Aynı parça için gelen iki teklif arasındaki fiyat farkının önemli bir bölümü çoğu zaman tek bir satırda saklıdır: kalıp çeliği. Birinde "P20" yazar, ötekinde "1.2738", bir üçüncüsünde yalnız "kaliteli çelik". Satır kısa ama sonucu uzundur. Kalıbın kaç baskı dayanacağı, parçanın yüzeyinin ne kadar parlak olacağı, cam elyaflı bir malzemede göz kenarlarının ne kadar çabuk aşınacağı ve bir hasarda kalıbın onarılıp onarılamayacağı bu satıra bağlıdır.
Plastik enjeksiyon kalıplarında en sık karşılaşılan dört çelik üzerinden seçimin mantığını anlatalım: P20, 1.2738, H13 ve S136.
Çelik kalıpta neyi belirler
Kalıp çeliğinden beklenen özellikler birbiriyle çoğu zaman çelişir. Sert çelik aşınmaya iyi dayanır ama işlenmesi zordur; kolay işlenen çelik ise yumuşaktır ve daha çabuk aşınır. Seçim bu yüzden bir denge kurmaktır. Başlıca ölçütler şunlardır:
- Aşınma dayanımı: Göz kenarlarının, kapanma yüzeylerinin ve giriş bölgesinin baskı adedi arttıkça ne kadar korunduğu
- Parlatılabilirlik: Şeffaf ya da ayna parlak parçalarda yüzeyin ne kadar temiz parlatılabildiği
- Korozyon dayanımı: Korozif gaz çıkaran malzemelerde ve nemli ortamda paslanmaya karşı direnç
- Tokluk: İnce kaburga ve keskin köşelerde çatlamadan çalışabilme
- İşlenebilirlik ve onarım: Frezeleme, erozyon ve gerekirse kaynakla onarımın kolaylığı
- Isı iletimi: Soğumanın, dolayısıyla çevrim süresinin hızı
Bu ölçütlerden hangisinin öne çıkacağını parçanın kendisi belirler. Şeffaf bir kapakta parlatılabilirlik, cam elyaflı bir fan kanadında aşınma, PVC bir boru ek parçasında korozyon, ince kaburgalı bir gövdede tokluk ilk sıraya geçer. Tek bir çeliğin bütün ölçütlerde en iyi olması beklenmez; doğru seçim, parçanın en çok zorlayacağı ölçütte güçlü, ötekilerde yeterli olan çeliktir.
Çeliğin temizliği de bu listeye eklenebilir. Aynı standart adı taşıyan iki çelik, içerdikleri kalıntı ve boşluk miktarı bakımından farklı olabilir. Bu fark en çok parlatmada ortaya çıkar: temiz olmayan bir çelik, ayna parlatmada iğne deliği gibi küçük kusurlar verir. ESR kısaltması, çeliğin elektro cüruf altında yeniden ergitildiğini ve bu yüzden daha temiz ve homojen olduğunu anlatır; şeffaf ve parlak parçalarda aranan özellik budur.
Dört çeliği yakından tanıyalım
P20 (1.2311)
Plastik kalıpçılığının en yaygın çeliğidir. Genellikle önsertleştirilmiş olarak, yaklaşık 28-34 HRC aralığında teslim edilir; yani işlendikten sonra ayrıca ısıl işlem gerektirmez. Bu, hem takvimi kısaltır hem de ısıl işlemin yol açabileceği çarpılma riskini ortadan kaldırır. Kolay işlenir, kaynakla onarılabilir. Orta adetli genel parçalar için mantıklı bir başlangıçtır. Zayıf yanı büyük kesitlerdir: çok kalın bloklarda sertlik yüzeyden içeri doğru düşebilir.
1.2738 (nikel katkılı P20)
P20'nin nikel katkılı akrabasıdır. Nikel, sertliğin kalın kesitlerde de homojen kalmasını sağlar. Bu yüzden büyük kalıplarda, örneğin kasa, palet, tampon ve büyük çöp kovası kalıplarında sıkça tercih edilir. Genellikle önsertleştirilmiş olarak ve P20'ye yakın bir sertlikte kullanılır. Çin piyasasında benzer çelikler farklı ticari adlarla anılır; teklifte ticari adın yanında standart karşılığının da yazılmasını istemek iyi bir alışkanlıktır.
