Yığmalı enjeksiyon kalıpları, son derece verimli, hızlı ve enerji-tasarrufu sağlayan yeni bir enjeksiyon kalıbı türüdür ve ülkemde giderek tanıtılıp kullanılmaya başlanmıştır. Geleneksel kalıpların aksine, istiflenmiş enjeksiyon kalıplarının boşlukları iki veya daha fazla katmana dağıtılır, üst üste gelecek şekilde düzenlenir ve esas olarak birden fazla kalıp setini birleştirir.
Tipik olarak, enjeksiyon kalıplama makineleri geleneksel kalıplarla birlikte kullanıldığında, enjeksiyon hacimleri ve kalıp açma stroku, nominal kapasitelerinin yalnızca %20 ila %40'ı kadar kullanılır ve makinenin performansından tam olarak yararlanılamaz. Geleneksel kalıplarla karşılaştırıldığında istiflenmiş enjeksiyon kalıpları, bağlama kuvvetini yalnızca %5 ila %10 artırır, ancak çıktıyı %90 ila %95 oranında artırabilir, böylece ekipman kullanımını ve üretkenliği önemli ölçüde artırırken maliyetleri de azaltır.
Yığılmış enjeksiyon kalıpları, büyük, düz parçaların, sığ-boşluklu kabuk parçalarının, küçük, çok-boşluklu ince duvarlı-duvarlı parçaların ve seri üretim gerektiren parçaların kalıplanması için en uygun olanıdır.
I. Yığılmış Enjeksiyon Kalıpları için Tasarım Hususları
Yeni bir kalıp teknolojisi türü olan istifli enjeksiyon kalıpları, özellikle sıcak yolluk teknolojisinin entegrasyonuyla sürekli olarak geliştirilmekte ve bu da onu günümüzün plastik kalıplarının geliştirilmesinde en ileri teknoloji haline getirmektedir. Geleneksel kalıp tasarım teorileri artık istiflenmiş enjeksiyon kalıp tasarımına uygulanamamaktadır. Bu nedenle, istiflenmiş enjeksiyon kalıplarının tasarımına rehberlik edecek tamamen yeni bir kalıp tasarım teorisinin geliştirilmesine acil bir ihtiyaç vardır. Aşağıda istiflenmiş enjeksiyon kalıplarının temel tasarım noktaları açıklanacaktır.
1. Enjeksiyon Makinesinin Maksimum Enjeksiyon Hacmi
Yığılmış enjeksiyon kalıpları soğuk yollukları veya sıcak yollukları kullanabilir. Soğuk yolluk kullanıldığında, yolluk sisteminde katılaşma için kullanılan plastik miktarının dikkate alınması gerekir. Geri dönüşsüz katılaşma üretimi sağlayan bir sıcak yolluk kullanıldığında, sıcak yolluk plakasındaki ve merkezi ana ağızlıktaki malzeme, kalıbın gerekli enjeksiyon hacmini etkilemez ve göz ardı edilebilir. Bu nedenle, enjeksiyonlu kalıplama makinesinin maksimum enjeksiyon hacmi, duruma göre-durum bazında- belirlenmelidir.
2. Enjeksiyon Makinesinin Enjeksiyon Basıncı
Enjeksiyon basıncının doğrulanması esas olarak enjeksiyon basıncının kalıplama gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını kontrol eder. Çoğunlukla geniş projeksiyon alanlarına ve uzun akış yollarına sahip ince-duvarlı plastik parçaları kalıplayan istiflenmiş enjeksiyon kalıpları için doldurma işlemi sırasında daha yüksek enjeksiyon basıncı ve enjeksiyon hızı gerekir. Sıcak yolluk kalıpları, sıcak yolluk teknolojisi sayesinde, soğuk yolluk kalıplarına kıyasla enjeksiyon basıncını daha iyi iletebilir, dolayısıyla daha düşük enjeksiyon basıncı gerektirir. Ancak artan akış yolu ve öngörülen alan nedeniyle, tek-katmanlı soğuk yolluk kalıplarına göre daha yüksek enjeksiyon basıncı gerektirirler. Enjeksiyon basıncını doğrularken, plastik parçanın enjeksiyon basıncı, çeşitli plastiklerin enjeksiyon kalıplama işlemine ve bilgisayar simülasyon akış analizine göre belirlenmeli ve daha sonra enjeksiyon kalıplama makinesinin nominal enjeksiyon basıncıyla karşılaştırılmalıdır.
