Khảo sát quá trình gia và giải nhiệt cho Insert xoay trong khuôn phun ép

Nội dung chính của đồ án: - Tìm hiểu các bước trong mô phỏng quá trình gia và giải nhiệt cho Insert - Thiết kế mô hình mô phỏng quá trình gia và giải nhiệt cho Insert - Tiến hành mô phỏn

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết

Công nghệ ép phun nhựa là một trong những công nghệ quan trọng trong sản xuất hàng tiêu dùng có chất liệu là nhựa.Trong quá trình ép phun, việc lòng khuôn không được giữ ở mức nhiệt độ cao phù hợp sẽ làm tăng sự hình thành của lớp nguội của dòng nhựa tiếp xúc với bề mặt lòng (Frozen layer) trong quá trình dòng nhựa di chuyển, qua đó, khả nặng chảy của dòng nhựa sẽ khó hơn

Nhiệt độ lòng khuôn là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm đầy lòng khuôn Trong đó, có một số khuyết tật sản phẩm như sự co rút không đồng đều trên toàn sản phẩm, độ bóng bề mặt, ứng suất dư và hiện tượng đường hàn trên sản phẩm có khả năng suất hiện và bị trầm trọng hơn ở sản phẩm khi lòng khuôn được gia nhiệt quá thấp hoặc nhiệt phân phối cho lòng khuôn không đồng đều Việc giữ cho lòng khuôn có nhiệt độ cao ở phân đoạn điền đầy nhựa có thể khả năng rất cao loại bỏ hoặc giảm bớt các vấn đề gặp trong quá trình ép sản phẩm

Thông thường, khi nói đến việc gia nhiệt lòng khuôn, việc cho hai chất lỏng nước hoặc dầu nóng đi qua khuôn sẽ là một trong những sự lựa chọn phổ biến Bên cạnh đó, cũng có một số phương pháp khác áp dụng điện trở vào quá trình gia nhiệt cũng đang được nghiên cứu và thử nghiệm ở một số nước Tuy nhiên, những phương pháp kể trên vẫn còn tồn động những hạn chế nhất định khi không thể đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm

Trong một chu kỳ ép, thời gian của quá trình giải nhiệt trung bình chiếm gần 67% tổng thời gian chu kỳ ép Tuy nhiên, phương pháp giữ nhiệt cao ở quá trình nhựa điền đầy lòng khuôn lại khiến cho thời gian làm mát sản phẩm đang ép bị kéo dài hơn so với điều kiện ép bình thường.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Hiện nay, bên cạnh các sản phẩm nhựa tiêu dùng, một linh kiện bộ phận máy cũng được lựa chọn gia công theo phương pháp ép phun Điều này nhằm làm nhẹ đi khối lượng tổng chể máy và giảm chi phí sản xuất Vì thế, công nghệ phun ép sản phẩm nhựa đang gặp thử thách để theo kịp với xu hướng thiết kế chi tiết có yêu cầu kỹ thuật cao và phức tạp như: cơ tính vật liệu nhựa, thông số ép phun, yêu cầu về mày ép, các qui trình ép phun mới

Một trong những vấn đề cũng được chú ý không kém đó là nhiệt độ khuôn trong quá trình điền đầy lòng khuôn Nếu trong suốt quá trình nhựa điền đầy khuôn, giá trị nhiệt độ chuyển pha (glass transition temperature) của vật liệu nhựa thấp hơn giá trị nhiệt độ khuôn được duy trì, quá trình phun ép sẽ có những ưu điểm như: giảm áp suất cần để ép nhựa đầy

2 lòng khuôn, khả năng điền đầy khuôn tăng lên Quá trình này góp phần làm cho chất lượng sản phẩm tốt hơn, giảm khả năng xuất hiện khuyết tật trên sản phầm và chi phí vận hành Bên cạnh đó, về thiết bị sản xuất, máy ép phun sẽ hoạt động tốt hơn và nâng cao tuổi thọ làm việc của máy Vì thế, điều khiển nhiệt độ lòng khuôn là một trong những yếu tố mang ý nghĩa quan trọng trong quá trình phun ép [13-15]

Phương pháp tăng nhiệt độ lòng khuôn lại khiến cho quá trình làm mát khuôn bị kéo dài hoặc phải tăng thông số nhiệt độ nước, điều này có thể khiến cho bộ phận làm mát bị quá tải Vấn đề được đặt ra ở đây là cân bằng nhiệt độ khuôn để dòng chảy nhựa điền đầy và thời gian của quá trình làm mát Cho nên nhóm em chọn nghiên cứu đề tài: “Khảo sát quá trình gia và giải nhiệt cho Insert xoay trong khuôn phun ép”.

Mục tiêu nghiên cứu

- Nêu những điểm chính của quá trình ép phun và gia nhiệt khuôn

- Mô phỏng quá trình gia và giải nhiệt khuôn

- Khảo sát kết quả mô phỏng nhiệt độ trên phần mềm Ansys, ứng dụng lý thuyết truyền nhiệt bằng khí nóng và tiến hành thực nghiệm gia nhiệt cho Insert, từ đó so sánh đưa ra kết luận về tính hiệu quả của phương pháp

- Khảo sát kết quả mô phỏng giải nhiệt trên phần mềm Ansys, từ đó đưa ra hiệu quả của phương pháp giải nhiệt trực tiếp bằng nước lên Insert

- Sử dụng các kết quả mô phỏng và thực nghiệm đo được tiến hành thí nghiệm ép phun sản phẩm với thông số nhiệt độ, thời gian khác nhau

- Tìm hiểu, làm quen việc nghiên cứu khoa học và áp dụng những kiến thức đã đúc kết để trang bị vào các trường hợp thực tế

- Qua các kết quả khảo sát được từ thực nghiệm và mô phỏng có thể xác định được nhiệt độ tối ưu cho những sản phẩm có bề dày mỏng khác nhau.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Tồng quan về quá trình ép phun và gia nhiệt khuôn

- Insert xoay trong khuôn phun ép

- Khảo sát gia nhiệt cho Insert xoay trong khuôn phun ép

- Ứng dụng kết quả khảo sát, tiến hành ép thử sản phẩm

- Đề tài nghiên cứ được thực hiện với trang thiết bị ở khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.CHM

- Thời gian nghiên cứu bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2023

- Nội dung nghiên cứu từ các tài liệu tham khảo trên Internet và giáo trình, đồng thời kết hợp với sự chỉ dẫn từ giáo viên hướng dẫn, các thầy cô bộ môn có liên quan

- Khảo sát thực nghiệm gia nhiệt cho Insert bằng khí nóng để đưa ra kết quả

- Khảo sát với lần lượt các trường hợp thay đổi nhiệt độ gia nhiệt, cùng thời gian gia nhiệt 25s, bước thời gian khảo sát 1s

- Tiến hành phân tích gia nhiệt trên phần mềm Ansys với cùng các thông số thực nghiệm trên

- Tiến hành phân tích gia nhiệt trên phần mềm Ansys với các thông số thay đổi về kích thước của Insert để khảo sát được kích thước Insert cho ra kết quả gia nhiệt tối ưu nhất

- Phân tích quá trình giải nhiệt Insert thông qua mô phỏng dựa vào kết quả nhiệt đo được trong thực nghiệm

- Ép thử sản phẩm trên máy ép dưới sự thay đổi của thông số nhiệt độ và thời gian bằng phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng.

