Hcmute nghiên cứu phân bố nhiệt độ của tấm khuôn dương với các thông số khác nhau của kênh giải nhiệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA TẤM KHUÔN DƯƠNG VỚI CÁC THÔNG SỐ KHÁC NHAU CỦA KÊNH GIẢI NHIỆT MÃ SỐ: T2018-05TĐ SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA TẤM KHUÔN DƯƠNG VỚI CÁC THÔNG SỐ KHÁC NHAU CỦA KÊNH GIẢI NHIỆT Mã số: T2018-05TĐ Chủ nhiệm đề tài: ThS Trần Minh Thế Uyên TP HCM, 12/2018 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ: KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA TẤM KHUÔN DƯƠNG VỚI CÁC THÔNG SỐ KHÁC NHAU CỦA KÊNH GIẢI NHIỆT Mã số: T2018-05TĐ Chủ nhiệm đề tài: ThS Trần Minh Thế Uyên Thành viên đề tài: PGS TS Đỗ Thành Trung PGS TS Phạm Sơn Minh TP HCM, 12/2018 Luan van NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Đơn vị công tác Họ tên Nội dung nghiên cứu cụ thể giao lĩnh vực chuyên mơn Đỗ Thành Trung Phịng QL KH&CN - Phân tích số liệu Phạm Sơn Minh Khoa ĐT CLC - Mô phân bố nhiệt độ khuôn Luan van MỤC LỤC Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI III MỞ ĐẦU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nước 1.1 Ngoài nước 1.2 Trong nước Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Các nghiên cứu liên quan đến đề tài Phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG KHUÔN ÉP 1.1 Hệ thống nhiệt khuôn 1.2 Yêu cầu chung hệ thống nhiệt khuôn 1.3 Chất lỏng dùng quá trình điều khiển nhiệt 10 Nước 10 Dầu 10 1.4 Hệ thống điều khiển nhiệt 10 1.5 Hệ thống kênh dẫn nước 11 Hệ thống kênh dẫn nước khuôn dương 13 Hệ thống kênh dẫn nước khuôn âm 20 1.6 Bố trí kênh dẫn nước 21 Luan van Bố trí liên tục 22 Bố trí song song 22 1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến chu kỳ làm gia nhiệt làm nguội 23 Hình dạng kích thước sản phẩm 24 Bề dày sản phẩm 24 Vật liệu nhựa 24 Kiểu dáng kích thước cổng phun runner 24 Vật liệu chế tạo khuôn 25 1.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất 25 Kết cấu vật liệu khuôn 25 Hình dáng hình học kích thước kênh dẫn nước 26 Số lượng kênh 26 Lưu lượng nước 26 1.9 Ứng dụng mô CAE vào thiết kế hệ thống nhiệt cho khn 27 CHƯƠNG MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH Q TRÌNH GIA NHIỆT VÀ LÀM NGUỘI CỦA TẤM KHUÔN DƯƠNG 28 Bài tốn phân tích 28 2 Mô 29 2 Mơ hình mơ 29 2 Thông số mô 32 So sánh phân tích kết mơ 34 2.3 Ảnh hưởng loại kênh nước 34 2.3 Ảnh hưởng chiều cao khuôn (h) 69 2.3 Ảnh hưởng vật liệu 75 2.3 Ảnh hưởng lưu lượng lưu chất (Mass flow rate) 82 CHƯƠNG THÍ NGHIỆM VÀ SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 87 Lập trình gia cơng 87 3.1 Gia công thân khuôn dương 87 3.1 Gia công lõi 88 3.1 Lắp ráp khuôn 90 Tiến hành thí nghiệm 91 3.2 Chuẩn bị 91 3.2 Phương pháp thí nghiệm 93 Luan van 3 So sánh kết thí nghiệm kết mô 93 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 Luan van DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Nhiệt độ khuôn cho vật liệu Bảng 1 Các chất dùng hệ thống nhiệt 10 Bảng Hệ số truyền nhiệt số vật liệu 25 Bảng Lưu lượng nước làm nguội kinh nghiệm 27 Bảng Thông số vật liệu đưa vào mô 33 Bảng 2 Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 vật liệu thép CT3 35 Bảng Nhiệt độ khuôn mặt cắt A-A cuối trình gia nhiệt (20s) 39 Bảng Nhiệt độ khuôn mặt cắt A-A cuối thời điểm giải nhiệt (40 s) 41 Bảng Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 vật liệu Nhôm 46 Bảng Nhiệt độ khuôn mặt cắt A-A cuối trình gia nhiệt (20s) 50 Bảng Nhiệt độ khuôn mặt cắt A-A cuối trình làm nguội (40s) 52 Bảng Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 vật liệu Đồng 57 Bảng Nhiệt độ khuôn mặt cắt A-A cuối trình gia nhiệt (20s) 61 Bảng 10 Nhiệt độ khuôn mặt cắt A-A cuối trình làm nguội (40s) 63 Bảng 11 Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 vật liệu thép CT3 trường hợp With 69 Bảng 12 Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 vật liệu thép