185 Chương 4 CÁC KHUYẾT TẬT TRÊN SẢN PHẨM ÉP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC Mục tiêu chương 4 Giới thiệu về các lỗi sản phẩm khi ép phun và đề nghị hướng khắc phục Sau khi học xong chương này, người học có khả năn[.]
Chương CÁC KHUYẾT TẬT TRÊN SẢN PHẨM ÉP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC Mục tiêu chương 4: Giới thiệu lỗi sản phẩm ép phun đề nghị hướng khắc phục Sau học xong chương này, người học có khả năng: 1) Giải thích ngun nhân lỗi ép phun 2) Đưa biện pháp khắc phục 4.1 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 4.1.1 Nhiệt độ a) Sự không đồng nhiệt độ - Nhiệt độ nhựa thay đổi suốt trình di chuyển từ đầu phun máy ép lịng khn - Quá trình thay đổi nhiệt độ ma sát nhựa khuôn; nhiệt truyền khn mơi trường bên ngồi b) Ảnh hưởng nhiệt độ trình ép phun - Nhiệt độ thay đổi làm thay đổi độ nhớt nhựa - Nhiệt độ ảnh hưởng đến khả nén ép vật liệu vào khuôn - Nhiệt độ ảnh hưởng đến thời gian làm nguội sản phẩm 4.1.2 Tốc độ phun a) Tầm quan trọng tốc độ phun - Quyết định khả điền đầy khuôn - Đảm bảo tính đồng vật liệu vị trí đến vị trí sau lịng khn - Các vùng chịu ảnh hưởng tốc độ phun là: vùng xung quanh cổng phun, thành phần giao phần khuôn điền đầy sau b) Các khuyết tật tốc độ phun gây - Hiện tượng tạo bọt khí, cong vênh co rút - Hiện tượng sản phẩm bị biến màu 185 - Bề mặt không tốt vùng gần cổng phun c) Các vùng thường tập trung bọt khí - Những vùng tập trung bọt khí thường vùng điền đầy cuối lịng khn - Bọt khí hình thành vùng dòng chảy bị nghẽn d) Các nguyên nhân dẫn đến tượng tạo bọt khí - Thiết kế hệ thống khí khơng - Phun với tốc độ phun q cao nên khơng khí khơng kịp - Vị trí cổng phun khơng thích hợp e) Phun với tốc độ phun cao - Sự biến dạng sản phẩm khác phun với tốc độ cao qua phần khác lịng khn - Phun với tốc độ cao, địi hỏi lực ép khuôn lớn - Phun qua cổng phun với tốc độ cao dẫn đến tượng phun tia, làm cho dòng chảy rối bề mặt sản phẩm gần cổng phun xấu f) Phun với tốc độ khác sản phẩm Để tránh tượng tập trung bọt khí sản phẩm điền khn tốt mà không kéo dài thời gian phun, nên thiết lập tốc độ phun khác vùng khác g) Phun với tốc độ cao với sản phẩm thành mỏng Với sản phẩm thành mỏng phải phun với tốc độ phun nhanh có thể, để tránh tượng không điền đầy khuôn nhựa bị nguội h) Cài tốc độ phun thay đổi Khơng phải thay đổi tốc độ phun có kết ngay, cịn phụ thuộc vào qn tính trục vít 4.1.3 Áp suất phun Áp suất thơng số q trình ép phun, thơng số ảnh hưởng đến ổn định mặt kích thước tính sản phẩm a) Áp suất nén (giữ) - Áp suất nén áp xuất tăng lên khuôn sau khuôn điền đầy Nó ảnh hưởng đến tổng lượng vật liệu ép vào khuôn 186 - Lượng nhựa nén vào khn bù vào co ngót q trình làm nguội - Khối lượng sản phẩm phụ thuộc vào áp xuất nén b) Áp suất trì thời gian trì áp - Áp suất trì áp suất giai đoạn trì áp, sau áp suất nén đạt - Thời gian trì áp thời gian từ lúc áp suất nén đạt cực đại đến cổng phun đông đặc c) Sự thất áp suất khn - Áp suất khn bị thất dịng chảy bị giới hạn, rãnh dẫn cong ma sát - Nguyên nhân thứ vật liệu bị nguội làm giảm khả chảy - Hậu co ngót khơng d) Tầm quan trọng áp suất khuôn - Việc xác định áp suất khuôn giúp kiểm soát ổn định sản phẩm - Kiểm sốt khả điền đầy khn độ nén chặt vật liệu e) Đường cong áp suất khuôn - Dùng đường cong áp suất khuôn để cài đặt thời gian chuyển sang trạng thái trì áp trình ép - Áp suất cực đại khuôn phụ thuộc vào áp suất cài giai đoạn trì áp 4.