Thực nghiệm đo biến dạng của sản phẩm phun ép nhựa với các tỉ lệ vật liệu tái chế

TỔNG QUAN

Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài

Ngành công nghệ phun ép nhựa ngày càng phổ biến trong đời sống hàng ngày và trở thành một trong những lĩnh vực có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất tại Việt Nam Nhờ sự phát triển công nghệ, nhựa đã thay thế nhiều vật liệu truyền thống như gỗ và kim loại, đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu của con người Theo Tổng quan ngành nhựa Việt Nam, mặc dù còn non trẻ, ngành nhựa đã có sự phát triển rõ rệt trong những năm gần đây, với mức tăng trưởng 16% đến 18% từ năm 2010 đến 2015, chỉ sau ngành Viễn thông và Dệt may.

Sự phát triển của công nghệ phun ép nhựa đã nâng cao chất lượng cuộc sống, nhưng đồng thời cũng tạo ra thách thức lớn với chất thải nhựa, gây hại cho môi trường và sức khỏe con người Nhựa không thể tự phân hủy sinh học và nhiều loại không thể tái chế, dẫn đến việc xử lý chất thải nhựa không hiệu quả, gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến hệ sinh thái Khi phân rã thành mảnh nhỏ, nhựa xâm nhập vào đất, nước và không khí, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người Để giải quyết vấn đề này, cần nâng cao nhận thức về tác hại của chất thải nhựa, phân loại rác tại nguồn và tái chế nhựa Tuy quy trình xử lý chất thải nhựa tốn kém về thời gian và chi phí, nhưng vẫn có nhiều người ủng hộ tái chế như một giải pháp bảo vệ môi trường.

Máy móc ngày càng phát triển với sự đa dạng về kích thước và độ phức tạp, từ những thiết bị nhỏ gọn đến những hệ thống lớn Để đảm bảo hiệu suất hoạt động, các bộ phận của máy cần hoạt động trơn tru và chính xác, giúp máy móc thực hiện chức năng của mình một cách hiệu quả.

2 trong những cơ cấu dẫn động không thể không nhắc đến để máy móc hoạt động trơn tru là các khớp

Các loại khớp cổ điển vẫn hoạt động hiệu quả, nhưng thường gặp vấn đề khe hở, dẫn đến ma sát và rung động, gây hao mòn Để khắc phục nhược điểm này, kỹ thuật hiện đại đã phát triển loại khớp uốn cong, trong đó có cơ cấu mềm “Bridge-Type”.

Ngành sản xuất công nghiệp đang đối mặt với thách thức lớn về nhu cầu ngày càng tăng về số lượng và chất lượng sản phẩm Một trong những vấn đề quan trọng là bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường Do đó, nghiên cứu và phát triển công nghiệp bền vững là cần thiết để tiết kiệm tài nguyên và đảm bảo sự phát triển bền vững cho xã hội.

Là sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí, em cảm thấy trăn trở trước thực trạng ô nhiễm môi trường do rác thải nhựa Em mong muốn đóng góp một phần công sức của mình để giảm thiểu tình trạng này Đề tài nghiên cứu của em, “Thực nghiệm đo biến dạng của sản phẩm phun ép nhựa với các tỉ lệ vật liệu tái chế”, nhằm tìm ra giải pháp hiệu quả trong việc sử dụng vật liệu tái chế trong sản xuất nhựa.

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng biến dạng đàn hồi của mô hình cơ cấu mềm "Bridge – Type" được thực hiện với từng loại nhựa và các tỉ lệ trộn khác nhau giữa vật liệu nhựa tái sinh và nhựa nguyên sinh trong quá trình phun ép.

- Thiết kế, cải tiến mô hình 3D đo biến dạng đàn hồi cho mô hình cơ cấu mềm dạng “Bridge – Type”

- Chế tạo, lắp ráp và thực nghiệm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu Đề tài tốt nghiệp lần này tập trung nghiên cứu về khả năng cơ tính của mô hình ép phun khi pha trộn vật liệu nhựa tái sinh với vật liệu nhựa nguyên sinh, đồng thời nghiên cứu thêm về cơ cấu mềm dạng “Bridge - Type” để áp dụng đo biến dạng các mô hình ép nhựa dạng “Bridge - Type”

Do giới hạn về thời gian và chi phí trong khoá luận tốt nghiệp, nghiên cứu chỉ tập trung vào ba loại nhựa chính: PP, ABS, và HDPE, cả nguyên sinh lẫn tái sinh Các mô hình thực nghiệm dạng “Bridge - Type” sẽ được ép với các tỉ lệ trộn nhựa tái sinh và nhựa nguyên sinh là 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, và 25% Đồng thời, nghiên cứu cũng sẽ thiết kế và cải tiến mô hình đo chuyển vị cho cấu trúc mềm “Bridge - Type” để thực nghiệm đo biến dạng của các mô hình ép nhựa, từ đó tổng hợp, so sánh và đánh giá kết quả thu được.

Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Cơ sở phương pháp luận

Phương pháp nghiên cứu luận là tập hợp các nguyên lý và quan điểm cơ bản, giúp xác định phương pháp và phạm vi áp dụng trong nghiên cứu Định nghĩa này nhấn mạnh tầm quan trọng của các nguyên lý cụ thể để giải quyết các vấn đề còn tồn đọng Đề tài tốt nghiệp này sẽ tập trung vào việc nghiên cứu nguyên lý hoạt động của cơ cấu mềm dạng.

"Bridge – Type" là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực vật liệu nhựa, công nghệ phun ép và khuôn mẫu, giúp phân tích kết quả thực nghiệm một cách hiệu quả.

1.4.2 Các phương pháp nghiên cứu khác

Phương pháp nghiên cứu tài liệu bao gồm việc tham khảo các nguồn như sách, giáo trình, tài liệu tham khảo, và bài viết từ các nguồn tin cậy trên Internet, cùng với các công trình nghiên cứu, nhằm mục đích tìm kiếm hướng cải tiến cho mô hình đo biến dạng và dự đoán kết quả thực nghiệm tối ưu.

Phương pháp thực nghiệm bao gồm việc ép các mô hình nhựa dựa trên các trường hợp đã được xác định từ ban đầu Tiếp theo, tiến hành thiết kế, cải tiến, chế tạo và lắp đặt mô hình dựa trên các số liệu đo lường từ đề tài trước đó Cuối cùng, thực hiện đo đạc, thu thập kết quả và tiến hành phân tích để đánh giá hiệu quả của mô hình.

Phương pháp phân tích - tổng hợp là bước quan trọng sau khi tham khảo và nghiên cứu tài liệu, giúp thu thập số liệu cần thiết từ quá trình nghiên cứu thực nghiệm và hình thành những nhận định ban đầu.

Phương pháp mô hình hóa 3D bằng phần mềm Creo Parametric đóng vai trò quan trọng trong việc gia công và chế tạo sản phẩm Đề tài này không chỉ giúp áp dụng kiến thức đã học mà còn là cơ hội để đối mặt với những thách thức mới từ thực tiễn.

Mô hình gia công chế tạo hoàn thành sẽ được kiểm nghiệm bởi giáo viên hướng dẫn và thực hiện lắp thử, nhằm đánh giá hiệu quả của mô hình đo.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Vật liệu nhựa

Nhựa, hay chất dẻo, là các polymer có phân tử lớn, thuộc nhóm vật liệu cao phân tử với cấu trúc mắt xích cơ bản giống nhau Đây là những vật liệu nhân tạo, được sản xuất từ các polymer hữu cơ Khi được nung nóng, nhựa trở nên mềm dẻo và có thể dễ dàng tạo hình dưới áp lực, giữ nguyên hình dạng khi nguội.

Hình 2.1 Hình ảnh thực tế và công thức hoá học của nhựa PP

Hình 2.2 Hình ảnh thực tế và công thức hoá học của nhựa ABS

Hình 2.3 Hình ảnh thực tế và công thức hoá học của nhựa HDPE 2.1.2 Tính chất chung của nhựa

Phần lớn các loại chất dẻo được ứng dụng rộng rãi hiện nay có những tính chất đặc biệt như sau:

- Chất dẻo có mật độ thấp, đa số có γ = 1-2 g/cm 3 , các loại chất dẻo độn thậm chí có γ 0,015 - 0,8 g/cm 3

- Chất dẻo có tính dẫn nhiệt thấp, với λ = 0,1 - 0,4 kcal/m.h 0 C

- Chất dẻo có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ a = 0,5.10 -5 - 12.10^-5 l/ 0 C

- Không bị ăn mòn và có tính ổn định hoá học cao

- Tính ma sát và chống ma sát đều tốt

- Độ bền cơ học của một số loại chất dẻo tương đương với thép

Chất dẻo có một số nhược điểm chính, bao gồm tính ổn định nhiệt không cao, module đàn hồi thấp, độ dẻo và khả năng chịu va đập kém hơn so với kim loại, cùng với việc dễ bị lão hóa theo thời gian.

Bảng 2.1 Tỉ trọng gamma của một số loại nhựa phổ biến Loại nhựa Tỉ trọng γ (g/cm 3 ) Loại nhựa Tỉ trọng γ (g/cm 3 )

Có nhiều cách để phân loại nhựa dựa trên những đặc tính riêng biệt của nó:

Dựa trên những đặc tính của chất liên kết chất dẻo, ta có thể chia thành hai loại: chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn

Chất dẻo nhiệt dẻo có khả năng biến mềm và hoá lỏng khi được nung nóng đến nhiệt độ nhất định, sau đó trở về trạng thái rắn khi làm nguội Quá trình này được gọi là quá trình thuận nghịch và có thể lặp lại nhiều lần, cho phép chất dẻo nhiệt dẻo được tái sinh Chính vì vậy, chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghệ phun ép nhựa.

Chất dẻo nhiệt rắn có tính chất đối lập với chất dẻo nhiệt dẻo, vì chúng cứng lại khi được nung nóng và làm nguội Đặc biệt, chất dẻo nhiệt rắn không biến mềm hoặc hoá lỏng khi được nung nóng lại.

Dựa trên cấu trúc hình học của cao phân tử (polymer), ta có thể chia thành ba loại:

Chất dẻo vô định hình (Amorphous polymers) là loại chất dẻo với các chuỗi mạch polymer được sắp xếp một cách hỗn độn, không theo trình tự nhất định Chúng thường có cấu trúc mạch polymer dài, phân nhánh và không cân đối, tạo nên những tính chất đặc trưng cho loại vật liệu này.

Chất dẻo bán tinh thể (Semi-Crystalline polymers) là loại chất dẻo mà trong đó, phần lớn các chuỗi mạch polymer được sắp xếp chặt chẽ và theo một trình tự nhất định, nhưng vẫn tồn tại những khu vực vô định hình.

Chất dẻo tinh thể (Crystalline polymers) là loại vật liệu có cấu trúc polymer với các chuỗi mạch được sắp xếp chặt chẽ theo một trật tự nhất định Chúng thường có cấu trúc mạch sợi tuyến tính hoặc mạch phân nhánh đối xứng, tạo nên tính chất cơ học và nhiệt độ đặc trưng cho các ứng dụng trong công nghiệp.

Vật liệu nhựa tái chế

Tái chế là quá trình thu hồi các thành phần từ chất thải để chế biến thành sản phẩm mới, phục vụ cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm tài nguyên.

Quá trình tái chế vật liệu bao gồm hai hoạt động chính: thu gom và xử lý vật liệu tái chế từ rác thải để sản xuất sản phẩm mới, và thu hồi nhiệt từ rác thải nhựa để sản xuất năng lượng PET tái chế được tạo ra từ nhựa PET đã qua sử dụng, sau khi được thu gom, phân loại, làm sạch, và đóng gói thành kiện hoặc cắt nhỏ thành dạng vảy.

Vật liệu nhựa tái chế được sản xuất từ nhựa rác thải thu gom, trải qua quy trình làm sạch, phân loại, nung chảy và ép để tạo ra sản phẩm nhựa mới.

2.2.2 Các phương pháp sản xuất nhựa tái chế

Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nhựa thải như đốt, chôn lấp, tái sử dụng và tái chế Tuy nhiên, hầu hết các loại nhựa không thể tự phân hủy sinh học, dẫn đến việc đốt hoặc chôn lấp gây ô nhiễm không khí và đất, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người Việc tái sử dụng nhựa thải cũng không được khuyến khích, do nhiều sản phẩm nhựa trên thị trường được thiết kế chỉ để sử dụng một lần Nghiên cứu cho thấy rằng việc tái sử dụng nhựa không hiệu quả và có thể gây ra nhiều vấn đề môi trường hơn.

Tái chế nhựa thải là giải pháp hiệu quả để giảm thiểu nguy cơ bệnh tật và ung thư trong tương lai Việc này không chỉ bảo vệ sức khỏe con người mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

Những phương pháp tái chế nhựa thải phổ biến hiện nay bao gồm phương pháp vật lý và phương pháp hoá học

Phương pháp vật lý bao gồm các hoạt động như thu gom, phân loại, rửa sạch và băm nhỏ Mặc dù hiệu quả trong việc xử lý, phương pháp này có nhược điểm là làm giảm chất lượng của nhựa, dẫn đến độ nhớt thấp và đặc điểm cơ tính không cao.

Hình 2.5 Hình ảnh nhựa tái chế sau khi được băm nhỏ

Phương pháp hoá học là quá trình phân huỷ các polymer thành các nguyên tố cơ bản như Cacbon (C) và Hydro (H) Những nguyên liệu này sau đó được sử dụng trong các phản ứng hoá học như phản ứng thuỷ phân và phản ứng trùng hợp.

Công nghệ ép phun

Công nghệ ép phun là quy trình nung nóng nhựa để tạo thành dòng chảy, sau đó phun đầy vào khuôn Khi nhựa được làm nguội và đông cứng, khuôn sẽ mở ra và sản phẩm được lấy ra thông qua hệ thống đẩy.

Hiện nay, sản phẩm nhựa từ công nghệ phun ép đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày Chúng xuất hiện từ những vật dụng đơn giản như chén, dĩa, ly, đến các sản phẩm phức tạp hơn như bàn, ghế, vỏ vali và nhiều chi tiết khác.

Ngành công nghệ phun ép đang góp phần quan trọng vào việc nâng cao chất lượng sống của con người và thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa tại Việt Nam trong những năm gần đây.

2.3.2 Khả năng công nghệ của công nghệ phun ép

Những khả năng công nghệ mà ngành công nghệ phun ép mang lại bao gồm như sau:

- Có thể chế tạo ra những chi tiết có biên dạng hình học phức tạp

- Chu kỳ sản xuất thấp, năng suất cao, phù hợp với quy mô sản xuất với số lượng lớn

- Có thể áp dụng quy trình tự động hoá để tối ưu hoá quy trình sản xuất

Sản phẩm nhựa phun ép có khả năng thay thế các chi tiết được chế tạo từ thép, nhôm, gang nhờ vào những đặc tính cơ học vượt trội của chúng.

Hình 2.6 Hình ảnh những sản phẩm nhựa với màu sắc và hình dáng hình học đa dạng

Hình 2.7 Hình ảnh thể hiện ứng dụng của công nghệ ép phun trong việc sản xuất ô tô

2.3.4 Vai trò của vật liệu nhựa tái chế trong ngành công nghệ phun ép

Hiện nay, chất thải nhựa và vật liệu nhựa tái chế được coi là tài nguyên quý giá Nhà nước đã tích cực triển khai các chính sách nhằm giảm thiểu, phân loại, thu gom, tái sử dụng, tái chế và xử lý chất thải nhựa Điều này cho thấy chính phủ đã nhận thức được tác hại nghiêm trọng của chất thải nhựa đối với hệ sinh thái và môi trường Do đó, vật liệu nhựa tái chế đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và phát triển ngành công nghệ phun ép.

Sử dụng vật liệu nhựa tái chế không chỉ giúp giảm lượng rác thải nhựa thải ra môi trường mà còn cho phép sử dụng lại những nguyên liệu nhựa đã được sản xuất trước đó Việc này góp phần bảo vệ môi trường và hệ sinh thái, giảm ô nhiễm, đồng thời giữ cho không khí và nước luôn trong sạch hơn.

Sản xuất nhựa tái chế tiêu thụ ít năng lượng và nguyên liệu hóa dẻo hơn so với sản xuất nhựa mới, góp phần tiết kiệm tài nguyên quý giá như dầu mỏ và khí đốt, đồng thời giảm áp lực lên các nguồn tài nguyên tự nhiên.

Vật liệu nhựa tái chế được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ phun ép, từ đồ dùng gia đình, linh kiện ô tô đến sản phẩm tiêu dùng và các ứng dụng công nghiệp kỹ thuật cao, đáp ứng nhiều yêu cầu sản xuất.

Vật liệu nhựa tái chế thường có giá thành thấp hơn nhựa mới, giúp giảm chi phí sản xuất cho các nhà sản xuất khi sử dụng vật liệu tái chế trong quy trình phun ép.

Vật liệu nhựa tái chế có giá thành thấp hơn nhựa mới, giúp giảm chi phí sản xuất cho các nhà sản xuất trong quy trình phun ép.

Công nghệ khuôn mẫu

Khuôn là thiết bị quan trọng trong quá trình sản xuất, được thiết kế để tạo hình sản phẩm thông qua phương pháp định hình Nó có khả năng sử dụng cho nhiều chu trình khác nhau, từ một lần cho đến nhiều lần, tùy thuộc vào yêu cầu sản xuất.

Kết cấu và kích thước khuôn được thiết kế dựa trên hình dáng, kích thước, chất lượng và số lượng sản phẩm cần tạo ra Ngoài ra, cần xem xét các yếu tố công nghệ như góc nghiêng, nhiệt độ khuôn, và áp suất gia công, cũng như tính chất vật liệu như độ co rút, tính đàn hồi, và độ cứng Bên cạnh đó, các chỉ tiêu kinh tế của bộ khuôn cũng rất quan trọng Khuôn sản xuất sản phẩm nhựa bao gồm nhiều chi tiết lắp ghép, được chia thành hai phần chính.

- Phần cavity (phần khuôn cái, phần khuôn cố định): được gá trên tấm cố định của máy ép nhựa

- Phần core (phần khuôn đực, phần khuôn di động): được gá trên tấm di động của máy ép nhựa

Khoảng trống giữa cavity và core trong quá trình sản xuất được lấp đầy bằng nhựa nóng chảy Sau khi nhựa nguội và đông đặc, sản phẩm sẽ được lấy ra khỏi khuôn thông qua hệ thống hoặc bằng tay, tạo ra sản phẩm có hình dạng giống như lòng khuôn.

Trong một bộ khuôn, khuôn âm xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm, trong khi khuôn dương xác định hình dạng bên trong Một bộ khuôn có thể bao gồm một hoặc nhiều khuôn âm và khuôn dương, với phần tiếp xúc giữa chúng được gọi là mặt phân khuôn.

Khuôn là công cụ quan trọng trong việc định hình sản phẩm nhựa, được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của chu trình sản xuất.

Kích thước và kết cấu của khuôn được xác định bởi kích thước và hình dạng của sản phẩm Số lượng sản phẩm yêu cầu là yếu tố quan trọng cần xem xét, vì sản xuất số lượng nhỏ không cần khuôn có nhiều lòng hoặc kết cấu cao cấp Những yêu cầu bổ sung này ảnh hưởng lớn đến thiết kế khuôn và giá thành sản phẩm.

Công nghệ khuôn mẫu là quá trình thiết kế và chế tạo bộ khuôn, đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghệ phun ép Kết quả của quá trình này là bộ khuôn, bao gồm một cụm chi tiết được lắp ghép với nhau.

Công nghệ khuôn mẫu đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất sản phẩm nhựa với độ chính xác cao và yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt Nhờ vào công nghệ này, quá trình sản xuất trở nên dễ dàng hơn, đảm bảo đồng bộ về hình dạng và kích thước cho toàn bộ sản phẩm Khuôn mẫu có thể được sử dụng một lần hoặc nhiều lần, tùy thuộc vào nhu cầu sản xuất cụ thể.

Dựa theo những tính chất, đặc điểm của khuôn ép nhựa, ta có thể phân loại các loại khuôn ép nhựa theo nhiều cách

- Phân loại theo số tầng lòng khuôn:

- Phân loại theo loại kênh dẫn:

+ Khuôn dùng kênh dẫn nóng

+ Khuôn dùng kênh dẫn nhựa

- Phân loại theo cách bố trí kênh dẫn:

- Phân loại theo số màu nhựa tạo ra sản phẩm:

+ Khuôn cho sản phẩm một màu

+ Khuôn cho sản phẩm nhiều màu

- Phân loại theo lực đóng khuôn

- Phân loại theo lực kẹp khuôn:

Bảng 2.2 Bảng phân loại theo lực kẹp khuôn

- Phân loại theo loại piston hoặc trục vít

- Phân loại theo phương đặt đầu phun nhựa: nằm ngang hoặc thẳng đứng

- Phân loại theo hãng tên gọi của nhà sản xuất

2.4.3 Những loại khuôn phổ biến và kết cấu chung của khuôn ép phun

2.4.3.1 Khuôn hai tấm có kênh dẫn nguội

Khuôn hai tấm là loại khuôn phổ biến nhất và khuôn 2 tấm đơn giản hơn, rẻ hơn và chu kỳ ép ngắn hơn khi so với khuôn ba tấm

Đối với khuôn hai tấm có một lòng khuôn, không cần thiết phải sử dụng kênh dẫn nhựa Dòng chảy nhựa sẽ tự động điền đầy lòng khuôn thông qua bạc cuống phun.

Để thiết kế khuôn hai tấm nhiều lòng hiệu quả, cần chú ý đến việc thiết kế kênh dẫn và miệng phun sao cho nhựa có thể điền đầy lòng khuôn một cách đồng thời.

Lực kẹp khuôn Kích thước tương đối

500 – 1000 tấn Lớn Trên 1000 tấn Rất lớn

Vòng định vị Bạc cuống phun

Tấm kẹp âm Rãnh kẹp âm

Bạc dẫn hướng Tấm giữ Chốt hồi

Khuôn âm Kênh làm nguội

Rãnh kẹp dương Tấm đẩy

Hình 2.8 Kết cấu của khuôn hai tấm 2.4.3.2 Khuôn hai tấm có kênh dẫn nóng

Khuôn hai tấm với kênh dẫn nóng giúp duy trì nhiệt độ nhựa nóng chảy trong bạc cuống phun, kênh dẫn nhựa và miệng phun Nhựa chỉ chuyển hóa thành thể rắn khi dòng nhựa chảy vào lòng khuôn.

Khi mở khuôn, chỉ sản phẩm hoàn thiện được lấy ra Trong khi khuôn đóng, nhựa trong các kênh dẫn vẫn giữ nhiệt và tiếp tục lấp đầy lòng khuôn Các kênh dẫn trong khuôn có thể là kênh dẫn nóng hoặc kênh dẫn nguội.

Khuôn ba tấm có hệ thống kênh dẫn được đặt trên tấm thứ hai, song song với mặt phân khuôn chính, giúp tách kênh dẫn và cuống phun khỏi sản phẩm khi mở khuôn Loại khuôn này được sử dụng khi hệ thống kênh dẫn không thể bố trí trên cùng một mặt phẳng như khuôn hai tấm.

Hình 2.9 Hệ thống tách đuôi keo của khuôn ba tấm

Khuôn ba tấm có nhược điểm là khoảng cách giữa vòi phun và lòng khuôn dài hơn so với khuôn hai tấm, dẫn đến hiện tượng hụt áp suất phun khi nhựa được phun vào lòng khuôn Để khắc phục tình trạng này, cần tăng áp suất phun hoặc sử dụng kênh dẫn nhựa nóng.

Sản phẩm cơ cấu mềm “Bridge – Type”

Trong hơn một thập kỷ qua, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và phát triển các mô hình cơ cấu mềm thay thế cho cơ cấu truyền động truyền thống Cơ cấu mềm, với cấu tạo linh hoạt, cho phép biến đổi truyền động và lực thông qua sự biến dạng đàn hồi Khi lực tác động lên cơ cấu mềm, chuyển động của nó làm các khâu biến dạng và tích trữ năng lượng, sau đó năng lượng này được giải phóng nhờ vào biến dạng đàn hồi, thực hiện chức năng đã được hoạch định.

Một số cơ cấu mềm được ứng dụng phổ biến trong cuộc sống hiện nay là: kẹp giấy, khoá cài balo, đầu nối cáp và kìm bấm móng tay

Hình 2.10 Hình ảnh một số cơ cấu mềm phổ biến được ứng dụng

2.5.2 Một số cơ cấu mềm thông dụng hiện nay

Cơ cấu đàn hồi song ổn định, Bistable mechanism

Cơ cấu song ổn định là một hệ thống có ba vị trí cân bằng, trong đó không cần tiêu tốn năng lượng để duy trì trạng thái Hệ thống này bao gồm hai vị trí ổn định và một vị trí bất định.

Trong hình 2.11, điểm A và C biểu thị hai vị trí ổn định cho quả bóng, trong khi điểm B là vị trí bất định Quả bóng có thể giữ ở hai vị trí A và C mà không cần lực tác động thêm Ngược lại, điểm B là một vị trí cân bằng nhưng không ổn định, vì chỉ cần một lực nhỏ tác động là quả bóng sẽ di chuyển về một trong hai điểm ổn định A hoặc C.

Hình 2.11 Hình ảnh “quả bóng trên đồi” mô phỏng cho nguyên lý cơ cấu đàn hồi song song ổn định a) b)

Hình 2.12 Cơ cấu đàn hồi song ổn định, a) vị trí ổn định ban đầu, b) vị trí ổn định thứ hai

Cơ cấu mềm ổn định, như hình 2.12, được phát triển từ cơ cấu mềm hoàn toàn và có thể ứng dụng làm công tắc cơ micro trong các hệ thống vi điện cơ Loại cơ cấu này có khả năng duy trì trạng thái đóng hoặc mở mà không cần tiêu hao thêm năng lượng, giúp tiết kiệm nguồn năng lượng trong suốt quá trình hoạt động.

Cơ cấu dẫn động với độ phân giải micro

Cơ cấu được thiết kế với bộ khuếch đại cơ sử dụng piezo làm nguồn phát động chuyển động, kết hợp khớp đàn hồi thay cho khớp bản lề thông thường Thanh piezo nhiều lớp dẫn động cơ cấu có khả năng tải lớn lên đến 10 kN, nhưng khoảng di chuyển rất nhỏ, dưới 100 µm nếu không có bộ khuếch đại và dưới 300 µm nếu có bộ khuếch đại.

Các cơ cấu dẫn động có độ phân giải micro đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực nghiên cứu tiên tiến như gia công chính xác, cáp quang, công nghệ sinh học và công nghệ y sinh học.

Phần bị dẫn Bộ khuếch đại vi sai

Phần dẫn Hình 2.13 Hình ảnh cơ cấu dẫn động với độ phân giải micro Khớp đàn hồi

Khớp đàn hồi là loại khớp nối sử dụng đoạn khớp mỏng với khả năng đàn hồi, cho phép chuyển vị xoay tương đối giữa hai khớp thông qua biến dạng đàn hồi Điều này giúp giảm thiểu ma sát giữa các bề mặt khớp, khác với các khớp truyền thống, nơi chuyển động chủ yếu dựa vào trượt hoặc xoay quanh khớp.

