(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố nhiệt của lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác TP.HCM, ngày 28 tháng 10 năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Lê Văn Sự ii LỜI CẢM ƠN Một đề tài nghiên cứu thành công khơng có trợ giúp kết hợp với nỗ lực cố gắng ngƣời nghiên cứu Do đó, tơi xin chân thành cảm ơn hỗ trợ của: Ban giám hiệu Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Qúy thầy Khoa Cơ khí chế tạo máy Thầy PGS.TS Đỗ Thành Trung tồn thể Q Thầy Cơ dạy hƣớng dẫn nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian theo học trƣờng Các bạn kỹ sƣ đồng nghiệp động viên ủng hộ tinh thần Tuy thời gian thực đề tài tháng nhƣng lƣợng kiến thức để phục vụ cho công tác nghiên cứu thực đề tài lại đòi hỏi lƣợng kiến thức sâu rơng nên q trình thực đề tài gặp nhiều khó khăn hạn chế Tuy vậy, với hƣớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi Thầy PGS.TS Đỗ Thành Trung bạn đồng nghiệp, lĩnh hội đƣợc nhiều kiến thức mới, bổ ích để phục vụ cho ngành kỹ thuật khí cơng tác nghiên cứu sau trƣờng Vì vậy, lần tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bạn Xin chúc quý thầy tồn thể bạn ln dồi sức khoẻ thành công! TP.HCM, ngày 28 tháng 10 năm 2017 Ngƣời cảm ơn Lê Văn Sự iii TÓM TẮT Hiện có nhiều phƣơng pháp gia nhiệt khn phun ép nhựa nhƣ: gia nhiệt điện trở, gia nhiệt cảm ứng điện từ, gia nhiệt khí nóng, … Trong đó, phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng điện từ phƣơng pháp cịn giai đoạn nghiên cứu, ứng dụng nhiều loại khn khác nhƣ module đính kèm nghĩa không cần thay đổi kết cấu khuôn Đề tài nghiên cứu phân bố nhiệt độ lòng khuôn phun ép cho sản phẩm khay sim phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng từ với khoảng cách bề mặt khuôn cuộn dây gia nhiệt cảm ứng điện từ, thời gian gia nhiệt thay đổi Trong nghiên cứu tác giả chọn bề mặt lịng khn khay sim điện thoại di động Sony Z5, chi tiết dạng mỏng dễ bị ảnh hƣởng nhiệt độ khuôn Bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm mơ tác giả xây dựng phƣơng trình hồi quy nhiệt độ bề mặt lịng khn ứng với thời gian khoảng cách bề mặt lòng khn cuộn dây thay đổi Qua thời gian gia nhiệt khoảng cách phù hợp bề mặt lịng khn cuộn dây cảm ứng từ đƣợc xác định Kết mô thực nghiệm cho thấy, nhiệt độ từ bề mặt lịng khn phụ thuộc lớn vào thời gian gia nhiệt khoảng cách cuộn dây lịng khn Khi thời gian gia nhiệt tăng nhiệt độ lịng khn tăng theo dạng hàm bậc Với khoảng cách bề mặt lòng khn cuộn dây mm nhiệt độ phân bố tƣơng đối đồng điều đạt giá trị 120 0C s iv ABSTRACT Currently there are several heating methods for injection molding such as: resistance heating, electromagnetic induction heating, hot air heating, etc Among them, electromagnetic induction heating is a new method and remains in the research stage, which can apply to various molds as an attachment module without having to change the mold structure The research studies the temperature distribution of injection mold cavity for SIM tray by magnetic induction heating with the distance between the cavity surface and electromagnetic induction heating coils and variant heating duration In this research, the author chose Sony Z5 mobile sim card tray as cavity surface, which is a thin profile susceptible to mold temperature By empirical planning and simulation method, the author develops a regression equation for the cavity temperature corresponding to change of time and distance between the cavity surface and the coil As a result, the heating duration and the appropriate