Ứng dụng công nghệ RTM chế tạo sản phẩm dạng tấm

LỜI MỞ ĐẦU Composite vật liệu truyền thống có từ lâu đời, sử dụng rộng rãi từ lâu nước giới, mà chúng sử dụng nhiều Việt Nam hầu hết ngành, lĩnh vực kinh tế quốc dân Do đặc tính vượt trội nhẹ, độ chụi ăn mịn cao, tính tốt… Hiện người ta tìm cách thay vật liệu cũ vật liệu Composite nhằm tạo cấu trúc bền nhẹ vừa đảm bảo khả làm việc kết cấu với giá thành rẻ, phù hợp với công nghệ phát triển vật liệu ngày Bên cạnh Phương pháp gia cơng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, phương pháp gia công bị chi phối tính chất vật liệu Polymer u cầu hình dáng,kích thước, tính chất sản phẩm cuối Việc lựa chọn phương pháp gia cơng thích hợp nói chung phực tạp, phải ý đến nhiều khía cạnh tính chất vật liệu ban đầu, yêu cầu chất lượng sản phẩm, yêu cầu lợi ích kinh tế … Vì nhóm chúng em định chọn đề tài “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RTM CHẾ TẠO MỘT SỐ SẢN PHẨM DẠNG TẤM” Vì có ưu điểm vượt trội sản phẩm khác, sản phẩm Composite hạn chế gây nhiễm mơi trường làm khn kín, tính cao, khơng cần cắt bavia gia cơng xong, không cần gia nhiệt thời gian điền đầy khn nhanh Tiến hành đổ nhựa vào khn theo kích thước sản phẩm lớn 700x400x6 mm, nhỏ kích thước 297x210x6 mm Với vật liệu nhựa polyester, thành phần cốt sợi thủy tinh chất xúc tác v PREFACE Composite is a traditional material that has existed for a long time It is not only used widely in lots of countries in over the world, but also applied in most of all sectors of the national economy of Viet Nam due to outstanding features such as lightweight, high qualification of corrosive resistance and high mechanical properties At present, people are trying to replace traditional materials by Composite materials in order to create light, enduring structures but ensure their working abilities, as well as meet low price to fit with the technology of developing material Nowadays: Besides, processing methods can affect the quality of product Processing methods is dominated by the properties of Polymer materials as well as requirements on the shape and features of the final product The selection of appropriate processing methods is generally very complex because we have to pay attention to many aspects such as characteristics of original material, requirements for product quality, and requirements for economic benefits So we decided to group topics "RTM TECHNOLOGY APPLICATION PRODUCTS MANUFACTURING SOME FORM PLATE " Because it has remarkable advantages over other products, products Composite limited environmental pollutants as closed mold High mechanical properties, no cutting burrs when processing is complete, a time filled products fast Proceed down the plastic into the mold size larger rotor size 700x400x6mm, rotor size 297x210x6 mm With the base material is polyester resin composition is fiberglass reinforced and catalysts Ascending material layer in order to examine