Alüminyum kalıp; çelik alaşım yada dökme demir alaşımlı hazırlanarak ürün haline getirilecek malzemeleri kalıplama şeklidir. Alüminyum enjeksiyon kalıplama, prototipler ve gerçek ürünlerin tasarım ve üretimi için ihtiyaç duyulan bir süreçtir. Karmaşık ürün parçalarının daha verimli ve yüksek standartlı üretilmesini sağladığı için güvenilirdir. Alüminyum kalıplama işlemi daha çok tasarıma ve üretimde kullanılan malzemelere bağlıdır. Buna bağlı olarak daha düşük maliyetle daha iyi ürünlere olanak tanıyan kalıp işlemlerine yönelen üreticiler, alüminyum enjeksiyon kalıplamayı tercih ediyor.
Alüminyumun birçok sektörde kullanılmasının en büyük sebeplerinden bir tanesi hafif ve kolay şekil alabilmesidir. Alüminyum hafif ve kolay erişebilir olmasına rağmen diğer malzemelere göre oldukça uzun ömürlüdür.
Geleneksel enjeksiyon kalıplama işlemlerinde dayanıklı ürünlerin üretimi mümkündür. Fakat hızlı üretim söz konusu olduğunda, alüminyum kalıplar pek çok konuda üstünlük sağlar. Alüminyumdan elde edilmiş herhangi bir ürün pas tutmaz. Alüminyum diğer hammaddelere göre çok daha çevre dostudur. Herhangi bir ürünün üretiminden arta kalan parça alüminyumlar bile kolay bir şekilde geri dönüştürülebilir.
| Si | Fe | Cu | Mn | Mg | Cr | Ni | Zn | Pb | Sn | Ti | Individual impurities | Global impurities | DENSITY | LINEAR SHRINKAGE IN HIGH PRESSURE | MODULUS OF ELASTICITY | CASTING TEMPERATURE | GENERAL RESISTANCE TO CORROSION | MACHINABILITY | CASTABILITY | POLISHING | RESISTANCE TO HOT TEARING | WELDABILITY | |||||||
| EN AB 43400 | min | 9,00 | 45,00 | 0,25 | 2.64 Kg/dm³ | 0.4- 0.6 % | 7400 Kg/mm² | 630 - 700 | GOOD | GOOD | GOOD | MEDIUM | SMALL | MEDIUM | |||||||||||||||
| max | 11,00 | 0,9 | 0,08 | 0,55 | 0,50 | - | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,05 | 0,15 | 0,5 | 0,15 | ||||||||||||||||
| DIN 239 D - GD Al Si 10 Mg | min | 9,00 | 0,20 | ||||||||||||||||||||||||||
| max | 11,00 | 1,00 | 0,10 | 0,4 | 0,50 | - | 0,05 | 0,15 | 0,05 | 0,05 | 0,15 | 0,5 | 0,15 | ||||||||||||||||
| EN AB 43500 | min | 9,00 | 0,40 | 0,15 | 2.64 Kg/dm³ | 0.4- 0.6 % | 70 - 80 Gpa | 650 - 730 | GOOD | GOOD | EXCELLENT | EXCELLENT | EXCELLENT | EXCELLENT | |||||||||||||||
| max | 11,5 | 0,20 | 0,3 | 0,80 | 0,60 | - | 0,07 | - | - | 0,15 | 0,5 | 0,15 | |||||||||||||||||
| AlSi10MgMn | min | 9,5 | 0,50 | 0,10 | |||||||||||||||||||||||||
| max | 11,5 | 0,15 | 0,3 | 0,8 | 0,50 | - | 0,10 | - | - | 0,15 | SR | 0,03 | |||||||||||||||||
| EN AB 44300 | min | 10,5 | 0,45 | 2.68 Kg/dm³ | 0.4- 0.6 % | 7500 Kg/mm² | 640 - 680 | GOOD | MEDIUM | EXCELLENT | MEDIUM | SMALL | MEDIUM | ||||||||||||||||
| max | 13,5 | 0,90 | 0,08 | 0,55 | - | - | - | 0,15 | - | - | 0,15 | 0,05 | 0,25 | ||||||||||||||||
