Mô phỏng phân bố nhiệt độ lòng khuôn phun ép với hệ thống gia nhiệt bằng từ trường tích hợp trong khuôn

Mô phỏng phân bố nhiệt độ lòng khuôn phun ép với hệ thống gia nhiệt bằng từ trường tích hợp trong khuôn Mô phỏng phân bố nhiệt độ lòng khuôn phun ép với hệ thống gia nhiệt bằng từ trường tích hợp trong khuôn Mô phỏng phân bố nhiệt độ lòng khuôn phun ép với hệ thống gia nhiệt bằng từ trường tích hợp trong khuôn Mô phỏng phân bố nhiệt độ lòng khuôn phun ép với hệ thống gia nhiệt bằng từ trường tích hợp trong khuôn

` MỤC LỤC Trang tựa Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu đề tài nước 1.1.1 Ngoài nước 1.1.2 Trong nước 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài, đối tượng nghiên cứu .10 1.3.1 Mục tiêu đề tài 10 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu 10 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 11 1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 11 1.4.2 Giới hạn đề tài 11 vi ` Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 Tổng quan khuôn ép nhựa 12 2.1.1 Khái niệm chung khuôn 12 2.1.2 Kết cấu chung khuôn 12 2.1.3 Phân loại khuôn ép phun .14 2.1.3.1 Khuôn (2 plates mold) 14 2.1.3.2 Khuôn (3 plates mold) 16 2.1.3.3 Khuôn nhiều tầng (stack mold) 17 2.2 Qui trình phun ép nhựa 19 2.3 Các phương pháp gia nhiệt cho khuôn .20 2.4 Phương pháp gia nhiệt cho khuôn từ trường 25 Chương PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 30 3.1 Phương pháp mô 30 3.1.1 Các phương trình mơ 30 3.1.1.1 Heat transfer in solids 30 3.1.1.2 Heat flux 30 3.1.2 Các bước mô COMSOL 31 3.1.3 Mơ hình mô 38 3.1.3.1 3D model 38 3.1.3.2 Boundary conditions 39 3.2 Phương pháp thực nghiệm 40 3.2.1 Thiết bị thực nghiệm .40 3.2.1.1 IH machine .40 3.2.1.2 Mold insert .41 3.2.1.3 Coil 43 3.2.1.4 Infered camera 44 3.2.2 Experiment parameters 46 vii ` Chương PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 47 4.1 Ảnh hưởng t 47 4.2 Ảnh hưởng W 52 4.3 Ảnh hưởng L 56 4.4 Ảnh hưởng lưu chất 60 4.5 Kết thực nghiệm .64 4.6 Ứng dụng cho khuôn thật 67 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 76 5.1 Kết luận 76 5.2 Hướng phát triển 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 viii ` DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT KÝ HIỆU Ý NGHĨA IH Induction heating ANN artificial neural network t Độ dày insert W Chiều rộng insert L Chiều dài insert q0 heat flux T Nhiệt độ mf Magnetic Field ht Heat Tranfer in Solids C Độ Celsius 11 mm milimet 12 Al Nhôm 13 Cu Đồng 14 ABS Acrylonitrile butadien styren 15 PLC Programmable Logic Controller 10 ix ` DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Vị trí phơi cuộn dây Hình 1-2: Phơi thép hình trụ bao quanh bốn vòng cuộn dây Hình 1-3: Điểm gia nhiệt dự đốn NN với (a) n ngựa (b) hình gối Hình 1-4: Hình dạng biên dạng (a) yên ngựa (b) hình dạng gối sau gia nhiệt so với hình dạng ban đầu Hình 1-5: Quá trình gia nhiệt bánh với tần số khác nhau: Tần số trung bình (MF) dùng gia nhiệt chân răng, tần số cao để gia nhiệt đỉnh kết hợp đa tần số (MF + HF) đem lại kết tối ưu Hình 1-6: So sánh dịng từ tính cách mơ Hình 1-7: Phân bố nhiệt độ với cuộn dây 2D (a) cuộn dây 3D (b) .7 Hình 1-8: Các sản phẩm nhựa có thành mỏng Hình 1-9: Sản phẩm bị khuyết tật (không điền đầy đầy đủ) Hình 2-1: Khn âm khn dương trạng thái đóng 12 Hình 2-2: Kết cấu chung khuôn .13 Hình 2-3: Cấu tạo khn 15 Hình 2-4: Khn lịng khn 16 Hình 2-5: Hình thực tế khn nhiều tầng (hình a)và hệ thống bơm nhựa + hệ thống gia nhiệt (hình b) .18 Hình 2-6: Quá trình phun ép nhựa 19 Hình 2-7: Hệ thống gia nhiệt cho khuôn nước (Steam heating) .20 Hình 2-8: Hệ thống gia nhiệt cho khuôn tia hồng ngoại (infrared heating system) 21 Hình 2-9: Phương pháp gia nhiệt điện trở 22 Hình 2-10: Phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ 23 Hình 2-11: Quy trình gia nhiệt khí nóng cho khn phun ép nhựa 24 Hình 2-12: Nguyên lý hoạt động phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ 26 Hình 2-13: Dịng điện cảm ứng phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ 26 Hình 3-1: Khởi động COMSOL 31 Hình 3-2: Chọn phương pháp mơ 32 Hình 3-3: Chọn lại đơn vị mm 33 Hình 3-4: Đưa chi tiết 3D vào COMSOL 34 Hình 3-5: Xác định mơi trường xung quanh chi tiết 34 Hình 3-6: Mơ hình lưới .36 Hình 3-7: Kết mô .37 Hình 3-8: Mơ hình thí nghiệm 38 Hình 3-9: Máy gia nhiệt cảm ứng từ 40 x ` Hình 3-10: Kích thước khn thí nghiệm .42 Hình 3-11: Hệ thống cấp lượng 43 Hình 3-12: Giao diện phần mềm SmartView Fluke 44 Hình 3-13: Camera nhiệt .45 Hình 4-1: Mơ hình thí nghiệm ảnh hưởng t đến phân bố nhiệt độ .48 Hình 4-2: Kết mơ biểu đồ nhiệt độ mặt cắt B-B trường hợp t=0.5 mm, W=50 mm, L=100 mm 49 Hình 4-3: Kết mô biểu đồ nhiệt độ mặt cắt B-B trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=100 mm 49 Hình 4-4: Kết mơ biểu đồ nhiệt độ mặt cắt B-B trường hợp t=1.5 mm, W=50 mm, L=100 mm 50 Hình 4-5: Kết mô biểu đồ nhiệt độ mặt cắt B-B trường hợp t=2.0 mm, W=50 mm, L=100 mm 50 Hình 4-6: Biểu đồ tổng hợp kết phân tích nhiệt độ trường hợp W=50 mm, L=100 mm, thay đổi chiều dày t=0.5; t=1.0; t;=1.5; t=2.0 mm 51 Hình 4-7: Kết mơ biểu đồ nhiệt độ mặt cắt dọc theo chiều dài chi tiết trường hợp t=1.0 mm, W=25 mm, L=100 mm 53 Hình 4-8: Kết mơ biểu đồ nhiệt độ mặt cắt dọc theo chiều dài chi tiết trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=100 mm 53 Hình 4-9: Kết mơ biểu đồ nhiệt độ mặt cắt dọc theo chiều dài chi tiết trường hợp t=1.0 mm, W=75 mm, L=100 mm 54 Hình 4-10: Kết mơ biểu đồ nhiệt độ mặt cắt dọc theo chiều dài chi tiết trường hợp t=1.0 mm, W=100 mm, L=100 mm 54 Hình 4-11: Biểu đồ tổng hợp kết phân tích nhiệt độ trường hợp t=1.0 mm, L=100 mm, thay đổi chiều rộng W=25; W =50; W =75; W =100 mm .55 Hình 4-12: Kết mô biểu đồ nhiệt độ mặt cắt dọc theo chiều dài chi tiết trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=50 mm 57 Hình 4-13: Kết mơ biểu đồ nhiệt độ mặt cắt dọc theo chiều dài chi tiết trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=100 mm 57 Hình 4-14: Kết mô biểu đồ nhiệt độ mặt cắt dọc theo chiều dài chi tiết trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=150 mm 58 Hình 4-15: Kết mơ biểu đồ nhiệt độ mặt cắt dọc theo chiều dài chi tiết trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=200 mm 58 Hình 4-16: Biểu đồ tổng hợp kết phân tích nhiệt độ trường hợp t=1.0 mm, B=50 mm, thay đổi chiều dài L=50; L=100; L=150; L=200 mm 59 Hình 4-17: Kết mơ trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=100 mm, heat flux= 100C 60 xi ` Hình 4-18: Kết mơ trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=100 mm, heat flux= 200C 61 Hình 4-19: Kết mô trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=100 mm, heat flux= 300C 61 Hình 4-20: Kết mô trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=100 mm, heat flux= 500C 62 Hình 4-21: Kết mơ trường hợp t=1.0 mm, W=50 mm, L=100 mm, heat flux= 700C 62 Hình 4-22: Biểu đồ tổng hợp kết phân tích nhiệt độ trường hợp t=1.0 mm, B=50 mm, L=100, thay đổi heat flux= 100C; 200C; 300C; 500C; 700C .63 Hình 4-23: Biểu đồ so sánh kết gia nhiệt giữ mô thực nghiệm t=1.0 mm, B=50 mm, L=100mm 64 Hình 4-24: Biểu đồ so sánh kết gia nhiệt giữ mô thực nghiệm t=1.5 mm, B=50 mm, L=100mm 65 Hình 4-25: Biểu đồ so sánh kết gia nhiệt giữ mô thực nghiệm t=2.0 mm 66 Hình 4-26: Bộ khn lắp hoàn chỉnh 68 Hình 4-27: Bộ khn lắp máy ép nhựa trạng thái mở khn 69 Hình 4-28: Tấm khuôn 69 Hình 4-29: Tấm khn 70 Hình 4-30: Tấm khn trước 70 Hình 4-31: Tấm khn 71 Hình 4-32: Khối đỡ .71 Hình 4-33: Tấm insert 72 Hình 4-34: Hệ thống máy gia hiệt kết nối với khn 72 Hình 4-35: Máy ép nhựa, khuôn, kết nối với máy gia nhiệt cảm ứng từ 73 Hình 4-36: Độ dài sản phẩm thí nghiệm với nhiệt độ stamp thay đổi từ đến giây .75 xii ` DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Các chi tiết khuôn .14 Bảng 3-1: Các điều kiện biên q trình mơ .39 Bảng 3-2: Thông số kỹ thuật máy gia nhiệt cảm ứng từ 40 Bảng 3-3: Thông số kỹ thuật camera nhiệt 45 Bảng 3-4: Các thông số khảo sát 46 Bảng 4-1: Các thông số khảo sát ảnh hưởng t 47 Bảng 4-2: Bảng thống kê kết gia nhiệt khảo sát ảnh hưởng t 51 Bảng 4-3: Các thông số khảo sát ảnh hưởng W 53 Bảng 4-4: Bảng thống kê kết gia nhiệt khảo sát ảnh hưởng W .55 Bảng 4-5: Các thông số khảo sát ảnh hưởng L 57 Bảng 4-6: Bảng thống kê kết gia nhiệt khảo sát ảnh hưởng L 59 Bảng 4-7: Các thông số khảo sát ảnh hưởng heat flux 60 Bảng 4-8: Bảng thống kê kết gia nhiệt khảo sát ảnh hưởng heat flux .63 Bảng 4-9: So sánh mô thực nghiệm gia nhiệt insert 74 Bảng 4-10: Kết thực nghiệm đo chiều dài sản phẩm với nhiệt độ gia nhiệt khác 75 xiii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu đề tài nước 1.1.1 Ngoài nước - “Study on Induction Heating Coil for Uniform Mold Cavity Surface Heating” (Nghiên cứu cuộn cảm ứng từ cho gia nhiệt bề mặt có biên dạng cố định) [4] Tác giả Yu-Ting Sung–National Cheng Kung University– Taiwan Xuất năm 2013 Hindawi Hình 1-1: Vị trí phơi cuộn dây Trong báo này, thiết kế cuộn dây phân bố nhiệt độ mục tiêu Có số kỹ thuật để sửa đổi phân bố từ trường phân bố nhiệt đồng dọc theo chiều dài gia nhiệt giảm số lần quay tâm quay mật độ, điều chỉnh khoảng cách cuộn dây phôi gia công – biên dạng cắt ngang cuộn dây làm việc , sử dụng nhiều lớp cuộn dây làm việc Cuộn coil đồng gia nhiệt phôi đồng nhất, thiết kế cuộn phải xem xét số điều kiện, chẳng hạn hướng dòng, khoảng cách cuộn dây phôi gia công cuộn dây - “Numerical analysis and thermographic investigation of induction heating” [5] Tác giả Matej Kranjc, University of Ljubljana Xuất năm 2010 Elsevier Hình 1-2: Phơi thép hình trụ bao quanh bốn vịng cuộn dây Q trình nung nóng cảm ứng nghiên cứu số lượng thực nghiệm Các phơi thép hình trụ gia nhiệt nhiều cách khác Mơ hình cad với tượng vật lý điện từ nhiệt kết hợp giải phương pháp phần tử hữu hạn Các thuộc tính vật liệu thép độc lập với nhiệt độ phụ thuộc nhiệt độ xem xét tác động chúng lên mô kết đánh giá Kết mô so sánh với phép đo thực nghiệm sử dụng thuật toán xử lý ảnh nhiệt Sự kết hợp tốt chúng thu sản phẩm khơng có khuyết điểm Với khả quan sát phân bố nhiệt độ khuyết tật vật chất, máy ảnh chụp từ xa chứng minh công cụ đo lường không tiếp xúc hiệu lựa chọn thích hợp cho cặp nhiệt điện Hình 4-27: Bộ khuôn lắp máy ép nhựa trạng thái mở khn Hình 4-28: Tấm khn 69 Hình 4-29: Tấm khn Hình 4-30: Tấm khn trước 70 Hình 4-31: Tấm khn Hình 4-32: Khối đỡ 71 Hình 4-33: Tấm insert Hình 4-34: Hệ thống máy gia hiệt kết nối với khn 72 Hình 4-35: Máy ép nhựa, khuôn, kết nối với máy gia nhiệt cảm ứng từ 73 Kết mô gia nhiệt Bảng 4-9: So sánh mô thực nghiệm gia nhiệt insert TG 1s MÔ PHỎNG THỰC TẾ Max : 170°C Max : 140°C Max : 262°C Max : 240°C Max : 355°C Max : 340°C 2s 3s 74 Bằng thí nghiệm, cho ta thấy rõ ảnh hưởng tích cực nhiệt độ insert, nhiên Những kết cho thấy với nhiệt độ insert thấp, chiều dài sản phẩm đạt 10mm, nhiệt độ insert tăng, khả điền đầy sản phẩm rõ ràng Hình 4-36: Độ dài sản phẩm thí nghiệm với nhiệt độ stamp thay đổi từ đến giây Bảng 4-10: Kết thực nghiệm đo chiều dài sản phẩm với nhiệt độ gia nhiệt khác ABS 0,2 ABS 0,4 ABS 0,6 30 10,4 14,5 19,6 Nhiệt độ insert 80 110 140 13,6 38,4 68,3 32,8 52,7 75,5 37,9 59,3 87,1 75 180 80,5 85,6 91,8 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Thông qua nghiên cứu, thông số đặc điểm insert trình gia nhiệt cảm ứng từ xem xét phân tích Với phương pháp mơ thực nghiệm kiểm chứng, đề tài đưa kết sau  Ảnh hưởng chiều dày t, giá trị t nhỏ trình gia nhiệt thuận lợi  Ảnh hưởng chiều dài L, chiều rộng W, giá trị L W lớn, kết gia nhiệt khn giảm thể tích, khối lượng insert tăng  Các kết cho thấy phương pháp mơ dự đốn xác phân bố nhiệt độ bề mặt khuôn  Thiết kế, gia công insert  Mơ gia nhiệt COMSOL nhằm dự đốn kết