(Đồ án hcmute) ứng dụng công nghệ rtm chế tạo một số sản phẩm mẫu thử (dạng chân vịt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ RTM CHẾ TẠO MỘT SỐ SẢN PHẨM MẪU THỬ (DẠNG CHÂN VỊT) GVHD: ThS TRẦN MINH THẾ UYÊN SVTH: NGUYỄN QUỐC TUẤN MSSV: 09112105 SVTH: MẠC HỮU TÚ MSSV: 11144110 SVTH: VÕ XUÂN TRƯỜNG MSSV: 11144109 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RTM CHẾ TẠO MỘT SỐ SẢN PHẨM MẪU THỬ (DẠNG CHÂN VỊT)” Giảng viên hƣớng dẫn: ThS TRẦN MINH THẾ UYÊN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUỐC TUẤN MẠC HỮU TÚ VÕ XUÂN TRƢỜNG Khoá: 2011 - 2015 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2015 an 09112105 11144110 11144109 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc BỘ MÔN CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: ThS Trần Minh Thế Uyên Sinh viên thực hiện:Nguyễn Quốc Tuấn MSSV: 09112105 Võ Xuân Trƣờng MSSV: 11144109 Mạc Hữu Tú MSSV:11144110 Tên đề tài: “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RTM CHẾ TẠO MỘT SỐ SẢN PHẨM MẪU THỬ (DẠNG CHÂN VỊT)” Các số liệu, tài liệu ban đầu - Vật liệu cho trƣớc (Nhựa polyester, chất đóng rắn MEKP, sợi thủy tinh) - Kích thƣớc mẫu thử (dạng chân vịt) với D=280mm, số cánh 3, Dtrục=42 Nội dung đồ án - Tổng quan công nghệ RTM - Nghiên cứu, tìm hiểu đặc điểm, cơng dụng, giá loại nhựa thị trƣờng - Biết đƣợc lịch sử, ứng dụng nhựa Composite sống - Đƣợc trực tiếp vận hành loại máy CNC để tự gia cơng khn - Tìm hiểu, nghiên cứu phần mềm: CREO 3.0, Caeses Frendship Framework - Tìm hiểu nguyên lý, cấu tạo, đặc điểm, giá loại chân vịt thị trƣờng - Thiết kế, tách khuôn, gia công khuôn mẫu thử (dạng chân vịt) - Tiến hành quy trình ứng dụng cơng nghệ RTM tạo sản phẩm mẫu thử (dạng chân vịt) - Tạo sản phẩm mẫu thử (dạng chân vịt) - Thử nghiệm mẫu thử (dạng chân vịt) với ghe, bè Tiền Giang Các sản phẩm dự kiến Mẫu thử (dạng chân vịt) Ngày giao đồ án: tháng năm 2015 Ngày nộp đồ án: ngày 22 tháng 07 năm 2015 i an TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Đƣợc phép bảo vệ …………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) ii an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài:ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RTM CHẾ TẠO MỘT SỐ SẢN PHẨM MẪU THỬ (DẠNG CHÂN VỊT) - GVHD: ThS Trần Minh Thế Uyên - Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Tuấn MSSV: 09112105 Lớp: 091121A Võ Xuân Trƣờng 11144109 111442B Mạc Hữu Tú 11144110 111442B - Địa sinh viên: Nguyễn Quốc Tuấn: 0905715218 (09112105@student.hcmute.edu.vn) Võ Xuân Trƣờng 01646122863 (truongalone93@gmail.com) Mạc Hữu Tú 01636761360 (machuutu@gmail.com) - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 22/7/2015 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” TP Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 7năm 2015 Ký tên Nguyễn Quốc Tuấn Võ Xuân Trƣờng Mạc Hữu