TỔNG QUAN
Tổng quan hướng nghiên cứu
1.1.1 Các đề tài nghiên cứu trong nước
- Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn đến quá trình giải nhiệt không liên tục của khuôn phun ép nhựa” năm 2014 – Đại Học Sư Phạm Kỹ
- Đề tài “Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dài dòng chảy của nhựa lỏng trong khuôn phun ép nhựa”
Đề tài được thực hiện Th.s Dương Thị Vân Anh – trường Đại Học
Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM nhấn mạnh rằng trong quy trình phun ép nhựa, việc chọn nhiệt độ phù hợp khi vận hành máy ép là rất quan trọng Nhiệt độ hợp lý giúp nhựa lỏng dễ dàng lấp đầy lòng khuôn, giảm thiểu các khuyết tật của sản phẩm, đặc biệt là đối với những sản phẩm có bề dày nhỏ và chiều dài lớn.
Nghiên cứu này nhằm khảo sát mối quan hệ giữa nhiệt độ khuôn và chiều dài dòng chảy của nhựa lỏng trong quá trình đúc Nhóm tác giả sẽ gia nhiệt nước giải nhiệt khuôn ở các nhiệt độ xác định, sau đó đưa nước vào hệ thống giải nhiệt khuôn để thay đổi nhiệt độ khuôn Sau khi thực hiện thí nghiệm, chiều dài sản phẩm sẽ được đo và đánh giá.
Nghiên cứu cho thấy rằng nhiệt độ cao hơn sẽ làm tăng chiều dài dòng chảy của nhựa Bằng cách sử dụng phần mềm mô phỏng Moldflow, quá trình nhựa nóng chảy vào khuôn với các mức nhiệt độ khác nhau có thể được dự đoán một cách chính xác.
- Nghiên cứu “Ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa tới độ cong vênh của sản phẩm dạng tấm”
Đề tài nghiên cứu của Ths Lê Võ tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM tập trung vào ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn và nhiệt độ phun đến độ cong vênh của sản phẩm, đặc biệt là các sản phẩm dạng tấm Tác giả đã khảo sát nhiệt độ khuôn trong khoảng từ 30 đến 90 độ C và nhiệt độ nhựa từ 200 đến 280 độ C để đánh giá tác động của hai thông số này.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng khi nhiệt độ tăng từ 30 đến 90 độ C, độ cong vênh của sản phẩm không thay đổi đáng kể, cho phép áp dụng phương pháp tăng nhiệt độ khuôn để cải thiện quá trình điền đầy lòng khuôn Tuy nhiên, khi nhiệt độ nhựa tăng từ 200 đến 280 độ C, độ cong vênh của sản phẩm có sự thay đổi rõ rệt Đặc biệt, chiều dày của sản phẩm ảnh hưởng lớn đến độ cong vênh; khi chiều dày tăng từ 1.0 mm lên 2.5 mm, độ cong vênh giảm đáng kể từ 1.59 mm xuống 0.27 mm.
1.1.2 Các đề tài nghiên cứu ngoài nước
- Đề tài “Influence of injection molding parameters on the electrical resistivity of polycarbonate filled with multi-walled carbon nanotubes” – năm 2008
Nghiên cứu của Tobias Villmow, Sven Pegel và Petra Pửtschke tập trung vào việc khảo sát tính dẫn điện của hai loại vật liệu polycarbonate, trong đó có 2% và 5% ống nano carbon Các tác giả đã điều chỉnh các thông số như áp suất giữ, vận tốc phun, nhiệt độ khuôn và nhiệt độ phun để phân tích ảnh hưởng của chúng đến tính dẫn điện bề mặt cũng như điện trở suất của hai vật liệu này.
Kết quả nghiên cứu cho thấy vận tốc phun và nhiệt độ phun là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến điện trở suất của các mẫu vật liệu Cụ thể, mẫu 2% ống nano carbon có tới 5 vùng điện trở khác nhau, trong khi mẫu 5% chỉ có 2 vùng Quan sát bằng kính hiển vi điện tử cho thấy, khi vận tốc phun cao và nhiệt độ phun thấp, ống nano carbon được định hướng tốt hơn, dẫn đến tính dẫn điện cao hơn.
