plastik enjeksiyon kalıplar soğutma sistemi

Tasarım Seminerleri 3.5. P.E.K.- Soğutma Sistemi 1 MMG Consulting & Engineering

2.5.Plastik Enjeksiyon Kalıpları- Soğutma Sistemi


İçerik

1. Kalıp Sıcaklığının önemi2. Kalıp sıcaklığının çevrim süresine etkisi3. Soğutma Süresi Hesabı4. Soğutma Sisteminin tasarımı


Kalıp Sıcaklığının Etkileri (1/2)

Tkalıp YÜKSEK=> Eriyik Viskositesi düşük.

=> Daha iyi, kolay doldurma (+)=> Eriyik Sıcaklığı daha yüksek

=> Daha uzun çevrim süresi (-)

Tkalıp DÜŞÜK=> Eriyik Viskositesi yüksek.

=> Daha zor doldurma (-)=> Eriyik Sıcaklığı daha düşük

=> Daha kısa çevrim süresi (+)


• Çevrim süresi Parça Kalitesi

Kalıp Sıcaklığının Etkileri (2/2)

Optimum Kalıp Sıcaklığı


Soğutma Sistemi

• T soğutma sıvısı < Teriyik

• T soğutma sıvısı : 0-10° C => 60-80 °C => 160-175° C

Kalıp sıcaklığı

PS 10 – 30 °C

ABS 40-55 °C

PC 60-80 °C

PSU 120–150 °C

SOĞUTMA

Kalıbın içinde açılan kanallardan bir soğutma sıvısı dolaştırılarak her çevrimde kalıpta biriken ısıyı uzaklaştırmak

Soğutma Sistemi => Isı Düzenlemesi / KontroluCooling System => Heat Regulation


Kalıp = Isı Eşanjörü

T soğutma sıvısı < Teriyik

Soğutma Sistemi => Isı Düzenlemesi / KontroluCooling System => Heat Regulation

AMAÇ :

• Enjeksiyon süresince sabit kalıp sıcaklığı ile çalışmak

• Parçada homojen bir sıcaklık dağılımı elde emek

Enjeksiyon Verimliliği Isı Transfer Kalitesi


Kalıbın içinde ...

Isı TransferiTkalıp < Teriyik Eriyik plastik soğur

Kalıbın ısı regülasyonu sistemi standart bir parça kalitesi için kalıbı sabit sıcaklıkta tutabilmelidir.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150 200 250 300 350

Çevrim Sayısı

Kalıp

Sıc

aklığ

ı


Soğutma Sistemi - Parça Kalitesi

Kalıp yüzey sıcaklığı, plastik parçadaki

– yüzey görünümünü, parlaklık– Çekme ve Çarpılmayı, – iç gerilmeleri,– boyutsal ve geometrik sapmaları

etkiler.


Parça Kalitesi

Yarı-kristalin termoplastiklerde, kalıp yüzeyi sıcaklığı kristalizasyon oranını etkiler.

Düşük Kalıp Sıcaklığı

Daha kısa sürede soğuma

Kristalizasyon için daha az zaman

Daha düşük oranda kristalizasyon

1.) Çekme oranında değişim2.) İkinci çekme oranında değişim.


Parça Kalitesi

Katkısız Polyamid 6 (Durethan B30S) malzemede,

çekirdek duvar sıcaklığının

parçadaki Birinci ve İkinci çekmelere etkisi


Parça Kalitesi

• Çekirdek yüzey sıcaklığının parçadaki çarpılmaya etkisi


Kalıp Sıcaklığının Etkileri

1. Kalıp Sıcaklığı ARTARSA => Soğutma Süresi (=Çevrim Süresi) ARTAR.

2. Çöküntü izleri : DÜŞÜK kalıp sıcaklığı ile azalır.3. Çekme Oranı : DÜŞÜK kalıp sıcaklığı ile azalır.4. Kozmetik hatalar (Parlaklık, Akış izleri, portakallanma) :

Kalıp sıcaklığından etkilenir.5. Malzeme akış izleri : ARTAN kalıp sıcaklığı ile AZALIR.6. Soğuk Birleşme İzleri : ARTAN kalıp sıcaklığı ile AZALIR.7. ÇAPAK : DÜŞÜK kalıp sıcaklığı ile önlenir8. DİŞİDE KALMA : Erkek taraf kalıp sıcaklığı AZALTILARAK

önlenebilir.


Kalıbın Isı Regülasyonu Sistemi- Beklenenler

• Hedeflenen kalıp yüzey sıcaklığı değeri hassas olarak elde edilmeli,

• Kalıp yüzeyinin her bölgesi aynı sıcaklıkta olmalı,

• Soğutma süresini, dolayısı ile çevrim süresini, azaltırken parça kalitesini bozmayacak soğutma tasarımı elde edilmelidir.


