1. Kalıp İçi Enjeksiyon Nedir?
Ekleme parçası, metal, cam, ahşap, lifler, kağıt, kauçuk veya önceden kalıplanmış plastik bir bileşen gibi plastiğin içine yerleştirilmiş bir öğedir. Metal, en yaygın ekleme malzemesidir. Ekleme kalıplama, bir ekleme parçasının önce enjeksiyon kalıbının içine uygun konumda sabitlendiği bir işlemdir. Daha sonra kalıba plastik enjekte edilir. Kalıp açıldıktan sonra, soğuyup katılaşan plastik, ekleme parçasını sararak diş veya elektrot gibi özellikler içeren bir parça üretir.
Ekleme kalıplamada, ekleme parçaları kalıba iki şekilde yerleştirilebilir:
1) Manuel yerleştirme
Bu yöntem, enjeksiyon kalıplama çevrim süresini önemli ölçüde artırır ve küçük üretim serileri veya karmaşık yapıya sahip ürünler için uygundur;
2) Otomatik yerleştirme
Bu yöntem seri üretim için daha iyidir; insan hatasını azaltmaya, verimliliği artırmaya, üretim döngüsünü kısaltmaya ve ürün güvenilirliğini artırmaya yardımcı olur.
2. Enjeksiyon Kalıplama Yönteminin Avantajları ve Dezavantajları 2.1 Enjeksiyon Kalıplama Yönteminin Avantajları
1) Plastiklerin şekillendirilebilirliği ve esnekliği ile metalin sertliği, mukavemeti ve ısıya dayanıklılığının birleştirilmesi, ürün boyutunu ve ağırlığını azaltırken sağlam, karmaşık ve entegre metal-plastik ürünler üretmeyi mümkün kılar.
2) Plastiklerin elektriksel yalıtım özelliği ile metalin elektriksel iletkenliğinin birleşimi, kalıplanmış parçaların elektrikli ürünlerin temel işlevsel gereksinimlerini karşılamasını sağlar. Ayrıca manyetik iletkenlik, aşınma direnci ve bağlantı gibi özel gereksinimleri de karşılayabilir.
3) Plastik parçalara metal ek parçalar eklemek, plastik parçanın mukavemetini artırabilir.
4) Ekleme kalıplama, daha fazla tasarım esnekliği sağlar ve plastik, metal ve diğer bileşenlerin birleştirilmesi için yeni olanaklar yaratır.
5) Isıl sabitleme, kaynak ve perçinleme gibi ikincil işlemleri ortadan kaldırarak montaj süresini ve maliyetini potansiyel olarak azaltabilir.
6) Ek malzemeler sadece metal ile sınırlı değildir; kumaş, kağıt, teller, plastik, cam, ahşap, bobinler, elektrikli bileşenler ve kalıplanmış plastik parçalar da ek malzemeler arasında yer alabilir.
7) Kauçuk sızdırmazlık levhaları üzerindeki sert kalıplanmış parçalar ve esnek kavisli parçalar için, parçaların entegre bir ürün halinde birlikte kalıplanması, sızdırmazlık halkalarının düzenlenmesi gibi karmaşık görevi ortadan kaldırabilir ve sonraki otomatik montajı kolaylaştırabilir.
8) Erimiş plastik metal parçalarla birleştiği için, metal parçaların etrafındaki boşluk, presleme yöntemlerine göre daha küçük tasarlanabilir; bu da ürün güvenilirliğini artırır ve ürünün titreşim testlerinden geçme olasılığını yükseltir.
9) Uygun plastik malzemeler ve kalıplama koşullarıyla, cam, bobinler ve elektrikli bileşenler gibi deformasyona veya hasara yatkın parçalar bile plastik içine kapatılıp güvenli bir şekilde muhafaza edilebilir.
10) Uygun bir kalıp tasarımıyla, bir parça tamamen plastik içine yerleştirilebilir.
11) Dikey enjeksiyon kalıplama makinelerinin robotlar ve kalıp yerleştirme cihazlarıyla birleştirilmesiyle, kalıp yerleştirme işlemlerinin çoğu otomatikleştirilebilir.
2.2 Ekleme Kalıplama Yönteminin Dezavantajları
1) Kalıp içi parçanın yerleştirilmesi genellikle kalıp yapısını daha karmaşık hale getirir, kalıplama döngüsünü uzatır, üretim maliyetlerini artırır ve otomasyonu zorlaştırır.
2) Ek parça ve plastiğin termal genleşme katsayıları farklı olduğundan, nihai üründe artık gerilim oluşabilir ve çatlamaya neden olabilir. Bu sorun özellikle somun ek parçalarının kalıplanmasında belirgindir.
