Sıkıştırma kalıplama ilk olarak kauçuğun kalıplanması için kullanıldı, ancak o zamandan beri birlikte çalıştığı malzeme yelpazesi büyük ölçüde genişledi. Çevrenizdeki pek çok ürün sıkıştırmalı kalıplama kullanılarak yapılmıştır ve bugün sizin için hala mükemmel bir üretim çözümü olabilir.
Sıkıştırma Kalıplama Nedir?
Sıkıştırmalı kalıplama, kalıplanabilir bir malzemeyi kalıp tarafından belirlenen bir şekil veya forma sıkıştırmak için iki taraflı ısıtılmış kalıp (üst ve alt) kullanan bir üretim prosesidir. Hem ısı hem de basınç, sıkıştırmalı kalıplama işleminin önemli yönleridir. Isı, kullanılan malzemenin türüne bağlı olarak, sıkıştırmalı kalıplama için kullanılan malzemenin erimesine veya sertleşmesine yardımcı olur. Basınç, yumuşatılmış malzemenin kalıp boşluklarına eşit şekilde akmasını sağlar.
Adından da anlaşılacağı gibi, sıkıştırma kuvvetleri bu kalıplama yönteminin anahtarıdır. Kullanılan preslerin tonajı 2500 tona kadar çıkabilmektedir. Sıkıştırmalı kalıplama, yüksek hacimli üretim için mükemmel bir üretim yöntemidir.
Sıkıştırmalı Kalıplama Süreci
Sıkıştırma kalıplama işleminin, üzerinde çalıştığınız malzemenin türüne bağlı olarak birkaç farklılığı vardır. Ancak ana süreç altı temel adıma ayrılabilir.
Adım 1: Makineyi Kalıplamaya Hazırlama
Farklı türde sıkıştırmalı kalıplama ekipmanı vardır, ancak her birinin üretim döngüsü başlamadan önce bir şekilde hazırlanması gerekecektir. Bu, aşağıdaki gibi eylemleri içerebilir:
- Kalıbın temizlenmesi
- Bir ayırıcı maddenin püskürtülmesi
- Isıyı açma ve kalıbı ön ısıtma
- Eklerin yerleştirilmesi vb.
Bu eylemler çok önemlidir ve bir adımın atlanması, parçanın arızalı veya hasarlı olmasına neden olabilir.
Adım 2: Besleme Malzemesinin Ölçülmesi ve Yüklenmesi
Basınçlı kalıplamada kullanılan plastik malzeme miktarı hassas bir şekilde ölçülmelidir. Bu, ürünler arasında tutarlılığın sağlanmasına yardımcı olur. Kalıpta çok fazla malzeme bulunması, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli sorunlara yol açabilir:
- Kesilmesi gereken aşırı miktarda flaş
- Kalıptan çıkarma zorlukları
- Hasarlı kalıplar
- Düşük boyutsal doğruluk
Öte yandan, çok az malzeme, parçanın doğru yoğunluktan yoksun olmasına, yüzey kalitesinin kötü olmasına ve hatta malzemede eksik bölümlerin bulunmasına neden olabilir.
Doğru miktarda malzeme ölçüldüğünde kalıbın boşluğuna yerleştirilir. Kalıplama malzemesi kalıba yerleştirilmeden önce önceden ısıtılabilir. Bu, çevrim süresinin azaltılmasına yardımcı olabilir.
Adım 3: Kalıbın Kapatılması / Malzemenin Sıkıştırılması
Malzeme yerine yerleştirildikten sonra, malzemeyi kalıp boşluğunun her yerine iten sıkıştırmayı uygulamak için kalıp kapatılır. Malzemeyi yumuşatmak veya termoset malzemelerin kürlenmesine yardımcı olmak için bu aşamada kalıba ısı da uygulanabilir.
Daha hızlı çevrim süreleri için kalıbın kapanması önceden belirlenmiş bir hızda gerçekleşir. Malzeme kalıp boşluğunun içinden çıkabileceğinden hız da çok yüksek olamaz.