Khớp nối đàn hồi được phân loại thành nhiều loại dựa trên tính chất đàn hồi của chúng Sự phân loại này thường dựa vào chức năng hoạt động và hình dạng hình học của từng loại khớp nối, với nhiều dạng khác nhau đã được nghiên cứu và phát triển.

(a) Dạng cung tròn (b) Dạng bo tròn góc

(c) Dạng cung Ellipse (d) Dạng kết hợp cung tròn và bo góc

(e) Dạng kết hợp cung tròn và cung Ellipse

(g) Dạng cung Parabolic (h) Dạng cung Hyperbolic Hình 2.14.Mặt cắt của một số loại khớp nối đàn hồi điển hình

Khớp đàn hồi Bridge-Type là giải pháp hiệu quả để khắc phục sai số và khe hở trong các khớp bình thường, nhờ vào khả năng đáp ứng với độ phân giải cao Việc sử dụng khớp đàn hồi giúp cải thiện độ chính xác và hiệu suất trong các ứng dụng kỹ thuật.

Hình 2.15 Hình ảnh mô tả cách thức hoạt động của khớp đàn hồi “Bridge – Type”

Mô hình sản phẩm cơ cấu mềm dạng “Bridge – Type”

Mô hình được thiết kế bằng phần mềm Creo Parametric, sau đó tiến hành thiết kế khuôn ép phun, gia công và lắp ráp bộ khuôn Mô hình được ép phun từ các loại nhựa PP, ABS và HDPE (cả nguyên sinh và tái sinh) với các tỉ lệ khối lượng trộn khác nhau của nhựa tái sinh, bao gồm 0%, 5%, 10%, 15%, 20% và 25%.

Mô hình cơ cấu mềm dạng “Bridge – Type” có kích thước bao 70x40x11mm, được chế tạo bằng phương pháp phun ép nhựa từ vật liệu PP, ABS và HDPE nguyên sinh cũng như tái sinh với các tỉ lệ pha trộn cụ thể Mô hình này bao gồm 8 khớp có khả năng uốn cong 4mm, với các thông số chiều rộng B, bề dày C và góc nghiêng A có thể điều chỉnh Ngoài ra, nó còn có bốn khối hộp giữa, hai khối hộp đầu vào ở hai bên, một khối hộp cố định và một khối hộp đầu ra dài 8mm.

Hình 3.1 Các thông số hình học của mô hình

Khuôn phun ép

Đề tài tốt nghiệp này chủ yếu tập trung vào quá trình thực nghiệm, do đó tôi không tham gia vào việc thiết kế và chế tạo khuôn phun ép cho mô hình.

Bộ khuôn phun ép nhựa "Bridge – Type" mà em sử dụng được thiết kế và chế tạo bởi Trần Đình Viễn và Trần Văn Tứ, là khuôn hai tấm chuyên dụng cho việc phun ép mô hình cơ cấu mềm.

Hình 3.4 Hình ảnh thực tế của bộ khuôn được dùng để làm thực nghiệm

Hình 3.5 Hình ảnh 3D trên phần mềm Creo Parametric của bộ khuôn được dùng để làm thực nghiệm

Thông số phun ép và tỉ lệ trộn vật liệu nhựa

3.3.1 Tỉ lệ trộn vật liệu nhựa Ở đề tài này, như đã nêu ở trên, em sử dụng vật liệu nhựa PP, ABS và HDPE (nguyên sinh và tái sinh) với những trường hợp tương ứng với những tỉ lệ trộn khác nhau Cụ thể: với nhựa PP em sẽ trộn tỉ lệ khối lượng giữa nhựa nguyên sinh và tái sinh gồm những trường hợp: 0%, 5%, 10%, 15%, 20% và 25% (tương ứng tỉ lệ phần trăm đã nêu là tỉ lệ khối lượng trộn của nhựa tái sinh với nhựa nguyên sinh) Tương tự với hai loại nhựa còn lại là nhựa ABS và nhựa HDPE Mỗi trường hợp ép mô hình em cân tương ứng giữa tỉ lệ trộn và khối lượng nhựa 800g, đảm bảo cho việc ép xả nhựa cũ còn dư của những trường hợp trước và ép thử mô hình cho đến khi dòng chảy nhựa ổn định

Bảng 3.1 Bảng thông số giữa tỉ lệ trộn và khối lượng nhựa của từng trường hợp với nhựa PP

PP nguyên sinh PP tái sinh PP nguyên sinh PP tái sinh

Tỉ lệ phần trăm nhựa của từng trường hợp Khối lượng nhựa của từng trường hợp

Hình 3.7 Hình ảnh hỗn hợp nhựa PP tái sinh (màu đen) và PP nguyên sinh (màu trắng)

Bảng 3.2 Bảng thông số giữa tỉ lệ trộn và khối lượng nhựa của từng trường hợp với nhựa ABS

ABS nguyên sinh ABS tái sinh ABS nguyên sinh ABS tái sinh

Hình 3.8 Hình ảnh hỗn hợp nhựa ABS tái sinh (màu đen) và ABS nguyên sinh (màu trắng)

Bảng 3.3 Bảng thông số giữa tỉ lệ trộn và khối lượng nhựa của từng trường hợp với nhựa

HDPE HDPE nguyên sinh HDPE tái sinh HDPE nguyên sinh HDPE tái sinh

Hình 3.9 Hình ảnh hỗn hợp nhựa HDPE tái sinh (màu xanh) và HDPE nguyên sinh (màu trắng) 3.3.2 Thông số phun ép

Theo yêu cầu của đề tài, thông số ép phun của từng loại nhựa phải được giữ nguyên trong quá trình ép mô hình Dựa vào sự hướng dẫn của giáo viên và nghiên cứu các thông số kỹ thuật của từng loại nhựa, em đã xác định các thông số phun ép cụ thể cho từng loại nhựa như sau:

Bảng 3.4 Bảng thông số phun ép mô hình với những trường hợp nhựa PP

Temperature Max.temp = 210 0 C, Min.temp = 195 0 C

Hình 3.10 Hình ảnh thông số phun ép của những trường hợp nhựa PP

Bảng 3.5 Bảng thông số phun ép mô hình với những trường hợp nhựa ABS

Temperature Max temp = 215 0 C, Min temp = 205 0 C

Hình 3.11 Hình ảnh thông số phun ép của những trường hợp nhựa ABS

Bảng 3.6 Bảng thông số phun ép mô hình với những trường hợp nhựa HDPE

Temperature Max temp = 210 0 C, Min temp = 200 0 C

Hình 3.12 Hình ảnh thông số phun ép của những trường hợp nhựa HDPE

Mô hình đo biến dạng cho mô hình cơ cấu mềm “Bridge – Type”

Để đo biến dạng đàn hồi của mô hình cơ cấu mềm Bridge - Type, nhóm chúng tôi đã phát triển ý tưởng cải tiến mô hình giá đỡ đo biến dạng từ các anh khóa 18.