CT3 trường hợp Without 70 Bảng 13 Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 vật liệu Nhôm trường hợp With 71 Bảng 14 Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 vật liệu thép Nhôm trường hợp Without 72 Bảng 15 Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 vật liệu Đồng trường hợp With 73 Bảng 16 Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 vật liệu Đồng trường hợp Without 74 Bảng 17 Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 trường hợp With 75 Bảng 18 Đồ thị nhiệt độ điểm P1 P2 trường hợp Without 79 Bảng 19 Đồ thị nhiệt độ hai điểm P1 P2 ảnh hưởng lưu lượng dòng chảy 82 Bảng 20 Nhiệt độ khuôn mặt cắt A-A cuối trình gia nhiệt (20s) làm nguội (40s) 83 Bảng Các thiết bị sử dụng thí nghiệm 91 Bảng Giá trị nhiệt độ thí nghiệm điểm P1 P2 93 Luan van DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CAD : Computer Aided Design CAM : Computer Aided Manufacturing CFD : Computer Fluid Dynamic MFR : Mass Flow Rate Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ: CKM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, Ngày tháng năm THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu phân bố nhiệt độ khuôn dương với thông số khác kênh giải nhiệt - Mã số: T2018-05TĐ - Chủ nhiệm: Trần Minh Thế Uyên - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: 12 tháng Mục tiêu: Đề tài thực với mục tiêu chính: Cải tiến thơng số kênh giải nhiệt cho khuôn dương nhằm rút ngắn thời gian gia nhiệt giải nhiệt cho khn Ngồi ra, thơng qua q trình mơ phỏng, phân bố nhiệt độ khn dương khảo sát với thiết kế khác kênh dẫn Tính sáng tạo: Kết nghiên cứu: Phân bố nhiệt độ khuôn dương Sản phẩm: Bài báo đăng tạp chí nước ngồi Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Các khuôn điều chỉnh nhiệt độ khuôn phục vụ cho q trình nghiên cứu cơng nghệ phun ép nhựa cho HVCH SV ngành Công nghệ kỹ thuật Cơ khí trường ĐH SPKT TP.HCM Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) (ký, họ tên) Trần Minh Thế Uyên Luan van P2(35.26) P2(64.10) 0.05 P1(38.85) P1(49.25) P2(68.71) 0.075 P2(34.29) P1(53.90) P1(39.23) P2(33.43) P2(71.12) 0.1 P1(38.99) P1(57.44) 84 Luan van P2(32.74) P2(73.71) 0.125 P1(38.62) P1(59.88) P2(75.68) 0.15 P2(32.22) P1(61.68) P1(38.21) P2(31.82) P2(76.27) 0.175 P1(37.51) P1(63.53) 85 Luan van P2(31.51) P2(77.14) 0.2 P1(37.16) P1(64.47) 86 Luan van Chương THÍ NGHIỆM VÀ SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Lập trình gia cơng Gia cơng cơng đoạn cuối để tạo hình cho sản phẩm hồn thành q trình thiết kế khn hồn chỉnh Để thuận lợi cho việc gia cơng khn dương chia làm hai phần thân khuôn lõi Sau quy trình gia cơng thân khn lõi 3.1 Gia cơng thân khn dương Hình Kích thước chi tiết thân khn Hình Thân khuôn vật liệu thép sau gia công 87 Luan van Hình 3 Thân khn vật liệu Nhơm sau gia cơng 3.1 Gia cơng lõi Hình Kích thước chi tiết lõi 88 Luan van Hình Lõi khuôn vật liệu Thép sau gia cơng Hình Lõi khn vật liệu Nhơm sau gia công 89 Luan van 3.1 Lắp ráp khn Hình Kích thước lắp cho chi tiết lõi thân khn Hình Các chi tiết khuôn dương vật liệu nhôm 90 Luan van e Hình Các chi tiết khn dương vật liệu Thép CT3 Hình 10 Tấm khn sau lắp ráp Để tránh rò rỉ nước trình thí nghiệm, tiến hành lắp thêm vịng đệm cao su mỏng vào thân khuôn lõi, đồng thời siết thật chặt lục giác để cố định lõi vào thân khn Tiến hành thí nghiệm 3.2 Chuẩn bị Để tiến hành thí nghiệm, nhóm sử dụng máy thiết bị sau Bảng Các thiết bị sử dụng thí nghiệm STT Máy & thiết bị Máy nước nóng Chức Tạo nguồn nước 800C 91 Luan van bơm vào khuôn Cảm biến nhiệt độ Đo nhiệt độ điểm P1 P2 Thiết bị đọc nhiệt độ Đọc tín hiệu từ cảm biến hiển thị nhiệt độ lên hình Tạo đường dẫn nước Co chữ T Van nước chung vào khn Đóng ngắt dịng nước Ghi hình nhiệt độ hiển Máy quay phim thị đầu đọc nhiệt độ 92 Luan van 3.2 Phương pháp thí nghiệm Bồn nóng Đường dẫn nước vào máy gia nhiệt Bồn