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM - Vật liệu: tính chất lý (độ nhớt, độ bền nhiệt, trạng thái) - Thiết bị: xuất, tính máy - Chế độ ép phun: nhiệt độ, áp xuất, vận tốc, thời gian - Chất lượng khuôn, thiết kế sản phẩm, khuôn 4.3 CÁC KHUYẾT TẬT SẢN PHẨM VÀ CÁCH KHẮC PHỤC Trong q trình gia cơng sản phẩm hệ thống máy ép phun, sản phẩm có khuyết tật Mỗi khuyết tật có nhiều nguyên 187 nhân khác Do có nhiều hướng khắc phục Dưới hướng dẫn điều chỉnh chủ yếu cho q trình cơng nghệ ép phun sản phẩm có khuyết tật cho loại nhựa nhiệt dẻo 4.3.1 Sản phẩm bị sai lệch kích thước lắp ghép Hình 4.3.1.1 Sản phẩm bị sai lệch kích thước a) Phân loại co ngót - Độ co ngót chu kỳ ép - Độ ngót sau sản phẩm lấy khỏi khn - Độ ngót tồn tổng loại co ngót b) Các biến số ảnh hưởng đến độ co ngót - Bề dày thành sản phẩm tăng lên độ ngót tăng lên - Bề dày ảnh hưởng lớn đến q trình co ngót mà khó điều chỉnh thơng số máy khác - Ảnh hưởng áp suất + Thời gian trì áp dài, áp suất cực đại lịng khn cao độ co ngót thấp, khối lượng sản phẩm tăng lên + Tuy nhiên, hầu hết khn có áp suất thay đổi theo chiều dài dòng chảy nên độ co ngót vị trí khác - Ảnh hưởng nhiệt độ + Nhiệt độ nhựa q trình ép cao độ co ngót cao vật liệu nén vào khn nhựa giãn nở nhiều 188 + Đối với nhựa bán kết tinh nhiệt độ khn có ảnh hưởng đến độ co ngót ảnh hưởng đến thời gian làm nguội - Sự định hướng phân tử + Các phân tử định hướng ứng suất trượt, sau đó, giữ lại kết hợp với q trình làm nguội + Các phân tử polymer có xu hướng trở lại trạng thái tự có điều kiện (nhiệt độ thường không khuôn) Sự co ngót theo dịng chảy lớn theo định hướng 4.3.2 Sản phẩm bị cong vênh Hình 4.3.2.1 Sản phẩm bị cong vênh a) Mô tả Sản phẩm bị biến dạng xoắn b) Các biến số ảnh hưởng đến cong vênh - Chênh lệch bề dày sản phẩm + Đối với nhựa khơng gia cường thông số quan trọng ảnh hưởng đến độ cong vênh sản phẩm + Bề dày thơng số định nên dùng để điều chỉnh cong vênh - Ảnh hưởng áp suất + Một nhược điểm trình ép phun giảm áp suất dọc theo dòng chảy nhựa, làm cho nén ép vật liệu không đồng + Để có nén ép đồng cần phải tăng áp suất nén đến cực đại trình ép 189 - Ảnh hưởng nhiệt độ + Nhiệt độ dòng chảy bị thay đổi ma sát làm nguội + Nhiệt độ khuôn cao làm cho sản phẩm nguội chậm nên cong vênh tăng lên - Ảnh hưởng định hướng + Khi nhựa gia cường sợi định hướng xảy trượt làm nguội Tuy nhiên định hướng khơng nguy cong vênh cao b) Các nguyên nhân gây cong vênh - Cong vênh xảy thay đổi co ngót khắp sản phẩm - Hiện tượng có phần nhỏ sản phẩm có co ngót cao, dẫn đến biến dạng rộng - Sản phẩm lấy sớm chưa định hình - Thiết kế khuôn (hệ thống giải nhiệt khuôn) không phù hợp sản phẩm có khác biệt bề dày dẫn đến áp suất khuôn khác co rút khác - Nhiệt độ bề mặt khuôn