3. Enjeksiyon Makinesinin Maksimum Sıkma Kuvveti
İstiflenmiş bir enjeksiyon kalıbının boşlukları "arka arkaya{-" şeklinde düzenlenir ve teorik olarak aynı enjeksiyon kalıplama makinesinde kenetleme kuvvetini artırmadan herhangi bir sayıda istifin elde edilmesine olanak tanır. Bununla birlikte, istiflenmiş bir enjeksiyon kalıbının merkezi ana nozulu ve manifoldu akış kanalını arttırdığından, plastik parçanın ve ayırma yüzeyindeki yolluk sisteminin öngörülen alanı daha büyüktür. Ayrıca, istifleme nedeniyle uzatılmış yolluk, geleneksel tek-katmanlı kalıba kıyasla daha fazla basınç kaybına neden olur ve bu da enjeksiyon basıncında ve boşluk basıncında karşılık gelen bir artışa yol açar. Bu nedenle sıkma kuvveti artar. Kenetleme kuvvetini doğrularken, aynı tek katmanlı kalıba kıyasla %10-%15 oranında artırmak nispeten güvenlidir.
4. Enjeksiyon Makinesi Açma İnme
İstiflenmiş enjeksiyon kalıpları plastik parçayı iki seviyede ayırır ve çıkarır. Hidrolik-mekanik kenetleme mekanizması kullanan enjeksiyon kalıplama makineleri için açılma strokunu doğrularken kalıp kalınlığının dikkate alınmasına gerek yoktur. Bununla birlikte, istiflenmiş enjeksiyon kalıbının yandan-ayırma maçası-çekme mekanizması olduğunda, maça-çekme mesafesinin etkisi dikkate alınmalıdır.
Aynı aktarım oranına sahip bir dişli ve kremayer veya krank-biyel kalıp açma cihazı gibi senkronize bir kalıp açma mekanizması kullanılırsa, istiflenmiş bir enjeksiyon kalıbındaki her katmanın stroku, ürünün yüksekliği ile sınırlı değildir. Kalıp açma vuruşu, çok- katmanlı kalıptaki katmanın maksimum açılma vuruşunun N katıdır (N, istiflenmiş enjeksiyon kalıbındaki katman sayısıdır).
5. Ana Nozul Uzunluğu
Ortadaki ana nozul çok uzun veya çok kısa olmamalıdır. Bu, kalıp kapandığında orta ana memenin, enjeksiyon kalıplama makinesi memesinin makine tabanı üzerinde geri çekilebileceği veya ilerleyebileceği maksimum mesafeyi aşmamasını sağlar. Ayırma sırasında merkez ana nozül, kalıbın orta kısmı ile birlikte hareket ettiğinden, kalıp açıldıktan sonra merkez ana nozulun başlığından taşmanın sabit kalıp boşluğunun duvarına damlamasını önlemek için merkez ana nozulun sabit kalıp bölümünde kalması sağlanmalıdır.
6. Yolluk Sistemi
İstiflenmiş enjeksiyon kalıpları, ya geleneksel bir yolluk yolluk sistemini (yani, bir soğuk yolluk yolluk sistemi) ya da bir sıcak yolluk yolluk sistemini kullanabilir. Sıcak yolluklu geçit sistemleri, enjeksiyon basıncını etkili bir şekilde aktarabilir, plastik parçaların kalıplama kalitesini iyileştirebilir ve otomatik üretimi kolaylaştırabilir. Ancak kullanılan plastiğin türüne göre belirli gereksinimleri vardır ve sıcak yolluk sistemleri pahalıdır. Soğuk yolluk sistemleri kullanıldığında plastik parçaların kalıplama kalitesi biraz daha düşük olur ancak kalıp işleme daha kolay olduğundan maliyetler daha düşük olur. Bu nedenle yolluk sisteminin seçimi özel koşullara bağlıdır.
7. Kalıp Sıcaklık Kontrol Sistemi
Kalıp sıcaklığı plastik parçaların kalıplama kalitesini etkileyen önemli faktörlerden biridir. İstiflenmiş enjeksiyon kalıplarının tasarımında her boşlukta tutarlı sıcaklık kontrolünün sağlanması önemlidir. İstifli sıcak yolluklu enjeksiyon kalıplarında, ısı iletiminden kaynaklanan ısı kayıplarını azaltmak için, kalıp ile sıcak yolluk plakası arasındaki temas alanı en aza indirilmeli ve uygun ısı yalıtım yastıkları takılmalıdır.