Tú iii an LỜI CẢM ƠN Trong trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em gặp nhiều khó khăn kiến thức lý thuyết cịn ít, kinh nghiệm thiết kế, chế tạo nhiều hạn chế, nhƣ việc sử dụng phần mềm thiết kế chƣa thục Thế nhƣng, chúng em ln có đƣợc hỗ trợ nhiệt tình từ q thầy khoa Cơ khí Chế tạo máy, giúp đỡ chân thành bạn bè ngƣời thân Chính điều tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án Nay chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới: - Giảng viên ThS Trần Minh Thế Uyên tận tình bảo, hƣớng dẫn, động viên cho chúng em suốt trình làm đồ án Với kinh nghiệm thiết thực mình, thầy giúp chúng em nhận hạn chế, sai sót để khắc phục sai sót có cách làm, bƣớc hợp lý - Tất q thầy khoa Cơ khí Chế tạo máy khuyến khích, tạo điều kiện, hỗ trợ kiến thức, kinh nghiệm cho chúng em thực đồ án tốt - Gia đình tồn anh chị em, bạn bè giúp đỡ từ vật chất đến tinh thần cho chúng em Nhóm sinh viên thực iv an TÓM TẮT ĐỒ ÁN Composite vật liệu truyền thống có từ lâu đời, khơng đƣợc sử dụng rộng rãi từ lâu nƣớc giới, mà chúng đƣợc sử dụng nhiều Việt Nam hầu hết ngành, lĩnh vực kinh tế quốc dân Do đặc tính vƣợt trội nhƣ nhẹ, độ chịu ăn mòn cao, tính tốt… Hiện ngƣời 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, phú hợp với công nghệ phát triển vật liệu ngày Bên cạnh Phƣơng pháp gia cơng có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng sản phẩm, phƣơng pháp gia cơng bị chi phối tính chất vật liệu Polymer nhƣ yêu cầu hình dáng, tính chất sản phẩm cuối Việc lựa chọn phƣơng pháp gia cơng thích hợp nói chung phực tạp, phải ý đến nhiều khía cạnh nhƣ tính chất vật liệu ban đầu, yêu cầu chất lƣợng 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 MẪU THỬ DẠNG CHÂN VỊT” Vì có ƣu điểm vƣợt trội sản phẩm khác, sản phẩm Composite hạn chế gây ô nhiễm mơi trƣờng làm khn kín, tính cao, không cần cắt bavia gia công xong, thời gian điền đầy sản phẩm nhanh Tiến hành thực nghiệm thiết bị, chạy với khn theo kích thƣớc tiêu chuẩn Với vật liệu Nhựa polyester, thành phần cốt sợi thủy tinh chất xúc tác Thí nghiệm tăng dần lớp vật liệu cốt để khảo sát ảnh hƣởng vật liệu cốt lên chất lƣợng vật liệu Composite v an ABSTRACT 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 Therefore, our group decided to choose the topic “RTM TECHNOLOGY APPLICATION OF SOME PRODUCTS MANUFACTURING TEST (PROPELLER).” 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 We carried on applied experiment with the equipment The basic material is Polyester Plastic; the core component is Fiberglass and catalyst The experiment increases the core material layer to examine the effect core material on the quality of Composite material vi an MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN v MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG xvi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xvii CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 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 tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận 1.5.