3) Ek parça ile plastik arasındaki termal genleşme farkı da ürünün bükülmesine veya deforme olmasına neden olabilir.
4) Özellikle somunlu ek parçaların, artık gerilimi azaltmak için genellikle önceden ısıtılması veya kurutulması gerekir.
5) Kalıp içindeki parçalar kalıba sağlam bir şekilde sabitlenmelidir; aksi takdirde, erimiş malzemenin etkisiyle yerlerinden oynayabilir veya deforme olabilirler.
6) Kalıp içi parça yerleştirme işlemi sırasında kusurlar meydana gelirse (örneğin, eksik kalıplama, eksik parça veya yanlış parça yerleştirme), ürünün tamamının hurdaya çıkarılması gerekebilir ve bu da önemli kayıplara yol açabilir.
7) Kalıp içi enjeksiyon yöntemi, ürünlerin geri dönüşümünü ve imhasını zorlaştırır.
3. Enjeksiyon Kalıplama Uygulamaları
Enjeksiyon kalıplama yöntemi, otomotiv, tıp, elektronik ve konektörler gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
4. Ekleme Kalıplama İçin Tasarım Kılavuzları
Enjeksiyon kalıplama için tasarım yapılırken, işlemin özellikleri tam olarak dikkate alınmalı ve tasarım, Üretim için Tasarım (DFM) prensiplerine uygun olmalıdır.
Yönergeler şunları içerir:
1) Ekleme malzemesi seçimi. Bakır, alüminyum, çelik, sert farklı plastik parçalar, seramik, cam ve plastikler ekleme malzemesi olarak kullanılabilir. Pirinç, korozyona dayanıklı, işlenmesi kolay ve fiyatı orta düzeyde olduğu için yaygın olarak kullanılır.
2) Şekil ekleyin. Mümkün olduğunca dairesel veya eksenel simetrik şekiller kullanın. Düzgün büzülmeyi sağlamak ve yerel gerilme veya gerilme yoğunlaşmalarını önlemek için keskin köşelerden ve dar açılardan kaçının.
3) DFM (Üretilebilirlik için Tasarım) prensiplerini parçanın kendisine uygulayın. Metal parçalar işleme veya presleme yoluyla üretildiğinden, geometrilerinin üretim sürecine uygun olması gerekir.
▲ Eklentinin kendisinin DFM tasarımı
4) Kalıba yerleştirme ve konumlandırmayı kolaylaştırmak için, kalıptan dışarı çıkan kısım (kalıpta bulunan kısım) silindirik olmalıdır, çünkü yuvarlak deliklerin kalıpta işlenmesi daha kolaydır.
▲ Eklentinin çıkıntılı kısmının tasarımı
5) Kalıplama sırasında plastiğin dışarı taşmasını önlemek için, kalıp parçaları sızdırmazlık omuzları veya benzeri özellikler içermelidir.
▲ Ekleme omuzunun tasarımı
6) Ekleme parçasının altındaki plastiğin çok incelmesini ve görünümü ve mukavemeti etkileyen dalgalı batma izleri oluşmasını önlemek için, ekleme parçasının altından plastik duvara olan minimum mesafe T, T > D/6 olmalıdır.
▲ Ekleme parçası ile alt yüzey arasındaki mesafe
Mesafe çok kısa ise, aşağıda gösterilen tasarım kullanılabilir.
▲ Duvar kalınlığının homojenliğini korumak
7) Kalıbın yeterli mukavemetini koruyabilmesi için, ek parça ile ürün yan duvarı arasındaki boşluk çok küçük olmamalıdır.
▲ Ekleme parçası ile yan duvar arasındaki boşluk
8) Bir ek parça çıkıntıya yerleştirildiğinde, güvenli bir bağlantı ve plastik gövdede yeterli mukavemet sağlamak için (minimum alt kalınlığı koruyarak) çıkıntının dibine kadar uzanmalıdır. Ek parçanın başını yuvarlaklaştırın.
▲ Bir patron ekleyin
9) Küçük silindirik parçalar, yüzeydeki merkezi bir yuva veya elmas desenli tırtıllama kullanılarak plastik gövdeye sabitlenebilir. Tırtıllı olukların derinliği 1-2 mm olmalıdır.
▲ Küçük silindirik parçaların sabitlenmesi
10) Levha veya sac şeklindeki ek parçalar, delikler veya pencereler kullanılarak sabitlenebilir. İnce ek parçalar (0.5 mm'den daha ince) için çentik veya bükme önerilir.