- Đề tài “The Influence of molding condition on the shrinkage and roundness of injection molded parts” – năm 2009
Nghiên cứu của Mustafa Kurt, Yusuf Kaynak, Omer S Kamber, Bilcen Mutlu, Barkin Bakir và Ugur Koklu chỉ ra rằng trong quá trình phun ép nhựa, hiện tượng co ngót có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm Việc lựa chọn các thông số ép phun hợp lý là rất quan trọng để giảm thiểu tối đa nhược điểm này.
Nghiên cứu này của nhóm tác giả tập trung vào việc điều chỉnh các thông số như áp suất phun, nhiệt độ phun và thời gian làm nguội để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến độ co ngót và độ tròn của sản phẩm thông qua phương pháp thực nghiệm Bên cạnh đó, nhóm cũng đã phân tích mối quan hệ giữa ba yếu tố này.
Trong quá trình nghiên cứu, các kết quả chỉ ra rằng áp suất phun và nhiệt độ phun là hai yếu tố chính tác động đến độ co ngót, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.
Kết luận cho thấy rằng chưa có nghiên cứu nào xem xét tác động của các thông số ép phun như áp suất phun, nhiệt độ phun và nhiệt độ khuôn đến độ bền uốn của vật liệu nhựa Trong nghiên cứu này, tác giả đã thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép phun mẫu uốn theo tiêu chuẩn ISO178:2010, tiến hành thí nghiệm uốn để thu thập số liệu thực nghiệm, xử lý dữ liệu và xây dựng đường cong thực nghiệm.
Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ ép phun đang ngày càng trở nên phổ biến trong sản xuất các sản phẩm từ nhựa, từ dụng cụ học tập như thước và bút cho đến đồ chơi trẻ em và đồ dùng nội thất như bàn, ghế, vỏ tivi, đồng hồ Sự đa dạng về màu sắc và kiểu dáng của những sản phẩm này không chỉ làm đẹp cho cuộc sống mà còn mang lại tiện nghi cho con người Sản phẩm nhựa được tạo ra từ công nghệ ép phun đã trở thành một phần thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày Theo sự phát triển của công nghệ này, yêu cầu của thị trường về chất lượng sản phẩm, đặc biệt là độ bền uốn, ngày càng cao.
Trong công nghệ ép phun, các thông số ép phun đóng vai trò quan trọng đối với chất lượng sản phẩm Hiện nay, nhiều thông số này chủ yếu được điều chỉnh dựa trên kinh nghiệm, dẫn đến việc khó đánh giá chất lượng và độ bền của sản phẩm Để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của các thông số ép phun đến độ bền uốn của vật liệu, cần thiết phải tiến hành một nghiên cứu cụ thể nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình ép phun và cải thiện độ bền của sản phẩm nhựa.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế
- Sản phẩm của đề tài được dùng cho nghiên cứu độ bền uốn của các vật liệu khác nhau trong công nghệ ép phun
- Từ kết quả thì nghiệm, biểu đồ thực nghiệm có thể xây dựng được thông số phun ép tối ưu dùng cho ngành phun ép nhựa
- Từ biểu đồ thực nghiệm giúp ép ra những sản phẩm có độ bền uốn mong muốn
- Bộ khuôn ép theo tiêu chuẩn Iso 178: 2010 được dùng để chế tạo ra các mẫu ứng dụng cho nghiên cứu các sản phẩm khác.
Mục đích nghiên cứu, khách thể nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu
- Hiểu về công nghệ ép phun x
- Thiết kế và chế tạo ra bộ khuôn Iso 178: 2010 dùng cho thí nghiệm đo độ bền uốn
- Đánh giá ảnh hưởng của các thông số ép phun tới độ bền uốn của vật liệu nhựa PA66
- Đưa ra được phương trình thực nghiệm về ảnh hưởng của các thông số ép phun tới độ bền uốn của vật liệu PA66
- Các thông số ép phun: áp suất phun, nhiệt độ phun, nhiệt độ nhựa
- Độ bền uốn của vật liệu PA66.
Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài
- Nghiên cứu công nghệ gia công khuôn mẫu và công nghệ ép phun
- Nghiên cứu về tiêu chuẩn iso 178: 2010
- Phân tích sản phẩm trên phần mềm Moldflow 2012
- Nghiên cứu thiết kế bộ khuôn ép nhựa trên module IMOLD của phần mêm Solidworks
- Lập trình gia công bộ khuôn trên phần mềm Creo Parametric 3.0
- Gia nhiệt cho bộ khuôn bằng máy gia nhiệt nước nóng
- Ép sản phẩm trên máy ép nhựa SW – 120B SHINE WELL
Nghiên cứu này tập trung vào việc thực hiện thí nghiệm và xử lý số liệu để xây dựng phương trình thực nghiệm, nhằm đánh giá ảnh hưởng của hai yếu tố chính: áp suất phun và nhiệt độ nhựa, đến độ bền uốn của vật liệu PA66 Kết quả sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về mối quan hệ giữa các yếu tố này và tính chất cơ học của vật liệu, từ đó hỗ trợ trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất.
1.5.2 Giới hạn đề tài xii Đề tài nghiên cứu sẽ tập trung giải quyết những vấn đề sau:
- Thiết kế chế tao bộ khuôn theo tiêu chuẩn ISO 178: 2010
- Chỉ thí nghiệm trên vật liệu nhựa PA66
- Chỉ thay đổi các thông số ép phun: áp suất phun, nhiệt độ phun
- Sử dụng phương pháp ép phun trực tiếp tạo ra sản phẩm.
Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: thu thập các thông tin có liên quan đến đề tài và tổng hợp theo từng phần cụ thể
- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: xiii
Phương pháp thực nghiệm khoa học: tiến hành các thí nghiệm thực nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng đến độ bền uốn của vật liệu nhựa
Phương pháp giả thuyết khoa học được áp dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số ép phun đến độ bền uốn của PA66 Bằng cách đặt ra giả thuyết và tiến hành các thí nghiệm, chúng ta có thể chứng minh tính chính xác của giả thuyết này.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu công nghệ khuôn ép phun
Công nghệ ép phun, hay còn gọi là công nghệ phun nhựa dẻo vào khuôn, là phương pháp tạo hình sản phẩm nhựa bằng cách chờ cho nhựa nguội và đông cứng Đây là một trong những kỹ thuật phổ biến để sản xuất các sản phẩm nhựa, bao gồm đồ dùng tiêu dùng, sản phẩm kỹ thuật và thiết bị y tế.
Hình 2.1: Sản phẩm công nghệ ép phun xvii
Sản phẩm nhựa đa dạng từ đơn giản đến phức tạp, kích thước lớn nhỏ khác nhau
Sản xuất bằng công nghệ ép phun cần có: máy ép phun và khuôn
- Nguyên lý hoạt động của máy ép phun:
Hình 2.2: Nguyên lý ép phun xviii
Hạt nhựa được nạp vào phễu cấp nhựa, khi trục vít quay, nhựa sẽ được đùn về phía trước và được gia nhiệt để trở nên chảy dẻo Khi trục vít di chuyển tịnh tiến, áp suất được hình thành và nhựa dẻo sẽ được phun vào lòng khuôn.
- Khuôn (khuôn ép nhưa, khuôn nhựa): xix xx
Hình 2.3: Kết cấu bộ khuôn
Tùy thuộc vào yêu cầu sản phẩm mà khuôn có kết cấu đơn giản hay phức tạp: khuôn 2 tấm, khuôn 3 tấm, khuôn nhiều tầng, khuôn có hot runner
- Vật liệu trong công nghệ ép phun
Trong công nghệ ép phun, nhựa là vật liệu chủ yếu được sử dụng, được sản xuất từ các polyme hữu cơ Khi được nung nóng, nhựa sẽ trở nên dẻo và dễ dàng chảy, sau đó dưới áp lực cao, nó sẽ được định hình và giữ nguyên hình dạng khi nguội lại.