Phương pháp nghiên cứu

Bên cạnh từ sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, các phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng bao gồm:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu các lý thuyết về các quá trình gia nhiệt cho khuôn, hệ thống gia nhiệt và điều khiển nhiệt độ khuôn

- Phương pháp nghiên cứu, thực nghiệm thực tiễn: tiến hành các thực nghiệm liên quan như thực nghiệm gia nhiệt và ép phun

- Phương pháp phân tích: kết hợp lý thuyết mô phỏng và thực nghiệm để phân tích các vấn đề, dữ liệu thu thập được đưa ra kết quả nghiên cứu theo các thông số mô phỏng và thực nghiệm ban đầu

- Truy cập mạng Internet: Internet là tài liệu phong phú và hữu ích cho con người Nó chứa đựng nhiều thông tin mới nhất, những tiến bộ của khoa học kỹ thuật

- Tự nghiên cứu: Sau khi đã tham khảo tài liệu, ý kiến của giảng viên hướng dẫn và tìm thông tin trên internet, nhóm nghiên cứu sẽ tự đưa ra phương pháp thiết kế, chế tạo phù hợp với khả năng và hình thành một mô hình khuôn thí nghiệm gia nhiệt phù hợp

Kết cấu của ĐATN

Nội dung của ĐATN bao gồm 7 chương với nội dung tóm tắt như sau: Chương 1: Giới thiệu

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 4: Các phương án gia nhiệt Insert

Chương 5: Mô hình mô phỏng và thực nghiệm

Chương 6: Kết quả mô phỏng và thực nghiệm

Chương 7: Kết luận và kiến nghị

TỔNG QUAN

Phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng

Phương pháp gia nhiệt cho Insert trong khuôn phun ép bằng khí nóng là phương pháp hoàn toàn mới Phương pháp này thực hiện như sau: sử dụng máy khò nhiệt thổi trực tiếp lên bề mặt Insert để gia nhiệt cho Insert Ưu điểm của phương pháp:

- Gia nhiệt nhanh chóng, nhiều vị trí

- Máy móc đơn giản,dễ sử dụng và tìm kiếm trên thị trường

- Có giới hạn nhiệt độ và lưu lượng gia nhiệt

- Khi máy hoạt động có tiếng ồn

Các nghiên cứu liên quan đến đề tài

“Ứng dụng công nghệ gia nhiệt bằng khí cho lòng khuôn mỏng”: là một trong những nghiên cứu trước đó được thực hiện

- Nghiên cứu đã ứng dụng khí nóng gia nhiệt cho Insert có lòng khuôn mỏng

Hình 2.1 Bản vẽ 2D tấm Insert [2]

Trên cùng một khuôn, 2 sản phẩm sẽ được thiết kế giống nhau về hình dạng, kích thước, chiều dài dòng chảy và runner nhưng được đặt tại 2 vị trí khác nhau nhằm mục đích nghiên cứu và chứng minh sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên sản phẩm trong quá trình ép Ở vị trí 1, sản phẩm trên tấm Insert thiết kế riêng có tháo, lắp trên lòng khuôn Đây là vị trí Insert chịu ảnh hưởng trực tiếp từ quá trình gia nhiệt bằng khí và giải nhiệt bằng nước

Hình 2.3 Vị trí 1 đặt Insert [2]

7 Ở vị trí 2, Sản phẩm trên Insert được gia công trực tiếp trên lòng khuôn Đây là vị trí sản phẩm không chịu ảnh hưởng trực tiếp từ quá trình gia nhiệt bằng khí và giải nhiệt bằng nước

Hình 2.4 Vị trí 2 đặt Insert [2]

Hình 2.5 Cấu tạo bộ phận heating xoay [2]

Hình 2.6 Cấu tạo các chi tiết chính của bộ khuôn [2]

Thông số mô phỏng và thực nghiệm gia nhiệt:

- Thay đổi thời gian gia nhiệt: 5s, 10s, 15s, 20s, 25s

- Thay đổi nhiệt độ gia nhiệt: 300 o C, 350 o C, 400 o C, 450 o C, 500 o C

Thông số mô phỏng và thực nghiệm giải nhiệt: thời gian giải nhiệt: 1s, nhiệt độ Insert khoảng 200 o C (dựa vào thực nghiệm gia nhiệt)

Kết quả gia nhiệt đạt được: giữa mô phỏng và thực nghiệm

- Nhiệt độ Insert đạt được trung bình qua các trường hợp gia nhiệt là: 200 o C

Hình 2.7 So sánh kết quả gia nhiệt giữa mô phỏng và thực nghiệm [2]

Heating Time: 20s Inlet Temperature: 500 o C Insert Temperature: 30 o C

Length: 50 mm Width: 10 mm Thickness: 0.5 mm Gate Height: 20 mm

Hình 2.8 Biểu đồ khảo sát nhiệt độ gia nhiệt tấm Insert [2]

Kết quả giải nhiệt đạt được:

- Một trong những kết quả giải nhiệt của nghiên cứu với nhiệt độ nước giải nhiệt: 30 o C, nhiệt độ Insert 200 o C

Hình 2.9 Kết quả giải nhiệt [2]

Hình 2.10 Sản phẩm ép thử [2]

Những tồn tại của đề tài và phương hướng giải quyết

Đề tài “Ứng dụng công nghệ gia nhiệt bằng khí cho lòng khuôn mỏng” đã nghiên cứu được sự ảnh hưởng của nhiệt độ lòng khuôn đến quá trình điền đầy và thời gian phun ép

Nghiên cứu đã áp dụng ép thử thành công sản phẩm có bề dày mỏng

Những hạn chế, tồn tại của đề tài đã nêu:

- Trong quá trình làm mát, nước còn tràn vào lòng khuôn

- Kích thước Insert còn khá nhỏ, không thể hiện được tính hiệu quả của phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng đối với Insert có kích thước lớn hơn

- Sản phẩm được thiết kế nằm ở hai lòng khuôn khác nhau: 1 vị trí nằm trên Insert, 1 vị trí được gia công ngay trên tấm khuôn Vì vậy việc khảo sát sẽ bị hạn chế khi ta muốn khảo sát

Insert có kích thước thay đổi thì ta phải gia công lại vị trí sản phẩm trên tấm khuôn hoặc thay cả tấm khuôn mới Như vậy sẽ mất nhiều thời gian và chi phí

- Mặc khác, khi muốn ép các sản phẩm có bề dày khác nhau, thì phải gia công lại tấm khuôn,

- Phân tích kết quả gia nhiệt chưa thể hiện rõ phân bố nhiệt trên toàn bộ tấm Insert

Vì thế, sau đây là các phương hướng được đề ra để giải quyết các hạn chế, tồn tại trên sẽ được thực hiện trong ĐATN này:

- Thiết kế lại tấm Insert có kích thước lớn hơn nhiều so với kích thước của nghiên cứu trước đó

- Gia công 2 lòng khuôn ngay trên 1 tấm Insert, lòng khuôn 1 sẽ được gia và giải nhiệt trực tiếp, lòng khuôn 2 còn lại sẽ chỉ chịu ảnh hưởng gián tiếp của quá trình gia nhiệt và giải nhiệt của lòng khuôn kia

- Gia công các tấm Insert với các bề dày khác nhau ở lòng khuôn 1 để khảo sát quá trình gia và giải nhiệt được hiệu quả Mặc khác, sử dụng các tấm Insert với bề dày khác nhau để tiến hành ép thử xem tấm Insert nào cho ra sản phẩm tối ưu với cùng mốc nhiệt độ gia nhiệt

- Phân tích kết quả gia nhiệt thu được trong mô phỏng và thực nghiệm theo nhiều phương hướng khác nhau: phân tích biểu đồ nhiệt theo cả 2 phương dài và rộng để khảo sát được rõ hơn,

- Gia nhiệt sẽ được khảo sát với 2 phương án khác nhau với 2 mỏ khò gia nhiệt khác nhau để kết quả phân bố nhiệt đa dạng hơn, từ đó xác định được phương án gia nhiệt hiệu quả hơn

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Khuôn ép nhựa

Ngoài core và cavity thì trong khuôn còn rất nhiều bộ phận khác Các bộ phận này lắp ghép với nhau tạo thành những hệ thống cơ bản của bộ khuôn [1]:

- Hệ thống dẫn hướng và định vị: chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, vòng định vị, chốt hồi…

- Hệ thống dẫn nhựa vào lòng khuôn: bạc cuống phun, kênh dẫn nhựa…

- Hệ thống đẩy sản phẩm: chốt đẩy, chốt hồi, chốt đỡ, bạc chốt đỡ, tấm đẩy, tấm giữ…

- Hệ thống lõi mặt bên: lõi mặt bên, má lõi, thanh dẫn hướng, cam chốt xiên, xylanh thủy lực…

- Hệ thống làm nguội: đường nước, rãnh, ống dẫn nhiệt, đầu nối…

Hình 3.1 Cơ cấu chung của bộ khuôn Bảng 3.1 Các bộ phận cơ bản của khuôn

1 – tấm kẹp trước 6 – bạc cuống phun 11 – chốt hồi 16 – tấm giữ

2 – sản phẩm nhựa 7 – khóa khuôn cái 12 – gối đỡ 17 – chốt định vị

3 – đường làm nguội 8 – khóa khuôn đực 13 – tấm kẹp sau 18 – lò xo

4 – vòng định vị 9 – bạc dẫn hướng 14 – ty lói 19 – đấu nối

5 – kênh dẫn nhựa 10 – chốt dẫn hướng 15 – tấm đẩy 20 – tấm kẹp sau

Quá trình gia nhiệt

Quá trình gia nhiệt cho khuôn nhằm mục đích giữ nhiệt độ khuôn cao, từ đó có thể giảm bớt hoặc loại bỏ các vấn đề về ép Mặt khác, khi nhiệt độ khuôn tăng quá cao thì quá trình giải nhiệt khuôn nhựa sẽ kéo dài, dẫn đến việc chu kỳ phun ép sẽ kéo dài thời gian, làm cho giá thành sản phẩm tăng Chính vì vậy việc điều khiển nhiệt độ khuôn trong quá trình phun ép là vấn đề quan trọng.

Các phương pháp gia nhiệt

Dựa vào ảnh hưởng nhiệt độ lên tấm khuôn, quá trình gia nhiệt cho khuôn phun ép được chia làm hai nhóm chính: gia nhiệt cả tấm khuôn (volume heating) và gia nhiệt chỉ bề mặt khuôn (surface heating) Trong nhóm phương pháp thứ nhất, phương pháp gia nhiệt bằng hơi nước (hoặc tên tiếng Anh là steam heating) (Hình 3.6) [6,7] có thể đạt được tốc độ gia nhiệt từ 10°C/s đến 30°C/s Độ gia nhiệt theo phương pháp này không được đánh giá cao và quá trình giải nhiệt cho khuôn cũng sẽ gặp nhiều khó khăn

Hình 3.2 Hệ thống gia nhiệt bằng hơi nước (Steam heating) Để tăng nhiệt độ khuôn với chi phí thấp, sử dụng cơ lưu chất là nước ở nhiệt độ cao 900°C hoặc 1000°C có thể được sử dụng Còn với những trường hợp nhiệt độ khuôn được yêu cầu cao hơn 1000°C, nước cần được nén với áp suất cao để ngăn hiện tượng bay hơi của nước, hoặc lưu chất là dầu nóng sẽ được sử dụng Phương án đầu (dùng nước ở áp suất cao) có thể làm giảm tuổi thọ các vị trí nối của các kênh lưu chất và các vấn đề an toàn trong quá trình sử dụng cũng cần được xem xét Ngoài ra, tiêu hao năng lượng cũng là một vấn đề cần được lưu ý Với trường hợp dùng lưu chất là dầu (Hình 3.7), khả năng truyền nhiệt giữa lưu chất và khuôn sẽ giảm đáng kể do hệ số truyền nhiệt của dầu thấp [8]

Hình 3.3 Hệ thống gia nhiệt sử dụng lưu chất bằng dầu nóng

Trong các nghiên cứu khác, tốc độ gia nhiệt được cải tiến đáng kể khi phương pháp gia nhiệt cho bề mặt khuôn được sử dụng Quá trình điền đầy của nhựa vào lòng khuôn được cải thiện khi khi một lớp cách nhiệt được phủ lên bề mặt lòng khuôn Phương pháp này có thể tăng nhiệt độ bề mặt khuôn lên khoảng 250°C Sau đó, hệ thống gia nhiệt bằng tia hồng ngoại (infrared heating) (Hình 3.8) [6,8,12,16], được nghiên cứu và ứng dụng cho khuôn phun ép nhựa

Bên cạnh phương pháp dùng tia hồng ngoại để gia nhiệt cho khuôn, phương pháp dùng điện trở (Hình 3.9) [13] cũng đã được đề xuất và nghiên cứu Tuy nhiên, trong quá trình ứng dụng, nhưng phương pháp này thường chỉ sử dụng để hỗ trợ làm nóng khuôn ở nhiệt độ cao, đặc biệt là với những khuôn có thành mỏng Hơn nữa, phương pháp dùng điện trở thường được ứng dụng như bổ trợ nhiệt và chỉ có khả năng tăng nhiệt độ khuôn 20°C đến 30°C

Hình 3.4 Hệ thống gia nhiệt cho khuôn bằng tia hồng ngoại

Hình 3.5 Phương pháp gia nhiệt bằng điện trở Để giải quyết vấn đề này, nhiều phương pháp điều khiển nhiệt độ khuôn đã được đề xuất và nghiên cứu trong những năm gần đây Mục đích chính là để hạn chế lớp nguội

(Frozen layer) bằng phương pháp sử dụng bề mặt khuôn có nhiệt độ cao trong quá trình điền đầy và làm nguội cả phần thể tích khuôn và nhựa trong quá trình giải nhiệt Như trình bày trên, để kiểm soát nhiệt độ khuôn, phương pháp phổ biến nhất là thể sử dụng lưu chất với hai loại nhiệt độ (Hình 3.10) Ưu điểm của phương pháp này là khả năng ứng dụng cho tất cả các loại khuôn khác nhau và không cần thay đổi kết cấu khuôn Tuy nhiên, tiêu hao năng lượng, cũng như thời gian chu kỳ sẽ tăng đáng kể Ngoài ra để gia nhiệt từ bên ngoài khuôn, ta có thể sử dụng phương pháp gia nhiệt bằng phương pháp cảm ứng từ (Hình 3.11) [5], phương pháp này giúp cung cấp nhiệt trực tiếp cho bề mặt khuôn và không làm nhiệt độ của cả tấm khuôn tăng cao trong suốt chu trình Tuy nhiên, để thiết kế được bộ cảm ứng từ phù hợp, công ty sản xuất cần tính toán cẩn thận và tốn thêm chi phí thử nghiệm

Hình 3.6 Phương pháp kết hợp hai nguồn nhiệt độ cho gia nhiệt khuôn

Kênh làm mát (đầu vào)

Kênh làm mát (đầu ra)

Hình 3.7 Phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ

Phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ [5] được kết hợp với lưu chất giải nhiệt nhằm điều khiển nhiệt độ khuôn Phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ có những ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác như: tốc độ gia nhiệt cao, thời gian gia nhiệt có thể

17 kéo dài đến 20 giây và có thể ứng dụng cho khuôn phun ép như một module đính kèm, nghĩa là không cần thay đổi kết cấu khuôn có sẵn

Tuy nhiên, hiện nay, các thiết kế của cuộn dây gia nhiệt chỉ giới hạn ở dạng 2D, toàn bộ cuộn dây chỉ được bố trí trên hai mặt phẳng Điều này ảnh hưởng không tốt đến phân bố nhiệt độ trên bề mặt của khuôn Đây cũng là một trong những nguyên nhân làm tăng độ cong vênh của sản phẩm nhựa sau khi phun ép Để khắc phục hiện tượng này, mô hình cuộn dây 3D được đề xuất nhằm nâng cao độ đồng đều về nhiệt độ của bề mặt khuôn và giảm cong vênh sản phẩm

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng lớp phủ cách nhiệt mỏng để ngăn cản quá trình mất nhiệt của bề mặt khuôn trong quá trình nhựa điền đầy lòng khuôn Kĩ thuật này được áp dụng thành công trong việc sản xuất các sản phẩm quang học Gần đây, Kazerm et al (Hình 3.12) đã đề xuất một phương pháp mới trong quá trình thiết kế khuôn Với ý tưởng của Kazerm, bề mặt lòng khuôn sẽ được phủ hai lớp: cách nhiệt và dẫn nhiệt Lớp cách nhiệt sẽ tiếp xúc với lòng khuôn nhằm hạn chế quá trình truyền nhiệt từ bề mặt khuôn đến các kênh giải nhiệt Lớp dẫn nhiệt sẽ được phủ trên lớp cách nhiệt nhằm hấp thu nhiệt từ module gia nhiệt bên ngoài khuôn Phương pháp này được ứng dụng trong một số sản phẩm yêu cầu về độ chính xác cũng như cơ tính của sản phẩm cao

Hình 3.8 Phương pháp thiết kế khuôn của kazerm

Ngoài ra, nhằm đáp ứng yêu cầu gia nhiệt cho các bề mặt phức tạp, phương pháp phun khí nóng vào lòng khuôn (gas heating) [3,4,7] đã được nghiên cứu và đánh giá hiệu quả Qui trình gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí nóng đang được tiến hành như (Hình 3.13) Qua quá trình truyền nhiệt đối lưu giữa khí nóng và bề mặt khuôn, nhiệt năng của khí nóng sẽ làm bề mặt khuôn tăng nhiệt độ đến giá trị cần thiết Cuối cùng, khí nóng sẽ dừng phun, và hai tấm khuôn sẽ đóng hoàn toàn Tiếp theo, nhựa nóng chảy sẽ được ép vào lòng khuôn

Hình chiếu bằng Đầu vào khí Đầu vào khí Đầu vào khí

Bước 1 (khuôn đang ở vị trí mở) Đóng khuôn đến vị trí gia nhiệt

Bước 2 (gia nhiệt) Khí nóng được thổi vào để tiếp xúc giữa hai bề mặt khuôn X: khoảng cách khuôn đực và khuôn cái

Bước 3 (tiến hành ép) Đóng khuôn sau khi gia nhiệt và bắt đầu quá trình ép

Hình 3.9 Quy trình gia nhiệt bằng khí nóng cho khuôn phun ép nhựa

Với phương pháp này, nhiệt độ bề mặt khuôn có thể được tăng từ 60 0 C đến 120 0 C trong thời gian 2s Tuy nhiên, quá trình gia nhiệt này sẽ đạt tới trạng thái bảo hòa khi thời gian gia nhiệt kéo dài hơn 4s Ưu điểm của phương pháp “gas heating” là tốc độ gia nhiệt rất cao, và thời gian chu kỳ của sản phẩm sẽ được rút ngắn Tuy nhiên, thiết kế của khuôn phun ép (Hình 2.14) cần được thực hiện lại nhằm tích hợp hệ thống gia nhiệt vào

Hình 3.10 Mô hình thí nghiệm khả năng gia nhiệt cho lòng khuôn

Tuy nhiên, với phương pháp như trên, việc thiêt kế cổng phun khí nóng và hệ thống thoát khí nóng là một trong những thách thức cho người thiết kế khuôn Do đó, với đề tài này, phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng sẽ được thực hiện bằng thiết bị bên ngoài khuôn nhằm đơn giản hóa kết cấu của khuôn

Quá trình giải nhiệt

3.4.1 Khái niệm và mục đích điều khiển nhiệt độ giải nhiệt khuôn

Giải nhiệt khuôn có vai trò giúp nhựa chuyển từ thể lỏng sang thể rắn để hình thành hình dạng sản phẩm cuối cùng Thời gian làm mát chiếm khoảng 70% thời gian chu kỳ khuôn Vì vậy, làm sao để có thể giảm thời gian làm mát nhưng vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm là yếu tố vô cùng quan trọng để giảm thời gian sản xuất

Về mục đích, việc giải nhiệt khuôn giúp giữ cho khuôn có nhiệt độ ổn định để vật liệu nhựa có thể giải nhiệt đều và nhanh, tránh trường hợp giải nhiệt không kịp, từ đó gây ra biến dạng sản phẩm và cuối cùng là sinh ra phế phẩm Ngoài ra, giải nhiệt khuôn còn giúp giảm thời gian chu kỳ ép và tăng năng suất, đáp ứng nhu cầu về sản phẩm

3.4.2 Các phương pháp làm mát

Có hai phương pháp tiêu chuẩn cho hệ thống làm mát: làm mát bằng không khí hoặc làm mát bằng nước [18]

Khuôn làm mát bằng không khí thường không được sử dụng vì chúng mất nhiều thời gian để giảm nhiệt trong khuôn phun, tản nhiệt qua quá trình truyền nhiệt ra không khí xung quanh Nếu môi trường xung quanh của máy ép phun và bản thân khuôn được giữ lạnh, nhiệt lượng tỏa ra không khí sẽ tăng lên Nó cũng có thể yêu cầu chi phí vận hành bổ sung để làm mát không gian

Khuôn làm mát bằng chất lỏng là nguồn làm mát chính, với glycol và nước là hỗn hợp chất lỏng được sử dụng phổ biến nhất Nước cung cấp khả năng làm mát khi nó chảy qua khuôn, lấy nhiệt ra khỏi khuôn Glycol ngăn ngừa sự ăn mòn hình thành trong đường ống làm mát của khuôn và giúp khuôn duy trì nhiệt độ ổn định trong quá trình sản xuất

CÁC PHƯƠNG ÁN GIA NHIỆT INSERT

Yêu cầu của đề tài

- Khảo sát được quá trình gia và giải nhiệt cho Insert xoay trong khuôn phun ép

- Làm rõ sự ảnh hưởng của nhiệt độ lòng khuôn đối với khả năng điền đầy và thời gian ép phun

- Dựa vào kết quả mô phỏng và thực nghiệm đo được, phân tích để thấy được sự hiệu quả của phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng

- Đa dạng các phương án gia nhiệt bằng khí nóng, để khảo sát được ảnh hưởng của các phương pháp đến phân bố nhiệt độ trên lòng khuôn được gia nhiệt trực tiếp nói riêng và trên tấm Insert nói chung.

Phương án thực hiện

Để gia nhiệt cho lòng khuôn được gia nhiệt thêm đa dạng, hai phương án khác nhau đã được thực hiện để từ đó so sánh và thể hiện sự thay đổi phân bố nhiệt độ của tấm Insert khi hình dáng của cổng thổi khí của bộ phận gia nhiệt bị thay đổi

4.2.1 Phương án 1 Đối với phương án 1, mỏ khò nhiệt gom gió tròn truyền thống là hình dáng được nhắm đến đầu tiên khi suy nghĩ đến Vì là hình dáng gom gió cơ bản và sử dụng được hết trên mọi máy khò gia nhiệt, nên mỏ gom khí máy khò nhiệt hình tròn có thể dễ mua trên thị trường mà không cần qua gia công hay sửa chữa

Mặc dù hình dáng đầu thổi gió của máy khò nhiệt cũng là hình tròn, nhưng kích thước của nó lên đến 35 mm Trong khi đó, độ rộng của lòng khuôn cần được gia nhiệt chỉ có 10 mm, đó là chênh lệch khoảng cách quá lớn Vì thế, mỏ gom gió có đầu thổi gió kích thước 22 mm là mỏ gom gió có kích thước đầu thổi nhỏ nhất được bán trên thị trường và sẽ là mỏ khò thích hợp hơn để khảo sát

Hình 4.1 Hình dáng của mỏ khò nhiệt

Hình 4.2 So sáng tiết diện của đầu thổi gió được chọn (màu vàng) và tiết diện của lòng khuôn khảo sát gia nhiệt (màu đen)

4.2.2 Phương án 2 Đối với phương án thứ hai, mỏ gom gió có hình dáng của lòng khuôn sẽ được sử dụng để khảo sát Mỏ gom gió của máy khò có tiết diện gần giống với hình chữ nhật cũng được bán rộng rãi trên thị trường Tuy nhiên, việc chênh lệch kích thước giữa mỏ khò bán trên thị trường và lòng khuôn khảo sát là quá lớn, đặc biệt là về kích thước chiều dài Đối với kích thước đó của mỏ gom gió bán sẵn sẽ là 70 mm, còn kích thước của lòng khuôn khảo sát là 54 mm

Hình 4.3 So sánh tiết diện của mỏ gom gió có sẵn (màu tím) và lòng khuôn khảo sát (màu đen)

Do đó, mỏ gom gió khi được mua vè, trước khi được sử dụng phải qua bước gia công, sửa chữa lại hình dáng để phù hợp hơn với kích thước của lòng khuôn cần khảo sát Từ đó, khi gia nhiệt lòng khuôn để khảo sát, luồng gió sẽ theo hình dáng của đầu gom gió sẽ chỉ gia nhiệt xa nhất là vùng xung quang vùng khảo sát

