TOZ ENJEKSİYON KALIPLAMA MAKİNASININ HIZ KONTROLÜ

8/7/2019 TOZ ENJEKSYON KALIPLAMA MAKNASININ HIZ KONTROL

1/10

395I. ULUSAL HDROLK PNMATK KONGRES VE SERGS

TOZ ENJEKSYON KALIPLAMA MAKNASININ

ENJEKSYON HIZININ KONTROL

lhami YTYcel ERCAN

ZET

Enjeksiyon hznn toz enjeksiyon kalplama teknii ile retilen metal veya seramik paralarnkalitesinde ok etkisi olduu bilinmektedir. Doldurma faznda kalp ierisine giren debinin ( enjeksiyonhznn ) kontrol edilmesi; parann homojen bir yapya sahip olmas, yzey kalitesinin iyi olmas,dzenli katlamann salanmas, vb. zellikler asndan ok nemlidir. Bu alma ile enjeksiyonhznn hassas elektro-hidrolik servo kontrol amalanmtr. Bu alanda imdiye kadar yaplmalmalarda gz ard edilmi veya varsaymlarla yetinilmi ksmlar zerinde arlkla durularak tozenjeksiyon kalplama makinasnn fiziksel modeli oluturulmu ve davrann tanmlayan denklemlerbulunmutur. Gelitirilen simlasyon program deiik durumlar iin altrlmtr. Kurulan modelindorulanabilmesi iin bir deney dzenei tasarmlanm ve kurulmutur. Deneysel ve teorik sonularbirbiriyle karlatrlmtr.

GR

Enjeksiyon kalplama, eitli plastik paralarn retiminde youn olarak kullanlan net son ekilli birretim ilemidir. Polimer granller stlarak ergiyik hale getirilip zerine basn uygulanarak kalp iihacim doldurulur, malzeme soutulur ve istenilen son ekli alr.

Enjeksiyon kalplama ilemi bir toz-balayc karmna ekil vererek ve son aamada balaycuzaklatrlarak metal veya metal olmayan para retimi iin kullanlrsa bu retim tekniine tozenjeksiyon kalplama denir. zellikle konvansiyonel yntemler kullanlarak retilemeyen metalveya metal olmayan paralarn retiminde kullanlmaktadr. Net son ekilli bir retim teknii olarak,dkm, dvme ve talal kaldrma yoluyla para retimine maliyet asndan alternatifdir.

Konvansiyonel yntemlerle ilenmesi zor, karmak ekilli paralarn seri retimi iin ok uygundur.kinci bir ilem gerektirmeden girift geometrili paralar homojen ve tam younlukta retilebilmezellikleri, bu teknolojiyi birok alanda cazip hale getirmektedir. Askeri ve uzay endstrisindekibalang baarlarn ardndan, bilgisayar donanm, bask ve bro makinalar, elektrikli, manyetik veyar iletken cihazlarn retimi yannda, kimya, tekstil, otomotiv ve biyomedikal endstri gibi sivilalanlarda da youn olarak kullanlmaktadr. Toz enjeksiyon kalplama tekniine uygun malzemelerimdilik metaller, seramikler, intermetaller ve fiber takviyeli kompozitlerdir [16].

Toz enjeksiyon kalplamada, para boyutunun snrl olmas, byk kesit alan deiiminin sz konusuolmamas, para eklinde arplma, dzgn olmayan bzlme, enjeksiyon srasnda katlamanedeniyle istenilen yerde istenilen hidrolik basncn olumamas, karmak ekilli para retiminde iatlaklarn byyebilmesi gibi problemlerle karlalmaktadr [9] .

Toz enjeksiyon kalplamada enjeksiyon ilemi ksma ayrlr : doldurma aamas, gei aamas vesktrma aamas.


2/10


Doldurma aamasnda enjeksiyon hz hassas birekilde kontrol edilemezse parada boluklar veyagzenekler olumaktadr. Bu nedenle, jet oluumunu nleyecek ve doldurma safhasnda enjeksiyon

basncn dk tutacak ekilde bir enjeksiyon hz profilinin hassas olarak izlenmesi nemlidir.

Gei aamasnda uygun kontroln olmamas parann yanma ve arplmasna neden olmaktadr.atlaklardan ve yzeylerde ukurlardan kanabilmek iin sktrma aamasnda sktrma basncnnhassas kontrol gerekmektedir. Bunun nedenle, gei ve sktrma safhasnda bir kalp ii basnprofilinin hassas olarak izlenmesi nemlidir [11, 12]

Son zellikleri iyi toz metal veya metal-olmayan para retimini gerekletirebilmek iin kullanlacakenjeksiyon kalplama makinasnn, enjeksiyon aamas iin kapal evrim enjeksiyon hz kontrolsistemine, gei ve sktrma aamasn iin kapal evrim basn kontrol sistemine sahip olmasgerekmektedir. stenilen hz ve basn profillerini kolayca verebilmek, kompleks kontrol stratejileriuygulayabilmek ve grntleme ilemleri iin makinann bilgisayar kontroll olmas gerekmektedir [10].

TOZ ENJEKSYON KALIPLAMA

Toz enjeksiyon kalplama temel olarak plastik enjeksiyon kalplama ileminin uzants olmasnaramen, kalp ierisine enjekte edilen malzemenin karmaklk seviyesi ana farkll oluturmaktadr.Toz enjeksiyon kalplama malzemelerinin davran basit polimerden ok daha karmaktr. Tozenjeksiyon kalplamada enjeksiyon hznn gereinden yksek olmas halinde tozun ergiyik polimerdenayrlma durumu, yksek basn ve scaklk eimleri ile karlalmas, karmn viskozitesi ve Bulkmodlnn polimerden ok farkl olmas, karmn andrc etkisinin byk olmas ve toz enjeksiyonkalplamann plastik enjeksiyon kalplamada bulunmayan ilem aamalarna sahip olmas gibi nemlifarkllklar bulunmaktadr. Bu farkllklar ise enjeksiyon hz profili ve kalp ii basn profilini ve

makinada zellikle vida, silindir ve nozulda a

nmaya dayan

kl

malzeme kullan

lmas

n

, daha h

zl

vehassas kontrol sistemini gerektirmektedir [14].

Kalplama

Kalplama evrimi karmn kalplama makinasnn stlm silindiri ierisinde ergimesi ile balar. Git-gel hareketi yapan vida karm sktrma, homojen hale getirme ve basn uygulama ilemlerindekullanlr. Gerek kalplama strou, ergiyik karm miktarn kalp ierisine enjekte etmek iin vidannsilindir ierisinde ileriye itilmesi ile gerekletirilir. Nozuldan akan ergiyik ana ve yardmc yolluklara vekalp kapsna, oradan da kalp ii bolua akar. Kalp ergiyik karmdan daha souk olduu iinkalplama srasnda karm byk bir viskozite art ile ssn kaybeder. Ak hatlarndaki direnartn telafi etmek iin kalp dolana kadar basn srekli artrlr.

Enjeksiyon Aamas

Kalp boluunun doldurulduu kalplama aamasdr. Vidann nnde tam enjeksiyon ve sktrmaiin yeterince malzeme bulunmaldr. Vida kalba doru hz kontrol altnda dnmeden hareket eder.Hz profili vida konumunun bir fonksiyonu olarak programlanr. Hz profili doldurma aamasnda jetoluumunu nlemek ve dk enjeksiyon basnlarn salamak iin ok nemlidir. Enjeksiyon hzdoldurma srasnda karmn katlamasn engelleyecek kadar yksek ve jet oluumunu ve balaycayrlmasnn engelleyecek kadar da dk olmaldr [9,10].

Gei Aamas

Gei ilemi, kalbn tamamen dolduu anda meydana gelir. Doldurma aamasndan sktrmaaamasna gei anlamna gelir. Kalbn tamamen dolduu strok, debi kontrolnden basn kontrolnegei asndan nemli bir referans noktasdr [15]