Kalıp Sıcaklığının Çevrim Süresine Etkisi

Toplam çevrim süresi

ZAMAN

ZAMAN

te

t2

t3

tctht injt1

KALIPAÇIK

KALIPKAPALI

TKALIP(ºC)

t 1 = Kalıp Kapanma Süresi, f ( Vkapama , Kalıp Açıklığı)

t inj = Enjeksiyon Süresi, f ( Parça Hacmi,Enj. Hızı, Yolluk Tasarımı)

t h = Enj. Tutma Süresi, f ( Yolluk giriş Kesidi, Malzeme)

t c = Soğutma Süresi, f ( Et kalınlığı, Malz.Ther.Difz., Sıcaklıklar)

t 2 = Kalıp Açılma Süresi, f ( Vkapama , Kalıp Açıklığı)

t e = Parça Çıkarma Süresi, f ( İtici Stroku, Vı )

t 3 = Kalıp Açık Kalma Süresi,


Kalıp Sıcaklığının Çevrim Süresine Etkisi

Wmin : Enjeksiyon öncesi kalıp yüzey sicaklığı,

M : Malzeme sıcaklığı Wmax : Enjeksiyon başında

kalıp yüzey sıcaklığı.

Soğuma süresi içinde , kalıp yüzeyinden soğutma kanallarına olan ısı transferi sonucu yüzey sıcaklığı azalmakta.

Plastik ve Kalıp arasındaki Isı transferi

Wmin

M

Wmax


Kalıp Sıcaklığının Değişimi

Üretim sırasında Kalıp Yüzey Sıcaklığı değişimi

• Wmin : Min kalıp yüzey sıcaklığı

• W : Ort. kalıp yüzey sıcaklığı

Wmax : Max kalıp yüzey sıcaklığı

Kalıptaki Isı TransferiKalıp malzemesininIsı iletim Katsayısına

bağlıdır.


Etkin Isı Transferi

• Whirpool bulaşık makinası ön panosu kalıbında erkek çekirdeği komple BeCu dan yapmıştır.

• 420 paslanmaz çelikten yapılan kalıba göre -çevrim süresi % 20 azalmış, -köşeden köşeye çarpılma miktarı 1mm den 0,5 mm ye düşmüş, -parçanın estetik kalitesi artmış,-çöküntü izleri azalmıştır.

• Çöküntü probleminin çözülmesi ile parçanın üretiminde daha düşük enjeksiyon ve ütüleme basınçları kullanılabilmiş ve artık gerilmesiz parçalar elde edilebilmiştir.


Soğutma Süresi Hesabı

Soğutma süresini

– Parça Et Kalınlığı– Kalıp Gözündeki Eriyik Sıcaklığı– Kalıp Sıcaklığı– Kalıptan çıkarma sıcaklığı

belirlemektedir.


Soğutma Süresine Et Kalınlığının Etkisi

we

wmc TT

TTa

ht4ln2

2

we

wmc TT

TTa

Rt 6023.1ln173.02

Plaka geometrinin orta kesidinin Te sıcaklığına düşmesi için gereken süre

Silindir geometrinin orta kesidinin Te sıcaklığına düşmesi için gereken süre

Tm : Eriyik sıcaklığıTw : Kalıp SıcaklığıTe : Kalıptan çıkış sıcaklığı

Soğutma süresi parça et kalınlığının karesi ile doğru orantılıdır.


Soğutma Süresine Kalıp Sıcaklığının Etkisi


Soğutma Süresine Kalıptan Çıkarma Sıcaklığının Etkisi


Kalıp Çeliklerinin Isı İletkenlikleri

Tipik çelikler

Özel soğutma için kullanılan çelikler


Sıcaklık Kontrol (Soğutma) Sisteminin Tasarımı

Sıcaklık kontrolu sisteminin iki temel fonksiyonu vardır :

1-Kalıpta mümkün olduğu kadar uniform bir sıcaklık dağılımı sağlamak.

2-Kalıp gözlerinde biriken ısıyı en kısa sürede uzaklaştırmak.


Deterjan Çekmecesi Sıcaklık Dağılımı


Uniform Yüzey Sıcaklığı



İç köşeler ısı transfer hızının daha düşük olabildiği tipik bölgelerdir.



Köşelerdeki iticiler ısı transfer hızını düşürerek çarpılmaya neden olabilirler.

İticileri köşelerden uzaklaştırıp köşelere özel soğutma koymak çevrim süresini ve geometrik stabiliteyi artırır.


Soğutma Kanalları TasarımıHızlı Soğutma

Türbülanslı akış ısı transferini önemli oranda arttırır.

Re ³ 10.000 olduğunda Laminar akışın ³10 katı ısı transfer hızına ulaşılmış olur.

PRATİK KURAL :

Debi (lt/dk) = 0.52*soğutma kanalı

Örn : Çap = 10 mm => 5.2 lt/dk. olmalıdır.


Soğutma Sistemi Etkinliği (1/2)

1. Soğutma sıvısı verimi :• Re 10.000 Turbulanslı akış Yüksek Isı Transfer Hızı

2. Soğutma sıvısı sıcaklığı• Malzeme, kalite ve çevrim süresi gereksinimlerine göre soğutma sıvısı sıcaklığı

seçilir.