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu Composite 2.1.1 Khái niệm: 2.1.2 Lịch sử hình thành phát triển 2.1.2 Ƣu điểm 2.2 Phân loại Composite vii an 2.2.1 Phân loại theo hình dạng 2.2.2 Phân loại theo chất, thành phần 2.3 Cấu tạo vật liệu Composite 2.3.1 Vật liệu 2.3.2Chất độn (cốt) 2.3.3 Chất pha loãng: 2.3.4 Chất tách khn, chất làm kín phụ gia khác: 2.3.5 Xúc tác – Xúc tiến 2.4 Ứng dụng Composite 10 2.4.1 Thế giới 10 2.4.2 Trong nƣớc 11 2.4.3 Tầm quan trọng Composite 11 2.5 Công nghệ RTM 13 CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM CẦN THIẾT KẾ KHUÔN 17 3.1 Lịch sử phát triển tàu thủy có chân vịt: 17 3.2 Công dụng chân vịt 19 3.3 Phân loại chân vịt: 20 3.3.1 Phân loại dựa vào số lƣợng cánh quạt 20 3.3.2 Phân loại góc xoay cánh quạt: 21 3.4 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm chân vịt: 22 3.5 Vật liệu sản phẩm 22 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ KHUÔN 23 4.1 Trình tự thiết kế khuôn 23 4.1.1 Thiết kế sản phẩm 23 4.1.2 Chọn kiểu khuôn 38 4.1.3 Thiết kế hệ thống kênh dẫn 38 4.1.4 Thiết kế hệ thống khí 38 4.1.5 Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm 38 viii an Hình 7.22: Hai khn ghép lại với  Trộn nguyên liệu: - Sử dụng vật liệu Polyester 6120:  Ngoại quan: chất lỏng, màu hồng  Độ nhớt: 4,5 ~ 5,6 cP 250C  Chất xúc tiến có sẵn nhựa (cobalt octylphtalate) Co-ct (Co6%): 0.5%  Thời gian sau pha trộn xúc tác MEKP: 6,5 ~ 15 phút 250C - Sử dụng chất đóng rắn là: Chất đóng rắn MEKP (PO contents, 55%) sử dụng 1.0% so với nhựa 6120 7.2.2.2 Giai đoạn thực  Hút chân không: - Sau pha trộn xong hỗn hợp nhựa Polyester 6120 với chất đóng rắn MEKP với tỉ lệ phần trăm quy định, tiến hành rót hỗn hợp vào bồn chứa - Đóng kín bồn chứa để đảm bảo bồn kín, tiến hành hút chân khơng bồn chứa máy hút chân không thời gian gần2 phút với áp suất khoảng -70 cmHG - Mục đích hút chân khơng để hút hết bọt khí cịn lẫn hỗn hợp nhựa Polyester q trình hịa trộn với chất đóng rắn sinh 91 an Hình 7.22: Hút chân khơng  Nén áp suất khí vào bồn chứa - Sau hút chân không xong, tiến hành tăng áp bồn chứa máy nén khí lên mức Kg/cm2 - Mục đích tạo áp lực bơm nhựa vào lịng khn Hình 7.23: Nén khí nén áp suất bình chứa 92 an  Chuyển nhựa vào khuôn - Sau nén đủ áp suất cần thiết tiến hành mở van cho nhựa chảy vào khuôn, đảm bảo nhựa đƣợc điền đầy tồn lịng khn Lƣợng khí cịn khn đƣợc bên ngồi thơng qua lỗ khí khn Hình 7.24:Dẫn nhựa vào khn 93 an Hình 7.25: Nhựa điền vào lịng khn 7.2.2.3 Giai đoạn kết thúc Lấy sản phẩm: Sau chuyển nhựa vào khn xong, đợi nhựa Polyester đóng rắn định hình khoảng thời gian 240 phút Sau 240 phút tiến hành tháo khuôn lấy sản phẩm