Hình 4.4 So sánh tiết diện của mỏ gom gió đã được chỉnh sửa (màu tím) và lòng khuôn khảo sát (màu đen)

Hình 4.5 Hình ảnh thực tế của mỏ khò được gia công

Trình tự công việc

Đối với đề tài này, nhóm sẽ chia quá công việc thành 2 phần chính: phần mô phỏng và thực nghiệm

4.3.1 Phần mô phỏng: Đối với phần mô phỏng có thể được chia nhỏ ra thành 2 thành phần nhỏ: nhiệm vụ thành phần mô hình mô phỏng và thành phần mô phỏng

Nhiệm vụ thành phần mô phỏng tức là từ mô hình 3D và thực tế của khuôn và Insert, môi trường khí để mô phỏng gia nhiệt và môi trường khí để mô phỏng giải nhiệt sẽ được tạo ra từ đó Sau đó, tiếp theo là nhiệm vụ thành phần mô phỏng, từ mô hình đã được thiết kế trước, mô hình sẽ được vào môi trường mô phỏng Ansys, thiết lập tài liệu và đưa ra kết quả

Và cuối cùng, từ kết quả hình ảnh mô phỏng trong môi trường Ansys, phần mềm Origin được

23 sử dụng để tổng hợp dữ liệu thu được và trình bày các kết quả thu được dưới dạng biểu đồ để so sánh và đưa ra kết luận

Hình 4.6 Các bước thực hiện mô phỏng

Phần công việc thực nghiệm sẽ bao gồm khảo gia nhiệt tấm Insert trong môi trường

Từ các thông số trong mô phỏng, các thông số cần thay đổi để thể hiện rõ sự hiệu quả của phương pháp gia nhiệt được đúc kết và thực hiện quá trình làm thực nghiệm

MÔ HÌNH MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM

Mô hình mô phỏng

5.1.1 Mô hình khuôn có Insert xoay:

Bộ khuôn được thiết kế ban đầu dựa trên nguyên tắc của hai quá trình là gia nhiệt và giải nhiệt thực hiện cùng một lúc, đồng thời kết hợp với hệ thống insert xoay để thay đổi insert sau mỗi quá trình ép phun

Hình 5.1 Cấu tạo chi tiết của mô hình gia nhiệt khuôn

(1) Tấm Insert 1; (2) tấm khuôn di động; (3) khối nước giải nhiệt; (4) trục quay; (5) gối đỡ;

(6) 4 chốt định vị bộ phận gia nhiệt; (7) hộp khí dương; (8) tấm Insert 2; (9) hộp khí âm; (10) khối chặn; (11) chốt định vị khối chặn; (12) tấm khuôn cố định; (13) Lò xo; (14) thanh nối 2 tấm Insert; (15) bulong

Khuôn được hoạt động như sau: bắt đầu từ cuối thời điểm khuôn được mở ra để lấy sản phẩm, đánh dấu quá trình ép sản phẩm vừa hoàn tất và chuẩn bị bắt đầu lại quá trình ép phun sản phẩm mới Lúc này, hệ thống xoay Insert bắt đầu hoạt động Trục xoay sẽ tiến về hướng khuôn âm và đẩy trục cùng tấm insert ra khỏi khuôn (Bước 1) Tiếp đến, trục xoay sẽ xoay 180° để thay đổi vị trí của hai tấm insert, nhằm thay đổi vị trí tấm Insert đã được gia nhiệt ở hệ thống gia nhiệt xuống vị trí lòng khuôn cho lần ép phun kế tiếp và tấm Insert vừa được sử dụng nằm ở trong lòng khuôn được đưa lên trên hệ thống trên để gia nhiệt (Bước 2) Khi hai tấm insert đã vào vị trí, khuôn sẽ đóng lại và áp bề mặt insert đã gia nhiệt vào lòng khuôn (Bước 3) Cuối cùng, lòng khuôn đóng lại để bắt đầu quá trình ép phun với gia nhiệt đồng thời (Bước 4) Sau đó quá trình được lặp lại (Bước 5)

Quá trình ép phun và gia nhiệt

Hình 5.2 Quá trình hoạt động của mô hình gia nhiệt khuôn

Vai trò của thanh xoay

Hình 5.3 Chu trình ép của khuôn trước và sau khi sử dụng phương pháp

Thông thường, chu trình ép cơ bản chu trình ép cơ bản sẽ diễn ra gồm 3 bước lặp lại liên tục gồm: gia nhiệt, ép phun và giải nhiệt Thế nhưng để rút gọn thời gian quá trình ép phun sản phẩm, quả trình gia nhiệt sẽ được thực hiện song song với hai quá trình còn lại Việc thanh xoay được thiết kế thêm nhằm liên kết hai tấm Insert với nhau Hệ thống này sẽ giúp quá trình thay đổi insert nhanh hơn và đơn giản hơn Từ đó tiết kiệm được thoài gian gia nhiệt riêng cho Insert và làm giảm thời gian chu trình

Cấu tạo của thanh Insert xoay

Thanh Insert xoay về cơ bản sẽ gồm 2 bộ phận chính: thanh xoay và hai tấm Insert thay đổi luân phiên

Thanh xoay là một thanh dài mà ở hai đầu sẽ được nối với hai tấm Insert, ở giữa tâm chiều dài trục sẽ là một lỗ được thiết kế để cố định trên trục xoay, sau mỗi chu trình ép, thanh sẽ xoay 180° để thay đổi vị trí Insert

Tấm Insert sẽ được thay đổi vị trí luân phiên trong quá trình ép phun Trong đó, một tấm Insert sẽ được thực hiện quá trình gia nhiệt ở bộ phận gia nhiệt bên trên, tấm Insert còn lại sẽ ở trong lòng khuôn và thực hiện quá trình ép sản phẩm và giải nhiệt Cả hai quá trình này đều xảy ra trong cùng một thời diểm

Hình 5.4 Cấu tạo bộ phận Insert xoay

5.1.1.3 Tấm Insert Đề tài được thực hiện nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của quá trình gia và giải nhiệt cho khuôn thúc đẩy quá trình vật liệu nhựa điền vào lòng khuôn và rút ngắn thời gian phun ép Để thấy được những sự thay đổi đó, tấm Insert có biên dạng hình chữ nhật chứa cả lòng khuôn khảo sát gia nhiệt, lòng khuôn không gia nhiệt và cả khu vực trong vòng 5 mm xung quanh của 2 lòng khuôn

Hình 5.5 Bản vẽ 2D của tấm Insert

Hình 5.6 Hình ảnh thực tế của tấm Insert trong lòng khuôn

Trên cùng một tấm Insert, hai lòng khuôn sẽ được thiết kế giống nhau về hình dáng, kích thước, chièu dài dòng chảy và runner nhưng được đặt ở hai vị trí khác nhau nhằm mong muốn thể hiện được sự khác biệt về biểu hiện dòng chảy nhựa trong hai lòng khuôn sản phâm khi có và không sử dụng phương gia và giải nhiệt Insert trong quá trình ép Đối với lòng khuôn được khảo sát, lòng khuôn được gia nhiệt sẽ được đặt ở vị trí gần với vị trí nối của tấm Insert Vị trí này cũng sẽ là vị trí khí thổi gia nhiệt của bộ phận gia nhiệt và vị trí đường làm mát của hệ thống kênh làm mát

Lòng khuôn được gia nhiệt

Lòng khuôn không gia nhiệt

Hình 5.7 Vị trí của lòng khuôn khảo sát

29 Đối với lòng khuôn không được khảo sát, lòng khuôn này sẽ vị trí đối xứng với lòng khuôn khảo sát qua tâm của tấm Insert Vì là lòng khuôn không chịu tác động gia nhiệt, vị trí của lòng khuôn ở bộ phận gia nhiệt sẽ không có lỗ khí thồi và đường giản nhiệt chỉ là đường giải nhiệt tiết diện tròn cơ bản

