiştir. Elde edilen değerler doğrultusunda makinanın mevcut

halinin geliştirilmesi, makina için hasar kriter çözümlemesi ve oluşabilecek

hasarlara karşı çeşitli iyileştirmelerin yapılması amaçlanmıştır.

Makinada imalatı yapılacak ürünler için maksimum gramaj hesabı yapılmıştır.

Hidrolik silindir ve itici kolonlara etkiyen kuvvetler hesaplanmıştır. İmalatı

yapılmak istenen bir ürün için gerekli olan makina mengene kapama kuvveti

hesaplanmıştır.

Fazladan bir enjeksiyon ünitesinin sağladığı faydalar, sektöre kazanımları

anlatılmıştır. Özellikle ürün çeşitliliğine, tasarımına sağladığı katkılar göz önünde

bulundurularak sektör için önemine değinilmiştir.

Çift enjeksiyonlu plastik enjeksiyon makinasını oluşturan bileşenler anlatılmıştır.

Makinayı oluşturan kısımlar açıklanmış, görevleri anlatılmıştır. Makinanın

çalışma prensibi açıklanmış, tek enjeksiyon ünitesinden farkları ortaya

konmuştur. Çift enjeksiyon üniteli plastik enjeksiyon ünitesinin özellikleri

anlatılmıştır. Makınanın tek enjeksiyon üniteli plastik enjeksiyon makinasına

nazaran avantajları, artıları tespit edilmiştir.

Sonuç olarak çift enjeksiyon üniteli plastik enjeksiyon makinaları sektörde

farkındalık yaratmak adına ciddi bir çalışma ve yöntemdir. Bu çalışmadaki

analizlerin, çift enjeksiyon uygulamalarının geliştirilmesine katkı sunması,

yapılan çalışmalara ışık tutması beklenmektedir.

61

KAYNAKLAR ALDEMİR, 2018. Termoplastik Malzemeler, Erişim Tarihi: 06.06.2018

https://www.aldemirltd.com/polymer Can, C., 2008. Plastik Enjeksiyon Kalıplamada Termoplastik Malzemelerin

Modelleme ve Analizleri, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne.

Caro ve Kastra, 2019. Çift Renk Sandalye. Erişim Tarihi: 10.04.2019

https://www.kastra.com.tr/ Gao, J., Fei, G. R., Zhang, P., Huang, J., Xu L. L., 2012. Recent Development of the Bi-

color Injection Molding, Applied Mechanics and Materials, 229-231, 2440-2443.

Ekin Makina, 2017. Plastik Enjeksiyon Makinaları Kataloğu. Gemini Group, 2019. Two Shot Molding Process. Erişim Tarihi:15.02.2019

https://geminigroup.net/ Hüner, Ü., 2008. Plastik Esaslı Kompozit Malzemelerin Sıcak Birleştirme

İşlemlerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne.

İMO, 2018. Yapısal Çelik Kaliteleri. Erişim Tarihi: 15.03.2019

http://www.imo.org.tr/resimler/dosya_ekler/ceafa528942d470_ek.pdf?tipi=84&turu=X&sube=0

Kamber, Ö. Ş., 2008. Plastik Enjeksiyon Kalıplarında Basınç ve Sıcaklık

Parametrelerinin Ürün Kalitesine Etkileri ve Taguchi Yöntemi ile Optimizasyonu, Doktora Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Özbek, İ., 2013. Plastik Enjeksiyon Makinesi Seçiminde Aksiyomatik Tasarımı

Yaklaşımı, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

PAGEV, 2016. Dünya ve Türkiye Sektör İzleme Raporu. PAGEV, 2018. Ege Bölgesi Plastik Sektör Raporu. PAGEV, 2019. Elastomerler. Erişim Tarihi:10.04.2019

https://www.pagev.org/elastomerler PAGEV, 2017. Plastiğin Tarihçesi. Erişim Tarihi: 08.04.2018.

https://www.pagev.org/tarihce

https://www.aldemirltd.com/polymer

https://www.kastra.com.tr/

https://geminigroup.net/



https://www.pagev.org/elastomerler

https://www.pagev.org/tarihce

62

PAGEV, 2014. Plastik Nedir?. Erişim Tarihi: 04.10.2018 https://www.pagev.org/plastik-nedir

PAGEV, 2015. Polietilen. Erişim Tarihi: 06.10.2018

https://www.pagev.org/polietilen PLASFED, 2012. Türkiye Plastik Sektörü İzleme Raporu. PLASFED, 2019. Plastik Sanayiciler Federasyonu Dergisi, 1(25), 127s. İSTANBUL Protec, 2019. Spesifik Basınç Değerleri. Erişim Tarihi: 05.03.2019

https://www.protec.com.tr/faydal-bilgiler/172-mengene-kilitleme-guecue

Rao, N., O’Brien, K., 1998. Design Data For Plastics Engineers, Hanser Publishers,

Munich. Statista, 2018. Global Plastic Production From 1950 to 2017. Erişim Tarihi:

08.04.2018 https://www.statista.com/statistics/282732/global-production-of-plastics-since-1950/

Teklehaimanot, S., 2011. Simulation And Design Of A Plastic Injection Mold,

Degree Thesis, Arcada University of Applied Sciences, Helsinki. Teknikport, 2012. Bazı Plastik Türlerinin Özellikleri. Erişim Tarihi: 02.01.2018

http://www.teknikport.com/2012/04/plastik/ Yaşar, H., 1992. Plastikler Dünyası, TMMOB Yayınları

https://www.pagev.org/plastik-nedir

https://www.pagev.org/polietilen



https://www.statista.com/statistics/282732/global-production-of-plastics-since-1950/

https://www.statista.com/statistics/282732/global-production-of-plastics-since-1950/

http://www.teknikport.com/2012/04/plastik/

63

ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı : Çağdaş ŞARMAN Doğum Yeri ve Yılı : İstanbul, 1990 Medeni Hali : Bekar Yabancı Dili : İngilizce E-posta : [email protected] Eğitim Durumu Lise : Bahçeşehir Atatürk Lisesi, 2008 Lisans : SDÜ, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Mesleki Deneyim BSL Elektromekanik MMC 02.2014-09.2014 Norm Elektromekanik MMC 12.2014-03.2015 Yayınları

Taranmış Fotoğraf

(3.5cm x 3cm)

yatay eksenlİ ve Çİft enjeksİyonlu plastİk enjeksİyon …tez.sdu.edu.tr/tezler/tf04383.pdf ·...

Documents