Die-swelling phenomenon in rubber weatherstrip manufacturing under real process conditions imposed in a commercial extrusion line

Otomobil sızdırmazlık profili üreticileri rekabet güçlerini arttırabilmek ve düşük bir karbon ayak izine sahip olabilmek için ana maliyet kalemlerinden biri olan deneme hurda miktarlarını her yıl azaltmayı hedeflerler. Sızdırmazlık elemanlarının bu hurda miktarları ekstrüzyon kalıpları ve üretim prosesinden kaynaklanmaktadır. Kabaca bu hurdanın %70'i ekstrüzyon kalıplarından dolayı oluşmaktadır. Hurdaya sebep olan durumları proses-tabanlı ve akış-tabanlı olarak sınıflandırabildiğimiz gibi yine bu sınıflandırmalardan dolayı oluşan hurdalarda ekstrüzyon kalıbı ana rolü üstlenmektedir. Kalıp içi ölü noktalar, akış kanalındaki bir bölgede oluşan yüksek basınç, yanlış hesaplanmış kalıp çıkışı vb. akış-kaynaklı hatalardır. Hamur kompozisyonun fazla pişmesi, düşük pişme gerçekleşmesi, ısıtma kaynaklı problemler proses-tabanlı hatalardır. Kalıp şişmesiyle ilgili kusurlar hem akışla ilgili hem de süreçle ilgili olarak kategorize edilebilir. Kalıp şişmesi fenomeni ile ilgili literatürdeki birçok çalışma, temel olarak günlük karmaşık ekstrüzyon proses parametleri uygulanmadan yapılmıştır ki bu parametlerdeki ufak değişklikler bile kalıp şişmesine oldukça etki etmektedir. Oldukça düşk ekstrüzyon hız değişmleri bile kalıp şişmesi çıktılarına büyük ölçüde etken etmektedir. Otomobil sızdırmazlık profilleri yıllık pazar ihtiyaçlarını karşılamak için ekstrüzyon yöntemi ile üretilmektedir. Ekstrüzyon, ekstrüder tarafından beslenen ve her zaman hat sonunda bir çekme kuvveti olan sürekli bir üretim yöntemidir. Hem ekstrüder hızı hem de çekici hızları kalıp şişmesine etki etmektedirler. Kalıp şişmesi, hat sonunda ve pişme gerçekleştikten sonra artı veya eksi sonuçta olabilir. Artı sonuçlar ekstrüder hızının baskın olduğu durumlarda, eksi sonuçlar ise çekici hızlarının baskın olduğu durumlarda gerçekleşmektedirler. Bu tez çalışmasında, iki boyutlu olarak kalıp şişmesi oranlarını proses koşullarına bağlı olarak tahmin edebilmek için ekstrüder hızını (ES) çekici hızına (PS) bölerek bir ölçüm yöntemi geliştirdik. Ekstrüder hızı baskın olduğu durumlarda kalıp şişmesi artı olarak gözlemlendi. Çekme hızının baskın olduğu durumlara ise kalıp şişmesi eksi olarak gözlemlendi. Kalıp şişmesini anlayabilmek için baskın etkileri inceleyerek ekstrüzyon denemelerinde ES/PS göstergesini geliştirdik. Ardından, proses koşullarının kalıp şişmesi değerleri üzerindeki etkilerini anlamak için boyutsuz bir Ekstrüde Hız Sabiti (ESN) değeri geliştirdik. ES/PS değerinden farklı olarak ESN boyutsuzdur ve kalıp şişmesini daha net ortaya çıkarmıştır. Fiziksel proses şartlarının yanında kullanılan karışımın tipi de kalıp şişmesinde önemli bir etkendir. Kauçuk malzemelerindeki dolgu oranları kalıp şişmelerinin gerçekleşmesinde önemli etkene sahiptirler.