Có 2 cách phân loại vật liệu nhựa:
Phân loại theo hiệu ứng nhiệt: có 2 loại xxi
+ Nhựa nhiệt dẻo: khi nung nóng đến nhiệt độ nóng chảy, nhựa chảy mềm ra Khi hạ nhiệt độ thì đông cứng trở lại Có khả năng tái sinh
Nhựa nhiệt rắn là loại vật liệu khi được gia nhiệt sẽ chuyển đổi sang trạng thái rắn, nhưng khi ngừng gia nhiệt, nó không thể trở về trạng thái ban đầu Đặc biệt, nhựa nhiệt rắn không thể tái sinh, điều này làm cho việc xử lý và tái chế loại nhựa này trở nên khó khăn hơn.
Phân loại theo ứng dụng:
+ Nhựa thông dụng: là loại nhựa được sử dụng với số lượng lớn, thông dụng trong các vật dụng hằng ngày: PP, PE, PS, PVC, PET, ABS,
+ Nhựa kỹ thuật: loại nhựa có tính chất vượt trội hơn hẳn nhựa thông dụng, dùng trong các mặt hàng công nghiệp như PC, PA, xxii
+ Nhựa chuyên dụng: loại nhựa tổng hợp, chỉ sử dụng trong 1 số ít trường hợp riêng biệt
Một số loại nhựa kỹ thuật:
+ Độ bền cơ học cao
+ Trong suốt, khả năng in ấn cao
+ Dòn ở nhiệt độ thấp, dễ cháy ở nhiệt độ cao, dễ bị tia UV phá hủy
+ Khả năng ép phun tốt
+ Khả năng cách điện cực tốt
+ Dùng trong công nghiệp thực phẩm: bao bì 1 lớp, màng phủ ngoài,
+ Dễ cháy, dòn ở nhiệt độ thấp
+ Chống thấm nước, hóa chất
+ Khả năng chống ăn mòn và độ bền mỏi cao
+ Dùng làm thùng chứa dung môi, chai lọ,
+ Độ bền cao, chịu va đập kém
+ Dễ dàng pha màu, độ giãn dài tốt
+ Nhiệt độ biến dạng thấp, tạo khí màu đen
+ Sử dụng cho những sản phẩm rẻ tiền, nhựa tái sinh + Dùng làm vỏ, hộp điện, ống,
Nhựa ABS (Acrylonitrile Butadene Styrene)
+ Độ dai va đập cao ngay cả ở nhiệt độ thấp xxiv
+ Khả năng truyền nhiệt thấp, chịu được nhiệt độ cao
+ Khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao
+ Tính co ngót thấp, trọng lượng nhẹ
+ Được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm: vỏ màn hình, xe máy, công tắc, mũ bảo hiểm
+ Tính chất cơ học tổng hợp tốt
+ Chịu được các loại dung môi hữu cơ (xăng, dầu mỡ)
+ Không bền với các tác nhân acid xxv
+ Có thể cải thiện tính năng của PA bằng các loại độn và sợi gia cường
+ Các loại PA phổ biển: PA6, PA66, PA46, PA11, PA12
Giới thiệu IMOLD module mới thiết kế khuôn
IMOLD là một module trong Solidworks, hỗ trợ thiết kế khuôn theo tiêu chuẩn, với các chi tiết như ti đẩy, chốt hồi, co nước và bu lông được tiêu chuẩn hóa Phần mềm này mang lại lợi thế cho người thiết kế, giúp họ dễ dàng nắm bắt toàn diện về khuôn và chỉnh sửa theo ý muốn.
- Ở đây có thể dễ dàng điều chỉnh kích thước lòng khuôn theo độ co ngót của sản phẩm theo từng loại nhựa
- Phần mềm có các lệnh hỗ trợ tạo khuôn như tạo đường phân khuôn, mặt phân khuôn, dụng cụ bít các lỗ trống, tạo slidecore… xxvi xxvii
Hình 2.4: Tách khuôn trên Imold
Phần mềm thiết kế cổng vào nhựa giúp người dùng dễ dàng tạo ra các mẫu cổng theo tiêu chuẩn có sẵn Người dùng có thể lựa chọn từ nhiều loại cổng nhựa khác nhau như cổng phun cạnh, cổng dạng quạt, cổng dạng chốt, và cổng kiểu ngầm để phù hợp với nhu cầu thiết kế của mình.