trước thực nghiệm  Thực nghiệm kết gia nhiệt so sánh kết với mô  Mô mô thực nghiệm có chênh lệch kết trình mơ thực nghiệm có nhiều thơng số đầu vào, điều kiện biên mô gồm vật liệu, nguồn cấp Thi thực nghiệm nhiều thông số điều kiện chưa thể calip được, ví dụ ảnh hưởng mơi trường, gió, nhiệt độ phịng 5.2 Hướng phát triển Với kết đạt được, hướng phát triển sau đề xuất:  Tìm hiểu cách điều chỉnh từ trường dòng điện cảm, làm cho nhiệt độ gia nhiệt bề mặt insert đồng  Thiết kế thêm nhiều trường hợp kích thước khn để nghiên cứu gia nhiệt bề mặt có diện tích khác  Cải thiện hệ thống gia nhiệt tốt để gia nhiệt cho lịng khn với mức nhiệt độ cao  Kết hợp thay đổi thông số yếu tố gia nhiệt từ tìm hiểu khả điền đầy cách chi tiết qua trường hợp 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO VIETNAMESE [1] ThS Trần Minh Thế Uyên – TS Phạm Sơn Minh “Thiết kế chế tạo khn phun ép nhựa”, Hồ Chí Minh 2014 [2] ThS Trần Minh Thế Uyên – TS Phạm Sơn Minh “Mơ quy trình phun ép nhựa”, Hồ Chí Minh 2014 [3] TS Vũ Hồi Ân “Thiết Kế Khn Cho Sản Phẩm Nhựa” 1995 ENGLISH [4] Yu - Ting Sung, Sheng-Jye Hwang, Huei-Huang Lee, and Durn-Yuan Huang Study on Induction Heating Coil for Uniform Mold Cavity Surface Heating Hindawi Publishing Corporation, Advances in Mechanical Engineering, Volume 2014, Article ID 349078, pp.01-10, January 2014 [5] Matej Kranjc, Anze Zupanic, Damijan Miklavcic, Tomaz Jarm Numerical analysis and thermographic investigation of induction heating International Journal of Heat and Mass Transfer, pp.01-07, April 2010 [6] Nguyen Truong-Thinh Forming Complicated Surface in Shipyard Using Neural Network System Advanced Materials Research Vol 566, Trans Tech Publications, Switzerland, pp 470-475, September 2012 [7] Dietmar Hömberg, Thomas Petzold, Elisabetta Rocca Analysis and simulations of multifrequency induction hardening Nonlinear Analysis: Real World Applications 22 (2015), pp 84–97, 2015 [8] Pham Son Minh Effect of 2d and 3d coil on the dynamic mold temperature control by induction heating Tạp chí khoa học công nghệ 52, pp 409-417, March 2014 77 [9] Shia-Chung Chen , Rean-Der Chien , Su-Hsia Lin, Ming-Chung Lin, Jen-An Chang Feasibility evaluation of gas-assisted heating for mold surface temperature control during injection molding process International Communications in Heat and Mass Transfer, pp.806-812, July 2009 [10] S Martínez, A Lamikiz, E Ukar, A Calleja, J.A Arrizubieta, L.N Lopez de Lacalle Analysis of the regimes in the scanner-based laser hardening process Optics and Lasers in Engineering 90 (2017), pp 72–80, 2017 [11] D.E Dimla, M Camilotto, F Miani Design and optimisation of conformal cooling channels in injection moulding tools Journal of Materials Processing Technology pp 1294-1300, 2005 [12] S Zinn and S L Semiatin, “Element of Induction Heating Design, Control, and Application” Electric Power Research Institute, Inc, Palo Alto, California, 185-187 (1987) [12] Valery Rudnev, Don Loveless, Raymond Cook, Micah Black Handbook of Induction Heating Manufacturing Engineering and materials Processing, 2003 78 International Journal of Science and Engineering Investigations vol 6, issue 65, June 2017 ISSN: 2251-8843 Study on Melt Flow Length in Injection Molding Process with Induction Coil Heating for Mold Temperature Control Pham Son Minh1, Nguyen Thanh Hon2, Nguyen Hoang Quan3, Cao Van Minh Tu4, Tran Van Truong5 1,2,3,4,5 HCMC University of Technology and Education, Vietnam (1minhps@hcmute.edu.vn) Abstract-In this study, an induction heating coil mold temperature control (IHC-MTC) combined with water cooling was applied to achieve rapid mold surface temperature control for observing the melt flow length with the thin wall injection molding process The part thickness was varied with the value of 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6 mm By simulation and experiment, the injection