3. Basınç Düşüşü• Akış hızının düşmesine neden olabilecek keskin dönüşler, bağlantı parçaları, • Fazla küçük çaplar, fazla uzun kanallar• Pgiriş = 5-6 kg/cm2; Pçıkış = ≥ 1 kg/cm2

4. Kalıp Çeliği Seçimi : • Kalıp malzemelerinin ısı iletkenlikleri


Soğutma Sistemi Etkinliği (2/2)

5. Soğutma kanalları arasındaki mesafe• Parça yüzeyi boyunca ve her iki yüzeyde de homojen sıcaklık dağılımı

oluşması

6. Soğutma kanallarının yerleşimi• Geometrik sınırlar içinde dengeli sıvı akışını sağlayacak, • Soğutma sıvısı sıcaklık değişimini minimize edecek (max : 3°C)• Basınç kayıplarını minimize edecek.

7. Soğutma sıvısı• 5 °C – 90 °C : Su• < 5 °C : Su-Glikol çözeltileri• > 90 °C : yağ


Soğutma Kanalları Tasarımı

Parça Et Kalınlığı(mm)

Parça –Su kanalı ekseni ara mesafesi (mm)

Su kanalları eksen ara mesafesi (mm)

Su kanalı çapı (mm)

0.0 – 1.0 11.3 – 15.0 10.0 – 13.0 4.5 – 6.0

1.0 – 2.0 15.0 – 21.0 13.0 – 19.0 6.0 – 8.5

2.0 – 4.0 21.0 – 27.0 19.0 –23.0 8.5 – 11.0

4.0 – 6.0 27.0 –35.0 23.0 – 30.5 11.0 – 14.0

6.0 – 8.0 35.0 – 50.0 30.5 – 40.0 14.0 – 18.0


Soğutma Kanalı Çevrimleri PARALEL ÇEVRİM

Su tek bir girişten birden fazla kanala beslenerek tek bir çıkıştan çıkar.İdeal durumda suyun tüm paralel kanallara aynı sıcaklık ve debide ulaşması istenir.

Avantajlar :-Su akış uzunlukları kısa => Daha az basınç düşüşü, daha düşük pompa kapasitesi gereksinimi-Su sıcaklığı seri çevrime göre daha sabit.


Soğutma Kanalı Çevrimleri PARALEL ÇEVRİM

Dezavantajlar :

İkincil kanallarda debi ana kanaldan daha düşük => Turbulans akışı sağlamak daha zor

Karmaşık tasarımlarda eşit debiyi sağlamak zor.


Soğutma Kanalı Çevrimleri SERİ ÇEVRİM

Dallanma yok. Tek giriş ve tek çıkış

Avantajlar :

• Tek kanalda debi yüksek => Türbulanslı akış

• Kalıp setup’ı daha kolay ve hızlı.• Debi tüm kanal boyunca sabit• Su kanalındaki bir tıkanma hemen

farkedilir.


Soğutma Kanalı Çevrimleri SERİ ÇEVRİM

Dezavantajlar :

• Tek kanal uzunluğu boyunca basınç düşüşü daha fazla => Aynı debi için daha yüksek pompa kapasitesi

• Kanal giriş ve çıkış sıcaklık farkı daha yüksek :

Soğutma homojenliğinin bozulması :- Tek gözlü kalıpta parçada çarpılma- Çok gözlü kalıpta gözler arasında farklılık.


Soğutma Suyu Manifoldu

• Hatalı su bağlanmasını önler

• Daha hızlı kalıp bağlama

• Basınç ve sıcaklığı sürekli okuma


Soğutma Tasarımı –Örnekler / Dişi Taraf

Tek Çevrim Çoklu Çevrim


Soğutma Tasarımı – Örnekler Erkek Taraf


Separatörlü Soğutma - Baffle

• Bir su kanalı üzerine açılan bir tek tarafı kapalı delik içine metal lehva çakılır.

• Erişilmesi zor erkek çeliklerde kullanılır.

• Tipik olarak 12 mm delik çapına kadar kullanılabilir.


Püskürtmeli Soğutma - BubblerSeparatörlü soğutmanın da giremeyeceği

kadar dar geometrilerde kullanılır. (5-6 mm delik çapı)

• Tüp şeklindeki Püskürtmeli soğutma elemanının içinden beslenen su tüpün dışından geri döner.

ÖRNEK UYGULAMA :Amortisör pimi


Soğutma Tasarımı –Örnekler-Erkek Çekirdek

Separatörlü soğutma

Separatörlü soğutmalar

ÇAMAŞIR MAKİNASI ÖN KAPAK


Soğutma Tasarımı-Örnekler- Çekirdekler


Soğutma Tasarımı -Örnekler

plastik enjeksiyon kalıplar soğutma sistemi

Education

Transcript of plastik enjeksiyon kalıplar soğutma sistemi