distance between the cavity surface and the magnetic induction coil have also been determined The simulation and experiment results show that the temperature from the cavity surface is highly dependent on the heating duration and the distance between the coil and the cavity As heating duration increases, the cavity temperature grows by quadratic function With the distance between the cavity surface and the coil of mm, the temperature distribution is relatively homogeneous and reaches the value of 120 0C in s v MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii CHỮ VIẾT TẮT xiv Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Các kết nghiên cứu 1.2.1 Trong nƣớc .2 1.2.2 Thế giới 1.3 Tính cấp thiết đề tài 1.4 Mục tiêu đề tài – Đối tƣợng nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu đề tài 1.4.2 Đối tƣợng nghiên cứu .6 1.5 1.5.1 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu .6 1.5.2 Giới hạn đề tài .6 vi 1.6 Cách tiếp cận – Phƣơng pháp nghiên cứu 1.6.1 Cách tiếp cận 1.6.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.7 Kế hoạch thực Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các phƣơng pháp gia nhiệt 2.2 Giới thiệu phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng điện từ 11 2.3 Lý thuyết cảm ứng điện từ ứng dụng để gia nhiệt 13 2.3.1 Thí nghiệm kết luận Faraday 14 2.3.2 Định luật Lenz 15 2.3.3 Định luật cảm ứng điện từ 16 2.4 Đặc điểm trình cảm ứng điện từ 17 2.5 Hiệu ứng bề mặt 18 2.6 Thiết kế cuộn dây gia nhiệt 19 2.7 Công nghệ ép phun 20 2.8 Lý thuyết truyền nhiệt 21 2.8.1 Dẫn nhiệt 21 2.8.2 23 vii Trao đổi nhiệt đối lƣu 2.8.3 2.9 Truyền nhiệt 25 Lý thuyết vật liệu nhựa dùng công nghệ ép phun 27 2.9.1 Polymer 27 2.9.2 Các tính chất Polymer 29 Chƣơng MÔ PHỎNG – THỰC NGHIỆM 32 3.1 Mơ q trình gia nhiệt cảm ứng điện từ 32 3.2 Thực nghiệm gia nhiệt cảm ứng từ 36 3.2.1 Phƣơng án thực nghiệm .36 3.2.2 Thiết bị thực nghiệm 39 Chƣơng 4.1 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 49 Kết mô gia nhiệt 49 4.1.1 Biểu đồ khoảng cách 3, 5, 7, mm 49 4.1.2 Bảng hình ảnh phân bố nhiệt độ đƣợc mô 53 4.2 Kết thực nghiệm gia nhiệt 62 4.3 So sánh gia nhiệt mô thực nghiệm .63 4.4 So sánh Δt (0C) thực nghiệm mô 64 4.5 Sản phẩm ép thử từ việc gia nhiệt khay sim 66 4.5.1 Ép với nhựa PP 66 4.5.2 Ép với nhựa ABS 68 4.5.3 Ép với nhựa PA 72 Chƣơng KẾT LUẬN – HƢỚNG PHÁT TRIỂN 75 4.1 Kết luận 75 4.2 Hƣớng phát triển 78 viii Tài liệu tham khảo .79 PHỤ LỤC THỐNG KÊ SỐ LIỆU MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 81 ix DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Hệ thống gia nhiệt cho khuôn nƣớc (Steam heating) Hình 2.2: Hệ thống gia nhiệt cho khn tia hồng ngoại (infrared heating system) 10 Hình 2.3: Phƣơng pháp gia nhiệt cho khn dịng khí nóng (Gas heating) 11 Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng từ 13 Hình 2.5: Dòng điện cảm ứng phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng từ 13 Hình 2.6: Thí nghiệm Faraday 14 Hình 2.7: Nguyên lý dẫn nhiệt 23 Hình 2.8: Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng 26 Hình 2.9: Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường ống 27 Hình 3.1: Mơ hình phân tích khn mẫu 34 Hình 3.2: Mơ hình chia lƣới khn mẫu 35 Hình 3.3: Hệ thống thí nghiệm 36 Hình 3.4: Hệ thống đo nhiệt độ 37 Hình 3.5: Vị trí đo nhiệt độ VT1, VT2, VT3, VT4 bề mặt lịng khn 37 Hình 3.6: Vị trí cuộn dây gia nhiệt so với vị trí đo nhiệt độ VT1, VT2, VT3, VT4 38 x Hình 3.7: Hệ thống thiết bị thí nghiệm 39 Hình 3.8: Máy gia nhiệt cảm ứng từ 40 Hình 3.9: Cuộn