Mô hình đo biến dạng yêu cầu độ chính xác cao và cải thiện độ cứng vững cho mô hình cơ cấu mềm Bridge - Type Để đạt được điều này, chúng tôi đã gia công thêm tấm đỡ bằng nhôm Dura, sử dụng nhôm định hình làm chân giá đỡ Ngoài ra, bộ tác động lực cũng được thay đổi từ vật liệu nhựa sang nhôm Dura và áp dụng cơ cấu tay quay với bu lông - đai ốc để tác động lực lên mô hình.

Mô hình hoạt động được mô tả trong Hình 3.14, trong đó bộ phận tác động lực tạo ra lực theo phương và chiều tịnh tiến theo trục X Giá trị chuyển vị tại hai đầu Input sẽ được sử dụng làm tham số đầu vào cho mô hình cơ cấu mềm Khối hộp đầu ra sẽ di chuyển ngược chiều theo trục Z, và giá trị chuyển vị tại vị trí này sẽ trở thành tham số đầu ra cho mô hình cơ cấu mềm.

30 Hình 3.13 Hình ảnh mô tả cách thức hoạt động của mô hình

Hình 3.14 Thông số thiết kế của tấm đế

Hình 3.15 Hình ảnh thực tế của tấm đế

Bộ phận tác động lực đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra lực đẩy, gây ra biến dạng đàn hồi và cung cấp chuyển vị đầu vào cho mô hình Nó bao gồm hai chi tiết chính: chi tiết đẩy và chi tiết giữ.

Hình 3.16 Thông số thiết kế của chi tiết giữ

32 Hình 3.17 Hình ảnh thực tế của chi tiết giữ

Hình 3.18 Thông số thiết kế của chi tiết đẩy

33 Hình 3.19 Hình ảnh thực tế của chi tiết đẩy

Hình 3.20 Hình ảnh 3D mô tả cách lắp ghép bộ phận tác động lực mô hình cơ cấu mềm

34 Hình 3.21 Lắp ghép hoàn chỉnh mô hình

QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐO BIẾN DẠNG

Quá trình thực nghiệm

4.1.1 Các yếu tố cơ bản của kỹ thuật đo Đo lường kỹ thuật trong chế tạo cơ khí là một ngành khoa học hoàn chỉnh bao gồm cơ sở lý luận và kỹ thuật ứng dụng, dựa trên ba yếu tố là: đơn vị đo, phương pháp đo và phương tiện đo để đạt được độ chính xác yêu cầu Từ khi xã hội loài người xuất hiện việc trao đổi hàng hoá, vấn đề đo lường đã được đặt ra để phục vụ cho sản xuất và con người Xã hội ngày càng phát triển đòi hỏi vấn đề về đo lường phải được cải tiến nhằm nâng cao độ chính xác Từ cuối thế kỷ thứ XIX và đầu thế kỷ XX, các dụng cụ đo kiểu cơ khí dần xuất hiện như thước cặp (1850), panme

Vào năm 1867, các thiết bị đo lường như calíp giới hạn và căn mẫu ra đời, tiếp theo là đồng hồ so vào năm 1907 Sau đó, từ năm 1921 đến 1925, các loại máy đo quang học và máy đo sử dụng khí nén cũng được phát triển, mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực đo lường.

Việc đo lường bắt nguồn từ sự phát triển của các thiết bị như máy đo điện tiếp xúc (1928) và máy đo điện cảm (1930) Mục tiêu chính của đo lường là xác định tỷ lệ giữa đại lượng cần đo và đơn vị đo đã chọn, với kết quả thể hiện dưới dạng trị số tỷ lệ cùng với đơn vị đo Đơn vị đo được quy ước và xác định theo định nghĩa thống nhất hoặc các mẫu vật tại Viện đo lường quốc tế Để đảm bảo độ chính xác trong quá trình đo lường, đơn vị đo cần đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt.

Tính thống nhất trong đo lường là rất quan trọng, vì cùng một đại lượng có thể có nhiều đơn vị đo khác nhau Việc sử dụng đồng thời nhiều đơn vị đo cho mỗi loại đại lượng gây khó khăn lớn cho hợp tác sản xuất, cả trong nước lẫn quốc tế.

Các mẫu chuẩn cần được chế tạo và xử lý đặc biệt để đảm bảo độ bền và ổn định theo thời gian, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và trường điện từ Đơn vị đo được chia thành hai loại cơ bản.

Đơn vị đo cơ bản, hay còn gọi là đơn vị đo độc lập, là những đơn vị được quy ước và không phụ thuộc vào các đơn vị đo khác Ví dụ tiêu biểu bao gồm mét, kilôgam và giây.

Đơn vị đo dẫn suất là loại đơn vị được hình thành từ các đơn vị đo độc lập và có thể bao gồm cả đơn vị dẫn suất khác Ví dụ về các đơn vị đo dẫn suất bao gồm vận tốc (m/s), gia tốc (m/s²), lực (N = m·kg/s²) và áp suất (N/m²).

Hệ thống đơn vị đo được hình thành từ các đơn vị đo cơ bản và đơn vị đo dẫn suất Trong số nhiều hệ đơn vị khác nhau, hệ quốc tế SI (Système International d’Unités) ra đời vào tháng 10/1960 là hệ thống phổ biến nhất Hệ SI bao gồm 6 đơn vị đo cơ bản.

- Mét (m): đơn vị đo chiều dài

- Kilôgam (Kg): đơn vị đo khối lượng

- Giây (s): đơn vị đo thời gian

- Ampe (A): đơn vị đo cường độ dòng điện

- Độ Kelvin (K): đơn vị đo nhiệt độ theo thang nhiệt của nhiệt động lực

- Candela (Cd): đơn vị đo cường độ ánh sáng

Hệ SI quy định hai đơn vị đo cơ bản bổ sung cho góc là Radian (Rad) để đo góc phẳng và Steradian (Sr) để đo góc khối, cùng với 27 đơn vị đo dẫn suất khác cho các đại lượng cơ, quang, điện và điện từ.

Trong ngành cơ khí chế tạo máy, kích thước dài thường được đo bằng milimét (mm) hoặc micrômét (μm), trong khi kích thước góc được đo bằng độ (ký hiệu °).

Dù thiết bị đo được chọn chính xác và phương pháp đo hoàn thiện, kết quả đo vẫn không thể đạt được sự chính xác tuyệt đối Khi đo nhiều lần cùng một đại lượng trong điều kiện không đổi, kết quả cũng sẽ khác nhau Mỗi lần đo chỉ cung cấp giá trị gần đúng với giá trị thật, và sai lệch giữa giá trị chỉ thị và giá trị thật được gọi là sai số đo, phản ánh mức độ chính xác của phép đo.