the influence of the material remains on the quality of composite materials vi MỤC LỤC Trang Contents NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN II PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN III LỜI CẢM ƠN IV LỜI MỞ ĐẦU V PREFACE VI MỤC LỤC VII DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT XI DANH MỤC HÌNH ẢNH XI DANH MỤC BẢNG BIỂU XIV CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .1 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.2.1 Ý nghĩa khoa học 1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu .2 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu vii 1.5 Phương pháp nghiên cứu .2 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu Composite 2.1.1 Khái niệm: 2.1.2 Lịch sử hình thành phát triển 2.1.3 Ưu điểm .5 2.2 Phân loại Composite .5 2.2.1 Phân loại theo hình dạng 2.2.2 Phân loại theo chất, thành phần 2.3 Cấu tạo vật liệu Composite .5 2.3.2 Xúc tác – Xúc tiến 2.3.1 Vật liệu cốt (Sợi gia cường) 10 2.3.2 Chất chống dính .12 2.4 Ứng dụng Composite 13 2.4.1 Thế giới 13 2.4.2 Trong nước 13 2.4.3 Tầm quan trọng Composite 13 2.5 Công nghệ RTM 15 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM CẦN THIẾT KẾ KHN 18 3.1 Cơng dụng sản phẩm .18 3.2 Đặc điểm hình dạng, kết cấu sản phẩm .18 3.3 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm 18 3.4 Vật liệu sản phẩm 18 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ RTM 20 viii 4.1 Khái niệm: 20 4.2 Các phận hệ thống RTM: .20 4.2.1 Máy nén khí 20 4.2.2 Máy hút chân không 22 4.2.3 Bình chứa 23 4.2.4 Khuôn RTM cho sản phẩm dạng 28 4.3 Các yêu cầu kĩ thuật chi tiết khuôn 48 4.3.1 Độ xác hình dáng 48 4.3.2 Độ cứng chi tiết khuôn 48 4.3.3 Độ xác kích thước 48 4.4 Quy trình cơng nghệ RTM cho sản phẩm dạng 49 4.5 Phần mềm hỗ trợ 60 CHƯƠNG 5: NHỮNG LỖI CỦA SẢN PHẨM VÀ CÁCH KHẮC PHỤC .66 5.1 Nhựa không điền đầy khuôn 66 5.2 Nhựa đông trước không vào hết vào khuôn .67 5.3 Xuất bọt khí sản phẩm .67 5.4 Sản phẩm bị nứt, cong vênh 68 CHƯƠNG 6: GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHO SẢN PHẨM DẠNG TẤM LỚN .70 6.1 Đặt vấn đề 70 6.2 Giải vấn đề .70 6.3 Định vị miếng ghép với .70 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .73 7.1 Kết luận: .73 7.2 Kiến nghị: 74 ix 7.3 Hình ảnh số sản phẩm .74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 80 x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT RTM V-RTM MEKP PC : : : : Resin Tranfer Molding Vaccum Resin Tranfer Molding Methyl Ethyl Ketone Peroxide Polymer Composite DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Composite Hình 2: Sơ đồ minh họa cấu tao Composite Hình 3: Polyester hồng Hình 4: Polyester xanh Hình 5: Chất đóng rắn MEKP Hình 6: Sợi thủy tinh dạng lưới 11 xi Hình 7: Sợi thủy tinh dạng 11 Hình 8: Chất chống dính 12 Hình Ứng dụng vật liệu Composite cơng nghiệp Ơtơ 14 Hình 10: Một số ứng dụng vật liệu Composite lĩnh vực thể thao 15 Hình 11: Tỉ trọng loại vật