Hình 2.5: Lắp ráp khuôn trên Imold
Thiết kế ti đẩy trở nên đơn giản hơn khi người dùng chỉ cần chọn điểm đẩy trên sản phẩm Phần mềm sẽ hỗ trợ việc lựa chọn các ti đẩy phù hợp theo thông số của nhà sản xuất như DME và xxix.
HASCO tự động tạo lỗ ty đẩy trên các tấm khuôn, ví dụ như lỗ ty đẩy có đường kính 4 sẽ được tạo trên tấm lòng khuôn Đối với các tấm như tấm đỡ và tấm giữ, phần mềm sẽ tạo lỗ lớn hơn một chút để thuận tiện cho gia công và lắp ghép, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình sản xuất.
Khi lựa chọn các chi tiết như bạc cuống phun và vòng định vị, việc sử dụng phần mềm hỗ trợ cho các loại bạc cuống phun và vòng định vị từ những nhà sản xuất uy tín trên thế giới như DMS và HASCO là rất quan trọng Những sản phẩm này không chỉ đảm bảo chất lượng mà còn giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Phần mềm xử lý thống kê Statgraphics centurion
- Phần mềm Statgraphics là một phần mềm chuyên dụng trong xử lý thống kê, bao gồm các chức năng: xxxi
Tạo lập cơ sở dữ liệu dưới dạng bảng tính
Tính toán các đặc trưng mẫu, vẽ sơ đồ, đồ thị quan hệ
So sánh hai hay nhiều mẫu bằng các tiêu chuẩn thống kê t, U, F và nhiều tiêu chuẩn phi tham số khác
Phân tích phương sai ANOVA
Kiểm tra tính chuẩn của dữ liệu và đổi biến số
Thiết lập các mô hình hồi quy tuyến tính và phi tuyến tính từ một đến nhiều lớp, kết hợp các biến để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến biến phụ thuộc Phương pháp xử lý đa dạng giúp lựa chọn các biến quan trọng, tối ưu hóa kết quả phân tích.
Phương pháp điều khiển nhiệt khuôn
- Hiện tại có 3 phương pháp điều khiển nhiệt cho khuôn thường được sử dụng: bằng nước, bằng điện trở, bằng khí xxxii
2.4.1 Điều khiển nhiệt bằng nước, hơi nước, dầu nóng
Kênh dẫn được khoan xung quanh lòng khuôn và lõi khuôn, cho phép nước nóng, hơi nước và dầu nóng lưu thông để điều chỉnh nhiệt độ cho lòng khuôn Quá trình này được kiểm soát bằng điện trở nhiệt.
Hình 2.7: Điều khiển nhiệt bằng nước nóng
- Ưu điểm: nhiệt nóng đều cho lòng khuôn
- Nhược điểm: thời gian gia nhiệt lâu, phải có thiết bị gia nhiệt cho nước
2.4.2 Điều khiển nhiệt bằng điện trở
- Trên các lòng khuôn thiết kế các lỗ để cắm điện trở, khi điện trở được nung nóng sẽ truyền nhiệt trực tiếp cho lòng khuôn
Hình 2.8: Điều khiển nhiệt độ khuôn bằng điện trở xxxiv
- Ưu điểm: thiết bị đơn giản, nhiệt nóng đều cho lòng khuôn
- Nhược điểm: thời gian gia nhiệt lâu
2.4.3 Điều khiển nhiệt bằng khí
- Nguồn khí được thổi qua một vùng nhiệt độ cực cao trước khi được xịt thẳng vào lòng khuôn
- Ưu điểm: nhiệt độ khuôn tăng nhanh
- Nhược điểm: nhiệt độ tăng tức thì, không đều, khó khăn trong điều khiển
Kết luận: Tác giả đã áp dụng phương pháp điều khiển nhiệt bằng nước để đảm bảo nhiệt độ lòng khuôn được làm nóng đồng đều, phù hợp với yêu cầu thí nghiệm, đồng thời tận dụng hiệu quả thiết bị gia nhiệt bằng nước hiện có.