molding process was achieved by ABS material and the stamp insert temperature varied from 30 °C to 180 °C By simulation, when the stamp temperature raised from 90 °C to 150 °C, with the part thickness of 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6 mm, the melt flow length was greatly increased When the stamp temperature is higher than the glass transition temperature of ABS, the improvement of melt flow length was clearer, especially with the thinner part By experiment, the positive effect of stamp temperature is also appeared, however, the improvement of melt flow length in experiment has a little different with the simulation due to the heat transfer between the hot stamp to the environment Keywords- Injection Molding, Flow Length to Thickness Ratio, Induction Heating, Mold Temperature Control I INTRODUCTION In the field of dynamic mold temperature control for injection molding, the heating coil is one of the fasted methods for heating the mold surface This method had got more attention from researcher In the field of plastic manufacturing, as products become thinner and smaller, it is difficult to manufacture them using conventional injection molding (CIM), because heat transfers rapidly from the melt to mold wall due to part’s thinness Increasing the mold temperature, melt temperature, or packing pressure, it increases the cycle time There are two definitions of “thin-wall” parts: a part with a thickness below mm across an area greater than 50 cm2 [1, 2]; and a flow length to thickness (L/t) ratio greater than 100:1 or 150:1 [3, 4] To fill the cavity in an extremely short time before the formation of the skin layer in thin-wall parts, injection machine manufacturers have developed machines for high-speed injection, and this process was called highspeed injection molding (HSIM) [5, 6] The object of HSIM is to fill the cavity in an extremely short time Hence, a higher injection pressure, a stable controller, and rigid steel for the injection machine and mold are necessary However, the HSIM has some disadvantage as the expensive injection molding machine, as well as the mold price In another way, for improving the injection molding part, it requires higher mold temperatures during injection for minimizing part thickness and injection pressure However, to maintain high mold temperature during the filling process, while lowering the mold temperature to below the deflection temperature during the post-filling process, without great increases in cycle time and energy consumption, is not easy To solve this problem, a variety of dynamic mold temperature controls (DMTC) have been explored in recent years Their purpose is to eliminate the frozen layer ideally producing a hot mold during the filling stage and a cold mold for cooling The most inexpensive way to achieve high mold temperature is to use cooling water at temperatures as high as 90˚C or 100˚C [8] Another heating method is local mold heating using electric heater [9] is sometimes used to assist high mold temperature control However, this requires additional design and tool costs Further, electrical heating is usually used as an auxiliary heating and is limited to increases in mold temperature of roughly several tens of degrees centigrade Meanwhile, the mold surface heating, such as induction heating, high-frequency proximity heating, gas-assisted mold temperature control (GMTC) can provide sufficient heating rates without significant increases in cycle time In reason years, we provide a systematic study on mold surface heating and mold surface localization heating of the processing characteristics In this study, an induction heating coil mold temperature control (IHCMTC) combined with water cooling was applied to achieve rapid mold surface temperature control for observing the melt flow length with the thin wall injection molding