dây gia nhiệt cảm ứng điện từ 41 Hình 3.10: Kích thƣớc vẽ khn thí nghiệm 43 Hình 3.11: Bộ khn cho thí nghiệm 44 Hình 3.12: Hình cuộn dây gia nhiệt khn để thí nghiệm gia nhiệt 44 Hình 3.13: Cuộn dây gia nhiệt cảm ứng điện từ khuôn q trình thí nghiệm máy ép nhựa 45 Hình 3.14: Thiết bị giải nhiệt cho khn 46 Hình 3.15: Súng đo nhiệt hồng ngoại 47 Hình 4.1: Biểu đồ mô nhiệt độ với khoảng cách h = mm 50 Hình 4.2: Biểu đồ mơ nhiệt độ với khoảng cách h = mm 50 Hình 4.3: Biểu đồ mô nhiệt độ với khoảng cách h = mm 51 Hình 4.4: Biểu đồ mơ nhiệt độ với khoảng cách h = mm 51 Hình 4.5: Biểu đồ mơ gia nhiệt s ứng với khoảng cách h = 3, 5, 7, mm 53 Hình 4.6: Biểu đồ thực nghiệm khoảng cách gia nhiệt mm 62 Hình 4.7: Biểu đồ VT so sanh thực nghiệm mô ứng với 0, 3, 5, 7, 10, 15 s (5 mm) 63 Hình 4.8: So sánh nhiệt độ Δt (0C ) thực nghiệm va mô với khoảng cách mm 64 Hình 4.9: Hình sản phẩm hồn chỉnh từ PP 65 xi LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Bảng 8: Bảng cho thấy nhiệt độ mô nhiệt độ vị trí 1, 2, 3, với khoảng cách h = mm Thời gian 0s 3s 5s 7s 10 s 15 s VT1 34 59 80 96 142.5 355.5 VT2 34 56.5 73 86 123 296 VT3 34 56.5 75 89 130.5 320.5 VT4 35 56.5 74 88 128 310 Bảng 9: Bảng cho thấy nhiệt độ mô nhiệt độ vị trí 1, 2, 3, với khoảng cách h = mm Thời gian 0s 3s 5s 7s 10 s 15 s VT1 34 46.5 60 73 108.5 272 VT2 34 46 57.5 67.5 96 230 VT3 34 46 58 70 102 251 VT4 34 46 58 70 101 245 86 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Bảng 10: So sánh nhiệt độ Δt (0C ) thực nghiệm mô với khoảng cách mm Thời gian 0s 3s 5s 7s 10 s 15 s VT1 9,2 2,3 5,3 4,6 VT2 0,6 4,7 5,2 0,8 VT3 0,2 0,2 2,9 5,5 VT4 3,7 1,6 0,3 5,4 1,9 Bảng 11: Số liệu nhiệt độ đo đƣợc trung bình thực nghiệm lần đo với khoảng cách gia nhiệt mm Thời gian 0s 3s 5s 7s 10 s 15 s VT1 34 72,3 105,2 119,7 178,9 434 VT2 34 79,4 104,5 119,2 167,7 388,3 VT3 34 80,2 106,5 119,7 170,6 414 VT4 34 80,2 101,1 114,8 169,9 396,4 87 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT CỦA LỊNG KHN PHUN ÉP CHO SẢN PHẨM KHAY SIM VỚI PHƢƠNG PHÁP GIA NHIỆT BẰNG CẢM ỨNG TỪ THE RESEARCH TEMPERATURE DISTRIBUTION OF INJECTION MOLD CAVITY FOR SIM TRAY BY MAGNETIC INDUCTION HEATING Lê Văn Sự, Đỗ Thành Trung Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM TÓM TẮT Nghiên cứu phân bố nhiệt độ lịng khn phun ép cho sản phẩm khay sim phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ với khoảng cách bề mặt khuôn cuộn dây gia nhiệt cảm ứng điện từ, thời gian gia nhiệt thay đổi Trong nghiên cứu tác giả chọn bề mặt lịng khn khay sim điện thoại di động Sony Z5, chi tiết dạng mỏng dễ bị ảnh hưởng nhiệt độ khuôn Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm mơ tác giả xây dựng phương trình hồi quy nhiệt độ bề mặt lịng khn ứng với thời gian khoảng cách bề mặt lịng khn cuộn dây thay đổi Qua thời gian gia nhiệt khoảng cách phù hợp bề mặt lịng khn cuộn dây cảm ứng từ xác định Kết mô thực nghiệm cho thấy, nhiệt độ từ bề mặt lịng khn phụ thuộc lớn vào thời gian gia nhiệt khoảng cách cuộn dây lịng khn Khi thời gian gia nhiệt tăng nhiệt độ lịng khn tăng theo dạng hàm bậc Với khoảng cách bề mặt lịng khn cuộn dây mm nhiệt độ phân bố tương đối đồng điều đạt giá trị 120 0C s Từ khóa: Phân bố nhiệt, lịng khn phun ép, khay sim điện thoại di động, cảm ứng điện từ ABSTRACT The research on temperature distribution of injection mold cavity for SIM tray by magnetic induction heating with the distance between the cavity surface and electromagnetic induction heating coils and variant heating duration In this research, the author chose