5.1.2 Mô hình mô phỏng gia nhiệt trong Ansys:

5.1.2.1 Khái quát về phần mềm Ansys

ANSYS là một phần mềm mạnh được phát triển và ứng dụng rộng rãi trên thế giới, có thể đáp ứng các yêu cầu nói trên của cơ học Trong tính toán thiết kế cơ khí, phần mềm ANSYS có thể liên kết với các phần mềm thiết kế mô hình hình học 2D và 3D để phân tích trường ứng suất, biến dạng, trường nhiệt độ, tốc độ dòng chảy, có thể xác định được độ mòn, mỏi và phá huỷ của chi tiết Nhờ việc xác định đó, có thể tìm các thông số tối ưu cho công nghệ chế tạo ANSYS còn cung cấp phương pháp giải các bài toán cơ với nhiều dạng mô hình vật liệu khác nhau: đàn hồi tuyến tính, đàn hồi phi tuyến, đàn dẻo, đàn nhớt, dẻo, dẻo nhớt, chảy dẻo, vật liệu siêu đàn hồi, siêu dẻo, các chất lỏng và chất khí

5.1.2.2 Module CFX trong phần mềm Ansys

Module CFX là một chương trình động lực học chất lỏng mục đích chung, hiệu năng cao đã được áp dụng để giải các bài toán dòng chảy đa dạng trong hơn 20 năm qua

Hình 5.8 Tiến trình giải bài toán ANSYS-CFX

CFX được tích hợp trong nền tảng ANSYS Workbench, cung cấp các kết nối hai chiều cao cấp cho tất cả các hệ thống CAD chính, các công cụ tạo và hiệu chỉnh hình học mạnh mẽ với ANSYS DesignModeler, các công nghệ chia lưới cao cấp trong ANSYS Meshing, và dễ dàng kéo và thả truyền dữ liệu và các kết quả để chia sẽ giữa các ứng dụng

Hình 5.9 Giao diện cần thực hiện của CFX

Hình 5.10 Giao diện ANSYS_Fluid Flow(CFX) Đây là giao diện của ANSYS, từ đây ta sẽ xây dựng mô hình, chia lưới, sau đó thiết lập các thông số tùy theo từng trường hợp thí nghiệm sau đó ANSYS sẽ chạy mô phỏng và cho ra kết quả, với kết quả đã thu được ta khai thác hình ảnh, dữ liệu,… từ phần mềm rồi đem kết quả so sánh với kết quả thực nghiệm

5.1.2.3 Các bộ phận chính trong mô hình:

Hình 5.13 Thanh nối 2 tấm Insert

Hình 5.15 Chốt định vị các tấm khuôn với hộp khí

Hình 5.16 Kích thước tấm Insert với bề dày lòng khuôn 0.4mm

Lòng khuôn được gia nhiệt trực tiếp

Bộ phận giải nhiệt trực tiếp cho lòng khuôn được gia nhiệt

Lòng khuôn không được gia nhiệt trực tiếp

Hình 5.17 Mặt trên và mặt dưới của tấm Insert

5.1.2.4 Trình tự các bước trong Ansys:

Bước 1: Tạo mô hình và thiết lập cơ bản trong Geometry

- Xây dựng mô hình hình học bao gồm khối khí (Air) tiếp xúc Insert

- Thiết lập đầu vào và đầu ra của khối khí

Hình 5.18 Mô hình gia nhiệt trong môi trường Geometry

Hình 5.19 Mô hình khối khí tiếp xúc Insert

Hình 5.20 Phần Air Inlet của mô hình

Hình 5.21 Phần Air oulet của mô hình

Bước 2: Mesh ( Chia lưới phần tử cho mô hình)

Sau khi xây dựng xong mô hình hình học cho bài toán, tiến hành chia lưới phần tử cho mô hình vừa tạo ra để phần mềm có thể phân tích trên từng phần tử và đưa ra kết quả chính xác nhất cho bài toán Việc chia lưới càng càng nhiều thì bài toán phân tích càng chính xác

Với bài toán trên, liên kết giữa các phần tử ở dạng contact region và lưới được chia theo dạng inflation cho Air và face sizing cho Insert Bên cạnh đó, để kết quả cho ra được chính xác hơn, sử dụng chức năng body sizing cho phần mô hình Insert

Hình 5.22 Mô hình trong giao diện mesh

Hình 5.23 Thông số chia lưới của mô hình

Face Sizing Element Size: 0.1mm

Body Sizing Element Size: 0.5mm

Hình 5.24 Kết quả chia lưới của mô hình

Bước 3: (Set up) Thiết lập các thông số thuộc tính của các đối tượng, các ràng buộc và các thông số phân tích – mô phỏng

Mô hình thực nghiệm gia nhiệt

5.2.1 Các bộ phận chính trong mô hình thực nghiệm:

Hình 5.60 Tấm khuôn đi động (khuôn dương)

Hình 5.61 Tấm khuôn cố định (khuôn âm)

Hình 5.62 Hình ảnh thực tế các tấm Insert

Tấm Insert Máy khò nhiệt Camera chụp nhiệt

Hình 5.63 Thao tác thực nghiệm gia nhiệt tấm Insert bằng máy khò nhiệt

5.2.2 Mô tả và các bước thực nghiệm gia nhiệt:

Mô tả thực nghiệm gia nhiệt:

- Nung nóng tấm Insert bằng máy gia nhiệt khí (HG6530V), lần lượt ở các mốc nhiệt độ

350 o C, 400 o C, 450 o C, 500 o C, 550 o C và các mốc thời gian 5s, 10s, 15s, 20s, 25s

- Dùng camera nhiệt chụp lại phân bố nhiệt trên Insert

- Sau khi chụp lại phân bố nhiệt, ta dùng phần mềm Smartview 4.4 để xử lý và đọc dữ liệu phân bố nhiệt từ hình ảnh

Các bước thực nghiệm gia nhiệt:

- Thí nghiệm nhiệt độ cùng thời gian: 25s gia nhiệt và 10s giữ nhiệt

- Thực hiện gia nhiệt bằng máy khò khí nóng vào bề mặt tấm insert, thí nghiệm lần lượt với nhiệt độ thay đổi: 350 o C, 400 o C, 450 o C, 500 o C, 550 o C

- Sau 25s, dừng máy khò lại, đợi sau 10s

- Chụp lại vùng phân bố nhiệt bằng camera nhiệt

- Thổi khô hoặc nhúng nước lau sạch để giảm nhiệt độ lại ban đầu và tiến hành các trường hợp thay đổi nhiệt độ khác

- Tổng hợp lại, phân tích dữ liệu nhiệt thông qua phần mềm Smartview 4.4 và lưu kết quả Thí nghiệm thời gian cùng nhiệt độ: 500 o C

- Thực hiện gia nhiệt bằng máy khò khí nóng vào bề mặt tấm insert, thí nghiệm lần lượt với thời gian thay đổi: 10s, 15s, 20s, 25s, 30s và giữ nhiệt 10s

- Thiết lập nhiệt độ máy khò lên 500 o C, sau đó khò vào bề mặt tấm insert theo thời gian thí nghiệm

- Chụp lại vùng phân bố nhiệt bằng camera nhiệt

- Thổi khô hoặc nhúng nước lau sạch để giảm nhiệt độ lại ban đầu và tiến hành các trường hợp thay đổi nhiệt độ khác

- Tổng hợp lại, phân tích dữ liệu nhiệt thông qua phần mềm Smartview 4.4 và lưu lại kết quả

Hình 5.64 Ảnh chụp kết quả quá trình gia nhiệt

Sử dụng phần mềm để phân tích và xác định biên dạng nhiệt xung quanh tấm Insert

Hình 5.65 Giao diện phân tích ảnh gia nhiệt

Thiết bị hỗ trợ thực nghiệm gia nhiệt

Hiện nay có rất nhiều phương pháp gia nhiệt để đưa nhiệt độ khuôn đạt đến nhiệt độ yêu cầu Gia nhiệt có thể là dùng khí nóng, dung dịch được làm nóng được đưa trực tiếp vào lòng khuôn hay thậm chí là dùng những bộ điện trở, cảm ứng từ để làm nóng gián tiếp từ bên ngoài bộ khuôn Để phục vụ cho mục đích nghiên cứu học tập, phương thức gia nhiệt phải an toàn, nhanh chóng, tiện lợi, không phức tạp để nghiên cứu được diễn ra thuận lợi và nhanh chóng