H13 (1.2344)
Aslında bir sıcak iş takım çeliğidir ve plastik kalıpta sertleştirilerek, genellikle 48-52 HRC civarında kullanılır. Aşınma dayanımı ve ısıl yorulmaya direnci yüksektir. Cam elyaf takviyeli malzemeler, çok yüksek adetli işler, hızlı çevrimli ince cidarlı ambalaj ve aşınmaya en açık lokma ile maçalar için uygundur. Bedeli daha zor işleme, ısıl işlem maliyeti ve ısıl işlem sırasında ölçü değişimi riskidir; bu yüzden sertleştirilecek parçalar ısıl işlemden sonra son ölçüsüne getirilmek üzere işleme payıyla bırakılır.
S136 (1.2083 ESR muadili paslanmaz çelik)
S136, paslanmaz kalıp çeliği sınıfının bilinen ticari adlarından biridir. Korozyon dayanımı ve ayna parlatmaya uygunluğu öne çıkar. Şeffaf parçalar, medikal ve laboratuvar ürünleri, PVC gibi işlenirken korozif gaz çıkaran malzemeler ve nemli ortamda çalışan kalıplar için tercih edilir. Hem önsertleştirilmiş hem de sertleştirilmiş hâlde kullanılabilir. Dikkat edilecek nokta ısı iletimidir: paslanmaz çelikler ısıyı P20 sınıfına göre daha yavaş iletir, bu da soğutma tasarımında hesaba katılmalıdır.
Karşılaştırma tablosu
| Çelik | Sertlik durumu | Güçlü yanı | Dikkat edilecek yanı | Tipik kullanım |
|---|---|---|---|---|
| P20 (1.2311) | Önsertleştirilmiş, genellikle 28-34 HRC | Kolay işleme ve onarım, ısıl işlem gerektirmez | Aşınma ve korozyon dayanımı sınırlı, kalın kesitte sertlik düşebilir | Orta adetli genel parçalar |
| 1.2738 | Önsertleştirilmiş, P20'ye yakın | Kalın kesitte homojen sertlik | Ayna parlatmada paslanmaz sınıf kadar iyi değil | Kasa, palet, tampon gibi büyük kalıplar |
| H13 (1.2344) | Sertleştirilmiş, genellikle 48-52 HRC | Aşınma ve ısıl yorulma dayanımı | İşleme ve ısıl işlem maliyeti, ölçü değişimi riski | Cam elyaflı malzeme, yüksek adet, lokmalar |
| S136 (1.2083 ESR muadili) | Önsertleştirilmiş ya da sertleştirilmiş | Korozyon dayanımı, ayna parlatma | Fiyat, daha düşük ısı iletimi | Şeffaf, medikal, PVC, nemli ortam |
Tabloda yer almayan ama sık karşılaşılan bir başka çelik 1.2316'dır. Paslanmaz sınıftandır ve özellikle sürekli su ya da nemle temas eden parçaların kalıplarında kullanılır.
Hammaddeye göre seçim
Kalıbın bastığı malzeme, çelik seçiminde çoğu zaman adetten bile belirleyicidir:
- Katkısız PP ve PE: Aşındırıcı değildir. Orta adette P20 ya da büyük kalıpta 1.2738 genellikle yeterlidir.
- Cam elyaf takviyeli PA, PBT ve PP: Elyaf, özellikle giriş bölgesini ve akışın hızlandığı noktaları aşındırır. Bu bölgelerde sertleştirilmiş çelik ya da değiştirilebilir sert lokma düşünülmelidir.
- PVC: İşlenirken korozif gaz açığa çıkarabilir. Paslanmaz sınıf çelik ve iyi bir hava tahliyesi gerekir.
- Şeffaf PC, PMMA ve PS: Yüzey kusuru parçada doğrudan görünür. Ayna parlatmaya uygun paslanmaz çelik tercih edilir.
- Alev geciktiricili malzemeler: Bazı katkılar korozif gaz üretir; çelik ve kaplama seçimi buna göre yapılmalıdır.