Sử dụng máy bơm để bơm nước vào bình, sau khi bình đã đầy, khóa ống dẫn nước Tiến hành gia nhiệt cho nước trong bình bằng điện trở cho đến khi đạt nhiệt độ mong muốn Sau đó, xả van để nước chảy vào khuôn qua ống xxxv và trở về bình qua ống khác Khi cảm biến đo nhiệt độ của khuôn đạt yêu cầu, quá trình sẽ dừng lại.
Hình 2.9: Máy gia nhiệt nước nóng xxxvi
Hình 2.10: Nước được gia nhiệt đưa vào lòng khuôn xxxvii
Độ bền của vật liệu
2.5.1 Độ bền uốn của vật liệu xxxviii
- Là đặc trưng cho sự chống đối của vật liệu với sự tác động phối hợp lực kéo và lực nén
Độ bền uốn của vật liệu, hay còn gọi là điểm cong vênh, là khái niệm chỉ trạng thái giới hạn cong vênh khi vật liệu chịu ứng suất uốn Trước khi đạt đến giới hạn này, vật liệu sẽ trải qua biến dạng đàn hồi và có khả năng trở lại trạng thái ban đầu khi tải trọng được loại bỏ Tuy nhiên, khi vượt qua điểm cong vênh, một số tổ chức nhỏ sẽ xuất hiện, dẫn đến biến dạng vĩnh viễn mà không thể phục hồi trạng thái ban đầu khi tải trọng không còn.
Độ bền kéo là khả năng chịu đựng lực tác động của vật liệu dạng sợi hoặc trụ cho đến khi bị đứt, với giá trị lực kéo giới hạn được ký hiệu là σk Thông số này có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như thiết kế chế tạo máy, xây dựng và khoa học vật liệu.
Công thức tính toán ứng suất kéo:
Trong đó F(N) là lực kéo đứt vật liệu có thiết diện A(mm2)
- Là khả năng chi tiết chống lại các phá hủy mỏi như tróc rỗ bánh răng, rạn nứt tại bề mặt chi tiết
Quá trình phá hủy mỏi diễn ra khi chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi, bắt đầu từ những vết nứt rất nhỏ (vết nứt tế vi) ở vùng chịu ứng suất lớn Khi số chu trình làm việc tăng lên, các vết nứt này dần mở rộng, làm cho chi tiết máy ngày càng yếu đi, dẫn đến gãy hỏng cuối cùng.
Hiện tượng phá hủy mỏi, được phát hiện từ giữa thế kỷ 19, là một chỉ tiêu quan trọng trong việc xác định kích thước chi tiết máy Thực tế cho thấy khoảng 90% tổn thất của chi tiết máy là do các vết nứt mỏi gây ra.
Hình 2.12: Biểu đồ mỏi 2.5.4 Độ bền nén
- Độ bền nén của vật liệu là sức chịu đựng của vật liệu khi chịu tác động của lực ép xlii
Hình 2.13: Hướng lực nén lên vật liệu
2.5.5 Độ dẻo của vật liệu
Độ dẻo là một thuộc tính quan trọng của vật liệu, cho phép chúng chịu lực mà không bị phá hủy, giữ nguyên hình dạng của khối chất rắn Khái niệm này trái ngược với độ dòn, nơi vật liệu dễ bị vỡ khi chịu tác động.
Độ dẻo là chỉ số phản ánh khả năng biến dạng của vật liệu dưới ứng suất trượt Các vật liệu như vàng, bạc và nhôm được biết đến với độ dẻo cao, cho phép chúng tự thay đổi hình dạng một cách đáng kể mà không bị phá hủy khi chịu tác động của lực.