Sony Z5 mobile sim card tray as cavity surface, which is a thin profile susceptible to mold temperature By empirical planning and simulation method, the author develops a regression equation for the cavity temperature corresponding to change of time and distance between the cavity surface and the coil As a result, the heating duration and the appropriate distance between the cavity surface and the magnetic induction coil have also been determined The simulation and experiment results show that the temperature from the cavity surface is highly dependent on the heating duration and the distance between the coil and the cavity As heating duration increases, the cavity temperature grows by quadratic function With the distance between the cavity surface and the coil of mm, the temperature distribution is relatively homogeneous and reaches the value of 120 0C in s Keywords: Temperature distribution, Injection mold cavity, Mobile sim card tray, Electromagnetic 88 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP I GIỚI THIỆU Hiện có nhiều phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ” cần thiết Hiện nhiệt cho khuôn phun ép, có nước nghiên cứu gia phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ, nhiệt khn trơn chưa có hình dạng với ưu điểm: tốc độ gia nhiệt nhanh, khuôn phức tạp ứng nhiệt độ cao, tính tốn vùng gia dụng số thí nghiệm hình dạng cuộn nhiệt, gia nhiệt cục nơi, gia dây đơn giản chưa nghiên cứu sâu nhiệt bề mặt,… nhiên phương pháp Nghiên cứu nước nhóm tác cịn giai đoạn nghiên cứu đa giả thuộc mơn kỹ thuật khí, đại học số công ty sản xuất sản phẩm nhựa Chung Yuan Christian, Đài Loan: Hiệu Việt Nam dừng lại nhóm sản việc điều khiển nhiệt độ bề mặt phẩm đơn giản, chất lượng thấp, chủ khuôn khác chất lượng chi tiết yếu tập trung vào lĩnh vực hàng tiêu [12] Hay nghiên cứu nhóm tác giả dùng Ngồi ra, phương án giải thuộc mơn kỹ thuật khí, đại học vấn đề cong vênh, đường Chung Yuan Christian, Đài Loan: Biến hàn, chất lượng bề mặt,… thiên nhanh nhiệt độ việc hỗ trợ hạn chế tốn nhiều chi phí quá trình phun tạo hình sản phẩm vi trình chế tạo sản phẩm Nhu cầu mơ có hệ số co giãn lớn sử dụng công doanh nghiệp nhằm rút ngắn nghệ gia nhiệt cảm ứng từ [13] Nghiên thời gian cho chu trình phun ép, cứu nhóm tác giả thuộc mơn kỹ nâng cao chất lượng sản phẩm thuật khí, đại học Chung Yuan Phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ Christian, Đài Loan: Đánh giá tính khả thi có ưu điểm vượt trội so với phương pháp gia nhiệt khí phương pháp khác như: Tốc độ gia nhiệt nóng cho việc điều khiển nhiệt độ bề mặt cao nhiệt độ gia nhiệt cao, tính tốn khn q trình phun ép [4] Các vùng cần gia nhiệt, thời gian gia nghiên cứu phần đề cập đến nhiệt kéo dài đến 20 giây, dễ dàng trình khảo sát nhiệt độ bề mặt thiết kế hệ thống giải nhiệt cho khn, có khn gia nhiệt cảm ứng thể ứng dụng cho khuôn phun ép phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ module đính kèm, nghĩa khơng dừng lại việc thí nghiệm cần thay đổi kết cấu khn có sẵn Cho chưa đưa thực tế để sản xuất nên nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu phân thực dạng bề mặt lịng khn bố nhiệt lịng khn phun ép cho sản trơn, chưa tích hợp đúc chi tiết phức tạp, phẩm khay sim với phương pháp gia nghiên cứu tích hợp 89 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP sản phẩm phức tạp, nhỏ mỏng Việc làm nghiên cứu là: Thu thập phân tích tài liệu kỹ thuật gia nhiệt cho khn phun ép, tìm hiểu yêu cầu kết cấu khuôn ứng với phương pháp gia nhiệt theo nguyên lý cảm ứng từ, mô