Medikal ve laboratuvar ürünlerinde bu ölçütlerin birkaçı birden geçerlidir: yüzey temizliği, korozyon dayanımı ve çok gözlü kalıpta gözler arası tutarlılık. Medikal ve laboratuvar kalıplarında paslanmaz çeliğin öne çıkması bu yüzdendir.
Adet, kalıp sınıfı ve karma çözümler
Kalıbın kaç baskı yapacağı konuşulurken sık başvurulan bir çerçeve, sektörde SPI sınıflandırması olarak bilinen kalıp çerçevesidır. Bu sınıflandırmada 101 sınıfı bir milyonun üzerinde baskı için tasarlanan en ağır kalıpları, 102 bir milyona kadar, 103 yarım milyona kadar, 104 yüz bine kadar baskıyı, 105 ise prototip kalıpları anlatır. Sınıf yükseldikçe çelik, sertlik, soğutma ve kılavuz düzeni ağırlaşır.
Her kalıbın baştan sona tek bir çelikten yapılması da gerekmez. Yaygın bir çözüm, kalıp gövdesini ve plakaları daha ekonomik bir yapı çeliğinden yapıp gözleri ve maçaları seçilen kalıp çeliğinden lokma olarak yerleştirmektir. Soğutmanın zor olduğu ince maçalarda ısıyı hızlı ileten bakır alaşım lokmalar da kullanılabilir. Bu karma yaklaşım, maliyeti yalnız gereken yerde artırır ve aşınan bir lokmanın bütün kalıba dokunmadan değiştirilmesine izin verir. Büyük hacimli palet ve palet konteyner kalıplarında bu hesap özellikle belirgindir.
Yüzey işlemleri
Çelik seçimi yüzey işlemleriyle tamamlanabilir. Nitrürleme, çeliğin yüzeyinde ince ve çok sert bir tabaka oluşturur; aşınmaya açık bölgelerde, çeliğin tamamını sertleştirmeden aşınma dayanımını artırmanın bir yoludur. Sert krom kaplama hem korozyona karşı koruma sağlar hem de parçanın kalıptan ayrılmasını kolaylaştırır; sürekli su ya da nemle temas eden ürünlerin kalıplarında paslanmaz çelikle birlikte ya da ona seçenek olarak kullanılır. İnce film kaplamalar (PVD) ise sürtünmeyi azaltmak ve belirli malzemelerin yapışmasını önlemek için lokma ve maçalara uygulanır.
Yüzey işlemlerinin bir sınırı vardır: kaplama, altındaki çeliğin eksikliğini örtmez. Yumuşak bir çeliğin üstündeki sert tabaka, yüksek basınç altında içeri çökebilir. Uygulamanın zamanı da önemlidir. Ölçü düzeltmeleri kaplamadan önce bitirilmelidir, çünkü kaplama yapılmış bir yüzeyden talaş almak kaplamayı da kaldırır. Kaplama bu yüzden genellikle T2 onayından sonra yapılır.
Teklifteki çeliği nasıl doğrularsınız
"P20" yazan her teklif aynı çeliği anlatmaz. Aynı standart adın altında farklı üreticilerin, farklı temizlik ve homojenlikteki çelikleri bulunur. Teklif aşamasında şunları istemek, sonradan çıkabilecek tartışmaları önler:
- Her kalıp parçası için çeliğin standart adı ve varsa ticari adı
- Çeliğin menşei ya da üreticisi
- Önsertleştirilmiş mi, sertleştirilecek mi; sertleştirilecekse hedef sertlik
- Çelik sertifikası ve ısıl işlem raporu
T1 denemesinde kalıbın başındayken çelik sertifikasını ve sertlik değerlerini yerinde kontrol ederiz. Sertlik ölçümü birkaç dakika sürer ama teklifte yazanın kalıba gerçekten girip girmediğini gösteren en somut kanıttır.
Parçanızın malzemesini, yıllık adedini ve yüzey beklentisini yazdığınızda çelik önerisi teklifte gerekçesiyle birlikte gelir. Şeffaf ve parlak yüzeyli işlere örnek olarak PS bardak kalıbını inceleyebilir, kendi parçanız için iletişim sayfasından bize ulaşabilirsiniz.