Adım 4: Kürleme veya Soğutma
Kalıp kapatıldıktan sonra malzeme belirli bir süre, genellikle 1 – 5 dakika kadar yerinde tutulur. Bu süre zarfında malzeme termoset plastik için kürlenecektir. Kürleme, polimerde çapraz bağlanmanın gerçekleştiği ve belirli özelliklere sahip katı bir parçanın elde edildiği işlemdir.
Termoplastiklerde kalıp içerisinde şekillendirilen parça bu süre zarfında zarar görmeden çıkarılabilecek kadar sertleşene kadar soğutulur.
Adım 5: Kalıptan Çıkarma
Bu aşamada kalıp açılır ve katı kısım kalıptan çıkarılır. Çıkarma pimleri ve diğer mekanik sistemler bu konuda yardımcı olabilir. Bazı durumlarda kalıptan çıkarma işlemi elle de yapılabilir.
Bazı parçalar diğerlerinden daha karmaşık bir kalıptan çıkarma sürecine sahiptir. Örneğin, kesici uçların yardımıyla kalıplanan bir parça için, kesici uçların kalıptan çıkarma aşamasının bir noktasında çıkarılması gerekir.
Adım 6: İşlem Sonrası
Bir parça kalıptan çıkarıldıktan sonra hazır olarak değerlendirilmesi için birkaç adımdan daha geçmesi gerekebilir. Fazla malzemenin veya flaşın kesilmesi bu aşamada yaygın bir prosedürdür. Diğer parçaların iç gerilimleri azaltmak veya temizlemek için ısıl işleme ihtiyacı olabilir.
Basınçlı Kalıplamada Kalıp Tasarımı
Basınçlı kalıplamada başarı, parçanız için doğru kalıbı tasarlamakla başlar.Sıkıştırmalı kalıplama mekaniği, bir parçanın sahip olabileceği özelliklere belirli sınırlamalar getirir. Tasarlanan parçanın üretilebilmesini sağlamak için bu sınırların farkında olmak önemlidir.
Sıkıştırmalı kalıplama makineleri karmaşık tasarımlara sahip parçaları kalıplamak için kullanılabilir ancak bunlar süreci daha zorlu hale getirir.
Karmaşık bir tasarım sürece birkaç adım ekleyebilir. Bu tür tasarımlar aynı zamanda malzemenin akmasını ve kalıbın her yerine ulaşmasını da zorlaştırabilir. Ekstra adımlar, daha uzun üretim döngüleri ve daha yüksek maliyetler anlamına gelirken, zayıf malzeme akışı da parçada kusurlara yol açabilir.
Parça Çıkarmayı Kolaylaştırın
Bir parçayı tasarlarken parça çıkarma kolaylığı dikkate alınmalıdır çünkü çıkarılması zor olan parçalar aşağıdaki sorunlarla karşı karşıya kalabilir:
- Uzun çevrim süreleri
- Kötü yüzey kalitesi
- Çıkarma sırasında kırılma
Parçaların çıkarılmasını kolaylaştıran iki faktör, kalıbın tasarımında taslak açıların kullanılması ve alttan kesmelerin önlenmesidir.
Uygun Duvar Kalınlığını Seçin
Hem kalın hem de ince duvarlar kalıplanmış parçalar için sorun oluşturabilir. Kalın duvarlar iç boşlukların oluşmasına eğilimlidir. Bunun nedeni duvarların dış bölümlerinin iç bölümlerine göre çok daha hızlı soğumasıdır.
İnce duvarlar, sıcaklıktaki değişikliklerin neden olduğu deforme edici kuvvetlere karşı koyacak mukavemetten yoksundur. Bir parça soğudukça bir şekilde bükülme veya deforme olma olasılıkları daha yüksektir.
Bu zorluklar, kalıp tasarımının parçanın yapısal ihtiyaçlarına ve malzemenin akışına göre en uygun duvar kalınlığını seçmesi gerektiği anlamına gelir. Kaburgalar genellikle kalın duvar bölümleri olmayan güçlü parçalar elde etmek için kullanılır.