Có những nguyên nhân dẫn đến so số đo như sau:

- Sai số do dụng cụ đo

- Sai số do phương pháp đo

- Sai số do môi trường đo, chủ yếu do nhiệt độ

- Sai số do lực đo và dao động của lực đo

- Sai số do ảnh hưởng của chất lượng bề mặt chi tiết đo

- Sai số do người đo

4.1.2 Đồng hồ so Đồng hồ so là thiết bị đo có mặt số, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất và chế tạo với những công dụng sau:

- Kiểm tra kích thước chi tiết bằng phương pháp đo so sánh trong sản xuất hàng loạt

- Kiểm tra sai lệch về hình dạng của bề mặt cũng như sai lệch về vị trí tương quan giữa các bề mặt trên chi tiết

Đồng hồ so được sử dụng để điều chỉnh máy móc trong sản xuất hàng loạt và gá đặt chính xác chi tiết trước khi gia công trong sản xuất đơn chiếc hoặc sửa chữa Có nhiều kiểu đồng hồ so với cấu trúc khác nhau, nhưng về cơ bản, chúng thường bao gồm các bộ phận chính sau đây.

- Bộ phận cảm gồm đầu đo, thanh đo, …

- Bộ phận chuyển đổi và khuếch đại

- Bộ phận chỉ thị gồm mặt số, kim chỉ thị, …

- Bộ phận ổn định gồm lò xo và các chi tiết phụ khác

(a) Đồng hồ so hiển thị số với thanh đo chuyển động tịnh tiến

(b) Đồng hồ so chân gập có thanh đo chuyển động lắc

(c) Đồng hồ so điện tử

Hình 4.1 Lắp ghép hoàn chỉnh mô hình Khi sử dụng, đồng hồ so thường được gá vào các loại đế gá với kết cấu khác nhau như Hình 4.2

Hình 4.2 Đế gá đồng hồ so 4.1.3 Quy trình đo

Bước đầu tiên là đặt mô hình cơ cấu mềm vào giá đỡ đúng vị trí và lắp ghép bộ phận tác động lực vào khung nhôm định hình Sau đó, gắn khung nhôm vào tấm đế và siết bu lông để cố định chân giá đỡ Tiếp theo, gắn đồng hồ so vào vị trí thích hợp, lưu ý rằng hai đồng hồ so ở vị trí input không nên để kim chạy vào quá nhiều để tránh ảnh hưởng đến kết quả đo Ngược lại, ở vị trí Output, đồng hồ so nên tiến vào nhiều hơn để đảm bảo mô hình tịnh tiến vào trong mà không làm sai lệch kết quả thực nghiệm.

Để thực hiện thí nghiệm, trước tiên điều chỉnh đồng hồ so về vạch số 0 Sau đó, sử dụng cờ lê siết bulong đẩy cho đến khi cảm thấy cứng tay Kết quả trên đồng hồ so sẽ cho biết vị trí biến dạng đàn hồi tối đa mà mô hình cơ cấu mềm có thể chịu Ghi nhận kết quả và thả lỏng bulong đẩy, rồi điều chỉnh đồng hồ so về vạch số 0 Từ giá trị tối thiểu là 0 và giá trị tối đa đã thu được, chia ra 10 khoảng vị trí chuyển vị của mô hình theo giá trị tăng dần Giá trị Input sẽ là trung bình cộng của 2 giá trị input ở 2 bên của mô hình Mỗi trường hợp sẽ đo 3 mô hình ngẫu nhiên và tính toán giá trị Input cùng giá trị trung bình Output của 3 mẫu.

Bước 3: Ghi nhận kết quả thực nghiệm của từng trường hợp.

Kết quả đo biến dạng

Qua quá trình làm thực nghiệm đo biến dạng đàn hồi của mô hình cơ cấu mềm dạng “Bridge

Bài viết trình bày các loại vật liệu nhựa như PP, ABS và HDPE, tương ứng với các tỷ lệ trộn nhựa tái sinh từ 0% đến 25% Kết quả biến dạng đàn hồi của các trường hợp này được thể hiện trong các bảng sau Giá trị Input là trung bình cộng của hai giá trị chuyển vị đầu vào ở hai bên mô hình, trong khi ba giá trị Output 1, 2 và 3 đại diện cho chuyển vị đầu ra của ba mô hình được đo Giá trị Avg Out là giá trị trung bình của ba đầu ra được đo.

- Trường hợp trộn 25% nhựa PP tái sinh:

Bảng 4.1 Bảng thông số thí nghiệm ép mô hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 25% trộn vật liệu nhựa PP tái sinh Input (μm) 0 34 53 64,5 74 86 101,5 112,5 120 132 157

Bảng 4.2 Bảng thông số thí nghiệm ép mô hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 20% trộn vật liệu nhựa PP tái sinh Input (μm) 0 34 53 64,5 74 86 101,5 112,5 120 132 157

Bảng 4.3 Bảng thông số thí nghiệm ép mô hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 15% vật liệu nhựa PP tái sinh Input (μm) 0 34 53 64,5 74 86 101,5 112,5 120 132 157

Output 1 (μm) 0 109 218 293 380 430 521 600 651 735 875 Output 2 (μm) 0 120 211 301 352 446 528 630 670 748 850 Output 3 (μm) 0 97 206 310 360 438 533 614 658 695 843 Avg Out (μm) 0 109 212 301 364 438 527 615 660 726 856

Bảng 4.6 Bảng thông số thí nghiệm ép mô hình với vật liệu nhựa PP trường hợp 0% vật liệu nhựa PP tái sinh Input (μm) 0 34 53 64,5 74 86 101,5 112,5 120 132 157 Output 1 (μm) 0 158 270 345 410 503 580 659 695 790 896 Output 2 (μm) 0 140 252 332 420 495 592 655 710 812 873 Output 3 (μm) 0 136 250 339 412 497 579 640 714 790 890 Avg Out (μm) 0 145 257 339 414 498 584 651 706 797 886

Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện biến dạng đàn hồi của những trường hợp với vật liệu nhựa PP

- Trường hợp trộn 25% nhựa ABS tái sinh:

Bảng 4.7 Bảng thông số thí nghiệm ép mô hình với vật liệu nhựa ABS trường hợp 25% vật liệu nhựa ABS tái sinh Input (μm) 0 15 27 34 41 45 55 63 70 85 115

Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện biến dạng đàn hồi của những trường hợp với vật liệu nhựa ABS

- Trường hợp trộn 25% nhựa HDPE tái sinh:

Bảng 4.13 Bảng thông số thí nghiệm ép mô hình với vật liệu nhựa HDPE trường hợp 25% vật liệu nhựa HDPE tái sinh Input (μm) 0 15 25 40 50 63 80 95 113 138 175

Phân tích kết quả thực nghiệm

Qua quá trình thực nghiệm, các mô hình cơ cấu mềm “Bridge – Type” cho thấy tính chất đàn hồi rõ rệt trong đo biến dạng Sự gia tăng đáng kể của độ biến dạng đàn hồi giữa các trường hợp thực nghiệm với cùng giá trị chuyển vị đầu vào chứng tỏ khả năng hoạt động linh hoạt và đáp ứng hiệu quả với tải trọng thay đổi của mô hình.