| DIN 230 D - GD Al Si 12 | min | 10,5 | |||||||||||||||||||||||||||
| max | 13,5 | 1,00 | 0,10 | 0,40 | - | - | - | 0,15 | - | - | 0,15 | 0,05 | 0,25 | ||||||||||||||||
| EN AB 44400 | min | 8,00 | 2.65 Kg/dm³ | 0.4- 0.6 % | 7400 Kg/mm² | 640 - 680 | GOOD | MEDIUM | EXCELLENT | MEDIUM | SMALL | MEDIUM | |||||||||||||||||
| max | 11,00 | 0,55 | 0,08 | 0,50 | 0,10 | - | 0,5 | 0,15 | 0,5 | 0,5 | 0,15 | 0 ,05 | 0,15 | ||||||||||||||||
| min | 9,5 | ||||||||||||||||||||||||||||
| max | 10,6 | 0,4 | 0,02 | 0,4 | 0,05 | - | 0,5 | 0,10 | 0,5 | 0,5 | 0,10 | 0,05 | 0,15 | ||||||||||||||||
| EN AB 44100 | min | 10,5 | 2.65 Kg/dm³ | 0.4- 0.6 % | 7600 Kg/mm² | 640-700 | GOOD | BAD | EXCELLENT | MEDIUM | SMALL | GOOD | |||||||||||||||||
| max | 13,5 | 0,55 | 0,10 | 0,55 | 0,10 | - | 0,10 | 0,15 | 0,10 | - | 0,15 | 0,05 | 0,15 | ||||||||||||||||
| UNI 4514 - G Al Si 13 | min | 12 | |||||||||||||||||||||||||||
| max | 13,5 | 0,6 | 0,05 | 0,4 | 0,5 | - | 0,01 | 0,08 | 0,10 | 0,15 | |||||||||||||||||||
| EN AB 44500 | min | 10,5 | 0,45 | 2.68 Kg/dm³ | 0.4- 0.6 % | 7500 Kg/mm² | 640 - 680 | MEDIOCRE | MEDIOCRE | EXCELLENT | MEDIUM | EXCELLENT | MEDIOCRE | ||||||||||||||||
| max | 13,5 | 0,90 | 0,18 | 0,55 | 0,40 | - | - | 0,30 | - | - | 0,15 | 0,05 | 0,25 | ||||||||||||||||
| DIN 230 D | min | 10,5 | |||||||||||||||||||||||||||
| max | 13,5 | 0,8 | 0,8 | 0,40 | 0,05 | - | - | 0,10 | - | - | 0,15 | 0,05 | 0,25 | ||||||||||||||||
| EN AB 46000 | min | 8,00 | 0,6 | 2,00 | 0,15 | 2.76 Kg/dm³ | 0.4- 0.6 % | 7500 Kg/mm² | 630-710 | LOW | EXCELLENT | GOOD | MEDIUM | MEDIUM | GOOD | ||||||||||||||
| max | 11,00 | 1,1 | 4,00 | 0,55 | 0,55 | 0,15 | 0,55 | 1,2 | 0,35 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,25 | ||||||||||||||||
| DIN 226 D | min | 8,00 | 2,00 | 0,10 | 0,10 | ||||||||||||||||||||||||
| max | 11,00 | 1 | 3,50 | 0,5 | 0,50 | 0,10 | 0,30 | 1,20 | 0,20 | 0,10 | 0,15 | 0,05 | 0,25 | ||||||||||||||||
| EN AB 46100 | min | 10,00 | 0,45 | 1,5 | 2.67 Kg/dm³ | 0.7 % | 7600 Kg/mm² | 600-700 | MEDIUM | SUFFICIENT | GOOD | MEDIUM | SMALL | SUFFICIENT | |||||||||||||||
| max | 12,00 | 1,00 | 2,5 | 0,55 | 0,30 | 0,15 | 0,45 | 1,7 | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,25 | ||||||||||||||||
| UNI 7363 - SG Al Si 132 | min | 11,00 | 0,70 | 1,75 | |||||||||||||||||||||||||
| max | 12,5 | 1,00 | 2,50 | 0,5 | 0,30 | - | 0,30 | 1,40 | 0,15 | 0,10 | 0,20 | 2,20 | |||||||||||||||||
| EN AB 46200 | min | 7,5 | 2,00 | 0,15 | 0,15 | 2.76 Kg/dm³ | 7500 Kg/mm | 680 - 750 | MEDIUM | GOOD | GOOD | MEDIUM | SMALL | GOOD | |||||||||||||||
| max | 9,5 | 0,7 | 3,5 | 0,65 | 0,55 | - | 0,35 | 1,2 | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,25 | ||||||||||||||||