Sử dụng phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng từ máy khò là tối ưu nhất

Hình 5.66 Máy khò Makita HG6530V

- Ba mốc nhiệt độ: I,II,III

- II: 50-650 o C, lưu lượng khí thấp

- III: 50-650 o C, lưu lượng khí cao

Mục đích sử dụng: Gia nhiệt cho tấm insert trên khuôn để xem sử thay đổi của nhiệt độ với nhiều trường hợp

Camera nhiệt Fluke Ti20 là một công cụ tối ưu trong việc hỗ trợ theo dõi quá trình thay đổi nhiệt dộ của vật thể

Chụp ảnh và lưu trữ ảnh phân bố nhiệt độ tự động trên Fluke Connect thông qua truyền dữ liệu không dây

Hỗ trợ kết nối và xử lý hình ảnh phân bố nhiệt trên phần mềm Smartview, từ đó có thể trích xuất dữ liệu và đánh giá nhiệt độ một cách chính xác nhất

Hình 5.67 Camera nhiệt Fluke Ti20

Hình 5.68 Smartview 4.4 Phiên bản Smartview Classic 4.4

Phần mềm Smartview là phần mềm thay thế cho Fluke Connect Desktop với những tính năng chính:

- Dễ dàng chỉnh sửa và tối ưu hóa ảnh nhiệt để hiển thị trạng thái của thiết bị

- Kết hợp ảnh hồng ngoại và khả kiến để phân tích đơn giản hơn nhờ chế độ ảnh trong ảnh và kết hợp ảnh

- Tạo báo cáo chi tiết trong vài phút và lưu các mẫu báo cáo tùy chỉnh

- Truy cập ảnh nhiệt trên mọi thiết bị bằng bộ lưu trữ đám mây tự động

- Sắp xếp ảnh và dễ dàng tìm theo thiết bị, mức độ nghiêm trọng và tên

- Chia sẻ ảnh trong phần mềm dành cho máy tính ngay tức thì với tất cả thành viên trong nhóm

- Kết hợp các ảnh nhiệt với dữ liệu từ hơn 80 dụng cụ Fluke Connect bao gồm các đồng hồ vạn năng kỹ thuật số và cảm biến

- Khả năng cập nhật firmware

Hình 5.69 Giao diện sử dụng Smartview

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM

Thông số thực nghiệm và mô phỏng

Trong quá trình thực hiện thí nghiệm gia nhiệt trên tấm Insert trong khoảng thời gian 25s, nhiệt độ 500 o C thì nhiệt độ dao động của bề mặt tấm Insert sẽ rơi vào khoảng 130 o C Vì vậy, ta xem đây là mốc nhiệt độ chính để so sánh với những trường hợp thay đổi nhiệt độ và thời gian gia nhiệt khác, từ đó thấy được sự thay đổi nhiệt độ trên bề mặt tấm Insert

Vì là thực nghiệm nên sẽ không tránh được sự ảnh hưởng của môi trường xung quanh như gió, nhiệt độ, độ ẩm, Để cho kết quả gia nhiệt tương đối ổn định và chính xác nhất, cần phải thực hiện thí nghiệm mỗi trường hợp nhiều lần Sau mỗi lần đo nhiệt, sử dụng vòi khí nén hoặc nhúng qua nước sau đó lau khô để đưa tấm Insert về trạng thái ban đầu, từ đó những kết quả sau sẽ chính xác và gần giống với kết quả đo ban đầu, lặp lại nhiều lần đo, chọn lọc những kết quả phù hợp để đem đi so sánh các trường hợp

Các thông số đo và điều chỉnh

- Thông số camera nhiệt Fluke Ti2.0: Thang nhiệt: o C; dải màu hiển thị: Rainbow; hệ số phát xạ nhiệt: 0.95 (thép)

- Thông số máy gia nhiệt GH6530V: chế độ gia nhiệt nấc II (500 o C, lưu lượng khí thấp)

- Thời gian gia nhiệt Insert khoảng 25s-30s, quan sát camera nhiệt sao cho nhiệt độ Insert khoảng 130 o C - 140 o C

- Quan sát nhiệt độ giảm gần khoảng 130 o C sau 10s giữ nhiệt

- Các trường hợp gia nhiệt:

Thay đổi nhiệt độ của khí nóng: 350 o C, 400 o C, 450 o C, 500 o C, 550 o C

Thay đổi thời gian gia nhiệt: 10s, 15s, 20s, 25s, 30s

- Mỗi trường hợp thực hiện ít nhất 3 lần đo Sau mỗi lần đo, dùng khí nén hoặc nước để làm giảm nhiệt trên tấm Insert rồi thực hiện lần đo tiếp theo

Hình 6.1 Thông số kích thước mô hình khảo sát trong thực nghiệm gia nhiệt

PL: đường Polyline dùng để khảo sát biểu đồ kết quả nhiệt độ theo chiều rộng của lòng khuôn PL2: đường Polyline dùng để khảo sát biểu đồ kết quả nhiệt độ theo chiều dài của lòng khuôn

Sự thay đổi nhiệt độ trên tấm Insert là điều quan trọng trong quá trình mô phỏng, hiểu rõ hơn sự thay đổi qua từng trường hợp từ điều kiện bên ngoài là thời gian và nhiệt độ cho đến việc thay đổi kích thước tấm Insert ( chiều dài, chiều rộng, bề dày sản phẩm) và khoảng cách từ đầu ra khí nóng đến tấm Insert (Gate Height) Vì vậy việc thực hiện mô phỏng cũng có sự khác nhau

Thay đổi thời gian và nhiệt độ:

Khi mô phỏng với thời gian gia nhiệt, ta giữ nguyên nhiệt độ gia nhiệt 500 o C Khi mô phỏng với nhiệt độ gia nhiệt, ta giữ nguyên thời gian gia nhiệt 25s

Thay đổi kích thước tấm Insert:

Sử dụng phần mềm Creo Parametric, từ mô hình ban đầu, ta sẽ thay đổi lần lượt các kích thước của Insert, sau đó lưu lại mô hình và đưa vào mô phỏng trong phần mềm ANSYS

Hình 6.2 Sử dụng phần mềm Creo để thay đổi kích thước tấm Insert

Hình 6.3 Sử dụng phần mềm Creo để thay đổi khoảng cách đầu vào khí nóng Đối với việc thay đổi kích thước tấm Insert, ta thay đổi một trong bốn kích thước và giử nguyên ba kích thước còn lại Gia nhiệt trong thời gian 25s và giữ nhiệt 10s

Thông số kích thước cố định:

- Chiều dài phần lõm (L): 54mm

- Chiều rộng phần lõm (W): 10mm

- Bề dày phần lõm (Thickness): 0.4mm

- Khoảng cách đầu vào khí nóng (G): 20mm

Thông số thay đổi kích thước:

- Chiều dài phần lõm (L): 54mm, 56mm, 58mm, 60mm, 62mm

- Chiều rộng phần lõm (W): 10mm, 11mm, 12mm, 13mm, 14mm

- Bề dày phần lõm (Thickness): 0.1mm, 0.2mm, 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm

- Khoách cách đầu vào khí nóng (G): 10mm, 15mm, 20mm, 25mm, 30mm

Hình 6.4 Thông số kích thước mô hình thay đổi khảo sát trong mô phỏng gia nhiệt

Bảng 6.1 Bảng đơn biến các thông số thay đổi trong mô phỏng và thực nghiệm

Chiều dài phần lõm (L) (54mm)

Chiều rộng phần lõm (W) (10mm)

Bề dày phần lõm (Thickness) (0.4mm)

Khoảng cách đầu vào khí nóng (G) (20mm)

Chiều dài phần lõm (L) (54mm)

Chiều rộng phần lõm (W) (10mm)

Bề dày phần lõm (Thickness) (0.4mm)

Khoảng cách đầu vào khí nóng (G) (20mm)

Khoảng cách đầu vào khí nóng (G)

Thông số mô phỏng: đối với mô phỏng quá trình giải nhiệt, ta lần lượt làm theo các bước thiết lập mô hình mô phỏng và thay đổi nhiệt độ nước với ba mốc nhiệt độ: 30 o C, 50 o C,