phân bố nhiệt độ bề mặt khuôn 150 x 150 x 25 mm sử dụng phần mềm Comsol, thực nghiệm nhằm kiểm chứng kết phân tích, mơ phỏng, tổng kết đưa kết luận II MƠ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM Mơ gia nhiệt cảm ứng điện từ Trong nghiên cứu này, phần mềm Comsol sử dụng mô trình gia nhiệt dự đốn phân bố nhiệt độ bề mặt khuôn Thông qua bước mô phỏng, thơng số q trình gia nhiệt cảm ứng từ phân tích như: khoảng cách bề mặt khuôn với cuộn dây, thời gian gia nhiệt khuôn Cuối kết mô cụ thể phân bố nhiệt độ bề mặt khuôn lưu giữ so sánh với kết thí nghiệm Cụ thể trường hợp mơ sau: Sự phân bố nhiệt bề mặt khuôn với số vòng cuộn dây cảm ứng điện từ khơng thay đổi vịng Sự phân bố nhiệt bề mặt khuôn với khoảng cách giữ bề mặt lịng khn cuộn dây gia nhiệt thay đổi 3, 5, 7, mm Sự phân bố nhiệt độ bề mặt lịng khn với thời gian gia nhiệt thay đổi 3, 5, 7, 10, 15 s Bảng trình bày thơng số trường hợp gia nhiệt nghiên cứu tương ứng với thích bảng Hình mơ tả kết chia lưới cho mơ hình khuôn cuộn dây gia nhiệt Bảng thể thông số thiết lậpdây Cuộn gia qúa trình mơ nhiệt Khoảng cách cuộn dây gia nhiệt Khn gia bề mặt nhiệt khn Hình 1: Mơ hình phân tích khn mẫu Bảng 1: Thông số mô 90 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP độ bề mặt khuôn ghi nhận thông qua súng đo nhiệt, giá trị nhiệt độ điểm VT1, VT2, VT3, VT4 (hình 3) Hình 2: Mơ hình chia lưới khn mẫu Hình 4: Mơ hình hệ thống thí nghiệm Hình Vị trí đo nhiệt độ VT1, VT2, VT3, VT4 bề mặt lịng khn Thực nghiệm gia nhiệt cảm ứng từ Hình 5: Hệ thống thiết bị thực nghiệm Trong trình nghiên cứu, mơ hình hệ thống thí nghiệm đo nhiệt độ trình bày hình Trước gia nhiệt, khuôn nâng nhiệt độ đến 34 0C thơng qua điều khiển dịng nước nóng, chảy kênh giải nhiệt Sau nhiệt độ khn ổn định 34 0C, q trình gia nhiệt cảm ứng từ tiến hành Sau trình gia nhiệt cảm ứng từ kết thúc, cuộn dây gia nhiệt di chuyển xa khn, sau đó, thiết bị giám sát nhiệt độ (súng đo nhiệt độ tia hồng ngoại cảm biến nhiệt) sử dụng Khi trình thu thập kết nhiệt độ kết thúc, thiết bị điều khiển nhiệt độ cho khn kích hoạt, nước lưu chuyển kênh dẫn giải nhiệt cho khuôn nhiệt độ 34 0C Trong q trình thí nghiệm, ngồi phân bố nhiệt III ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Kết mô so sánh Qua đánh giá sơ khoảng cách bề mặt lịng khn độ dày sản phẩm nhựa thông thường khoảng 1mm đến 10 mm Do vậy, nghiên cứu tác giả sử dụng khoảng cách bề mặt khuôn với cuộn dây gia nhiệt cảm ứng điện từ h = 3, 5, 7, mm thời gian gia nhiệt 3, 5, 7, 10, 15 s cho trình mơ thí nghiệm 91 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP h = mm h = mm 700 700 Temperature T ( oC ) Temperature T ( oC ) 500 400 300 200 400 300 200 0 10 11 12 13 14 15 16 Time t ( s ) VT VT VT VT 600 500 400 300 200 100 0 10 11 12 13 14 15 16 Time t ( s ) Hình 8: Biểu đồ mô nhiệt độ với khoảng cách h = mm h = mm 700 VT VT VT VT 600 500 400 300 200 100 0 9 10 11 12 13 14 15 Hình 9: Biểu đồ mô nhiệt độ với khoảng cách h = mm Kết mô cho thấy, với thời gian gia nhiệt s, s, s, 10 s, 15 s Nhiệt độ ban đầu trước gia nhiêt 34 0C số vòng cuộn dây gia nhiệt cảm ứng điện từ Nhiệt độ tăng dần theo thời gian gia nhiệt, nhiệt độ tăng cao 15 s h = mm 700 Time t ( s ) Hình 6: Biểu đồ mơ nhiệt độ với khoảng cách h = mm Temperature T ( oC ) 500 100 100 Temperature T ( oC ) VT VT VT VT 600 VT VT VT VT 600 10 11 12 13 14 15 16 Time t ( s ) Hình 7: Biểu đồ mô nhiệt độ với khoảng cách h = mm 92 Với khoảng cách h = mm, khoảng cách cuộn dây gia nhiệt bề mặt lịng khn gần, mặt dù tốc độ gia nhiệt nhanh, độ an toàn