liệu máy bay B787 15 Hình 12: Sơ đồ hệ thống RTM 16 Hình 13: Quy trình thực gia cơng Composite thiết bị RTM 17 Hình 1: Sản phẩm composite dạng 18 Hình Máy nén khí 22 Hình 2: Máy hút chân không 23 Hình 3: Bình chứa 24 Hình 4: Vỏ bình 26 Hình 5: Đồng hồ đo áp 27 Hình 6: Đồng hồ đo áp suất chân không 28 Hình 7: Lịng khn sản phẩm kích thước 700x400x6 29 Hình 8: Lịng khn cho sản phẩm kích thước 297x210x6 29 Hình 9: Khn 30 Hình 10: Sản phẩm composite dạng 31 Hình 11: Khuôn 31 Hình 12: Khn 32 Hình 13: Cổng vơ nhựa 33 Hình 14: Lỗ khí 34 Hình 15: Nhựa POM 36 Hình 16: POM bị cong xả mặt 38 Hình 17: Dùng nhơm kẹp POM 39 Hình 18: Đáy khn nhỏ 40 Hình 19: Lịng khn nhỏ 41 Hình 20: Tồn khn 42 Hình 21: Nhơm 43 Hình 22:Mặt đáy khn 46 Hình 23: Lịng khn lớn 47 Hình 24: Tồn khuôn lớn 47 Hình 25: Quy trình cơng nghệ chế tạo sản phẩm 50 Hình 26: Qt chống dính lên lịng khn 51 Hình 27: Qt chống dính lên mặt khn 51 Hình 28: Định hình sợi thủy tinh vào khuôn 52 Hình 29: Lắp khn 53 Hình 30: Lắp cổng vào nhựa 53 Hình 31: Đong chất đóng rắn MEKP 54 Hình 32: Hỗn hợp nhựa trộn 55 xii Hình 33: Hút chân khơng 56 Hình 34: Nén khí nén áp suất bình chứa 56 Hình 35: Dẫn nhựa vào khuôn 57 Hình 36: Nhựa lỗ khí 58 Hình 37: Sản phẩm 59 Hình 38: Sản phẩm 59 Hình 39: Sản phẩm sau tháo khuôn 60 Hình 40: Phần mềm Creo Parametric 3.0 60 Hình 41: Thanh dài 61 Hình 42: Miếng ghép khuôn 62 Hình 43: Thanh kéo nhựa POM 62 Hình 44: Tấm đậy khn 63 Hình 45: Lắp ghép khuôn 63 Hình 46: Lịng Khn lớn 64 Hình 47: Thiết kế khn lớn 64 Hình 48: Thiết kế khn nhỏ 65 Hình 1: Nhựa không điền đầy khuôn 66 Hình 2: Nhựa đơng chưa vào hết lịng khn 67 Hình 3: Xuất bọt khí sản phẩm 68 Hình 4: Sản phẩm bị nứt, cong vênh 69 Hình 1: Lỗ dùng định vị miếng ghép khuôn 71 Hình 2: Miếng ghép gắn chốt trụ ngắn chốt trám 71 Hình 3: Các miếng khn ghép với 72 Hình 1: Sản phẩm 74 Hình 2: Sản phẩm 75 Hình 3: Sản phẩm 75 Hình 4: Sản phẩm 76 Hình 5: Sản phẩm 77 Hình 6: Sản phẩm 77 xiii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Đặc tính nhựa POM 37 Bảng 2: Thành phần hóa học Nhôm 45 Bảng 3: Cơ tính Nhơm 46 Bảng 1: Kích thước khn mẫu 73 Bảng 2: Đánh giá trình chế tạo sản phẩm 73 xiv Hình 48: Thiết kế khn nhỏ 65 CHƯƠNG 5: NHỮNG LỖI CỦA SẢN PHẨM VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 5.1 Nhựa khơng điền đầy khn Hình 1: Nhựa không điền đầy khuôn  Nguyên nhân - Lượng nhựa pha nhỏ thể tích sản phẩm - Hệ thống khí khơng phù hợp nên nhựa trào theo lỗ khí làm ta tưởng khn  Biện pháp khắc phục - Tính lại thể tích sản phẩm pha lại lượng hỗn hợp Polyester cho phù hợp - Thiết kế lại hệ thống khí 66 5.2 Nhựa đơng trước khơng vào hết vào khn Hình 2: Nhựa đơng chưa vào hết lịng khn  Ngun nhân - Tỉ lệ pha chất xúc tác với Polyester không hợp lý - Hệ thống dẫn nhựa vào khuôn nhỏ làm thời gian nhựa điền đầy khuôn kéo dài - Áp suất không đủ để ép nhựa vào khuôn làm tốc dịng chạy q thấp làm thời giân điền đầy khn kéo dài - Do hệ thống ống dẫn bị nghẹt mà