process II SIMULATION AND EXPERIMENTAL METHOD Induction heating coil mold temperature control (IHCMTC) is a new technical in the field of mold temperature control, which can heat and cool the cavity surface rapidly during the injection molding process In general, the goals of mold temperature control are increase the mold surface to the target temperature before the filling of melt and cool the melt to ejection temperature In this research, the IHCMTC system consists of a machine induction heating (MIH), Copper coil, block copper and water mold temperature controller as shown in Fig 63 (0.2,0.4,0.6 mm) were experimented with the material of ABS Besides that, the numerical study was also applied for all cases The simulation was achieved by the Moldex software In both experiment, before the melt fills into the cavity, the stamp insert was heated by the IHCMTC to the target temperature of 30, 90, 110, 140, 180 °C The injection molding processes are controlled with the same value for all cases in experiment and simulation The parameter details are shown in Table Step 1: Mold open position Figure IHCMTC system An induction heating will be used to provide high frequency alternating current for the coil to induce the induced magnetic field on the surface heat During heating, water will be used as a cooling solution for the machine and coils This device can provide power up to a maximum of 150 A with a maximum power of 45 kW For the coolant system, a mold temperature control was used to provide the water at a defined temperature to cool the mold after the filling process and to warm the mold to the initial temperature at the beginning of this experience The valve system was used to control the water for cooling channels To both control and observe the temperature at the cavity surface, three temperature sensors were used to obtain the real time mold temperature and to provide feedback to the IHCMTC controller In this paper, induced current will be used as a heating source to increase the cavity surface temperature of the injection mold For the heating operation, first, by opening the mold, two mold plates will move to the opening position (Fig – Step 1) Second, the MIH will be turned on and the induction current on the cavity surface This induced current will heat the cavity surface to the target temperature (Fig – step 2) Third, when the cavity surface is heated to the target temperature, the mold will completely close in preparation for the filling process of melt (Fig – step 3) In this paper, the MIH with the size of 120cm x 60cm x 100cm is shown in Fig In this research, the heating area of mold cavity will be inserted by a stamp with the size of 100 mm x 20 mm The mold, the stamp insert and the temperature measurement points are shown in Fig In both simulation and experiment, the position of all system in the heating stage is shown in Fig For observing the heating effect of ExGMTC on the melt flow length, three part thicknesses Step 2: heating position (machine induction heating will be turn on) Step 3: close mold to molding position and injection Figure Mold position in the heating stage of GMTC process International Journal of Science and Engineering Investigations, Volume 6, Issue 65, June 2017 ISSN: 2251-8843 www.IJSEI.com 64 Paper ID: 66517-10 next 10 processes, the molding part will be collected and their length values will be used for comparing and discussing The length of parts under different stamp temperature was shown in Fig and and Table and According to simulation results, when the stamp temperature is lower than the glass transition temperature of ABS, the melt flow length is not varied clearly However, when the stamp temperature is higher than the melt, flow length got the advantage, with the thicker part, this change is clearer When the stamp temperature raised from 90 °C to 180 °C, with the part thickness of 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6 mm, the melt flow length was greatly increased The measurement for flow length shows that with the thinner part, the effect of stamp temperature is more efficiency, which is due to the face that the effect of freeze layer is clearer with the inner wall product ` Figure Induction heating machine Figure Heating position of Ex-GMTC III RESULTS AND DISCUSSIONS In this paper, the part thickness is in the range of thin wall injection molding, meaning that the heat of polymer could more easily be dissipated by the mold wall By comparing with the same time for melt flowing, with a lower mold temperature, the freeze layer will defend seriously the melt flowing [1 - 3] In the contrary, with a higher mold temperature, the freeze layer will be reduced, as a result, the melt flow will be farer [5, 6] So, in general, according to the effect of freeze layer, the mold temperature will be heat by the induced current, which will reduce the heat transfer from the melt to the mold volume and will let the longer flow length In this research, the melt of ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) will be filled into cavity with the melt temperature of 225 °C, mold temperature of 30 °C, the injection pressure of 243 MPa, and the heating target of stamp temperature is varied from 30 °C to 180 °C The ABS material has the glass transition temperature of 105 °C After the molding process was finished, the melt flow length will be measured by the length of molding part For observing the influence of stamp temperature on the ability of melt filling, three-part thicknesses will be applied Each type of case, the molding process will be run with 10 cycles for reaching to the stable stage Then, in the Figure Mold cavity for experiment TABLE I SIMULATIONA AND EXPERIMENT PARAMETERS Injection press 243 MPa Injection speed 20% Time cooling 15s  40s Plastic temperature 235°C Cavity temperature 30 C  180°C Time for heating ° s  s (step 2) By experiment, the positive effect of stamp temperature is also appeared, however, the improvement of melt flow length in experiment has a little different with the simulation The comparison between simulation and experiment were shown in Fig to 10 These results show that with the low stamp temperature the simulation and experiment are almost the same However, with the higher stamp temperature, the simulation value is higher than the experiment, especially with the case of thinner part This is due to the face that the heat transfer from hot stamp to the environment, which let the stamp temperature drops fast right after the air heating process was stop This effect was ignored in simulation So, in experiment, the injection process was achieved with the lower International Journal of Science and Engineering Investigations, Volume 6, Issue 65, June 2017 ISSN: 2251-8843 www.IJSEI.com 65 Paper ID: 66517-10 stamp temperature than the simulation, and the result is the worse melt flow length was appeared in experiment 0.2mm 0.4mm 0.6mm Figure Melt flow length by experiment with stamp temperature varies from 0s to 9s Figure Comparison of melt flow length between simulation and experiment with the part thickness of 0.2 mm Figure Melt flow length by simulation with stamp temperature varies from 30 °C to 180 °C TABLE II SIMULATION RESULT OF MELT FLOW LENGTH UNDER DIFFERENT STAMP TEMPERATURE Figure Comparison of melt flow length between simulation and experiment with the part thickness of 0.4 mm Stamp temperature (°C) 30 60 90 120 150 180 Si.ABS0,2 39,39 42,22 46,51 52,95 61,37 79,77 Si.ABS0,4 43,47 46,35 51,36 57,21 66,54 84,9 Si.ABS0,6 49,65 52,62 57,47 64,82 74,65 94,69 TABLE III EXPERIMENT RESULT OF MELT FLOW LENGTH UNDER DIFFERENT STAMP TEMPERATURE Stamp temperature (°C) 30 80 110 140 180 Ex.ABS0,2 10,4 13,6 38,4 