lạnh Cảm biến đo nhiệt độ P1 Gia nhiệt Cảm biến đo nhiệt độ P2 Đường dẫn nước lạnh Đường hồi nước bồn Khn Van chữ T Bơm Hình 11 Sơ đồ thí nghiệm Các bước tiến hành thí nghiệm B1: Tiến hành nối đường ống nước vào máy khuôn vật liệu Nhôm, nối dây cảm biến vào đọc nhiệt độ hình 3.3 B2: Bật máy cho nước 800C vào khn đồng thời bật máy ghi hình B3: Tắt van nước nóng cho nước nguội 300C vào khuôn B4: Đợi khuôn trở lại nhiệt độ 300C lặp lại thí nghiệm lần B5: Thay khn vật liệu Thép tiến hành lại từ B2 đến B4 B6: Mở Video ghi lại kết đầu đọc 3 So sánh kết thí nghiệm kết mô Sau lấy số liệu thí nghiệm, nhóm lấy giá trị trung bình tất lần thí nghiệm, tổng hợp thành bảng hiển thị dạng biểu đồ sau: Bảng Giá trị nhiệt độ thí nghiệm điểm P1 P2 Thời gian (s) 10 Nhôm P1 30 37.5 46.75 Thép CT3 P2 30 38.5 55.25 P1 30 33.67 39 P2 30 36.67 50.33 93 Luan van 50 52.25 46.75 42 39.75 38.25 63 65.5 54.75 42.5 38.25 35.75 45.67 49 46.67 43 40 37.67 59 62.67 55 46.33 38.67 36 Nhiệt Độ (oC) 15 20 25 30 35 40 Thời Gian (s) Nhiệt Độ (oC) Hình 12 Biểu đồ nhiệt độ P1 P2 vật liệu Nhơm Thời Gian (s) Hình 13 Biểu đồ nhiệt độ P1 P2 vật liệu Thép CT3 Trong trình điều khiển nhiệt độ cho khuôn dương, giá trị nhiệt độ vị trí điểm P1 P2 ghi nhận so sánh với kết mơ Hình 3.13 94 Luan van Hình 3.14 Dựa vào kết Hình 3.13, Sau trình gia nhiệt 20 s cho khuôn dương, nhiệt độ điểm P1 đạt 52,25 0C điểm P2 65,50C Dựa vào kết Hình 3.14, sau trình gia nhiệt 20 s cho khuôn dương, nhiệt độ điểm P1 đạt 490C điểm P2 62,670C Kết cho thấy, kết thí nghiệm mô chênh lệch không đáng kể cuối trình gia nhiệt giải nhiệt Tuy nhiên, kết thí nghiệm khơng giống hồn tồn kết mơ nhiều lý như: chia lưới lớn, bước thời gian lớn, sai số đầu đọc, nhiệt tỏa môi trường, vật liệu không đồng … 95 Luan van Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu phần mềm Ansys hệ thống nhiệt khn dương nhóm đạt được: - Cho thấy tối ưu hệ thống Baffle truyền nhiệt khuôn dương - Phương pháp thu thập xử lý sơ liệu phân tích kết sau mơ - Kiểm nghiệm tính hiệu hệ thống Baffle thơng qua mơ hình thực tế so với kết mô 96 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS TS Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2007 [2] Bùi Minh Trí, Quy hoạch toán học, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1999 [3] Đỗ Thành Trung, Dung sai kỹ thuật đo, Đại học sư phạm kỹ thuật TPHCM [4] E Schmachtenberg, J Schulte zur Heide and J Topker, Application of ultrasonics for the process control of Resin Transfer Moulding (RTM), Polymer Testing, Vol 24, pages 330-338, 2005 [5] Peter Jones The Mould Design Guide, Smithers Rapra, 2008 [6] Paulson Training program [7] Shia-Chung Chen, Won-Hsion Liao, Jung-Peng Yeh, Rean-Der Chien, Rheological behavior of PS polymer melt under ultra high speed injection molding Polymer Testing, Volume 31, Issue 7, October 2012, Pages 864-869 [8] Jürgen Nagel, Gert Heinrich, Temperature transitions on the surface of a thermoplastic melt during injection moulding and its use for chemical reactions International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 55, Issues 23–24, November 2012, Pages 6890-6896 [9] http://www.umgabs.co.jp/en/trouble/molding.html#t02 97 Luan van S K L 0 Luan van ... khuôn với kích thước tối ưu Các nghiên cứu liên quan đến đề tài Đề tài “NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA TẤM KHUÔN DƯƠNG VỚI CÁC THÔNG SỐ KHÁC NHAU CỦA KÊNH GIẢI NHIỆT” thực Luan van nghiên cứu. .. kỳ gia nhiệt làm nguội khuôn để tăng sản lượng tiết kiệm thời gian Với vấn đề đặt trên, đề tài “NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA TẤM KHUÔN DƯƠNG VỚI CÁC THÔNG SỐ KHÁC NHAU CỦA KÊNH GIẢI NHIỆT”... NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, Ngày tháng năm THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu phân bố nhiệt độ khuôn dương với thông số khác kênh giải nhiệt - Mã số: