Referanslar

Çatı taşıyıcılarının üretiminde gerekli özellikler – ana metalin kırılması durumunda yüksek uzama, korozyon direnci ve iyi kayganlık – döküm parça için özel bir alaşım kullanılarak gerçekleştirilir. Bu parça, sonrasında kaplanır ve bir bölümü plastik ile enjeksiyon kalıplama yöntemi ile kapatılır. Bu sayede tüm gereksinimlere yanıt verebilecek hibrit parça oluşturulabilir. Bu özellikler yalnızca iki malzemenin kombinasyonu sonucu ortaya konulabilir.

İsviçre’de yer alan Wagner AG, ilk iş olarak yüksek basınçlı döküm prosesinin tasarım ve optimizasyonunu MAGMA5 döküm proses simülasyon yazılımını kullanarak gerçekleştirmiştir. Yazılım kullanılarak yapılan denemeler sonucunda dolum ve katılaşma davranışının analizleri gerçekleştirilmiş, bunun yanında parça ve yolluk geometrisi optimize edilmiştir. Döküm planının tasarımı için kalıptaki olası dizilimin ve yollukların konumlandırılmasının parça ile ilişkili şekilde uygun olarak ele alınması gereklidir.

Planda en uygun düzeni elde edebilmek adına, optimizasyon için kalıp dolum simülasyonu ile elde edilen çok sayıda MAGMA5 sonucu irdelenmiştir. Wagner, özellikle iki konunun değerlendirilmesi üzerinde daha dikkatli olmuştur: Döküm içerisinde hapsolan havanın dağılımının öngörülmesine yardımcı olacak ‘Hava Sıkışması’ ve parça içerisinde her bir döküm deliğinden metalin hangi kısmının geçtiği ve parça içerisindeki ergimiş metal dağılımını gösteren ‘Malzeme İzi’. Simülasyon içeriğinde ergimiş metalin dağılımı, farklı döküm deliklerindeki ilgili kısımların farklı renklerle betimlenmesi sonucunda gözle görülebilir hale getirilmiştir. Bu sayede, yolluk konumlarında ve ara kesitlerindeki olası değişiklikler ve bunun yanında farklı döküm deliklerinin bağlantılı olduğu noktalar ve açılardaki değişiklikler simüle edilebilir ve parça dolumu üzerindeki etkileri kolaylıkla izlenebilir. Böylece yolluk tasarımının optimizasyonu büyük oranda kolaylaştırılmış olur.

Katılaşma simülasyonunda, katılaşma davranışı ve katılaşmanın en son gerçekleştiği parçanın sıcak noktaları belirlenmiştir. Simülasyon sonuçlarının gereklilikler ve ikincil proses aşamaları ile karşılaştırılması ile Wagner, katılaşma koşullarının iyileştirilmesi için daha fazla düzeltmenin gerekli olup olmadığını değerlendirme fırsatı bulmuştur.

Wagner uzmanları, yolluk kısımlarının konumlandırılması noktasında yalnızca kalıbın dolumunun etkilenmesini ele almamıştır. Yollukların ağır profillerin ve böylece sıcak noktaların civarında konumlandırılması, bu bölgelerdeki enjeksiyon basıncının etkisini arttırmıştır. Bu şekilde katılaşma esnasında çekilmeye bağlı olarak ortaya çıkabilecek porozite oluşumu sorunu da minimize edilebilmiştir.

Wagner AG, MAGMA5 kullanımı ile kalıp başına gerçekleştirmiş olduğu deneme uygulamalarının sayısında önemli düzeyde bir düşüş elde etmiştir.

Wagner, hibrit parçaların tasarımı için, SIGMASOFT® kullanarak plastik enjeksiyonla kalıplama esnasında döküm malzemeyi ara katman olarak çevreleyen ikincil üretim aşamasının simülasyonunun avantajını görmüştür.

Termoplastik parçanın üretiminin simülasyonu için, boşluk ve takım geometrileri ve bunun yanında enjeksiyonla kalıplama prosesinin en ince ayrıntısına kadar (ergimiş metal sıcaklığı, enjeksiyon profili, soğuma süresi…vb.) tanımlanması gereklidir. Bunların yanında, döküm girişinin termal ve mekanik özelliklerinin de göz önünde bulundurulması gerekir.

Simülasyon, geliştirme prosesinin erken bir aşamasında hibrit parça içerisindeki potansiyel zayıf noktaların belirlenmesine olanak sağlamıştır. Boşlukların dolma potansiyeli gibi basit soruların yanıtları, kayma gerilmesi ve polimer bozunması gibi kompleks ilişkiler de ortaya konularak bulundu. Enjeksiyon profilinin spesifik olarak etkilenmesi ile malzemedeki hasarlar minimuma indirgendi. MAGMA5 ile birlikte, malzeme geçmişinin izlenmesi için izleyici parçacıklar kullanıldı. Ergimiş hatların, malzemenin zayıf olma olasılığının yüksek olduğu bölgelerin, tamamen karıştırılmaması durumunda parçanın mekanik özelliklerinde önemli bir düşüş gözlenir. Bu yüzden, izleyici parçacıklar karışım oranını görüntülemek amacıyla kullanılmıştır. Simülasyon sonucu elde edilen veriler ışığında, enjeksiyonla kalıplama prosesi sonucu ortaya çıkan parça özellikleri ile ilgili önemli neticeler elde edildi.

Parçanın katılaşma simülasyonu, boşluklar içerisinde dwell basıncının efektif olarak ne denli kullanılabileceğine dair fikir verir. Bu holding basıncının etkisi parçanın kalitesi açısından önemli bir faktördür. Sonuçlar, iki ince cidarlı arasındaki bağlantının daha erken katılaştığını göstermektedir. Bu da yolluktan uzak olan bölgelerin dwell basıncı ile artık daha fazla desteklenemediğinin göstergesidir. Bu nedenle termal küçülme, ilave plastiğin akışı tarafından kompanse edilemedi. Bu noktada, batık noktaların parçanın yüzey kalitesini önemli düzeyde etkilemesi beklenmiştir.

Parçanın katılaşması ve soğuması konusundaki araştırmaların bir parçası olarak bozunma analizleri de gerçekleştirildi. Burada, parçanın plastik ve metal içerisindeki kalıntı gerilmelere bağlı olarak deformasyonu soğuma fazı esnasında hesaplanabildi. Bir parçanın boyutsal hassasiyeti çoğu zaman en önemli kalite parametrelerinden biridir. Çok düşük seviyedeki distorsiyonlar dahi parçanın fonksiyonelliği üzerinde ya da montaj sırasında sorunlara yol açabilir.