Hình 7.26: Nhựa khn khơ 94 an Hình 7.7: Mở khn lấy sản phẩm Vệ sinh thiết bị - Sau chuyển nhựa vào khuôn xong, tiến hành vệ sinh thiết bị bằngAxetol cồn 900 thiết bị nhƣ: dây dẫn, van, đầu nối, bồn chứa để tránh nhựa lại thiết bị bị đóng rắn làm khó khăn ta vệ sinh lâu, làm hƣ hại thiết bị 7.2.3 Kết quả: Ta thu đƣợc sản phẩm: Hình 7.28: Sản phẩm chân vịt thuyền- bè 95 an Hình 7.29:Chân vịt gắn bè miền tây 96 an Hình 7.30:Chạy thử chân vịt sơng 97 an CHƢƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 8.1 Kết luận Sau thời gian nguyên cứu tiến hành thực đề tài, kết đạt đƣợc nhƣ sau: - Nắm bắt đƣợc chi tiết quy trình chế tạo sản phẩm mẫu thử chân vịt thuyền ứng dụng phƣơng pháp RTM - Chế tạo hoàn chỉnh sản phẩm mẫu thử - Trực tiếp tiến hành quy trình chế tạo, tạo sản phẩm thực tế Rút đƣợc khác biệt lý thuyết thực tế công nghệ ứng dụng RTM vào sản xuất sản phẩm thực tế - Sản phẩm đáp ứng tốt tiêu tính, tính ứng dụng thực tế cao 8.2 Hƣớng phát triển Để sản phẩm mẫu thử chân vịt thuyền đƣợc hoàn thiện hơn, sau số đề suất hƣớng nghiên cứu nhƣ phát triển đề tài: - Nghiên cứu thay đổi vật liệu làm nền, đảm bảo tính tốt giảm chi phí Nghiên cứu thiết kế chân vịt tối ƣu hơn: mỏng hơn, trụ ngắn hơn… - Cải thiện hệ thống thiết bị RTM nhỏ gọn hiệu Phát triển thêm sản phẩm có ứng dụng sống cao 98 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Văn Nhựt, Trần Quốc Thế, Nguyễn Đăng Tú, Ths.Trần Minh Thế Uyên, Ứng dụng công nghệ RTM chế tạo sản phẩm vật liệu Composite, LVTN, ĐHSPKT TP.HCM, năm 2010 [2] Nguyễn Đăng Cƣờng, 2005 “Composite sợi thủy tinh ứng dụng”, nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] Nguyễn Đức An, Nguyễn Bân, 2005 “Lý thuyết tàu thủy”, Nhà xuất Giao thông Vận tải Hà Nội [4]Phạm Sơn Minh, Trần Thế Minh Uyên, 2013 “Bài giảng thiết kế - chế tạo khuôn ép Nhựa” Khác [5] http://composite-quanghuy.vn/cong-nghe/item/2-vat-lieu-composite.html [6] https://prezi.com/q6fu3ax2xtda/khai-quat-cong-nghe-san-xuat-composite-khuonkin/ [7] http://vi.wikipedia.org/wiki/V%E1%BA%ADt_li%E1%BB%87u_Composie 99 an PHỤ LỤC PHỤ LỤC Đơn vị áp suất Pascal Bar Atmotphe kỹ thuật (at) Atmotphe (Pa) (Bar) Pa = N/m2 Bar Torr 10-5 1.0197x10-5 9.8692x10-6 7.5006x10-3 145,04x10-6 100000 =106 dyne/cm2 1,0197 0,98692 750,06 14,504 at 98.066,5 0,980665 = 1kgf/cm2 0,96784 735,56 14,223 atm 101,325 1,01325 1,0332 = atm 760 14,696 Torr 133,322 1,3332x10-3 1,3595x10-3 1,3158x10-3 = Torr 19,337x10-3 (Torr) Pound lực inch vuông (psi) ≈1 mmHg Psi 6.894,76 68,948x10-3 70,307x10-3 100 an 68,046x10-3 51,715 = lbf/in2 PHỤ LỤC Tính chất vật liệu Composite so với vật liệu khác Độ dãn dài Modul đàn hồi riêng kg/mm2 Bền kéo riêng KG/mm % Hệ số dãn nở nhiệt 10-5/oC 31,27 11 24 2619,8 18,35 350 21100 61,2-209 12-28 11 2691,1 7,8-26,6 800 6,18 20795 122,32 26 10 2536,2 14,98 1100 Nilon 1,14 208 7,14 