| DIN 226 A | min | 8,00 | 2,00 | 0,15 | 0,15 | - | |||||||||||||||||||||||
| max | 11,00 | 0,80 | 3,50 | 0,5 | 0,55 | 0,35 | 1,20 | 0,25 | 0,15 | 0,15 | 0,05 | 0,25 | |||||||||||||||||
| EN AB 46500 | min | 8,1 | 0,60 | 2,00 | 0,15 | 2.79 Kg/dm³ | 0,013 | 7200 Kg/mm² | 640 - 710 | LOW | GOOD | GOOD | MEDIUM | SMALL | LOW | ||||||||||||||
| max | 11 | 1,20 | 4,00 | 0,55 | 0,55 | 0,15 | 0,55 | 3,00 | 0,35 | 0,25 | 0,20 | 0,05 | |||||||||||||||||
| LM 24 | min | 7,5 | 3,00 | 0,05 | |||||||||||||||||||||||||
| max | 9,5 | 1,3 | 4,00 | 0,55 | 0,30 | 0,15 | 0,55 | 3,00 | 0,35 | 0,25 | 0,20 | ||||||||||||||||||
| EN AB 47100 | min | 10,5 | 0,60 | 0,7 | 0,05 | 0,25 | 2.65 Kg/dm³ | 0.7 % | 7600 Kg/mm | 630-680 | MEDIUM | MEDIUM | GOOD | MEDIUM | SMALL | MEDIUM | |||||||||||||
| max | 13,5 | 1,10 | 1,2 | 0,55 | 0,35 | 0,10 | 0,30 | 0,55 | 0,20 | 0,1 | 0,15 | ||||||||||||||||||
| UNI 5079 | min | 11,5 | 0,70 | ||||||||||||||||||||||||||
| max | 13 | 1,00 | 0,80 | 0,30 | 0,30 | 0,20 | 0, 50 | 0,15 | 0,15 | 2,00 | |||||||||||||||||||
| EN AB48000 | min | 10,5 | 0,8 | 0,9 | 0,7 | 2,68 Kg/dm³ | 0.4- 0.6 % | 7500 Kg/mm² | 620 - 660 °C | LOW | GOOD | EXCELLENT | MEDIUM | SMALL | EXCELLENT | ||||||||||||||
| max | 13,5 | 0,6 | 1,5 | 0,35 | 1,5 | - | 1,3 | 0,35 | 0,20 | 0,05 | 0,15 | ||||||||||||||||||
| DIN 260 | min | 11 | 0,8 | 0,9 | 0,7 | ||||||||||||||||||||||||
| max | 13 | ||||||||||||||||||||||||||||
Alüminyum enjeksiyon kalıpları, CNC işleme prosesi ile alüminyum malzeme kullanılarak imal edilmektedir. Üreticilerin birçoğu, boşlukların keskin köşelere sahip olmasını istediğinde, elektrik boşaltma işleme (EDM) kullanır. Alüminyum kalıp üretimi yalnızca mekanik yöntemler gerektirdiğinden, ortalama bir kaviye yaklaşık 10-15 gün içinde hazır hale getirilmektedir. Özel imalat ekipmanlarına ya da farklı türde bir ısıl işleme gerek yoktur.
Çelik enjeksiyon kalıplarında da benzer bir proses söz konusudur. Fakat alüminyum kalıplarına göre daha maliyetlidir. Üretim süreci de çok daha uzundur. Bunun nedeni çeliğin sertliğidir. Metal enjeksiyon döküm, özel imalat ekipmanları gerektirir ve kalıp ömrünü artırmak için ısıl işlem uygulanır.
Alüminyum kalıp imalatında kullanılan hammaddenin içeriğinde birçok bileşim mevcuttur. Fe (Demir), Si (Silisyum), Mn (Manganez), Zn (Çinko), Ni (Nikel), Ti (Titanyum), Pb (Paladyum), Sn (Kalay) bu elementlerden bazılarıdır. Kimyasal bileşimlerindeki ağırlıklarına göre ergime aralığı, ısısal iletkenlik, korozyon dayanımı, dökülebilirlik, işlenebilme, anodik oksidasyon ve diğer özellikler ve kullanım alanları değişiklik gösterebilmektedir. Kalıp üretiminde ve Ar-Ge çalışmalarında pek çok bileşim varyasyonu kullanılabilmektedir.
