Hcmute nghiên cứu ảnh hưởng của rãnh thoát khí trong khuôn ép phun đến độ bền kéo của vật liệu composite sợi ngắn thủy tinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC Sĩ NGUYỄN VĂN HIỀN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA RÃNH THỐT KHÍ TRONG KHN ÉP PHUN ÐẾN ÐỘ BỀN KÉO CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE SỢI NGẮN THỦY TINH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 S K C0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2016 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HIỀN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA RÃNH THỐT KHÍ TRONG KHN ÉP PHUN ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE SỢI NGẮN THỦY TINH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2016 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HIỀN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA RÃNH THỐT KHÍ TRONG KHUÔN ÉP PHUN ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE SỢI NGẮN THỦY TINH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2016 i Luan van BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự – Hạnh Phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học viên đóng kèm xác nhận vào LVTN) Họ tên học viên: Nguyễn Văn HiềnMSHV: 138520103010 Chuyên ngành: Kỹ thuật khíKhóa : 2013 – 2015B Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng rãnh khí khuôn ép phun đến độ bền kéo vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh” Học viên hoàn thành LVTN theo yêu cầu nội dung hìnhthức (theo qui định) luận văn thạc sĩ Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) i Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC - Họ tên: Nguyễn Văn Hiền Giới tính: Nam - Ngày, tháng, năm sinh: 12/08/1987 Nơi sinh: Quảng Nam - Quê quán: Quảng Nam Dân tộc: Kinh - Địa liên lạc: 34/4E Đường Bà Điểm 8, Xã Bà Điểm, H Hóc Mơn, Tp.HCM - Điện thoại: 0988.977.095 - E-mail: nguyenhien1208@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Cao Đẳng: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2006 đến 9/ 2009 Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH Công Nghiệp TP HCM Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 12/2010 đến 12/ 2012 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Chức vụ Từ năm 2009-2011 Cơng ty TNHH khí xây dựng VƯƠNG NAM Nhân viên Từ năm 2011-2013 Công ty TNHH khí KIẾN TẠO Nhân viên Từ năm 2013-2015 Học viên trường ĐH SPKT TP HCM Học viên Từ 9/2015 đến Công ty cổ phần điện ĐẠI DŨNG Nhân viên ii Luan van LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2016 Người nghiên cứu Nguyễn Văn Hiền iii Luan van LỜI CẢM ƠN Qua q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, em xin kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến:  Thầy PGS.TS Đỗ Thành Trung - Thầy hướng dẫn thực luận văn tận tình dạy, tạo điều kiện động viên em suốt trình thực luận văn  Thầy TS.Phạm Sơn Minh – Thầy hướng dẫn tận tình q trình thiết kế khn chế tạo mẫu thử kéo  Thầy Th.S Trần Minh Thế Uyên – Thầy hướng dẫn tận tình q trình thiết kế khn gia công chế tạo mẫu thử kéo  Qúy thầy cô tham gia công tác giảng dạy, hướng dẫn em học viên lớp cao học chun ngành Cơ Khí Máy khóa 2013-2015 hồn thành tồn khóa học  Q thầy giảng dạy khoa khí Chế Tạo Máy, phịng Đào tạo- phận sau đại học- Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh giúp em suốt trình học tập nghiên cứu trường  Kính gửi lời cảm ơn BGH trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho học viên trường học tập nghiên cứu Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2016 Học viên Nguyễn Văn Hiền iv Luan van TÓM TẮT Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật lĩnh vực khuôn mẫu năm gần Công nghệ ép phun vật liệu Composite đóng vai trị quan trọng việc tạo sản phẩm đa dạng hình dạng kích cỡ Trong q trình ép phun lịng khn điền đầy vật liệu Composite nóng chảy, lượng khí chiếm ngồi theo rãnh khí Tuy nhiên, chúng khơng tốt tạo khuyết tật như: Rỗ khí, sản phẩm khơng điền đầy hoàn toàn… ảnh hưởng lớn đến tính sản phẩm[1] Trên sở đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng rãnh khí khn ép phun đến độ bền kéo vật liệu composite sợi ngắn thủy tinh”là cần thiết Trong đề tài tác giả chế tạo mẫu thử vật liệu PA66-30GF, PA6 khuôn ép phun tấm, với chiều sâu rãnh khí thay đổi từ 0mm đến 0.1mm Tương ứng với chiều sâu rãnh khí, mẫu thử ép với áp suất phun thay đổi từ 0.9MPa đến 1.3MPa Các mẫu thử sau ép kiểm tra đồ bền kéo máy thử kéo Instron Series 3367 Các kết kiểm tra cho thấy áp suất phun độ bền kéo tăng lên chiều sâu rãnh khí tăng lên Cùng chiều sâu rãnh khí, tăng áp suất phun độ bền kéo tăng lên Trong đó, khn chưa gia cơng rãnh khí tăng áp suất phun độ bền kéo mẫu thử tăng lên, sau giảm xuống tiếp tục tăng áp suất phun v Luan van ABSTRACT With the improvement of the technical molding, in recent year, the injection molding process with the composite material is more and more popular, which could manufacture many products with the complicated geometry and dimension In the molding process, the cavity will be filled by the composite melt, so, the air in the cavity will be pressed to the outside by the venting system So, if the venting system is not suitable, the trouble as air trap, short shot,… will be appeared In addition, the venting system is also one of the main reason for reducing the strength of plastic produce[1] For invetigating the venting system, the topic of “Study on the effect of venting system in injection mold on the tensile strength of composite products with the short fiber” will be achieved In this research, the materials of PA66-30GF and PA6 will be used for producing the tensile testing speciment, with the injection mold has the depth of venting system could be change from mm to 0.1 mm Each depth of venting system, the injection pressure will be operated from 0.9 MPa to 1.3 MPa All the strength of tensile testing speciment will be measured by Instron Series 3367 The result shows that with the same injection pressure, the strength of welding line will increase with the larger venting system With the same venting system, this strength is also improved with higher injection pressure However, without the venting system, the weldline strength is only increase with the range of low injection pressure, with the higher injection pressure, the weldline strength will get the negative result vi Luan van MỤC LỤC XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i LÝ LỊCH KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC BẢNG xi DANH MỤC CÁC HÌNH xii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.1 Các kết nghiên cứu nước 1.2.2 Các kết nghiên cứu nước 1.3 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 10 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đối tượng nghiên cứu 10 1.4.1 Mục tiêu 10 