8. Kalıp Açma Mekanizması
Plastik parçaların düzgün bir şekilde büzülmesini sağlamak için, plastik parçaların her boşlukta kalma süresi (soğuma süresi) eşit olmalıdır. Bu nedenle istiflenmiş enjeksiyon kalıpları, her boşluğun ayırma yüzeylerinin aynı anda açılmasını sağlamalıdır. İstiflenmiş enjeksiyon kalıplarında açma mekanizmaları olarak genellikle dişli ve kremayer aktarma mekanizmaları ve mekanik bağlantı mekanizmaları kullanılır. İlki daha iyi teknik performans sunar ve daha ekonomiktir, ancak ikincisi daha fazla esneklik sağlar. Hidrolik-destekli kalıp açma, açma süresinin kontrol edilmesini kolaylaştırır ancak yapı daha büyüktür.
9. Kalıptan Çıkarma Mekanizması
Eşit soğuma süresi gereksinimine bağlı olarak, istiflenmiş enjeksiyon kalıpları her boşluktaki plastik parçaları aynı anda çıkarmalıdır. Yaylı veya yüksek-basınçlı hava kalıptan çıkarma mekanizmaları bunu başarabilir.
II. Yığmalı Enjeksiyon Kalıplarının Yurt İçi ve Yurt Dışında Geliştirilmesi ve Uygulanması
Aralık 1940 gibi erken bir tarihte KNOWLESER istiflenmiş kalıplar için bir patent aldı. Günümüzün istiflenmiş enjeksiyon kalıpları yalnızca geleneksel tek-katmanlı kalıplardan daha ucuz olmakla kalmıyor, aynı zamanda uygulama esnekliğini de arttırıyor. Onlarca yıl süren araştırma ve geliştirmeden sonra istifli enjeksiyon kalıpları, soğuk yolluklu çift-katmanlı enjeksiyon kalıpları, sıcak yolluklu çift-katmanlı enjeksiyon kalıpları, 3-katmanlı veya 4 katmanlı istiflenmiş enjeksiyon kalıpları, dik açılı kapılı sıcak yolluklu istiflenmiş enjeksiyon kalıpları ve döner istifli enjeksiyon kalıpları dahil olmak üzere yapısal değişiklikler yoluyla gelişti.
1. Yığmalı Enjeksiyon Kalıplarının Yurt Dışındaki Gelişim Eğilimleri
Yığılmış enjeksiyon kalıp teknolojisi daha erken başladı ve yurt dışında nispeten olgunlaştı. Tanınmış-istifli enjeksiyon kalıbı şirketleri arasında Tradesco, Ferromatik Milacron, Foboha ve Engel yer alır. Yurt dışında sıcak yolluk teknolojisinin hızla gelişmesi nedeniyle, sıcak yolluk istifli enjeksiyon kalıp teknolojisi yurt dışında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca gelişmiş ülkeler yeni istifli enjeksiyon kalıp teknolojilerinde ön sıralarda yer almakta ve son zamanlarda geliştirilen döner istifli enjeksiyon kalıp teknolojisi istifli enjeksiyon kalıplarının uygulama kabiliyetlerini genişletmektedir.
1960'lı ve 70'li yıllarda bazı yabancı şirketler istifli enjeksiyon kalıpları geliştirmeye başladı. İsviçreli Schottli şirketi, endüstriyel uygulamalar için istiflenmiş enjeksiyon kalıplarını geliştiren ilk şirket oldu.
1980 yılında Almanya'dan Johnson T., soğuk yolluklu çift-katmanlı bir enjeksiyon kalıbı tasarladı. Bu kalıp, hareketli kalıp bölümü, sabit kalıp bölümü ve ara bölümden oluşuyordu. Ara bölüm esasen ana taşıyıcının devamı niteliğindeydi; yan yolluklar ve iki ayrı boşluk plakasıyla. Plastik parçayı çıkarmak için mekanik, hidrolik veya pnömatik yöntemler kullanılarak hem hareketli hem de sabit kalıp bölümlerine çıkarma mekanizmaları kuruldu.
1989'da, D. Gener ve Wiesbaden-Delkheim sıcak yolluklu çift-katmanlı bir enjeksiyon kalıbı tasarladı. Ayrıca hareketli kalıp bölümü, sabit kalıp bölümü ve ara bölümden oluşuyordu. Ara bölüm, sıcak yolluktan, boşluklara malzeme beslemek için sıcak ağızlıklardan ve bitmiş ürün için iki boşluk plakasından oluşuyordu.
1991 yılında Tradesco Die & Mold'tan Rozema H. dört-katmanlı istiflenmiş bir enjeksiyon kalıbı tasarladı. Sıcak yolluklu çift-katmanlı enjeksiyon kalıbını temel alan bu kalıp, sıcak yolluğu genişletti ve bir ara bölüm ekleyerek kalıplama katmanlarının sayısını dörde çıkardı, böylece üretkenliği dört kat artırdı.