Gıda kalıplarında fazlaca gördüğümüz alüminyum: gıdaları ışık ve havaya karşı korumak için iyi bir bariyer oluşturmaktadır. Geri dönüştürülebilen alüminyum, ayrı ayrı tasarlanarak farklı boyut ve şekillerde üretilebilmektedir. Bu sebeple kalıp yapımında fazlaca tercih edilen malzemeler arasındadır. Hafif bir yapısı olması üretim maliyetleri üzerinde de olumlu bir etkiye sahiptir.
Etial 150 alaşımlı alüminyum bileşimlerin içeriğinde ağırlık bazında %1,00 Demir, %11,00-%13,00 Silisyum, %1,75-%2,50 Bakır, %0,50 Manganez, %0,40 Magnezyum, %0,70 Çinko, %0,30 Nikel, %0,15 Titanyum, %0,10 Paladyum ve %0,10 Kalay bulunur.
Etial 150 yüksek mukavemet basınçlı dökümlerde kullanılır.
Özgül ağırlığı 2,67 gr/cm³’tür. Ergime aralığı 525 °C ila 580 °C arasındadır. Orta derecede korozyon dayanımı, mükemmel derecede dökülebilirliği, iyi derecede işlenebilme özelliği bulunur.
Etial 160 alaşımlı alüminyum bileşimlerin içeriğinde ağırlık bazında %1,00 Demir, %7,50-%9,00 Silisyum, %3,00-%4,00 Bakır, %0,50 Manganez, %0,30 Magnezyum, %1,00 Çinko, %0,20 Nikel, %0,20 Titanyum, %0,10 Paladyum ve %0,10 Kalay bulunur.
Etial 160 yüksek yüzey kalitesi gerektiren basınçlı dökümlerde kullanılır.
Özgül ağırlığı 2,76 gr/cm³’tür. Ergime aralığı 540 °C ila 595 °C arasındadır. Orta derecede korozyon dayanımı, iyi derecede dökülebilirliği, iyi derecede işlenebilme özelliği bulunur. AlSi 8Cu3Fe TSE olarak bilinmektedir.
Etial 171 alaşımlı alüminyum bileşimlerin içeriğinde ağırlık bazında %0,50 Demir, %9,00-%10,00 Silisyum, %0,10 Bakır, %0,40-%0,60 Manganez, %0,30-%0,45 Magnezyum, %0,10 Çinko, %0,10 Nikel, %0,15 Titanyum, %0,05 Paladyum ve %0,05 Kalay bulunur.
Etial 171 yüksek mukavemet değerlerine sahip, dökülebilme özelliği iyi olan, korozyon dayanımı yüksek, yüksek basınç durumunda sızdırmazlık gerektiren alüminyum enjeksiyon döküm yönteminde ve kalıp tasarımında kullanılır.
Özgül ağırlığı 2,64 gr/cm³’tür. Ergime aralığı 575 °C ila 595 °C arasındadır. Isıl iletkenliği 0,27 cal/cm.s°C’dir. Çok iyi korozyon dayanımı, mükemmel dökülebilirlik özelliği, orta derece işlenebilme özelliği ve yalnızca yüzey korumada anodik oksidasyon özelliğine sahiptir.
Alüminyum, makul bir maliyetle düşük hacimli enjeksiyon kalıpları oluşturmak için son derece elverişli bir üründür. Alüminyum enjeksiyon döküm işleminde kullanılmasının birçok avantajından söz edilebilir. Alüminyumu kalıba döküm için elverişli yapan özellikler şunlardır:
Termal Genleşme ve Soğutma Hızı: Alüminyum, yüksek bir termal genleşme katsayısına sahiptir. Bu nedenle, doğru sıcaklığa ısıtıldıktan sonra kolayca soğuyabilir ve bu da parça üretimini çok hızlı hale getirir.
Metalik Özellikler: İş parçasının kalitesi söz konusu olduğunda rijitlik ve mekanik dayanım takımlar için gerekli özelliklerdir. Alüminyum, sertliğini ve mukabemetini belirli bir seviyede koruyan güçlü metalik karakteristik özelliklere sahiptir. Bu da onu kalıplarda kullanmak için ideal bir malzeme yapar.
Kalıplar, üretim sürecinde yeterince güçlü olmalıdır. Alüminyum enjeksiyon kalıplamada kesme parametrelerinin, kalitelerin ve geometrilerin doğru seçimi ayrıca daha verimi bir alüminyum kalıplama işlemine yol açacaktır. Bu nedenle, kalıplamada kullanılan alüminyum, bileşen oranı başına maliyeti düşürürken üretkenliği artırır.