hệ thống khơng cao cuộn dây gia nhiệt tiếp xúc với khuôn, gây tượng ngắn mạch Trong nghiên cứu trước [9, 11] trường hợp sử dụng khoảng cách gần (VD: mm, mm, …), khuyến khích sử dụng sản phẩm lớn điều kiện công nghệ ổn định (tay máy đạt độ cứng vững cao,…) Tuy nhiên với giả thuyết độ cứng vững, tay máy thực nghiệm chưa đảm bảo độ an tồn tay máy cơng nghiệp đo được, q trình thí nghiệm kiểm chứng khả gia nhiệt từ trường cho khuôn phun ép với sản phẩm thực Khoảng cách cuộn dây gia nhiệt bề mặt khuôn chọn lớn nhằm đảm bảo an tồn cho thiết bị thí nghiệm 16 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 10: Biểu đồ mơ gia nhiệt s ứng với khoảng cách h = 3, 5, 7, mm Giữa giá trị khoảng cách mm, mm, mm, trình nghiên cứu thực nghiệm tập trung với trường hợp h = mm vì:  Từ chọn phương trình gần với biểu đồ phương trình bậc 2: Thời gian gia nhiệt khuôn s với h = mm đạt đƣợc nhiệt độ 120 0C T = - 297,24 – 142,84 h – 2,5 h2 với độ tin cậy 99,6 % Trong : T = nhiệt độ bề mặt lịng khn (0C) h = khoảng cách cuộn dây gia nhiệt bề mặt lịng khn Nhƣng dùng h = mm h = mm thời gian gia nhiệt cần thiết 10 s đến 15 s  Trong q trình phun ép nhựa có hỗ trợ nƣớc giải nhiệt, thời gian gia nhiệt Nhiệt độ vị trí 1, vị trí 2, vị trí 3, vị trí nhiệt độ có chênh lệch khơng đáng kể nhận thấy qua hình đồ thị kết đạt hinh 6, hình 7, hình 8, hình thƣờng đƣợc giới hạn khoảng 10 s [9] Nếu thời gian gia nhiệt lâu 10 s, yêu cầu tính kinh tế bị ảnh hƣởng nghiêm trọng Vì lý trường hợp h = mm chọn sử dụng tính thực tiễn cao Bảng hình ảnh phân bố nhiệt độ đƣợc mô qua phần mềm comsol Bảng 3: Ảnh phân bố nhiệt bề mặt khuôn với khoảng cách h = 3, 5,7, mm, thời gian gia nhiệt là: 3, 5, 7, 10, 15 s 93 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP C max max max max max 149 34 175,5 34 190,5 34 268 34 635 34 81,5 34 107,3 34 125 34 183,3 34 451 34 59 34 80 34 96 34 142,5 34 335,5 34 46 34 60 34 73 34 108,5 34 272 34 m m m m m m m m Kết thực nghiệm gia nhiệt Với nhiệt độ khuôn ban đầu 34 0C khoảng cách cuôn dây bề mặt khn mm, số vịng cuộn dây gia nhiệt cảm ứng điện từ vịng hình 11, với thời gian thay đổi tăng 3, 5, 7, 10, 15 s 94 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Từ chọn phương trình gần với biểu đồ phương trình bậc 2: mm 500 VT VT VT VT Temperature T ( oC ) 400 T = 51,06 - 1,44 t + 1,65 t2 với độ tin cậy 97,5% Trong : T = nhiệt độ bề mặt lịng khn (0C) t = thời gian gia nhiệt 300 200 Sản phẩm ép thử từ việc gia nhiệt khay sim 100 0 10 11 12 13 14 15 Sản phẩm ép thử với loại nhựa điển nhựa: PP, ABS, PA 16 Time t ( s ) Hình 11: Biểu đồ thực nghiệm khoảng cách gia nhiệt mm Kết thực nghiệm cho thấy: nhiệt độ lịng khn tăng thời gian gia nhiệt tăng, nhiệt độ vị trí giống nhau, 7s (VT1: 119,7; VT2: 119,2; VT3: 119,7; VT4: 114,8) 4.So sánh gia nhiệt mô thực nghiệm Từ kết thực nghiệm mơ Hình 13: Hình sản phẩm hồn chỉnh từ PP nhiệt độ vị trí 1, vị trí 2, vị trí 3, vị trí tương đối giống Cho nên tác giả chọn vị trí vị trí (VT3) hình 12, để so sánh kết thực nghiệm mơ xác định phương trình hồi quy nhiệt độ lịng khn thời gian gia nhiệt thay đổi phương pháp gia nhiệt cảm ứng điện từ Vi trí (VT 3) 500 400 Temperature T ( oC ) Hình 14: Sản phẩm ép từ nhựa ABS Experiment Simulation Appoximate Equation 300 200 100 0 10 11 12 13 14 15 16 Time t ( s ) Hình 12: Biểu đồ nhiệt độ VT so sanh thực nghiệm mô ứng với 0, 3, 5, 7, 10, 15 s (5 mm) Hình 15: Sản phẩm ép với nhựa PA hoàn thiện 95 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP C có gia nhiệt theo nhiệt độ tăng dần nhiệt độ lịng khn