60 90 183,5 6,22 150 Nilon độn sợi thủy tinh,Vf= 0.25 1,47 1427 21,4 2,2 25 908,4 14,37 170 (//) 1,62 22420 142,7 0,8 -0,2 13761,5 8,17 260 (⟘) 1,62 713,6 3,87 0,8 30 - - - (//) 1,93 3873,6 70,45 1,8 11 2008,4 39,75 250 (⟘) 1,93 1019,4 2,243 0,2 - - - - K.lƣợng riêng (g/cm3) Modul đàn hồi kg/mm2 Bền kéo kg/mm2 Hợp kim AlZn-Mg 2,80 7359,4 Hợp kim thép 7,85 Ninomic 90 (Thép Nickel) Vật liệu Đ;ộ bền nhiệt o C Epoxy độn sợi Cacbon, Vf=0.6 Polyester độn sợi thủy tinh Vf= 0.5 101 an PHỤ LỤC Tỷ trọng số C Vật liệu Tỷ trọng 𝜸(g/𝐜𝐦𝟑 ) Hằng số chiều dày C Sợi thủy tinh E 2,56 0,391 S 2,49 0.402 C 2,45 0.408 1,7 0.588 2,0 0,500 1,1 0,909 1,2 0,833 1,3 0,769 1,4 0,714 1,1 0,909 1,3 0,769 2,3 0,435 2,5 0,400 2,9 0,345 Sợi cacbon Polystes resin Epoxy resin Chất độn cacbonat canxi 102 an PHỤ LỤC Đặc tính lý vài loại sợi thông dụng: Stt Loại sợi Thông số Giá trị Sức bền kéo R Môđun đàn hồi E Sức bền kéo riêng Môđun đàn hồi ( Tensile (tensile modulus) (specific riêng Tensile (specific Strength) Tensile Strength) Modulus) Thủy tinh E Thủy tinh R Aramid K49 Cacbon HS Cacbon HM N/𝒎𝟐 Lb/𝒎𝟐 N/𝒎𝟐 Lb/𝒎𝟐 N/𝒎𝟐 Lb/𝒎𝟐 N/𝒎𝟐 Lb/𝒎𝟐 3,4.105 4,9.105 72.106 10.106 1,34.105 1,9.105 28.106 4.106 4,0.105 5,8.105 86.106 12,5 1,57.105 2,3.105 34.106 5.106 3,6.105 5,2.105 130.106 106 2,48.105 3,6.105 90.106 13.106 3,1.105 4,5.105 227.106 18,9 1,77.105 2,6.105 130.106 19.106 1,81.105 3.105 390.106 106 1,16.105 1,7.105 215.106 31.106 33.10 56.106 103 an Tensil modulus along X- direction (Ex), MPa 34000 Tensil modulus along Y- direction (Ey), MPa 6530 Tensil modulus along Z - direction (Ez), MPa 6530 Tensil strength of the material, MPa 900 Compressive strength of the material, MPa 450 Shear modulus along XY - direction (Gxy), MPa 2433 Shear modulus along YZ - direction (Gyz), MPa 1698 Shear modulus along ZX - direction (Gzx), MPa 2433 Poisson ratio along XY - direction (NUxy) 0,217 10 Poisson ratio along YZ - direction (NUyz) 0,366 11 Poisson ratio along ZX - direction (NUzx) 0,217 12 Mass density of the material (𝜌), kg/𝑚𝑚3 2,6 10−6 số nhƣ sau 104 an PH Ụ LỤ C5 Co mp osit e sợi thủ y tinh nhự a epo xy khơ ng no có thơ ng S an K L 0 ... gia công khuôn mẫu thử (dạng chân vịt) - Tiến hành quy trình ứng dụng cơng nghệ RTM tạo sản phẩm mẫu thử (dạng chân vịt) - Tạo sản phẩm mẫu thử (dạng chân vịt) - Thử nghiệm mẫu thử (dạng chân vịt). .. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY  BỘ MƠN CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: ? ?ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RTM CHẾ TẠO MỘT SỐ SẢN PHẨM MẪU THỬ (DẠNG CHÂN VỊT)” Giảng viên hƣớng dẫn:... nhóm chúng em định chọn đề tài: ? ?ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RTM CHẾ TẠO MỘT SỐ SẢN PHẨM MẪU THỬ DẠNG CHÂN VỊT” Vì có ƣu điểm vƣợt trội sản phẩm khác, sản phẩm Composite hạn chế gây nhiễm mơi trƣờng làm khn