Bu vakada incelenen parça, pisuvarlarda kullanılan Solenoid Valf. Resim 1’de gösterilen parçanın malzemesi ise kristalin POM. Şekil 1’de görüldüğü gibi parçada kalınlık kısıtlamaları ve yüksek boyutsal hassasiyet gereklidir. Bu sebeple, en optimum giriş lokasyonunu belirlemek ve proses koşullarını optimize etmek için tasarımcı Moldex3D ile çalışmış. Ulaşılması gereken ana hedefler: (1) Kenar yüzeyler için yüksek doğruluk, (2) Hatasız yüzeyler, ve (3) Şekil 2’de gösterildiği gibi çeşitli kalınlıklardan kaynaklanan daha az iç boşluk.

Düzeltilmesi Hedeflenen Kısımlar

• Kenar yüzeylerinde yüksek doğruluk
• Kusursuz bir görünüş
• İç çöküntüleri azaltmak

Çözüm Yöntemi

• Moldex3D ile optimum giriş lokasyonunu belirlemek ve proses koşullarını optimize etmek

Moldex3D’nin Faydaları

• Optimum giriş lokasyonları ile hava sıkışma bölgeleri azaltıldı.
• Yüksek doğrulukta kenar yüzeyleri elde edildi ve verim %98’e yükseltildi.
• Yüzey kusurları azaltıldı.
• Yapısal dayanıklılık geliştirildi ve çöküntüler %40 oranında azaltıldı.

Vaka Analizi

Bu vakadaki düzeltilmek istenen kısımlar kenar yüzeylerindeki yüksek doğruluk, görünüşü kusursuzlaştırmak ve iç çöküntüleri azaltmak.

Resim 3’de kenar yüzeylerindeki hatalar görünmekte. Kenar yüzeyindeki bozukluğun sebep olduğu parlaklık bulunan kısım, çalışma sırasında hava sızıntısına ve anormal seslere neden olabilir. Bu sebeple EKK(Eagle Industry Taiwan Co.,Ltd.) takımı, Moldex3D ile giriş lokasyonlarını tekrar tasarım yaptılar. Yeni tasarlanmış parçada görüldüğü gibi, hava sıkışıklığı(air trap) olan bölgeler çarpıcı bir şekilde azalıyor. Daha da önemlisi, kenar yüzeylerindeki yüzey basıncı daha düzensizdi ve yüzey, yuvarlaklığı optimizasyondan sonra gereksinimleri karşılayarak R0.02 ~ R0.05 mm aralığına indirgendi(Şekil 4).

İkincil olarak, görünüşteki hataları yok etmek gerekiyordu. Orijinal proses şartlarında, ilk adımın akış hızı çok yüksekti. Böylece, eriyik malzeme giriş bölgesindeki kesitlerden geçerken akıştan kaynaklanan viskoz ısınma ve jetting meydana geliyordu. Bu sebeple, EKK takımı girişteki akış hızını 40 cm³/s’den 15 cm³/s’ye düşürdü ve jetting etkisi çok büyük oranda ortadan kalktı (Şekil 5). Akış hızını bu kadar belirgin ölçüde düşürünce akışta duraksama(hesitation) ile karşılaşmamak için malzeme sıcaklığı 7 ^oC yükseltildi ve duraksama izi ihtimali azaltıldı(Şekil 6(c)).

Düzensiz kayma germesi, düzgün olmayan veya pürüzlü, parlak ürün yüzeyine neden oldu. En iyi iyileştirme yöntemi, eriyik katılaşmasından önce boşluğun basıncını tamamen serbest bırakmaktı. Böylece EKK takımı, üçüncü ütüleme aşamasından sonra bir adım daha ekleyerek basıncı yavaşça düşürerek içe dönük kayma gerilmesinden kaçındı. Proses optimizasyonundan sonra akış işleri Şekil 7’de görüldüğü gibi giderildi.

Parçanın kalınlığından ve ciddi oranda çekmesinden kaynaklı iç çöküntüler, rotasyon dengesini ve mukavemetini etkileyebilir.  Resim 8’de, X-ray ile boşlukların enine kesiti görünmektedir. Bu boşluk bölgeleri gerçek parçayla aynı sonucu göstermektedir ve simülasyon sonuçlarından görülebildiği gibi %9’dan fazla oranda hacimsel çekme meydana gelmektedir. Böylece, yüksek mukavemetli bir parça üretebilmek için hacimsel oranının %9’dan daha düşük olması gerektiği anlaşılmıştır ve optimizasyon bu doğrultuda gerçekleştirilecektir.

Optimum ütüleme süresine ulaşabilmek için girişlerin donma zamanını kontrol ettiğimizde, 14.saniyede donduklarını görebiliriz. Şekil 9(Sol)’da eriyik malzemenin dağılımını görebiliriz. Orijinal proseste, ütüleme süresi 20 saniye olarak ayarlanmıştı. Girişlerin donma süresinin 14 saniye olduğu göz önünde tutulduğunda, bu sürenin fizibilite açısından gereksiz olduğu anlaşılıyor çünkü 14.saniyeden sonra basıncın herhangi bir etkisi kalmıyor. Bu sebeple, ütüleme süresi 11 saniye olarak ayarlanıyor ve böylece sürekli bir basınç telafisi elde edilerek, gerilme ve çekme oranları etkili oranda azaltılıyor.

Son olarak, kalıplama işlemi optimizasyonlarından sonra, hacimsel çekme başarılı bir şekilde iyileştirildi ve boşluklar azaltıldı. Boşluk simülasyonu, gerçek X-ray fotoğrafıyla benzer bir sonuç gösterdi (Şekil 10).

EKK takımı, üretimde karşılaşabileceği problemleri önceden tespit edebilmek için Moldex3D kullandı ve simülasyon sonuçlarına göre akışın ilerleyişini inceleyerek, optimum giriş lokasyonunu belirleyip jetting etkisinden kaçındılar. Ütüleme aşamasındaki proses koşullarını iyileştirerek kenar yüzeylerdeki kusurlardan ve akış/gerilme izlerinden kurtuldular. Ayrıca başarılı bir şekilde iç yapıda meydana gelen boşlukları azalttılar ve ütüleme süresini ayarlayarak malzemenin mukavemetini geliştirdiler.