lên nhiệt độ 120 0C trình điền đầy nhựa thấy chất lượng sản phẩm cải thiện đạt sản phẩm tốt nhất, sản phẩm điền đầy hoàn toàn sản phẩm lịng khn hình 13, 14, 15 kết đưa bảng 4, bavia đường hàn (hình 16) khơng có ép áp suất cao nhựa PP 12 (kg/cm2)và 25 (kg/cm2) nhựa ABS, PA Ba Via Hình 16: Sản phẩm bị bavia Tiến hành thực nghiệm với mức áp suấp (kg/cm2) nhựa PP 20 (kg/cm2) nhựa ABS, PA, nhiệt độ nhựa 210 0C với trường hợp khơng có gia nhiệt khn 34 TG Nhựa Bảng 4: sản phẩm ép thử từ loại nhựa PP, ABS, PA 0s 3s 5s 7s 34 0C 80 0C 105 0C 120 0C PP ABS PA  Khi khoảng cách bề mặt khuôn thời gian s khoảng cách bề mặt khuôn với cuộn dây gia nhiệt mm đủ an tồn để thí nghiệm phủ hợp nhất, với nhiệt độ ban đầu hai bề mặt khuôn 34 0C, cho thấy nhiệt độ vị trí (VT1, VT2, VT3, VT4) thời điểm 125 0C; 114,5 0C; 119,5 0C; 114,5 0C cuộn dây thay đổi: - Nhận xét: Trong mơ thí nghiệm, kết gia nhiệt lấy thời gian điển hình để phù hợp với điều kiện nhiệt độ cần đủ để nhựa chảy vào khn sau 96 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP bên thí nghiệm tương ứng 119,7 0C, 119,2 0C, 119,7 0C, 114,5 0C Đồng thời qua kết từ phương trình hồi qui cho kết từ biểu đồ ta kết luận phạm vi khoảng cách khuôn từ mm đến mm, trình giảm nhiệt độ từ 178 0C xuống 70,12 C thời điểm s có ý nghĩa nhiều thay đổi nhiệt độ Vì vậy, ứng dụng thực tế khuôn phun ép nhựa, bên quấn cuộn dây gia nhiệt cảm ứng điện từ bị ảnh hưởng trực tiếp nhiều thay đổi khoảng cách bề mặt khuôn khuôn đến cuộn dây gia nhiệt cảm ứng từ mm đến mm 10s 15 s Như điều cho ta thấy kết thí nghiệm mơ có sai lệch khơng đáng kể - Kết luận: Khi khoảng cách bề mặt lòng khn với cuộn dây gia nhiệt lớn nhiệt độ bề mặt lịng khn giảm, ngược lại khoảng cách chúng gần nhiệt độ bề mặt long khn tăng, với phương trình hồi quy bậc 2: T = - 297,24 – 142,84 h – 2,5 h2 với độ tin cậy 99,6 % đồ thị, theo chiều lên - Kết luận: Khi thời gian gia nhiệt khn lâu nhiệt độ bề mặt khuôn tăng lên, ngược lại thời gian gia nhiệt khn ích nhiệt độ bề mặt khn giảm phương trình hồi quy bậc đồ thị tăng theo dạng Parabol theo dạng phương trình: T = 51,06 - 1,44 t + 1,65 t2 với độ tin cậy 97,5 % Dựa kết này, nhiệt độ bốn điểm phụ thuộc nhiều vào khoảng thời gian gia nhiệt khuôn Sự khác biệt nhiệt độ bốn điểm trường hợp thay đổi 10 0C Từ nhiệt độ điểm bề mặt lịng khn với hình ảnh phân bố nhiệt khuôn, ta thấy nhiệt độ bề mặt khn giảm dần phía ngồi, tăng dần đến phần trung tâm khuôn có nhiệt độ cao tập trung vùng có cuộn dây gia nhiệt  Khi thời gian gia nhiệt thay đổi: - Nhận xét: Hình 12, hình cho thấy nhiệt độ điểm VT3 điển hình thí nghiệm mô với thời gian gia nhiệt s đến 15 s khoảng cách bề mặt lòng khn với cuộn dây gia nhiệt mm, vị trí khác (VT1, VT2, VT4) nhiệt độ gần giống nên kết cho thấy giá trị thời gian gia nhiệt khn lâu nhiệt độ bề mặt khn tăng lên Điều thể phương trình hồi quy mơ thí nghiệm sau 15 s nhiệt độ điểm VT3 hình 12 đạt 80 0C, 104 0C, 119,5 0C, 173,5 C 419,5 0C kết thí nghiệm điểm VT3 80,2 0C, 106,5 0C, 119,7 0C, 170,6 0C 414 0C, tương ứng với thời gian gia nhiệt s, s, s, 97 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP IV KẾT LUẬN - processing, International Communications in Heat and Mass Transfer 35 (7) (2008) 822827 Khi khoảng cách bề mặt khuôn cuộn dây thay đổi nhiệt độ [6] P C Chang, S J Hwang, Simulation of infrared rapid surface heating for injection molding, International Journal of Heat and Mass Transfer 49 (21-22) (2006) 3846-3854 thay đổi theo tỉ lệ nghịch với khoảng cách chúng - [7] M C Yu, W B Young, P M Hsu, Micro injection