▲ Levha veya sac şeklindeki ek parçaların sabitlenmesi
11) Çubuk şeklindeki ek parçalar, yuvarlak bir çubuğun ucunun düzleştirilmesi, çentiklenmesi, bükülmesi veya bölünmesiyle ya da orta kısmının düzleştirilmesiyle sabitlenebilir.
▲ Çubuk şeklindeki ek parçaların (şekil değiştirmiş uç) sabitlenmesi
▲ Boru şeklindeki ek parçaların sabitlenmesi (şekil değiştirmiş orta kısım)
12) Damgalı boru şeklindeki insertler için, tutunmayı iyileştirmek amacıyla damgalama sırasında yükseltilmiş bir çıkıntı oluşturulabilir.
▲ Damgalı boru şeklindeki ek parçaların (şekil değiştirmiş orta kısım) sabitlenmesi
13) Konnektörlerde, terminal uçlarının plastiğe sağlam bir şekilde sabitlenmesini sağlamak, ürün tasarım mühendisleri için önemli bir husustur. Terminal tutunmasını büyük ölçüde iyileştirmenin yaygın yöntemleri şunlardır:
- Plastiğin içine gömülü terminale delikler açmak.
- Terminale düzensiz bir profil kazandırmak
- Terminali bükmek
- Terminale yüzey pürüzlülüğü veya yükseltilmiş/girintili özellikler eklemek.
- Plastik duvar kalınlığının artırılması
▲ Delikli, düzensiz profilli ve kıvrımlı terminal uçları
5. Somun Ekleme Tasarım Kılavuzları
Somun ek parçaları, en yaygın ek parça türleri arasındadır. Somun ek parçası ve ona karşılık gelen plastik çıkıntı doğru şekilde tasarlanmalıdır; aksi takdirde, yetersiz çekme kuvveti veya çıkıntı çatlaması gibi kalite sorunları ortaya çıkabilir.
5.1 Somun Takmanın Üç Yöntemi
Plastik parçalara somun yerleştirmenin üç yöntemi vardır:
1) Isı ile sabitlenmiş fındıklar
Isı ile sabitleme, en yaygın montaj yöntemidir ve genellikle ısı ile sabitleme makinesi veya elle kullanılan bir lehimleme aleti ile gerçekleştirilir.
2) Kalıplanmış somunlar
Bu yöntem, plastik çıkıntıdaki delik çapının çok hassas bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir, tipik olarak 0.05 mm içinde. Somun, bir kalıplama pimi ile yerinde tutulur ve enjeksiyon kalıbına yerleştirilir, bu nedenle delik çapı, enjeksiyon kalıplama makinesindeki pimin boyutuna göre kontrol edilmelidir.
3) Ultrasonik yerleştirme
Ultrasonik titreşim, somun ile iş parçası arasında sürtünme oluşturarak arayüzdeki sıcaklığı yükseltir. Sıcaklık iş parçasının yumuşama sıcaklığına ulaştığında, somun plastik parçanın içine gömülür. Titreşim durduktan sonra, iş parçası soğur ve basınç altında katılaşır. Her yöntemin avantajları ve dezavantajları vardır; bu makale, kalıplama yöntemiyle üretilen somunlara odaklanmaktadır.
5.2 Somunların Dış Geometrisi
Ek parça somunlarının dış geometrisi, plastik malzemelerle güçlü mekanik kenetlenme oluşturmak için özel olarak tasarlanmıştır. Başlıca özellikler arasında, tork ve çekme direncini en üst düzeye çıkarmak için elmas veya düz tırtıllama bulunur. Dönmeyi önlemek için genellikle uzunlamasına oluklar veya girintiler eklenir. Alttaki pahlı kılavuz, kalıba veya önceden kalıplanmış deliğe kolay ve doğru yerleştirme sağlar. Ek olarak, üst flanş veya bilezik, yerleştirme derinliğini sınırlar ve eksenel destek sağlar. Bazı tasarımlarda, erimiş plastiğin dişlere taşmasını önlemek için bir sızdırmazlık halkası bulunur. Bu geometrik özellikler birlikte, son derece güvenilir ve dayanıklı bir bağlantı sağlar.
5.3 Somun Özelliklerine İlişkin Örnekler
5.4 Plastik Göbek Tasarımı ve Somun Seçimi
1) Somun ve plastik çıkıntının temel boyutları
- d boyutu, somunun tabanıdır ve kılavuz/yerleştirme bölümü olarak da adlandırılır. Takılmadan önce, plastik çıkıntının C bölümüyle uyumludur. Bu nedenle, konumlandırmayı kolaylaştırmak için somunun altındaki d boyutu, plastik çıkıntının iç delik çapı C'den daha küçük olmalıdır.