ta làm nhựa không vào khuôn chậm  Biện pháp khắc phục - Chọn lại tỉ lệ pha chất xúc tác cho phù hợp - Tăng tiết diện ông dẫn - Điều chỉnh lại áp suất tăng số cổng vào nhựa - Xem lại hệ thống ống dẫn 5.3 Xuất bọt khí sản phẩm - Bọt khí xuất sản phẩm làm cho sản phẩm giảm tính nhiều Đa số hư hỏng đểu xảy vị trí xuất nhiều bọt khí 67 Hình 3: Xuất bọt khí sản phẩm  Nguyên nhân - Nhựa chưa hút hết chân không bình chứa trước cho vào khn - Tốc độ chảy nhựa q nhanh làm khí khn không kịp - Tốc độ đông cứng nhanh làm bọt khí chưa kịp ngồi - Thiết kế hệ thống khí chưa phù hợp  Biện pháp khắc phục - Hút chân không kỹ cho nhựa vào bình - Giảm tốc độ dịng chảy - Giảm lượng chất xúc tác - Thiết kế lại hệ thống khí 5.4 Sản phẩm bị nứt, cong vênh - Trên sản phẩm có đường nứt 68 Hình 4: Sản phẩm bị nứt, cong vênh  Nguyên nhân - Do lấy sản phẩm sớm, bên sản phẩm chưa đông - Pha nhiều chất xúc tác  Biện pháp khắc phục - Để sản phẩm khơ hồn tồn lấy sản phẩm - Pha tỉ lệ chất xúc tác 69 CHƯƠNG 6: GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHO SẢN PHẨM DẠNG TẤM LỚN 6.1 Đặt vấn đề - Công nghệ đại yếu tố thúc đẩy kinh tế phát triển Một đất nước có kinh tế phát triển địi hỏi phải có công nghệ đại tuong ứng - Để chế tạo thiết bị đại vậy đòi hỏi phải có nguồn đầu tư khổng lồ Nếu mua cơng nghệ số tiền bỏ khơng nhỏ mà kinh phí chế tạo khơng Một doanh nghiệp muốn đứng vững đòi hỏi phải có khoản đầu tư hợp lý để thu hồi vốn lợi nhuận cho công ty - Đối với sản phẩm dạng địi hỏi phải có kích thước lớn Nếu ta sử dụng phương pháp cán kích thước khơng xác Nếu ta muốn sản phẩm lớn mà kích thước lại xác khó - Đúc phương pháp gia công không phoi mà độ xác phụ thuộc vào khn Nếu khn xác sản phẩm xác Nhưng sản phẩm dạng dài 2m khn phải lớn 2m với cơng nghệ máy gia công chiều dài 2m độ xác cao Vậy phải dùng máy đơn giản gia cơng khn dài 2m có độ xác? 6.2 Giải vấn đề - Để giải vấn đề nhóm e nghiên cứu đưa giải pháp để gia cơng khn dạng kích thước lớn cho cơng nghệ RTM ùng phương pháp lắp ghép khuôn - Lắp ghép khuôn phương pháp tạo khn lớn từ miếng có kích thước nhỏ Nếu khn dài 2m chia làm miếng miếng 0.5m lúc có nhiều máy gia cơng kích thước 6.3 Định vị miếng ghép với - Để định vị miếng ghép với ta cần phải khống chế bậc tự chúng vậy nhóm e chọn dùng chốt trụ ngắn, trốt trám mặt phẳng để khống chế bậc tự chúng 70 Hình 1: Lỗ dùng định vị miếng ghép khn - Trên miếng ghép khn có khoan lỗ dùng để định vị miếng với Hình 2: Miếng ghép gắn chốt trụ ngắn chốt trám - Một lỗ sử dụng chốt trụ ngắn định vị bậc tự (tịnh tiến theo phương OZ OY) Một lỗ sử dụng chốt trụ ngắn định vị bậc tự (xoay quanh OX) Mặt phẳng định vị bậc tự (tịnh tiến theo OX, xoay quanh OZ, xoay quanh OY) 71 Hình 3: Các miếng khuôn ghép với 72 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Kết luận: Đã chế tạo thành công khuôn mẫu cho sản phẩm : Kích thước khn Khn lớn Khn nhỏ Chiều dài (mm) 760 357 Chiều rộng (mm) 460 270 Chiều dày (mm) 40 