3/10


SSTEMN MODELLENMES

Bilgisayar kontroll bir enjeksiyon kalplama makinasnn ematik grn ekil 1 deki gibidir.Sistem alt sisteme ayrlabilir:

i) elektronik sistem ( bilgisayar + DAS kart + servoykseltici )Bu sistem birinci dereceden, yalnzca gecikmesi ve sabit kazanc olan bir sistem olarak dnlebilir.Bilgisayar ksmndaki gecikme kontrol yazlmnn dng bana alma zamanna bal olup kontrolstratejisi ile deikenlik gsterir ve rnekleme zamann belirler. DAS kartlarn gecikmesi ise 5-12mikrosaniye kadar kktr. Servo ykseltici ise sfrnc dereceden kabul edilebilir.

ii) elektro-hidrolik sistem ( servovalf)Bu sistem ise elektriksel + mekanik + akkanl sistemden olumaktadr. Birinci veya ikinci derecedenbir sistem olarak ele alnabilecei gibi bu almada olduu gibi asimetrik yk durumunda lineerolmayan bir model oluturmay gerektirebilir.

iii) hidro-mekanik sistem ( toz enjeksiyon makinas + kalp )Sistem bir basn artrc ve kalptan olumakta olup dorusal mekanik ve akkanl sistemgrlmektedir. Besleme stokunu kartrmak iin gerekleen vida dn hareketinin debi ve basnkontrol asndan dnldnde modele katlmasna gerek yoktur Dorusal mekanik sistemde,piston ve vida tek paradr. Pasif sistem elemanlar: kapasitif eleman olarak ktle, endktif elemanolarak vidann yay zellii (vida aplar yeterince byk ve rijit olduu iin ihmal edilebilir) ve disipatifeleman olarak hidrolik ksm ile enjeksiyon silindirindeki viskoz srtnmelerdir. Enjeksiyon ksmndakisrtnme ise besleme stokuna, kayma hzna ve scakla baldr. Hidrolik enjeksiyon ksmlarndapasif sistem elemanlar: akkan kapasitans olarak sktrlabilirlik, endktif eleman olarak akkaninertans (ok ksa hat, ihmal), akkan diren olarak hidrolik ya ve karmn szntlardr (iyi nlemalndnda -srtnmeyi artrmakla birlikte- ihmal edilebilir). Enjeksiyon nozulu ve kalb ise deikenbir akkan diren olarak modellenebilir ve kalba baslan karmn cinsine, parann geometrisi ve

yolluklarn durumuna bal olarak deikenlik gsterir.

ekil 1. Bilgisayar kontroll bir toz enjeksiyon makinasnn ematik grn


4/10


ekil 2. Toz enjeksiyon makinasnn fiziksel modeli

Servovalfin dinamik davran belirlenirken hidrolik pistonun sandaki alan ile solundaki alanlarn farklolmasndan dolay asimetrik bir durum szkonusudur ve servovalfin basma tarafndaki kapsndakibasn d ile dn tarafndaki basn dleri dolaysyla valf zerinden geen yk debilerifarkllk gsterecektir. Bu asimetrik durum zellikle pistonun konumunun deiim frekans ykseldikekontrol asndan kararszla neden olacaktr. Bu alanda imdiye kadar yaplan valf ya birincidereceden ya da ikinci dereceden modellenmi, asimetrik durum dikkate alnmamtr [1,13,14].Halbuki debi kontrolnde ve zellikle kalp ii basn kontrolnde ani basn deiimleri durumundasimetrik model ile iyi sonu almak zordur. Dolaysyla valfin modeline bu lineer olmayan etkiyi katmakgerekir. Bu durumda valf makarasnn elektro-hidrolik davran,

1)2

()()(

)(

2++

=

ss

K

sI

sx

v

v

v

v

v

v

(1)

ve valfin zaman blgesinde davran denklemi;

)()()()2(22

tIKxxxvvvvvvvv

=++ &&& (2)

olup, burada,

vx = valf makarasnn konumu, m

VI = servovalfe giri akm, mA

vK = servovalfin kazanc, m/mA

v = servovalfin doal frekans, rad s

1

v = servovalfin snm orandr.


5/10


Valf kaplarndan geen debiler :

Eer ise;0vx

hsvQPPxKQ /)( 11 = (3)

hvQPxKQ /33 = (4)

Eer ise;0x v

TOZ ENJEKSİYON KALIPLAMA MAKİNASININ HIZ KONTROLÜ

Documents

Transcript of TOZ ENJEKSİYON KALIPLAMA MAKİNASININ HIZ KONTROLÜ