Tiêu chuẩn này dùng để xác định các đặc tính uốn của vật liệu nhựa dưới những điều kiện xác định
Tiêu chuẩn Iso này phù hợp với những vật liệu sau: nhựa nhiệt dẻo, chất làm đầy
Mẫu thử (test specimen): xliv
Chiều dài (Length), l: 80 mm ± 2 mm
Chiều rộng (Width), b: 10 mm ± 0.2 mm
Chiều dày (Thickness), h: 4 mm ± 0.2 mm
Hình 2.14 Mẫu thử độ bền uốn theo tiêu chuẩn ISO 178: 2010 xlv
Nguyên lý thí nghiệm dựa trên việc đặt mẫu thử trên hai vật hỗ trợ, với một lực không đổi tác động vào điểm giữa của mẫu, gây ra hiện tượng uốn cong cho đến khi bề mặt ngoài xuất hiện vết nứt hoặc đạt giá trị biến dạng lớn nhất 5% Trong suốt quá trình thí nghiệm, lực và độ võng của mẫu tại điểm tác dụng được ghi lại và đo đạc cẩn thận.
Hình 2.15: Thí nghiệm uốn 3 điểm Điều kiện thí nghiệm:
- Bán kính chày tác dụng lực R1= 5.0 mm ± 0.2 mm
- Bán kính hai điểm tựa hỗ trợ (supports) R2= 5.0 mm± 0.2mm
- Khoảng cách hai điểm tựa L= 64 mm
- Tốc độ đi xuống của chày: 2 mm/phút
1- Test specimen; F- lực tác dụng; R 1 - bán kính của chày tác dụng lực
R 2 - bán kính của 2 điểm tựa hỗ trợ (supports); h- chiều dãy mẫu l-chiều dài mẫu; L-khoảng cách hai điểm tựa xlvii xlviii
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KHUÔN xlix
3.1 Quy trình thiết kế khuôn
Quy trình chung thiết kế một bộ khuôn hoàn chỉnh:
Hình 3.1: Quy trình thiết kế khuôn 3.1.1 Thiết kế sản phẩm l
Sản phẩm này được thiết kế để thực hiện thí nghiệm uốn theo tiêu chuẩn ISO 178:2010, đảm bảo kích thước và hình dạng chi tiết phù hợp với các yêu cầu tiêu chuẩn được quy định trong bảng dưới đây.
Hình 3.2: Mối quan hệ giữa bề rộng và bề dày của sản phẩm li
Để dễ dàng cho việc thoát khuôn, chúng ta thiết kế các góc vát ở hai vai Thiết kế này được thực hiện dựa trên đồ thị đã được cung cấp.
Đối với sản phẩm hình chữ nhật, việc thiết kế có thể được đơn giản hóa mà không cần góc thoát khuôn Chỉ cần sử dụng ti đẩy, sản phẩm có thể dễ dàng được đẩy ra.
Mô hình sản phẩm mẫu thử được thiết kế với mục tiêu tạo ra các chi tiết đa dạng về kích thước Tác giả đã quyết định chế tạo ba sản phẩm khác nhau, tương ứng với ba lòng khuôn có kích thước khác nhau.
3.1.2 Tính toán độ co rút và bố trí lòng khuôn
Khi chế tạo mẫu thí nghiệm uốn bằng phương pháp ép phun, việc tính toán yếu tố co rút phôi là rất quan trọng để đảm bảo kích thước chính xác của mẫu.
Hình 3.4: Sản phẩm sau khi tối ưu hóa thiết kế Hình 3.3: Góc vát thoát khuôn theo lý thuyết liii
Vật liệu thí nghiệm sử dụng là nhựa PA66 với hệ số co rút dao động từ 0.2% đến 0.4% Theo công thức 1 + s, trong đó s là hệ số co rút, ta chọn hệ số co rút là 0.003 Do đó, kích thước lòng khuôn sẽ bằng 1.003 lần kích thước chi tiết.
3.1.3 Thiết kế chày khuôn, cối khuôn
- Cối khuôn hay khuôn cố định hay khuôn âm: liv lv
- Chày khuôn hay khuôn di động hay khuôn dương được thiết kế theo hình: lvi
3.1.4 Thiết kế hệ thống phun nhựa
- Xác định cổng vào nhựa cho sản phẩm
Vị trí đặt cổng phun
- Tính toán hệ thống kênh dẫn nhựa
Hình 3.7: Kết quả phân tích vị trí cổng phun lviii
Khi chọn kiểu phun cho khuôn 2 tấm, cần đảm bảo tính thẩm mỹ cho sản phẩm mà không để lại vết miệng phun trên bề mặt Đồng thời, yêu cầu điền đầy sản phẩm nhanh chóng, khả năng gia công hiệu quả, và chi phí hợp lý trong thời gian hạn chế cũng rất quan trọng.