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 10 1.5 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 11 1.5.1 Nhiệm vụ đề tài 11 1.5.2 Giới hạn đề tài 11 1.6 Phương pháp nghiên cứu 11 vii Luan van Bảng 4.7: Tổng hợp kết kéo mẫu PA66-GF30 áp suất phun 1.3MPa 1.3MPa lực kéo trung bình giá trị max giá trị dung sai dung sai max 0mm 64.24 54.4 58.8 53.5 50.56 56.3 64.24 53.5 0.48 4.68 COMPOSITE PA66-GF30 0.02mm 0.04mm 0.06mm 0.08mm 62.15 64.97 63.61 66.21 59.99 66.55 64.48 70.75 64.89 59.21 67.67 63.78 63.29 61.45 65.37 66.81 64.18 66.82 64.55 64.25 62.9 63.8 66.3 66.7 64.89 66.82 67.67 70.75 59.99 59.21 63.61 64.25 1.584 2.476 2.614 1.86 7.174 5.834 5.254 6.56 0.1mm 65.11 70.06 67.37 68.23 64.62 67.2 70.06 62.62 6.102 5.828 Bảng 4.8: Tổng hợp kết lực kéo mẫu PA66-GF30(Kgf) Áp suất phun(MPa) 0.9MPa 1.0MPa 1.1MPa 1.2MPa 1.3MPa mm 58.685 59.246 60.082 59.748 57.3 Chiều sâu rãnh khí(mm) 0.02mm 0.04mm 0.06mm 0.08mm 0.1mm 59.5 60.3 61.1 61.85 62.25 61.02 61.5 62.7 63.5 64.2 61.4 62.8 64.04 65.1 66.3 62.7 63.4 65.2 66.03 66.8 67.2 64.2 63.8 66.3 66.7 Bảng 4.9: Tổng hợp kết lực kéo mẫu PA6 (Kgf) áp suất phun(MPa) 0.9MPa 1.0MPa 1.1MPa 1.2MPa 1.3MPa 0mm 18.38 18.9 19.14 18.61 17.82 Chiều sâu rãnh khí(mm) 0.02mm 0.04mm 0.06mm 19.25 19.63 20.05 19.69 20.23 20.49 20.25 20.55 21.14 20.98 21.56 21.95 21.32 22.05 22.24 79 Luan van 0.08mm 20.33 20.54 21.32 22.17 22.62 0.1mm 20.73 21.15 21.96 22.73 23.25 Bảng 4.10: Bảng sai phân trường hợp rãnh thoát khí 0.02mm Thứ tự k xk 1.3 1.2 1.1 0.9 yk 62.25 61.85 61.1 60.4 59.5 ayk ayk2 -0.4 -0.75 -0.7 -0.9 -0.35 0.05 -0.2 Bảng 4.11: Bảng giá trị thông số hệ phương trình K XK 0.9 1.1 1.2 1.3 5.5 YK 59.5 60.4 61.1 61.85 62.25 305.1 X2 0.81 1.21 1.44 1.69 6.15 XKYK 53.55 60.4 67.21 74.22 80.925 336.305  Bảng tổng hợp kết lực kéo Bảng 4.12: Tổng hợp kết lực kéo mẫu PA66-GF30(Kgf) Áp suất phun(MPa) Chiều sâu rãnh khí(mm) 0.9MPa 1.0MPa 1.1MPa 1.2MPa 1.3MPa 0.0mm 58.685 59.246 60.082 59.748 56.3 0.02mm 59.5 61.02 61.4 62.7 62.9 0.04mm 60.3 61.5 62.8 63.4 63.8 0.06mm 61.1 62.7 64.04 65.2 66.3 0.08mm 61.85 63.5 65.1 66.03 66.7 0.1mm 62.25 64.2 66.3 66.8 67.2 Bảng 4.13: Bảng tổng hợp kết lực kéo mẫu PA6 (Kgf) Chiều sâu rãnh(mm) mm 0.02 mm 0.04 mm 0.06 mm 0.08 mm 0.1 mm 0.9MPa 18.38 19.25 19.63 20.05 20.33 20.73 áp suất phun(MPa) 1MPa 1.1MPa 1.2MPa 18.9 19.14 18.61 19.69 20.25 20.98 20.23 20.55 21.56 20.49 21.14 21.95 20.54 21.32 22.17 21.15 21.96 22.73 80 Luan van 1.3MPa 17.82 21.32 22.05 22.24 22.62 23.25 Bảng 4.14: Bảng sai phân trường hợp áp suất phun 0.9MPa Thứ tự k XK 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 YK 62.9 62.7 62.3 61 59.5 ∆yK ∆YK2 -0.2 -0.4 -1.3 -1.5 -0.2 -0.9 -0.2 Bảng 4.15: Bảng tính giá trị phương trình hồi quy Thứ tự k XK 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0.3 YK 62.9 62.7 62.3 61 59.5 308.4 X2 0.01 0.0064 0.0036 0.0016 0.0004 0.022 XKYK 6.29 5.016 3.738 2.44 1.19 18.674 Bảng 4.16: Bảng tổng hợp ứng suất kéo mẫu thử kéo PA66-30GF(MPa) Chiều sâu rãnh khí(mm) mm 0.02mm 0.04mm 0.06mm 0.08mm 0.1mm 0.9MPa 28.77 29.17 29.57 29.96 30.33 30.52 Áp suất phun (MPa) 1.0MPa 1.1MPa 1.2MPa 29.05 29.5 29.29 29.92 30.11 30.74 30.15 30.79 31.09 30.74 31.4 31.97 31.14 31.92 32.38 31.48 32.51 32.75 81 Luan van 1.3MPa 27.6 30.84 31.28 32.51 32.7 32.95 Bảng 4.17: Bảng tổng hợp ứng suất kéo mẫu thử kéo PA6 (MPa) Chiều sâu rãnh(mm) 0.9MPa 9.01 9.44 9.63 9.83 9.97 10.16 