1992 yılında Japonya'dan Hiroo Kasui ve Motoo Yamamoto, asimetrik olarak dağıtılmış sıcak nozullara sahip bir sıcak yolluk yığın enjeksiyon kalıbı icat etti. Ancak makul bir yolluk tasarımı, dengeyi sağlamak için kalıp boşluğu içindeki eriyik akışını kontrol edebilir.
2. Çin'de Yığın Enjeksiyon Kalıplarının Gelişim Dinamikleri
Yığın enjeksiyon kalıp teknolojisi, ülkemin kalıp endüstrisine ancak 1980'lerin sonlarında kademeli olarak tanıtıldı. Bu nedenle, ülkemin yığın enjeksiyon kalıp teknolojisi nispeten geç başlamıştır ve üretimde kullanılan sıcak yolluk yığın enjeksiyon kalıplarının oranı azdır. Gelişmiş yabancı yığın kalıp teknolojisi ile karşılaştırıldığında tasarım ve uygulamada belirli bir boşluk vardır ve bazı teknik alanlarda (döner yığın enjeksiyon kalıpları gibi) Çin hala boş bir sayfadır. Bu nedenle, şiddetli pazar rekabetiyle karşı karşıya olan ülkemin, uluslararası pazarda inisiyatif kazanmak ve işletmelerinin hayatta kalmasını sağlamak için yığın enjeksiyon kalıp teknolojisini hızla geliştirmesi gerekiyor.
1990 yılında Pekin No. 13 Plastik Fabrikasından Li Shuzan, yan kapı beslemesini kullanan çift-boşluklu enjeksiyon kalıbı için yapısal bir tasarım önerdi. Bu kalıp, nokta-geçit beslemeye kıyasla kalıp ayırma yüzeylerinin sayısını azaltır ve sıralı kalıp açılmasını kolaylaştırır. Ancak derin boşlukların veya önemli kalıptan çıkarma kuvveti gerektiren parçaların kalıplanması sırasında güvenilir değildir.
1992 yılında, Changzhou Hafif Endüstri Okulu'ndan Bu Jianxin, hem yan-geçit hem de nokta-geçiş beslemesini kullanan çift-boşluklu enjeksiyon kalıbını tanıttı. Üst boşluk, yan-kapı beslemesini kullanır ve alt boşluk, nokta-geçit beslemesini kullanır. Sıralı ayırma, sınırlama kancaları ve sınırlama plakaları kullanılarak elde edilir ve farklı türdeki plastik parçaların kalıplanmasına olanak tanır.
1995 yılında Yi Qing, iki-aşamalı ana taşıyıcı sistemine sahip özel bir çift-boşluklu enjeksiyon kalıbı tasarladı. İlk-aşama ana taşıyıcısının üst kısmında gömme bir oluk vardır. Hareketli kalıp plakası, plastik parçayı bir zincir tahrik yoluyla çıkarmak için sabit kalıbın çıkarma plakasını tahrik eder. Dezavantajları arasında ana taşıyıcı burcu enjekte etmek için enjeksiyonlu kalıplama makinesi nozülünü sabit kalıba uzatma ihtiyacı ve hacimli bir yolluk sistemi yer alır.
1997 yılında Li Shu ve Chuan Chengzhi, otomotiv kapı ve pencere sızdırmazlık şeritleri üretmek için çift-katmanlı bir sıcak yolluk enjeksiyon kalıbı tasarladı. Bu kalıp merkezi atladı ve erimiş plastiği kalıbın kenarından yolluk plakasına aktardı. Kalıp, her biri dört sızdırmazlık şeridi (ön, arka, sol ve sağ) içeren iki set plastik parçayı bir enjeksiyon döngüsünde kalıplayabiliyor. İki arabada kullanılan sekiz sızdırmazlık şeridi tek işlemde kalıplanabiliyordu.
1999 yılında, Zhejiang Weixing Group'tan Wang Yuexing, yüksek-verimli, yarı-tipte, çift-katmanlı bir enjeksiyon kalıbı tasarladı. Bir çift yarım-kaydırma bloğunu paylaşıyordu; bu da basit bir kalıp yapısı, daha düşük üretim maliyetleri, iki kat daha fazla boşluk, daha kısa enjeksiyon kalıplama döngüleri ve daha yüksek üretim verimliliği sağlıyordu.