Từ những lý do đó nên ta chọn kiểu miệng phun cạnh
Kích thước miệng phun lix
Dựa vào công thức kích thước miệng phun ta tính toán được các kích thước của miệng phun như sau:
Hình 3.8: Kích thước miệng phun lx Đường kính của miệng phun: d = 0.6t = 3.6 Ta chọn 3.6mm Bề dày (t) lớn nhất của sản phẩm: 6mm
Chiều dài miệng phun: 0.8d = 0.8x3=2.88mm Ta chọn chiều dài miệng
Vậy miệng phun có các kích thước như sau:
Kích thước cổng phun cho cổng vào nhựa cho từng kích sản phẩm với kích thước khác nhau :
Tmax: bề dày lớn nhất của sản phẩm W: khối lượng sản phẩm L: chiều dài kênh dẫn phun là 2.88mm
SP1= 0.6x2=1.2mm, C1=1mm, T=2 SP2= 0.6x4=2.4mm, C2=1mm, T=2 SP3=0.6x6=3.6mm, C3=1mm, T= 2
- Để đảm bảo khả năng di chuyển của dòng nhựa, tránh mất nhiệt trên hành trình
- Tốc độ nguội chậm, tổn thất ma sát ít
- Tâm kênh dẫn ổn định, áp lực hiệu quả
Chọn kênh dẫn có tiết diện hình tròn Có đường kính D=8 Đường kính kênh dẫn
Tính theo sản phẩm có bề dày lớn nhất lxii
Do đó ta chọn đường kính kênh dẫn theo giá trị trung bình của 2 kết quả trên:
Các kích thước của bạc cuống phun được tính toán theo công thức sau:
Tmax: bề dày lớn nhất của sản phẩm W: khối lượng sản phẩm
- Bề dày thành sản phẩm là Tmax=6mm đường kính C của bạc cuống phun theo công thức: C=Tmax + 1.5=6+1.5=7.5mm
- Từ bạc cuống phun trên thị trường, ta tính được góc α = 1,7 o
- Từ kích thước như trên ta tính được chiều dài L của bạc cuống phun tan ∝=𝐶 − 𝐵
Sau quá trình phân tích và tính toán ta có các kích thước của hệ thống kênh dẫn như sau:
Hình 3.9: Kích thước cuống phun cho thiết kế lxiv
+ Tiết diện kênh dẫn: kênh dẫn hình tròn
+ Đường kính kênh dẫn: 8mm
Hình 3.10: Kích thước bạc cuống phun cho thiết kế lxv
+ Đường kính cổng phun: 1.2mm đối với bề dày 2 mm, 2.4mm đối với bề dày 4mm và 3.6mm đối với sản phẩm dày 6mm + Chiều dài cổng phun: 2mm
3.1.5 Thiết kế hệ thống dẫn hướng và định vị
3.1.6 Thiết kế hệ thống đẩy lxvi
Hỡnh 3.15: Ty giật đuụi keo ỉ4x77 lxvii
3.1.7 Thiết kế hệ thống chốt hồi
Chốt hồi của bộ khuôn chịu lực giữa hai tấm đẩy và giữ có khoảng hở 38mm Tổng khối lượng của hai tấm này là 6.14kg, từ đó có thể tính toán được momen tác dụng lên các chốt hồi.
Momen tác dụng lên các chốt hồi: Mmax m*g*l=6.14x9.8x0.038=2.29(Nm)
Số lượng chốt hồi là 10 Momen tác dụng lên từng chốt: 0.229(Nm) Độ bền uốn của thép là: [σ]0x10 6 (N/m 2 )
Kết hợp điều kiện và nhu cầu thực tế chọn d=4mm
3.1.8 Thiết kế hệ thống thoát khí lxx
