Plastik malzemelerde üretim parametrelerinin malzeme dayanımına etkisinin incelenmesi, optimizasyonu ve çamaşır makinesi kapak kancasına uygulanması

Abstract

Plastikler, düşük maliyetlerle yüksek mekanik özelliklere ulaşabilmesi, seri üretime uygunlukları ve geri dönüştürülebilirlik özellikleriyle endüstrinin birçok alanında kullanılmaktadır. Maliyet iyileştirme projelerinde, yeterli dayanım sağlandığı koşullarda akla ilk gelen malzeme çeşidi olarak plastik malzemeler gündeme gelmektedir. Çamaşır makinelerinin de bir çok bölgesinde plastik malzeme kullanılmaktadır. Rekabetin üst seviyeye ulaştığı beyaz eşya sektöründe geçmişten günümüze olan sürece bakıldığında maliyetlerin önem kazandığı ve plastik malzeme kullanımının arttığı görülmektedir. Gelişen teknolojiler ve elde edilen bilgi birikimleri ile yapılan analizler plastik malzemelerin kullanımının önünü açan bir etken olarak rol almaktadır. Plastik enjeksiyon ile üretim, seri üretime uygunluk ve karmaşık geometrilerin üretilebilirliği açısından en çok tercih edilen üretim yöntemlerinden birisidir. Plastik enjeksiyonda çok fazla parametre olması, üretim sonucunda elde edilen ürünün de kalitesinde farklılıklar oluşturmaktadır. Geliştirilen Moldflow analizleri sayesinde bu zorluklar aşılıp büyük zaman kayıplarından kurtularak gerçeğe yakın simülasyonların elde edilmesi mümkün hale gelmektedir. Özellikle fiber katkılı malzemelerin enjeksiyon davranışlarının yalnızca tecrübelerle tahmin edilmesinin zor olması, Moldflow analizlerinin önemini arttırmaktadır. Plastik enjeksiyon prosesi malzemenin dayanımı üzerinde de önemli bir etkiye sahip olmaktadır. Üretilen parçanın içinde malzemenin dağılımına göre farklı bölgelerde farklı dayanım değerlerine ulaşılabilmektedir. Moldflow analizleri ile enjeksiyon koşullarının belirlenmesi ile enjeksiyon sonrası parçanın geometrik, ölçüsel ve görsel kalitesinin tahmin edilmesinin yanı sıra dayanım özellikleri hakkında yorumlara xxiv Sensitivity: Public ulaşmak da mümkün olabilmektedir. Özellikle fiber katkılı malzemelerin parça içindeki fiber dağılım ve yönlenmeleri, parçanın bazı bölgelerinde dayanım artışını sağlarken bazı bölgelerde de zayıflamalara neden olabilmektedir. Yapılacak analizlerle parçanın spesifik bir bölgesinde, parçanın karşılaştığı zorlanma yönündeki dayanımının analiz ile elde edilebilmesi tasarımcıya gerçek parçada oluşacak sonuçları simüle edebilme imkanı sağlamaktadır. Çalışmada çamaşır makinesinin ön kapak gruplarında plastik kanca kullanımı amaçlanmıştır. Mevcut zamak malzemenin verdiği dayanıma cam fiber katkılı malzemenin vereceği zorlanmaya maruz kalan kritik bölgedeki dayanım artışı ile ulaşarak daha ucuz malzeme kullanımına ulaşmak istenmiştir. Çamaşır makinesinin çalışma koşullarında karşılaştığı kritik yüklenme durumu ortaya konularak yapısal analizle parçanın kritik bölgesinde maruz kaldığı gerilme değerleri belirlenmiştir. Sonrasında plastik kanca için yapılan prototip kalıp üzerinde farklı bölgelerdeki yolluk girişleri analiz edilerek optimum yolluk girişi bölgesi belirlenmiştir. Enjeksiyon koşullarında girdi olan parametreler değişken olarak tanımlanarak bu parametrelerin parça dayanımına ve diğer proses çıktılarına etkisi incelenmiştir. Her bir proses üzerinde ayrı ayrı çalışılarak karma etkiler de yorumlanmıştır. Bilgisayar ortamında yapılan çalışmalar tamamlandıktan sonra deneysel bir çalışma kurgulanıp uygulamaya sokulmuştur. Öncesinde Moldflow üzerinde yapılan proses çalışmaları enjeksiyona uygulanacak bir program halinde planlanıp prototip kalıp üzerinden baskılar alınmıştır. Alınan baskıların fiber dağılımları ışık mikroskobunda incelenerek fiber çapları ve uzunlukları ölçülmüş, fiber dağılımları Moldflow çıktılarıyla karşılaştırılmıştır. Daha sonra her bir prosesten 5'er adet numune çekme testine tabii tutularak kırılma değerleri not alınmış, grafiksel olarak Moldflow üzerinden alınan dayanım değerleriyle karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak malzemenin kritik yüklenme durumunda %50 cam fiber katkılı poliamid malzemenin en zayıf bölgesinde oluşan fiber yönlenmesi ile zamak malzemeden elde edilen kırılma performansına ulaştığı görülmüştür. Yapılan çalışma teorik modelleme, sayısal simülasyonlar ve deneysel doğrulama adımlarını içermektedir.