50 Bảng 1: Kích thước khn mẫu Khả điền đầy lịng khn Khn lớn Khn nhỏ Tốt Tốt Ngậm bọt khí Ít xuất Ít xuất sản phẩm Chất lượng sản Tốt Tốt phẩm Bảng 2: Đánh giá trình chế tạo sản phẩm - - Khi tăng áp suất nén vô khuôn sản phẩm ngậm bọt khí hơn, bề mặt sản phẩm láng bóng Sản phẩm dạng khả điền đầy, tạo bề mặt láng bóng tốt Các sản phẩm tạo cịn ngậm bọt khí sản phẩm kích thước nhỏ, thới gian điền đầy khn q nhanh, nên bọt khí cịn bị giữ lại sản phẩm Có thể chế tạo sản phẩm dạng lớn với kích thước xác Có thể thúc đẩy q trình đơng cứng sản phẩm gia nhiệt, giúp giảm thời gian tạo thành sản phẩm nhanh Vật liệu cốt có ảnh hưởng lớn đến q trình điền đầy khn vậy ta nên chọn vật liệu phú hợp chế tạo Tỷ lệ pha trộn Polyester 6120 chất đóng rắn MEKP pha trộn với tỉ lệ 0.1%, thay đổi tỷ lệ để tăng giảm thời gian đóng rắn, tùy vào sản phẩm lớn hay nhỏ ta chọn tỷ lệ thích hợp tránh tình trạng đơng cứng thiết bị polyester đơng cứng q nhanh Mẫu vật liệu có thành phần cốt sợi thủy tinh dạng cứng giịn 73 - Giải pháp cơng nghệ tạo khn lớn mà đạt độ xác cao 7.2 Kiến nghị: - Thao tác làm tay nhiều, cần cải thiện tự động hóa để sản phẩm đạt chất lượng - Chưa thử tính sản phẩm - Thử thêm nhiều vật liệu vật liệu cốt khác - Khi làm quy trình RTM nên sử dụng đồ bảo hộ lao động 7.3 Hình ảnh số sản phẩm Hình 1: Sản phẩm 74 Hình 7.2: Sản phẩm Hình 7.3: Sản phẩm 75 Hình 7.4: Sản phẩm 76 Hình 5: Sản phẩm Hình 6: Sản phẩm 77 Hình 7: Sản phẩm 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Nguyễn Đăng Cường, 2005 “Composite sợi thủy tinh ứng dụng”, nhá xuất khoa học kỹ thuật [2] Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức, 2002 “Vật liệu Composite học công nghệ” Nhá xuất khoa học kỹ thuật [3] Trần Quốc Hùng (2012) “Giáo Trình Dung Sai Kỹ Thuật Đo” Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh [4] Đỗ Thành Trung, “Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Cốt Sợi Gấp Nếp Đến Ứng Suất Uốn Của Tấm Composite” [5] Phạm Xuân Minh, Trần Thế Minh Uyên, 2013 “Bài giảng Thiết kế - chế tạo khuôn ép Nhựa” Tiếng anh [6] Timmothy G.Gutowski, “Advanced Comvanced Manufacturing”, John Wiley & Sons, INC Khác - http://vi.wikipedia.org/wiki/V%E1%BA%ADt_li%E1%BB%87u_Composie - http://drctalk.com/threads/mot-so-ung-dung-vat-lieu Composite.18.html# U8YhMotcUt1 - http://www.vacmobiles.com/?gclid=CjkKEQjwk9CcBRDEopHmnZa5td8BE iQAr2 BckOm8WDOitc75Q0xGeIyqaLFUQNgzIlMtX4ZNXhVc6Xw_wcB 79 ... - Tạo vật liệu có độ bền cao, chịu mài mịn Mục tiêu đề tài - Trình bày thực quy trình cơng nghệ RTM - Thiết kế, chế tạo khuôn cho sản phẩm dạng lớn - Ứng dụng công nghệ RTM để chế tạo sản phẩm. .. Khuôn RTM công nghệ RTM phận quan trọng Nó có nhiệm vụ tạo hình dáng cho sản phẩm Lịng khn cho sản phẩm vậy Bề mặt sản phẩm chất lượng sản phẩm phụ thuốc chủ yếu vào khuôn - Khuôn cho sản phẩm dạng. .. 72 Hình 1: Sản phẩm 74 Hình 2: Sản phẩm 75 Hình 3: Sản phẩm 75 Hình 4: Sản phẩm 76 Hình 5: Sản phẩm 77 Hình 6: Sản phẩm