Enjeksiyonla kalıplamada işleme parametrelerinin katılaşmış katman oluşumuna etkisi

Plastik ürünler enjeksiyonla kalıplama yöntemi ile üretilirken, kalıp boşluğuna giren ergimiş sıcak plastik, soğuk kalıp duvarlarına temas anında sıcaklığını kaybederek katılaşmaktadır. Katılaşan katman kalınlığı, akış direnci üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir. Aynı zamanda ergimiş sıcak plastiğin viskozitesi, sıcaklığın düşmesi ile üstel (exponential) olarak artmaktadır. Ayrıca, katılaşan katman kalınlığının artması, akışın gerçekleştiği kesiti de daraltmaktadır. Daralan kesitten akan plastik miktarının azalması sonucu, kalıp boşluğunun tam dolmaması eksik ürün kalıplanmasına veya gereğinden fazla enerji tüketimine neden olmaktadır. Bu çalışmada, A.Y.PE (Alçak yoğunluklu Polietilen) malzemesinin kalıplanması sırasında enjeksiyon hızı, ergiyik sıcaklığı ve kalıp sıcaklığı gibi parametrelerin katılaşan katman oluşumuna etkisi sonlu elemanlar yöntemi ile sayısal olarak analiz edilmiştir. Analizlerde Moldflow yazılımı kullanılmıştır. Enjeksiyon hızı, kalıp sıcaklığı ve ergiyik sıcaklığındaki artışın katılaşan katman oluşumunu azalttığı tespit edilmiştir.

The effect of the processing parameters on frozen layer formation in injection molding

In the production of the plastic parts by the injection molding method, the molten hot plastic loses the heat when it touches to the cold mold wall and freezes. The frozen layer thickness has a very significant effect on the flow resistance. At the same time, the viscosity of the molten plastic exponentially increases with decreasing temperature. As a result of the decreasing of the molten plastic flow through the narrow mold gap, the whole of the mold cavity can not be filled or the consumption of the energy increases. The thickness of the flow layer is also reduced as the thickness of the frozen layer increases. In this study, during the molding of the L.D.PE (Low density Polyethylene) material, the effect of the injection velocity, the melt temperature and the mold wall temperature on frozen layer formation is numerically analysed using finite element method. In the analysis the Moldflow software is used. It is determined that increasing of the injection velocity, melt temperature and mold wall temperature cause the decreasing of the frozen layer.

PDF

___

1. Beaumont, J.P., Nagel, R., Sherman, R., Successful Injection Molding, Hanser Gardner Publications, Munich, 2002.
2. Crawford, R.J., Plastics Engineering, Pergamon Pres, Oxford, England, 1990.
3. Aksoy, S., “Rekora Doymayan Bir Sektör: Türk Plastik Sanayi”, PAGEV Plastik Dergisi, Kasım-Aralık, 2004.
4. Rosato, D.V., Injection Molding Handbook, Kluwer Academic Publishers, London, 1999.
5. Beaumont, J.P., Runner and Gating Design Handbook, Hanser Gardner Publications, Munich, 2004.
6. Subbiah, S., Trafford, D.L., Güçeri, S.I., “Non- Isothermal Flow of Polymers into Two Dimensional Thin Cavity Molds: A Numerical Grid Generation Approach”, International Journal Heat Mass Transfer, Cilt 32, No 4, 415-434, 1989.
7. Kennedy, P., Flow Analysis of Injection Molds, Hanser Gardner Publications, Munich, 1995.
8. Jiang, B., Zhong, J., Huang, B., Ui, X., Li, Y., “Element Modeling of FEM on The Pressure Field in The Powder Injection Mold Filling Process”, Journal of Materials Processing Technology, Cilt 137, 74-77, 2003.
9. Seo, D., Young, J.R.Y., Tucker, C.L., “Numerical Simulation of Mold Filling in Foam Reaction Injection Molding”, International Journal for Numerical Methods in Fluids, Cilt 42, 1105- 1134, 2003.
10. Shen, Y.K., “The Study on Polymer Melt Front, Gas Front and Solid Layer in Filling Stage of Gas Assisted Injection Molding”, International Heat and Mass Transfer, Cilt 28, No 1, 139-148, 2001.
11. Tang, L.Q., Chassapis, C., “Optimal Cooling System Design Multi-Cavity Injection Molding”, Finite Element Analysis and Design, Cilt 26, 229-251, 1997.
12. Güldaş, A., Uluer, O., Özdemir, A., “Analysis of Flow in Injection Molds, The Derivation of The Governing Equations for The Mathematical Modeling of The Flow of Polymer Melt”, G.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, Cilt 18, No 4, 707-721, 2005.
13. Kim, S.W., Turng, L.S., “Developments of Three Dimensional Computer Aided Engineering Simulation for Injection Moulding”, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., Cilt 12, 151-173, 2004.
14. Gebelin, J.C., Jolly, M.R., Cendrowicz, A.M., Cirre, J., Blackburn, S., “Simulation of Die Filling for the Wax Injection Process: Part II Numerical Simulation”, Metalurgical and Materials Transtions B, Cilt 35, No 4, 761-768, 2004.
15. Akovalı, G., Temel Uygulamalı Polimer Yaz Okulu Ders Notları, ODTÜ, Ankara,1984. 16. Moldflow Kullanım Kılavuzu, Moldflow Inc., 2005.