- D boyutu, somunun dış çapıdır ve plastik çıkıntının iç delik çapı C'ye karşılık gelir. Cep telefonu somunlarında, plastik delik çapı genellikle somunun dış çapından yaklaşık 0.25–0.3 mm daha küçüktür.
- L boyutu somunun uzunluğunu temsil eder ve plastik çıkıntıdaki Y deliğinin derinliğine karşılık gelir. Plastik delik, fazla plastik için yer sağlamak amacıyla genellikle somun uzunluğundan 0.5-1.0 mm daha derin olacak şekilde tasarlanır.
- W, deliğin etrafındaki plastik duvar kalınlığıdır. Plastik bir çıkıntının duvar kalınlığı genellikle en az 0.8–1.0 mm'dir. Daha büyük somunlar daha kalın duvarlar gerektirir. Aşağıdaki parametre tablosuna bakın.
| Konu | Dış Çap D | Uzunluk L | Plastik Boss Deliği | Plastik Duvar Kalınlığı W | |
| Çap C | Derinlik Y | ||||
| M1.2 * 0.25 | 2.3 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.2 * 0.25 | 2.5 | 2.0 | 2.2 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.3 | 1.8 | 2.0 | 2.8 | 0.8 |
| 2.0 | 3.0 | ||||
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.35 | 2.0 | 2.1 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.5 | 2.0 | 2.2 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.4 * 0.3 | 2.7 | 2.0 | 2.3 | 3.0 | 0.8 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| M1.6 * 0.35 | 2.5 | 1.8 | 2.2 | 2.8 | 1.0 |
| 2.0 | 3.0 | ||||
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.6 * 0.35 | 2.7 | 2.0 | 2.3 | 3.0 | 1.0 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.6 * 0.35 | 3.0 | 2.0 | 2.6 | 3.0 | 1.0 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.7 * 0.35 | 3.0 | 2.0 | 2.6 | 3.0 | 1.2 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
| M1.8 * 0.35 | 3.0 | 2.0 | 2.6 | 3.0 | 1.2 |
| 2.5 | 3.5 | ||||
| 3.0 | 4.0 | ||||
| 3.5 | 4.5 | ||||
| 4.0 | 5.0 | ||||
5.5 Yaygın Sorunlar ve Çözümleri
1) Plastik çıkıntıdaki deliğin doğru boyutlandırılması çok önemlidir. Delik çok büyük olursa, plastik yerleştirildikten sonra somuna yeterince oturmaz ve bu da yetersiz tork ve çekme direncine yol açar. Delik çok küçük olursa, çapaklanma veya çatlama meydana gelebilir.
2) Somun ve plastik ölçüleri doğruysa ancak sorunlar devam ediyorsa, tasarımı iyileştirmeyi düşünün.
Plastik çıkıntı sığ olduğundan, çift eğimli tırtıllı somun kullanılması, somun boyutları orantılı hale getirildikten sonra kısa bir tırtıllı bölümle sonuçlanabilir. Gömüldükten sonra, tırtıllarla çok az plastik temas eder, bu da yetersiz tork ve çekme direncine yol açar. Bu nedenle, plastik çıkıntı deliğinin en az 2.5 mm derinliğinde ve somunun en az 2.0 mm uzunluğunda olması genellikle önerilir.
İyileştirme: Kalıbı değiştirmek zorsa, sağda gösterildiği gibi somun tırtıl desenini tek eğimli BS1 desenine değiştirmeyi düşünün. Bu, tırtıl basamak yüksekliğini ve tırtılla temas eden plastik miktarını artırarak torku ve çekme direncini iyileştirir.
3) Plastik çıkıntıdaki deliğin etrafında oluşan çatlama veya parlamalar
Soldaki resimde gösterilen somun tipi kullanıldığında, somun plastiğe gömüldükten sonra A1 ve A2 bölgeleri genişlerken, B bölgesi keskin bir şekilde daralır. Bu durum, plastiğin akmasını zorlaştırır ve somunun üst ve alt uçlarında çapak oluşmasına neden olarak ürün görünümünü ciddi şekilde etkiler.
İyileştirme: Somunun plastik deliğe güvenli bir şekilde yerleştirilebilmesi için C bölümünü kılavuz ve konumlandırma özelliği olarak kullanın, böylece verimlilik ve verim artar. C'deki kılavuz bölümü, A1 alanı için yeterli plastik kalırken A2 alanından bir miktar plastiğin yer değiştirmesine olanak tanır. Ek olarak, A1 ve A2 bölümlerinde 90° iç açılı ve 45° eğimli eğik tırtıllar bulunur. Bunların kesişimi, çevresel torka direnen güçlü bir düğüm oluşturarak torku ve çekme direncini büyük ölçüde artırır.