Enjeksiyon kalıp imalatında alüminyumun maliyeti, çeliğe göre daha düşüktür. Bir kalıbın toplam değeri ve yatırım getirisi, önemli ölçüde kullanılan kalıp cinsine bağlıdır. Ayrıca diğer tüm faktörler eşdeğer seviyedeyse, alüminyum için ilk yatırım maliyetleri de düşüktür.
Alüminyum enjeksiyon kalıplama, ürünlerin üretiminde daha hızlı üretim süreci anlamına gelir. Çelik enjeksiyon kalıplama, kalıbın tasarlanmasından nihai ürünün imal edilmesi sürecine kadar ayları bulabilir. Fakat alüminyum plastik enjeksiyon kalıpları; kalıpları ve prototipleri oluşturmak ve nihai ürünleri piyasaya sürmek için yalnızca günlere ihtiyaç duyar.
Parçaların düşük hacimli parti üretimleri için alüminyum enjeksiyon kalıpları, daha verimli sonuçlar doğurur. Yatırım maliyetlerinin düşük olması ve güvenilir parça üretimi, verimin artırılması için önemli hususlardır.
Alüminyum plastik enjeksiyon kalıpları, ısıyı çelik kalıplara nazaran çok daha hızlı dağıtır. Bu da çok daha hızlı ısınabilmesi ve soğuyabilmesi anlamına gelir. Enjeksiyonla kalıplama esnasında soğutma süreci, kalıplama işleminin genel döngüsü ile yakından ilişkilidir. Bu nedenle kalıplama işleminde alüminyum parça tercih etmek, daha kısa bir döngüye imkan tanır. Sonuç olarak parçalar daha hızlı üretilebilir.
Ürünlerdeki üretim kusurlarının en büyük nedenlerinden birisi homojen olmayan ısıtma ve soğutmadır. Alüminyum enjeksiyon kalıpların mükemmel ısı yayma özellikleri, kalıbın hızlı ve homojen bir şekilde ısınmasına ve soğumasına izin verir. Böylece kusurlu parça sayısı minimilize edilir.
Çeliğin aşırı sertliği nedeniyle, hasarlı veya deforme olmuş çelik kalıpların düzeltilmesi maliyetli ve zor olabilir. Genellikle yeni bir kalıp yapma yoluna gidilir. Ayrıca alüminyum enjeksiyon kalıpları daha yumuşak malzemeden yapılmıştır ve tasarımları basittir. Bu özellik, alüminyum enjeksiyon kalıplarında herhangi bir hata olması hainde onarım ve modifikasyonu mümkün kılar.
Alüminyum kalıp tasarımı, ürün imalat tasarım sürecinde önemli bir aşamadır. Bu aşama, ürünlerin dayanıklılığını ve kalıbın verimliliğini ortaya koymaktadır. Alüminyum kalıp tasarımı yapılırken gereken bazı uygulamalar şu şekilde sıralanabilir:
Olası Revizyonlar için Prosedürler Belirleme
Alüminyum kalıp tasarımı uygulamalarında tasarımın olası revizyonlar için belirli prosedürler içermesi önemlidir. Prosedürler kalıp maliyetini artırsa da, sonraki süreçte düzeltmeye gidildiğinde bu maliyetin sağlayacağı faydaya nazaran önemsiz olduğu görülecektir.
Uygun Alaşımlar Kullanma
Alüminyum enjeksiyon kalıpların tasarımında alaşım olarak kullanılan en uygun element silikondur. Bunun nedeni yüksek özgül ısı kapasitesidir. Silikon, ısıyı alüminyumdan daha iyi tutar. Fakat tek uygun alaşım değildir. Ürünlerde katı mekanik özelliklerin geliştirilmesine yardımcı olduğu için kullanılan herhangi bir alaşımın kısa bir donma aralığı olmalıdır.
Parça Ayrıntılarını Not Etme
Alüminyum enjeksiyon kalıplarının tasarlanmasında keskin köşeler yerine belirli oranlarda radüslü hatlara yer vermek avantajlıdır. Prosedürde keskin köşelerin varlığı, üretilen parçanın büzülmesinde önemli ölçüde farklılık gösterebilir ve bu da çatlamaya ve kalıcı deformasyona neden olabilir.