Từ kết quả thực nghiệm với nhựa PP có ở bảng 4.1 đến bảng 4.6, em rút ra được những nhận xét như sau:

Tỉ lệ trộn vật liệu nhựa PP tái sinh ảnh hưởng lớn đến khả năng biến dạng đàn hồi của mô hình cơ cấu mềm "Bridge – Type" Khi tỉ lệ trộn nhựa tái sinh tăng lên, khả năng biến dạng đàn hồi của mô hình giảm, với giá trị đầu ra trung bình giảm dần từ trường hợp không trộn đến trường hợp trộn 25% nhựa PP tái sinh Trong các thử nghiệm, trường hợp trộn 5% nhựa PP tái sinh cho thấy hiệu suất tốt nhất, không tính đến trường hợp không trộn nhựa tái sinh.

Mô hình này cho thấy khả năng tạo ra độ khuếch đại chuyển vị lớn, với giá trị chuyển vị đầu ra gấp khoảng 5 lần so với giá trị chuyển vị đầu vào Tỉ lệ khuếch đại này tăng lên khi tỉ lệ trộn vật liệu nhựa PP tái chế giảm.

Đồ thị ở hình 4.1 cho thấy mối quan hệ giữa giá trị chuyển vị đầu vào trung bình cộng của 2 giá trị Input và giá trị chuyển vị đầu ra trung bình cộng của 3 mô hình trong 6 trường hợp khác nhau Các điểm trên đồ thị minh họa sự ảnh hưởng của tỷ lệ trộn nhựa tái sinh PP đến độ biến dạng đàn hồi Cụ thể, trường hợp không trộn nhựa PP tái sinh đạt giá trị chuyển vị đầu ra cao nhất, cho thấy độ biến dạng đàn hồi lớn nhất Ngược lại, giá trị chuyển vị đầu ra giảm dần khi tăng tỷ lệ trộn từ 5% đến 25% nhựa PP tái sinh, với trường hợp 25% có giá trị thấp nhất, mặc dù sự chênh lệch giữa các trường hợp không đáng kể.

Khi sử dụng nhựa PP tái sinh ở tỉ lệ thấp từ 0% đến 10%, độ biến dạng đàn hồi giảm đáng kể khi tỉ lệ trộn tăng, cho thấy ảnh hưởng lớn của nhựa tái sinh đến tính linh hoạt và đàn hồi của mô hình Từ tỉ lệ 10% đến 25%, độ biến dạng đàn hồi tiếp tục giảm, nhưng với tốc độ chậm hơn Tỉ lệ 10% có thể được xem là ngưỡng tối ưu để duy trì khả năng biến dạng đàn hồi của mô hình cơ cấu mềm.

Với kết quả thực nghiệm của những trường hợp với nhựa ABS có ở bảng 4.7 đến bảng 4.12, em rút ra được những nhận xét sau:

Tỉ lệ trộn vật liệu nhựa ABS tái sinh có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng biến dạng đàn hồi của mô hình cơ cấu mềm “Bridge – Type”, tương tự như các trường hợp thực nghiệm với nhựa PP.

Mô hình này tạo ra độ khuếch đại chuyển vị lớn, với giá trị chuyển vị đầu ra gấp khoảng 6 lần so với giá trị chuyển vị đầu vào Tỉ lệ khuếch đại này tăng dần khi giảm tỉ lệ trộn vật liệu nhựa ABS tái chế.

Đồ thị ở hình 4.2 cho thấy mối quan hệ giữa giá trị chuyển vị đầu vào và đầu ra khi sử dụng nhựa ABS với các tỷ lệ trộn khác nhau Trục x biểu thị giá trị chuyển vị đầu vào trung bình cộng của hai giá trị Input, trong khi trục y thể hiện giá trị chuyển vị đầu ra trung bình cộng của ba mô hình trong sáu trường hợp Kết quả cho thấy, với cùng giá trị chuyển vị đầu vào, trường hợp không trộn nhựa ABS tái sinh đạt giá trị đầu ra cao nhất, chỉ ra rằng độ biến dạng đàn hồi ở trường hợp này là cao nhất.

Giá trị chuyển vị đầu ra giảm dần từ trường hợp trộn 5% nhựa ABS tái sinh đến các trường hợp trộn 10%, 15%, và 20% Đặc biệt, trường hợp trộn 25% nhựa ABS tái sinh có giá trị chuyển vị đầu ra thấp nhất trong tất cả các trường hợp.

Trong trường hợp không sử dụng nhựa ABS tái sinh, sự chênh lệch giữa các lần đo là không đáng kể, điều này chứng tỏ rằng mô hình cơ cấu mềm có độ ổn định cao trong quá trình phun ép và đo đạc.

Trộn 5% nhựa ABS tái sinh vào mô hình dẫn đến sự giảm nhẹ trong chuyển vị đầu ra so với trường hợp không sử dụng nhựa tái sinh, tuy nhiên mức độ giảm này không đáng kể Điều này cho thấy tỷ lệ trộn 5% nhựa ABS tái sinh chỉ có tác động nhỏ đến độ biến dạng đàn hồi của mô hình Mặc dù giữa các lần đo có sự chênh lệch, nhưng sự khác biệt này không lớn.

Khi trộn 10% nhựa ABS tái sinh, sự chuyển vị đầu ra giảm đáng kể so với trường hợp không trộn, cho thấy sự khác biệt giữa ba lần đo mô hình gia tăng Điều này chỉ ra rằng sự ổn định giữa các mô hình đo đạc có sự thay đổi đáng kể hoặc có sự không đồng đều trong quá trình đo Trường hợp này có thể đánh dấu ngưỡng mà tại đó mô hình bắt đầu thay đổi rõ rệt về tính đàn hồi và ổn định của cơ cấu mềm.

Trộn 15% nhựa ABS tái sinh dẫn đến việc giảm giá trị chuyển vị đầu ra so với việc không sử dụng nhựa tái sinh Mô hình thể hiện tính đàn hồi kém hơn và có sự chênh lệch lớn giữa ba lần đo Tỉ lệ trộn này có thể làm mô hình mất tính ổn định và không đáng tin cậy trong ứng dụng thực tế.

Khi trộn 20% và 25% nhựa ABS tái sinh, giá trị chuyển vị đầu ra giảm mạnh so với trường hợp không trộn Sự chênh lệch giữa ba lần đo mô hình ở hai trường hợp cho thấy mô hình cơ cấu mềm thiếu tính ổn định.

Với kết quả thực nghiệm của những trường hợp với nhựa HDPE có ở bảng 4.13 đến bảng 4.18, em rút ra được những nhận xét sau:

Tương tự như hai loại nhựa PP và ABS, tỷ lệ trộn vật liệu HDPE tái sinh cũng ảnh hưởng đến khả năng biến dạng đàn hồi của mô hình cơ cấu mềm.

Tiêu đề	Thực Nghiệm Đo Biến Dạng Của Sản Phẩm Phun Ép Nhựa Với Các Tỉ Lệ Vật Liệu Tái Chế
Tác giả	Nguyễn Lê Duy Lợi
Người hướng dẫn	ThS. Huỳnh Đỗ Song Toàn
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Chế Tạo Máy
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	7,8 MB