chênh lệch nhiều c) Biện pháp khắc phục - Tăng thời gian áp suất giữ khn để định hình sản phẩm - Điều chỉnh nhiệt độ bề mặt khuôn (chú ý chênh lệch phần khuôn âm phần khuôn dương) - Kiểm tra lại kết cấu sản phẩm thiết kế khn, kiểm tra chế tạo xác khuôn - Tránh ứng suất nội cách chọn vật liệu hình dạng sản phẩm (cân bề dày) Tối ưu khuôn phần mềm mô như: Moldflow, Cmold, Moldex3D… 4.3.3 Tập trung bọt khí Hình 4.3.3.1 - Sản phẩm bị bọt khí 190 a) Mơ tả Bọt khí q trình ép xuất sản phẩm Các bọt khí hình thành lỗ bên sản phẩm làm cho sản phẩm không điền đầy hoàn toàn b) Nguyên nhân - Khi sản phẩm có dịng tập trung, thường dồn khí vào chỗ gây bọt khí chỗ - Trong suốt q trình điền đầy khn, khơng khí giữ lại sản phẩm vùng sản phẩm điền đầy sau c) Biện pháp khắc phục - Thiết kế sản phẩm có bề dày vị trí phù hợp - Đổi vị trí cổng phun - Giảm tốc độ phun, phun với tốc độ cao bọt khí khơng - Tuy nhiên, trước hết phải tối ưu hệ thống khí, sau tính đến việc giảm tốc độ phun - Giảm áp suất trục vít giảm lực ép cách giảm tốc độ (đặc biệt bọt khí hình thành gần cổng phun) - Nếu có bọt khí cần phải đưa chúng vào vùng dễ khí thêm lói vào để khí 4.3.4 Sản phẩm có vết lõm Hình 4.3.4.1 Sản phẩm bị vết lõm a) Nguyên nhân - Vết lõm thường xuất vị trí đối diện với vùng dày sản phẩm Chúng kết co ngót vật liệu 191 - Trường hợp lớp vỏ sản phẩm đủ cứng để khơng bị co ngót, sản phẩm tạo thành phần rỗng bên b) Cách khắc phục vết lõm - Thay đổi thông số ép (áp suất, nhiệt độ, thời gian) - Thay đổi nhựa có hệ số co rút nhỏ - Thiết kế sản phẩm phù hợp: chia gân lớn thành gân nhỏ hơn, tạo cấu trúc lõm vị trí vết lõm - Thiết kế khn: đưa vị trí cổng phun đến gần vị trí dày, điều cho phép vật liệu nén chặt trước vùng mỏng đơng cứng bù thêm phần nhựa 4.3.5 Hiện tượng phun thiếu Hình 4.3.5.1 Sản phẩm bị thiếu nhựa a) Mô tả Nhựa không điền đầy sản phẩm hoàn toàn b) Nguyên nhân - Nhiệt độ chảy, nhiệt độ khuôn tốc độ phun thấp - Nhựa chưa dẻo hố hồn tồn - Hệ thống van khí khơng phù hợp: Khơng khí khn khơng hết - Bề dày sản phẩm q nhỏ dài - Thiếu nguyên liệu (cài đặt hành trình trục vít khơng đủ) - Áp suất phun thấp - Bề mặt khn khơng bóng láng nên cản trở dòng chảy 192 c) Cách khắc phục - Tăng nhiệt độ chảy nhiệt độ khuôn với tốc độ phun - Tăng thể tích phun (thể tích phun nhỏ, khơng có vùng đệm) - Cài đặt phù hợp áp suất phun thể tích phun, tăng áp suất phun - Cải thiện hệ thống van khí, giảm lực kẹp khn - Tăng kích thước hệ thống kênh dẫn (runner) - Nếu nhiệt độ khn thấp tăng nhiệt độ khn 4.3.6 Sản phẩm bị bavia Hình 4.3.6.1 Sản phẩm bị bavia a) Mô tả Bavia hình thành mặt phân khn vị trí đặt hệ thống khí Bavia hệ việc đóng khn khơng kín, áp suất, lực kẹp khn có vấn đề b) Ngun nhân - Chế tạo khn khơng xác, sai số hai nửa khuôn lớn khuôn bị hư - Lực kẹp khuôn thấp - Nhiệt độ chảy, nhiệt độ xy lanh, tốc độ phun áp suất khuôn cao - Khn đóng khơng kín do: khn gắn chưa khớp, bị kênh (do bị bẩn, bị gỉ sét) c) Cách khắc phục - Điều chỉnh khn cho thích hợp sửa lại chỗ hư hỏng 193 - Cài lại lực kẹp khuôn cao thay đổi máy lớn - Giảm áp suất phun thấp, tốc độ phun áp suất giữ nhỏ - Giảm nhiệt độ chảy nhiệt độ khuôn - Kiểm tra việc chế tạo xác bề mặt khép khn, cần cho rà lại - Chọn vị trí cổng phù hợp 4.3.7 Sản phẩm có đường hàn nối Hình 4.3.7.1 Sản phẩm có đường hàn a) Mơ tả Các vết đen cuối dịng chảy (khơng khí bị giữ lại), vết hình chữ V, đường màu khác nhau, đặc biệt dùng màu vơ đường hàn (weldline) xuất đường màu xám Dễ thấy bóng tối sản phẩm có bề mặt bóng b) Nguyên nhân - Gần với tượng sản phẩm không điền đầy khuôn - Thiết kế cổng vào đường dẫn nhựa khơng hợp lý.Các dịng chảy gặp - Khơng khí khơng có chỗ - Ảnh hưởng màu, vị trí weldline thường ảnh hưởng đến tính c) Cách khắc phục - Giải giải pháp giống khuyết tật sản phẩm khơng điền đầy khn - Kiểm tra hệ thống khí khn bổ sung thêm rãnh khí 194 - Có thể thiết kế để đưa đường weldline vào vị trí khơng thấy khơng chịu lực (cải thiện dòng chảy, hạn chế dòng chảy), kiểm tra thiết kế cần thiết mở rộng cuống phun, tránh thay đổi bề dày sản phẩm đột ngột điền khuôn không đồng - Dùng vật liệu có độ nhớt thấp - Nhận dạng vùng đặc trưng phân tích moldflow, ví dụ: thiết kế hình dạng đúng, vị trí cổng vào nhựa phân bố bề dày sản phẩm hợp lý 4.3.8 Sản phẩm có nhiều nếp nhăn Hình 4.3.8.1 Sản phẩm có gợn sóng bề mặt a) Nguyên nhân - Thành sản phẩm dày không - Áp suất phun thấp Nhiệt độ khuôn cao - Kênh dẫn nhựa, cổng vào có kích thước q nhỏ kích thước cổng vào lớn b) Biện pháp khắc phục - Thành dày không cần thiết, nên làm thành mỏng, cần làm nhiều gân, tránh thay đổi đột ngột chiều dày thành sản phẩm 4.3.9 Bề mặt bong tróc, có vết xước, khơng phẳng Hình 4.3.9.1 Sản phẩm bị vết xước bề mặt 195 a) Mô tả - Bề mặt bị tách thành phiến, vảy cắt ngang - Rất khó nhận dạng bề mặt không bị nứt - Bề mặt thường hư dùng vật cứng cào nhẹ vào b) Nguyên nhân - Ứng suất trượt cao hình thành lớp - Các chất bẩn không tương hợp với nhựa nhiệt dẻo c) Cách khắc phục - Tăng nhiệt độ chảy giảm tốc độ phun 4.3.10 Các vết rạn nứt Hình 4.3.10.1 Sản phẩm có vết rạn nứt a) Mơ tả Dạng vân trắng khuếch tán ánh sáng b) Nguyên nhân - Tác động từ bên ngoài, xuất lực lấy sản phẩm - Do ứng suất dư tạo thành.Ứng xuất nội sản phẩm thông sốépkhông phù hợp - Do kết cấu sản phẩm có nhược điểm khó lấy sản phẩm khỏi khn sản phẩm dính phần vào khn c) Cách khắc phục - Giảm lực tác động lên khn từ bên ngồi dùng nhựa nhiệt dẻo nhạy cảm với ứng suất 196 - Xem lại thiết kế sản phẩm để cải thiện tính chảy - Tăng nhiệt độ bề mặt khuôn nhiệt độ chảy nhựa, giảm áp xuất trì, cài lại thời gian tốc độ phun cho phù hợp, mục đích giảm ứng suất trình ép, khơng lấy sản phẩm khỏi khn với ứng xuất dư, chọn cấu lói sản phẩm đảm bảo lấy sản phẩm mức độ lớn mà không hư sản phẩm - Giảm áp xuất phun, giảm áp xuất nén ép - Giảm nhiệt khuôn, kiểm tra độ đồng nhiệt độ khuôn 4.3.11 Sản phẩm có vết cháy đen Hình 4.3.11.1 Sản phẩm bị vêt cháy a) Mơ tả: Sản phẩm có chỗ bị cháy đen b) Nguyên nhân - Áp xuất phun cao - Nhiệt độ nhựa cao - Khơng khí bị kẹt lại khn c) Biện pháp khắc phục - Giảm áp xuất phun, tốc độ phun - Kiểm tra hệ thống khí - Phải sấy vật liệu trước ép, độ ẩm vật liệu