Malzemeyi Göz önünde bulundurun
Basınçlı kalıplama işlemi sırasında farklı malzemeler farklı davranır. Bazı malzemeler diğerleri kadar kolay akmayacaktır. Diğerleri daha yavaş veya daha hızlı bir oranda ısınır veya soğur. Bazı malzemeler sürecin bazı aşamalarında genişleyebilir veya daralabilir.
Kalıp tasarımında hatalı parçaların veya yanlış boyutlarda parçaların yapılmasını önlemek için bu gibi gerçekler dikkate alınmalıdır.
Uzun Ömürlü Tasarım
Sıkıştırma kalıplama, yüksek hacimli bir üretim yöntemi olarak sınıflandırılır. Bu, kullanılan kalıbın uzun süre dayanması ve birçok parça için kullanılması gerektiği anlamına gelir.
Bunun sağlanması için kalıbın yüksek sıcaklık ve basıncın zarar verici etkisini en aza indirecek şekilde tasarlanması gerekir.
Kalıbın daha kolay hasar görebilecek kısımları, tamiri kolay olacak şekilde tasarlanmalıdır. Bu, bu parçaların değiştirilmesi veya onarılması gerektiğinde arıza süresini azaltacaktır.
Sıkıştırma Kalıplama Malzemeleri
Sıkıştırmalı kalıplama hem termoset hem de termoplastiklerle çalışabilen az sayıdaki üretim prosesinden biridir. Bu, bu işlem kullanılarak üretilebilecek ürün yelpazesini büyük ölçüde genişletir. Artık kullanılan bazı yaygın malzemeler arasında silikon, epoksi ve HDPE bulunmaktadır.
Silikon
Silikon, birçok uygulamada doğal kauçuğun yerini alan muhteşem bir elastomerik malzemedir. Daha iyi sıcaklık direncine sahiptir ve yalıtkan olarak çok iyi performans gösterir. Ayrıca kauçuğa göre daha dayanıklıdır ve hem tıbbi hem de gıdaya uygun uygulamalarda kullanılabilir.
Silikon, sıkıştırmalı kalıplama için mükemmeldir çünkü kolayca akar ve kalıbın formlarını iyi doldurmasına olanak tanır.Silikon yaygın olarak contalar, contalar ve tıbbi ekipman parçaları üretmek için kullanılır.
PU
Poliüretan olarak da bilinen PU, yüksek darbe dayanımı, aşınma direnci ve tokluğa sahip parçalar üretir.Formülasyona bağlı olarak bir PU parçası birçok farklı fiziksel niteliğe sahip olabilir.
Bu termoset kolayca akar ve sıkıştırmalı kalıplama ile tekerlekler, contalar, silindirler vb. yapmak için kullanılabilir.
YYPE
Yüksek yoğunluklu polietilen, kolayca eriyen ve erimiş halde iyi akan bir termoplastiktir. Oldukça karmaşık parçaların sıkıştırılarak kalıplanması için kullanılabilir. Bu malzeme çok iyi boyutsal stabiliteye ve darbe dayanımına sahiptir.
Sıkıştırmalı kalıplama, endüstriyel ve otomotiv uygulamalarına yönelik HDPE parçaların üretiminde kullanılır.
PTFE
Politetrafloroetilen mükemmel yapışmazlık özellikleri sergiler ve ayrıca kimyasallara karşı oldukça dayanıklıdır. PTFE, kolayca aktığı için sıkıştırmalı kalıplama için iyi bir malzemedir. Rulmanlar, contalar ve elektrik yalıtımına yönelik parçaların tümü PTFE kullanılarak kalıplanabilir.
Diğer Kalıplama Prosesleriyle Karşılaştırma
Sıkıştırmalı kalıplama ve enjeksiyonlu kalıplama sıklıkla karşılaştırılır çünkü her iki işlem de kalıp kullanır. Önemli derecede örtüşme olmasına rağmen, bu iki üretim yöntemi önemli ölçüde farklıdır ve genellikle farklı üretim ihtiyaçlarına hizmet eder.
Açık ve Kapalı Kalıp
Sıkıştırma kalıplama açık kalıp tasarımı kullanır. Malzeme, kalıbın üst kısmı üstüne kapanmadan önce açıktaki kalıp boşluğuna yerleştirilir.
Öte yandan enjeksiyon kalıplamada kapalı kalıp tasarımı kullanılır. Malzeme zaten kapalı olan bir kalıba enjekte edilir. Malzeme girişi veya havalandırma için geçiş yolları vardır.
Parça Tasarımı
Basınçlı kalıplama için kullanılan kalıpların açık yapısı, paneller gibi karmaşık olmayan geometrilere sahip büyük parçaların yapımı için iyi bir işlem olmasını sağlar. Araba tamponları gibi parçalar bu işlem kullanılarak kolaylıkla yapılabilir.
Enjeksiyon kalıplama kalıplarının kapalı yapısı, onu daha karmaşık tasarımlara sahip parçaların üretimi için mükemmel bir süreç haline getirir. Malzemeler kalıba, karmaşık formlara akmasını sağlayan yüksek bir basınçla sokulur.
Kurulum ücreti
Bir enjeksiyonlu kalıplama işleminin kurulması, sıkıştırmalı kalıplamanın kurulmasından daha pahalı olma eğilimindedir.Kalıplama maliyetleri oldukça yüksektir çünkü bunların enjeksiyon kalıplama prosesinin yüksek basınçlarını kaldırabilmeleri ve proses parametrelerini sıkı bir şekilde kontrol edebilmeleri gerekmektedir.
Sıkıştırma kalıplama için kullanılan takımların maliyeti o kadar yüksek değildir ve bu, üretim hacminin düşük olduğu durumlarda onu daha iyi bir seçim haline getirir.
Çevrim süreleri
Sıkıştırma kalıplama döngüleri bir ila altı dakika arasında değişebilir. Öte yandan bazı enjeksiyon kalıplama döngüleri iki saniye kadar kısa olabilir.
Enjeksiyon kalıplama için üretim sürelerinin bir dakikadan uzun olduğu durumlar vardır ancak bu genellikle daha hızlı bir süreçtir ve seri üretim için mükemmel bir seçimdir.
Çevrim sürelerindeki bu fark, enjeksiyonlu kalıplama işlemlerinin genellikle tamamen otomatik olması, sıkıştırmalı kalıplamanın ise parçaların çıkarılmadan önce sertleşmesi için zamana ihtiyaç duyması nedeniyle manuel olarak yapılabilmesinden kaynaklanmaktadır. Malzemelerin yüklenmesi ve parçaların çıkarılması, sıkıştırmalı kalıplamada manuel olarak da yapılabilir.
Hassasiyet Düzeyi
Enjeksiyon kalıplama işlemi, sıkıştırma kalıplamaya kıyasla çok daha hassas bir işlemdir.Enjeksiyon kalıplamada kullanılan kalıplar çok dayanıklı malzemelerden yapılır. Parçaların şekillerini ve boyutlarını etkileyen kusurlar geliştirme olasılıkları daha azdır.
Hassasiyet düzeyi, enjeksiyonla kalıplanmış parçaların herhangi bir sonradan işleme gerek duymamasını sağlayacak kadar yüksektir.
Malzeme Seçenekleri
Enjeksiyon kalıplama birçok malzemeyle iyi çalışsa da, sıkıştırma kalıplamanın özel bir durumu, toplu kalıplama bileşiği veya tabaka kalıplama bileşiği kullanabilmesidir. Bu malzemeler doğranmış lifler içerir ve kompozit parçaların üretiminde kullanılabilir.
Enjeksiyon kalıplama bu tür malzemelerden yararlanamaz ve kompozit malzemelerden oluşan parçaların yapımına uygun değildir.
Sıkıştırma Kalıplamanın Avantajları ve Dezavantajları
Sıkıştırmalı kalıplama bir asırdan fazla bir süredir hayatta kalmıştır. Bunun nedeni aşağıdakileri içeren avantajlara sahip olmasıdır:
- Daha düşük takım maliyeti:Hidrolik presler gibi sıkıştırmalı kalıplamayla ilgili ekipmanlar, enjeksiyonlu kalıplama için kullanılan ekipmanlar kadar karmaşık değildir. Bu, sıkıştırmalı kalıplama işlemine başlamanın daha az maliyetli olmasını sağlar.
- Düşük hacimli üretim için daha iyi:Sıkıştırmalı kalıplama takımının daha düşük maliyeti, onu düşük üretim hacimleri için daha iyi hale getirir. Bunun nedeni başabaş için daha az ürüne ihtiyaç duyulmasıdır.
- Büyük eşyalar için idealdir:Sıkıştırmalı kalıplama kullanılarak yapılan parçaların boyutu ve ağırlığı açısından ana sınırlayıcı faktörler, presin tonajı ve boyutudur. Bu nedenle, basınçlı kalıplama, enjeksiyonlu kalıplama ve diğer işlemlerle karşılaştırıldığında daha büyük parçaların imalatında yaygın olarak kullanılır.
- Ekler mümkündür:Insert kalıplama, bir malzemenin diğerinin üzerine kalıplanmasıdır. Doğru yöntemler ve aletler kullanılırsa bu, basınçlı kalıplamayla mümkündür.
- Güçlü parçalar:Sıkıştırmalı kalıplama, kullandığı büyük sıkıştırma kuvvetleri sayesinde oldukça sağlam olan yoğun parçalar üretir.
- Malzeme uyumluluğu:Sıkıştırmalı kalıplama, fiber emdirilmiş kompozitler de dahil olmak üzere birçok farklı malzeme türüyle uyumludur.
Bu üretim yöntemi bazı ürünler için her zaman uygun değildir. Sıkıştırma kalıplamanın dezavantajları şunlardır:
- Parça karmaşıklığı:Sıkıştırmalı kalıplama kullanılarak elde edilebilecek karmaşıklık düzeyi zayıf değildir ancak enjeksiyonlu kalıplama ve diğer bazı işlemlerle rekabet edemez.
- Üretim süreleri:Basınçlı kalıplamanın üretim süreleri enjeksiyonlu kalıplamaya göre daha uzundur.
- Rötuş:Doğru önlemler alınmazsa, sıkıştırmalı kalıplamada flaş önemli bir sorun olabilir. Bu fazla malzemenin kesilmesi gerekir ve bu ekstra adım pahalı olabilir.
Sıkıştırma Kalıplama Uygulamaları
Sıkıştırma kalıplama, termoplastik ve ısıyla sertleşen polimerlerden çok çeşitli parçalar yapmak için kullanılabilir. Bunlardan bazı örnekler şunlardır:
- Elektrikli parçalar:Soketler, koruyucu çerçeveler, anahtarlar ve diğer elektrikli bileşenler, sıkıştırmalı kalıplama kullanılarak yapılabilir.
- Elektronik aletler:Tuş takımlarının, oyun kumandalarının vb. parçaları bu teknik kullanılarak yapılabilir.
- Otomotiv parçaları:Büyük paneller ve araçların diğer parçaları sıkıştırmalı kalıplama kullanılarak yapılabilir.
- Tıbbi cihaz parçaları:Solunum maskeleri ve diğer tıbbi cihazlar, sıkıştırmalı kalıplama kullanılarak yapılır.
Çözüm
Sıkıştırmalı kalıplama, enjeksiyonlu kalıplamanın karmaşıklığına sahip değildir, ancak belirli ürün türlerini yapmak için en iyi yöntem olmaya devam etmektedir.
Bu üretim süreci basittir ve malzemeler kalıba manuel olarak bile yüklenir. Sadeliğine rağmen çok yüksek mukavemete ve iyi yüzey kalitesine sahip ürünler üretiyor ve hatta bazı karmaşık geometrileri bile yönetebiliyor.
Sıkıştırmalı kalıplama artık birçok termoset ve termoplastik malzemeyle çalışmaktadır ve ürünleri birçok endüstride kullanılmaktadır.