2000 yılında Feng Xiaozhong ve ark. içki bardağı kapakları için batık kapılı çift-katmanlı enjeksiyon kalıbını tanıttı. Bu kalıp, plastik parçalardan oluşan her katmanın kalıp içinde katılaşmış yolluk malzemesinden ayrılmasına olanak tanır ve her katmanın ayırma yüzeyleri aynı anda çıkarılabilir. Bu, kalıp yapısını basitleştirir, ayırma mesafesi gerekliliklerini azaltır ve otomatik üretimi kolaylaştırır. Ancak kalıpta kalan plastik parçaların yüksek güvenilirliğini ve derin girintili ana taşıyıcı burcunu gerektirir. 2003 yılında Yan Yalin ve Huang Xiaoyan, dik-kapılı, sıcak yolluklu istiflenmiş bir enjeksiyon kalıbı tasarladılar. Bu kalıp, kapının konumunu değiştirerek, kalıbın açılma yönüne dik açıyla ortaya yerleştirmiştir. Dik açılı bir enjeksiyon kalıplama makinesi gerektirirken, sıcak yolluk uzatması ihtiyacını da ortadan kaldırarak erimiş plastiğin enjeksiyon memesinden manifolda kadar kat ettiği mesafeyi azalttı ve yapısal tasarımı basitleştirdi.
2004 yılında Chen Jianling, Liu Tinghua ve diğerleri, CD ambalaj kutuları için sıcak yolluklu istiflenmiş bir kalıp tasarladılar. Sıralı kalıp açma için sabit-mesafeli bağlantı çubukları kullanan bu makine, kompakt bir yapıya, mükemmel ekonomiye, azaltılmış insan gücüne, önemli ölçüde iyileştirilmiş verimliliğe ve garantili ürün kalitesine sahiptir.
2007 yılında Shen Honglei ve diğerleri, CD tutucular için sıcak yolluklu istiflenmiş bir kalıp tasarladılar. Bu kalıp, sıralı kalıp açma ve parça çıkarma işlemlerini gerçekleştirmek için dişliler, raflar ve hidrolik silindirler kullanan çift-katmanlı bir sıcak yolluk yapısı kullanır. Üretilen parçalar boyut ve görünüm gereksinimlerini karşılayarak üretim verimliliğini önemli ölçüde artırır ve üretim maliyetlerini ve hurda oranlarını büyük ölçüde azaltır.
2008'de Wang Zhenbao ve ark. CAE teknolojisini istiflenmiş enjeksiyon kalıplarının tasarımına uyguladı. Moldflow analiz yazılımını kullanarak, plastik doldurma, tutma basıncı ve soğutma süreçlerini analiz ederek bir klima paneli istiflenmiş kalıbın kalıplama sürecini dinamik olarak simüle ettiler. Kalıplama sürecini etkileyen ana faktörleri analiz ettiler ve süreç parametrelerini optimize ettiler.
III. Çözüm
İstiflenmiş enjeksiyon kalıplarının, özellikle de sıcak yolluklu istiflenmiş enjeksiyon kalıplarının kullanılması, enjeksiyon kalıplama makinelerinin yeteneklerinden tam olarak yararlanabilir, insan gücü ve ekipman kaynaklarından tasarruf sağlayabilir ve üretim verimliliğini büyük ölçüde artırabilir. İstiflenmiş enjeksiyon kalıplarının tasarım ve üretim maliyetleri daha yüksek olmasına rağmen, aşağıdaki alanlardaki iyileştirmeler kalıp maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir ve uygulama alanlarını genişletebilir:
1. İstiflenmiş enjeksiyon kalıplarının tasarım teorisini geliştirin ve Ar-Ge döngüsünü kısaltın;
2. Temel bileşenlerin (ısıtma elemanları ve sıcaklık kontrol elemanları gibi) servis ömrünü uzatın;
3. İstiflenmiş enjeksiyon kalıplarını sıradan enjeksiyon kalıplama ekipmanıyla uyumlu hale getirin;
4. Kalıp yapısını optimize etmek amacıyla tasarım, analiz ve üretim için CAD/CAE/CAM teknolojisini kullanın;
5. İstiflenmiş enjeksiyon kalıpları için ortak parçaları standartlaştırın ve ticarileştirin;
6. Kalın duvarlı plastik parçaların üretimine uygun hale getirmek için basınç iletim yeteneklerini geliştirin;
7. Yığılmış enjeksiyon kalıplamanın işlem parametrelerini optimize edin;
8. İstiflenmiş enjeksiyon kalıplamanın tam otomasyonunu sağlayın.