molding with the infrared assisted heating system, Materials Science and Engineering A 460-461 (2007) 288-295 Khi thời gian gia nhiệt thay đổi nhiệt độ thay đổi theo tỉ lệ thuận - Nghiên cứu tìm phương trình [8] S C Chen, R D Chien, S H Lin, M C Lin, J.A Chang, Feasibility evaluation of gasassisted heating for mold surface temperature control during injection molding process, International Communications in Heat and Mass Transfer 36 (8) (2009) 806-812 hồi quy chúng với giá trị đúng, mức độ tin cậy cao, biết trường nhiệt tập trung vị trí khn nhiều nhất, tính tốn [9] S C Chen, P S Minh, J A Chang, Gasassisted mold temperature control for improving the quality of injection molded parts with fiber additives, International Communications in Heat and Mass Transfer 38 (3) (2011) 304-312 vùng gia nhiệt Tài liệu tham khảo [1] S C Chen, Y C Wang, S C Liu, J C Cin, Mold temperature variation for assisting micro molding of DVD micro-featured substrate and dummy using pulsed-cooling, Sensors and Actuators A 151 (1) (2009) 87-93 [10] J Callebaut, “Leonardo Energy – Power Quality Utilisation Guide” (2011) [11] 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) [2] S C Chen, Y W Lin, R D Chien, H M Li, Variable mold temperature to improve surface quality of microcellular injection molded parts using induction heating technology, Advances in Polymer Technology 27 (4) (2008) 224-232 [12] Efficiencies of Various Mold Surface Temperature Controls and Part Quality S.C Chen, J A Chang, W R Jong and Y P Chang 28 (2007) [3] M C Jeng, S C Chen, P S Minh, J A Chang, C S Chung, Rapid mold temperature control in injection molding by using steam heating, International Communications in Heat and Mass Transfer 37(9) (2010) 1295-1304 [13] Rapid mold temperature variation for assisting the micro injection of high aspect ratio micro-feature parts using induction heating technology Shia-Chung Chen, WenRen Jong, Yaw-Jen Chang, Jen-An Chang and Jin-Chua Cin, 235-189 (1989) [4] S C Chen, Y Chang, Y P Chang, Y C Chen, C Y Tseng, Effect of cavity surface coating on mold temperature variation and the quality of injection molded parts, International Communications in Heat and Mass Transfer 36 (10) (2009) 1030-1035 [14] Giáo trình “Cơng nghệ phun ép” PGS.TS Thái Thị Thu Hà Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội (2009) [15] Giáo trình “nhiệt kỹ thuật” PGS.TS Nguyễn Bốn, PGS.TS Hồng Ngọc Đồng Nhà xuất xây dựng (2015) [5] S C Chen, H M Li, S S Hwang, H H Wang, Passive mold temperature control by a hybrid filming-microcellular injection molding 98 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thông tin liên hệ tác giả (ngƣời chịu trách nghiệm viết): Họ tên: LÊ VĂN SỰ Đơn vị: ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Điện thoại: 01683606537 Email: sulevan91@gmail.com 99 S K L 0 ... phẩm khay sim với phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng từ? ?? cần thiết 1.4 Mục tiêu đề tài – Đối tƣợng nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu phân bố nhiệt lịng khn phun ép cho sản phẩm khay sim với. .. lịng khn phun ép cho sản phẩm khay sim phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng từ với khoảng cách bề mặt khuôn cuộn dây gia nhiệt cảm ứng điện từ, thời gian gia nhiệt thay đổi Trong nghiên cứu tác giả chọn... phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng từ Hình 2.5: Dịng điện cảm ứng phƣơng pháp gia nhiệt cảm ứng từ 2.3 Lý thuyết cảm ứng điện từ ứng dụng để gia nhiệt Năm 1831, Faraday chứng tỏ thực nghiệm từ trƣờng