mm 0.02 mm 0.04 mm 0.06 mm 0.08 mm 0.1 mm áp suất phun(MPa) 1MPa 1.1MPa 1.2MPa 9.27 9.38 9.12 9.65 9.93 10.29 9.92 10.08 10.57 10.05 10.37 10.76 10.07 10.45 10.87 10.37 10.77 11.15 1.3MPa 8.74 10.45 10.81 10.90 11.09 11.40 Bảng 4.18: Thông số độ giãn dài mẫu PA66-30GF sau kéo (mm) Áp suất phun(Mpa) 0.9Mpa 1.0Mpa 1.1Mpa 1.2Mpa 1.3Mpa Chiều sâu rãnh khí(mm) 0.0mm 0.02mm 0.04mm 0.06mm 0.08mm 0.1mm 4.528 4.8 5.223 5.582 5.727 5.89 4.725 4.998 5.429 5.701 5.947 6.12 5.027 5.252 5.632 5.982 6.2 6.293 4.832 5.508 5.867 6.192 6.411 6.527 4.2 5.686 5.987 6.289 6.56 6.779 Bảng 4.19: Thông số độ giãn dài mẫu PA6 sau kéo (mm) Áp suất phun(Mpa) 0.9Mpa 1.0Mpa 1.1Mpa 1.2Mpa 1.3Mpa Chiều sâu rãnh khí(mm) 0.0mm 0.02mm 0.04mm 0.06mm 0.08mm 0.1mm 5.359 5.667 6.074 6.328 6.82 7.22 5.814 6.074 6.32 6.64 7.15 7.42 6.031 6.282 6.623 6.98 7.38 7.66 5.671 6.44 6.85 7.29 7.65 8.068 5.411 6.689 7.02 7.52 7.98 8.258 Bảng 4.20: Tổng hợp kết Mô đun đàn hồi mẫu PA6-GF30 (MPa) Chiều sâu rãnh(mm) 0.02 mm 0.04 mm 0.06 mm 0.08 mm 0.1 mm 0.9MPa 960.05 935.15 918.16 890.22 868.22 áp suất phun(MPa) 1MPa 1.1MPa 1.2MPa 943.25 920.23 900.56 903.03 892.24 872.45 880.89 860.22 845.87 856.25 835.24 822.78 835.69 815.23 802.56 82 Luan van 1.3MPa 870.55 855.66 830.79 809.46 791.12 Bảng 4.21: Bảng sai phân ứng suất kéo mẫu PA6-GF30 Thứ tự k XK ∆YK 0.02 YK 960.05 ∆YK2 0.04 935.15 -24.9 0.06 918.16 -16.99 7.91 0.08 890.22 -27.94 -10.95 0.1 868.22 -22 5.94 Bảng 4.22: Bảng tính giá trị phương trình hồi quy K XK 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.3 YK 960.05 935.15 918.16 890.22 868.22 4571.8 83 Luan van X2 0.0004 0.0016 0.0036 0.0064 0.01 0.022 XKYK 19.201 37.406 55.0896 71.2176 86.822 269.7362 BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THỬ KÉO MẪU PA6 KHI CHƯA CÓ RÃNH THỐT KHÍ 84 Luan van BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THỬ KÉO MẪU PA6 KHI CĨ RÃNH THỐT KHÍ 85 Luan van BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THỬ KÉO MẪU PA66-30GF KHI CHƯA CĨ RÃNH THỐT KHÍ 86 Luan van BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THỬ KÉO MẪU PA66-30GF KHI CÓ RÃNH THỐT KHÍ 87 Luan van Q TRÌNH THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM Bộ khn hồn chỉnh Q trình ép mẫu thử kéo 88 Luan van Thông số ép mẫu thử Mẫu thử 89 Luan van A.Kết chụp SEM mẫu thử khí chưa gia cơng rãnh khí(0mm) B.Kết chụp SEM mẫu thử khí gia cơng rãnh khí(0.02mm) 90 Luan van C.Kết chụp SEM mẫu thử khí gia cơng rãnh khí(0.04mm) D.Kết chụp SEM mẫu thử khí gia cơng rãnh khí(0.06mm) 91 Luan van E.Kết chụp SEM mẫu thử khí gia cơng rãnh khí(0.08mm) F.Kết chụp SEM mẫu thử khí gia cơng rãnh khí(0.1mm) 92 Luan van Luan van ... Nghiên cứu ảnh hưởng của rãnh khí khn ép nhựa đến độ bền kéo vật liệu Composite cốt sợi ngắn thủy tinh PA6 PA66-30GF - Xác địnhmối quan hệ độ bền kéo vật liệu Composite, chiều sâu rãnh thoát khí( thay... LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HIỀN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA RÃNH THỐT KHÍ TRONG KHN ÉP PHUN ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE SỢI NGẮN THỦY TINH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hướng dẫn khoa... khn ép phun nên em chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng rãnh khí khn ép nhựa đến độ bền kéo vật liệu composite cốt sợi ngắn thủy tinh? ?? Luan van 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.1.Các kết nghiên