68,3 80,5 Ex.ABS0,4 14,5 32,8 52,7 75,5 85,6 Ex.ABS0,6 19,6 37,9 59,3 87,1 91,8 Figure 10 Comparison of melt flow length between simulation and experiment with the part thickness of 0.6 mm IV CONCLUSIONS In this research, by simulation and experiment, the effect of stamp temperature on the melt flow length was overseen under different part thickness In addition, by varying the stamp temperature from 30 °C to 180 °C, the accuracy of simulation International Journal of Science and Engineering Investigations, Volume 6, Issue 65, June 2017 ISSN: 2251-8843 www.IJSEI.com 66 Paper ID: 66517-10 was verified Based on the result, these conclusions were obtained: [4] - In simulation, when the stamp temperature raised from 90 °C to 180 °C, with the part thickness of 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6 mm the melt flow length was greatly increased - When the stamp temperature is higher than the glass transition temperature of ABS, the improvement of melt flow length was clearer, especially with the thin part - By experiment, the positive effect of stamp temperature is also appeared, however, the improvement of melt flow length in experiment has a little different with the simulation REFERENCES [1] [2] [3] D Drummer, K Vetter, “Expansion–injection–molding (EIM) by cavity near melt compression – About the process characteristic”, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, Vol 4, pp 376–381, 2017 B Sha, S Dimov, C Griffiths, M.S Packianather, “Micro-injection moulding: factors affecting the replication quality of micro features”, Second International Conference on Multi-Material Micro Manufacture, 2006, 269–272 C.A Griffiths, S.S Dimov, D.T Pham, “Micro injection moulding: the effects of tool surface finish on melt flow behavior”, Second [5] [6] [7] [8] [9] International Conference on Multi-Material Micro Manufacture, 2006, 373–376 D Annicchiarico, U M Attia, J R Alcock, “A methodology for shrinkage measurement in micro-injection moulding”, Polymer Testing, Vol 32, pp 769–777, 2013 W M Yang, H Yokoi, “Visual analysis of the flow behavior of core material in a fork portion of plastic sandwich injection molding”, Polymer Testing, Vol 22, pp 37–43, 2003 H Yokoi, , N Masuda, H Mitsuhata, “Visualization analysis of flow front behavior during filling process of injection mold cavity by twoaxis tracking system”, Journal of Materials Processing Technology, Vol 130–131, pp 328–333, 2002 K Y Lin, F A Chang and S J Liu, “Using differential mold temperatures to improve the residual wall thickness uniformity around curved sections of fluid assisted injection molded tubes”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol 36, pp 491-497, 2009 S C Chen, P S Minh and J A Chang, “Gas-assisted mold temperature control for improving the quality of injection molded parts with fiber additives”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol 38, pp/ 304-312, 2011 K M Tsai, C Y Hsieh and W C Lo, “A study of the effects of process parameters for injection molding on surface quality of optical lenses”, Journal of Materials Processing Technology, Vol 209, 2009, 34693477 International Journal of Science and Engineering Investigations, Volume 6, Issue 65, June 2017 ISSN: 2251-8843 www.IJSEI.com 67 Paper ID: 66517-10 ... 4-34: Hệ thống máy gia hiệt kết nối với khn 72 Hình 4-35: Máy ép nhựa, khuôn, kết nối với máy gia nhiệt cảm ứng từ 73 Hình 4-36: Độ dài sản phẩm thí nghiệm với nhiệt độ stamp thay đổi từ đến... dây phân bố nhiệt độ mục tiêu Có số kỹ thuật để sửa đổi phân bố từ trường phân bố nhiệt đồng dọc theo chiều dài gia nhiệt giảm số lần quay tâm quay mật độ, điều chỉnh khoảng cách cuộn dây phôi gia. .. mặt khuôn Với cuộn dây 2D, thời gian gia nhiệt s, nhiệt độ bề mặt khuôn tăng từ 400C đến 1080C Tuy nhiên, vùng nhiệt độ thấp tồn tại trung tâm bề mặt khuôn Ngược lại, với thiết kế 3D, nhiệt độ