Kết quả quá trình gia nhiệt

6.2.1 Kết quả quá trình gia nhiệt với phương án 1:

Vì việc làm thực nghiệm trên một tấm Insert với kích thước cố định nên kết quả quá trình gia nhiệt giữa mô phỏng và thực nghiệm này dựa trên sự thay đổi nhiệt độ và thời gian gia nhiệt Còn về vấn đề thay đổi kích thước tấm Insert, kết quả sẽ được so sánh thông qua các mô phỏng với nhau

6.2.1.1 Kết quả gia nhiệt thực nghiệm và mô phỏng:

Kết quả thực nghiệm: Để có nhiều dữ liệu, ta tiến hành thực nghiệm thay đổi nhiệt độ và thời gian Đối với thời gian, ta giữ nguyên mức nhiệt độ là 500 o C và thay đổi thời gian giữ nhiệt: 10s, 15s, 20s, 25s, 30s Đối với nhiệt độ, ta giữ nguyên mức thời gian là 25s và thay đổi nhiệt độ giữ nhiệt:

350 o C, 400 o C, 450 o C, 500 o C, 550 o C Với mỗi trường hợp trên, đo 3 lần sau đó chọn ra kết quả đo có bề mặt phân bố nhiệt ổn định nhất

Bảng 6.2 Kết quả thực nghiệm một số trường hợp (thay đổi thời gian gia nhiệt)

Thời gian Hình chụp phân bố nhiệt

Bảng 6.3 Kết quả thực nghiệm một số trường hợp (thay đồi nhiệt độ khí gia nhiệt)

Nhiệt độ Hình chụp phân bố nhiệt

Tương ứng với kết quả thực nghiệm ta có những kết quả so sánh dựa trên mô phỏng, từ đó so sánh được kết quả thực nghiệm và mô phỏng xem sự chênh lệch và phân bố nhiệt độ

Kết quả thực nghiệm trường hợp thay đổi nhiệt độ khí gia nhiệt

Bảng 6.4 Kết quả mô phỏng một số trường hợp (thay đổi thời gian gia nhiệt)

Thời gian Hình chụp phân bố nhiệt độ

Bảng 6.5 Kết quả mô phỏng (thay đổi nhiệt độ gia nhiệt)

Nhiệt độ Hình chụp phân bố nhiệt độ

Biểu bồ và nhận xét: Để thấy rõ kết quả phân bố nhiệt độ trên lòng khuôn được gia nhiệt nói riêng và cả tấm Insert nói chung, ta sẽ khảo sát biểu đồ được tạo trên cả hai phương dài và rộng của Insert bằng hai đường Polyline:

Tạo đường Polyline thứ nhất: tạo Plane , sau đó tạo Polyline

Nhập thông số tạo Plane 1 Plane 1

Nhập thông số tạo Polyline Polyline

Hình 6.5 Tạo mặt plane 1 và đường Polyline

Tạo đường Polyline thứ hai: tạo Plane 2 > tạo Polyline 2

Nhập thông số tạo Plane 2 Plane 2

Nhập thông số tạo Polyline 2 Polyline 2

Hình 6.6 Tạo mặt plane 2 và đường Polyline 2

Thay đổi thời gian gia nhiệt:

Hình 6.7 Biểu đồ so sánh nhiệt độ của đường PL (thay đổi thời gian gia nhiệt) trong mô phỏng và thực nghiệm

Hình 6.8 Biểu đồ so sánh nhiệt độ của đường PL2 (thay đổi thời gian gia nhiệt) trong mô phỏng và thực nghiệm

Bảng 6.6 So sánh nhiệt độ Insert mô phỏng và thực nghiệm (thay đổi thời gian gia nhiệt) theo biểu đồ nhiệt của đường PL

Bảng 6.7 So sánh nhiệt độ Insert mô phỏng và thực nghiệm (thay đổi thời gian gia nhiệt) theo biểu đồ nhiệt của đường PL2

- Thời gian gia nhiệt càng tăng thì khoảng cách gia tăng nhiệt độ giảm dần

- Khoảng chênh lệch nhiệt độ trên cả tấm Insert biến đổi không đáng kể khi thay đổi thời gian gia nhiệt

- Phân bố nhiệt độ cao tập trung chủ yếu ở phần lõm của Insert

- Nhiệt độ ở phần lõm có độ chênh lệch theo đường PL nhỏ hơn độ chênh lệch theo đường PL2, vì thế trung tâm phần lõm sẽ có nhiệt độ cao hơn các vị trí khác Nhưng trên cả tấm Insert thì chênh lệch nhiệt theo PL2 nhỏ hơn PL

- Chênh lệch nhiệt độ giữa thực nghiệm và mô phỏng dao động trong khoảng từ 3-5 o C, việc này phần lớn là do ảnh hưởng từ điều kiện bên ngoài như nhiệt độ phòng, sai số khi gia công tấm Insert, thao tác gia nhiệt chưa tốt dẫn đến phân bố nhiệt không đều và ổn định Cho nên khi thực nghiệm gia nhiệt đã thất thoát khi một phần nhiệt độ

- Phân bố nhiệt trên tấm Insert khá đối xứng so với đường PL khi khảo sát nhiệt theo đường PL2

Thay đổi nhiệt độ gia nhiệt:

Hình 6.9 Biểu đồ so sánh nhiệt độ của đường PL (thay đổi nhiệt độ gia nhiệt) trong mô phỏng và thực nghiệm

Hình 6.10 Biểu đồ so sánh nhiệt độ của đường PL2 (thay đổi nhiệt độ gia nhiệt) trong mô phỏng và thực nghiệm

Bảng 6.8 So sánh nhiệt độ Insert mô phỏng và thực nghiệm (thay đổi nhiệt độ gia nhiệt) theo biểu đồ nhiệt của đường PL

Bảng 6.9 So sánh nhiệt độ Insert mô phỏng và thực nghiệm (thay đổi nhiệt độ gia nhiệt) theo biểu đồ nhiệt của đường PL2

- Nhiệt độ gia nhiệt càng tăng thì khoảng cách gia tăng nhiệt độ biến đổi không đáng kể (gia tăng từ 0-1 o C)

- Khoảng chênh lệch nhiệt độ trên cả tấm Insert tăng lên nhiệt độ gia nhiệt tăng

6.2.1.2 Kết quả quá trình gia nhiệt giữa mô phỏng và mô phỏng:

Thay đổi kích thước trên tấm Insert sau đó dùng mô phỏng so sánh sự khác biệt khi thay đổi kích thước Việc so sánh mô phỏng này với các mô phỏng khác khi thay đổi lên kích thước tấm Insert giúp giảm thời gian thực nghiệm, so sánh để tìm ra kích thước tối ưu nhất

Trong các mô phỏng thay đổi kích thước tấm Insert, ta so sánh tại thời điểm cuối thời gian gia nhiệt và cuối thời gian giữ nhiệt để xem kích thước nào cho nhiệt độ gia nhiệt tối ưu nhất và giữ nhiệt tối ưu nhất, từ đó chọn ra kích thước tối ưu giúp giảm thời gian gia nhiệt cũng như giữ nhiệt

Bảng 6.10 Thông số mô phỏng

Thay đổi kích thước (mm)

Khoảng cách đầu vào khí nóng 10 15 20 25 30

Bảng 6.11 So sánh phân bố nhiệt độ của quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi chiều dài)

Hình 6.11 Biểu đồ so sánh nhiệt độ gia nhiệt của đường PL (thay đổi chiều dài)

Hình 6.12 Biểu đồ so sánh nhiệt độ giữ nhiệt của đường PL (thay đổi chiều dài)

Hình 6.13 Biểu đồ so sánh nhiệt độ gia nhiệt của đường PL2 (thay đổi chiều dài)

Hình 6.14 Biểu đồ so sánh nhiệt độ giữ nhiệt của đường PL2 (thay đổi chiều dài

Bảng 6.12 So sánh nhiệt độ Insert trong quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi chiều dài) theo biểu đồ nhiệt của đường PL

Bảng 6.13 So sánh nhiệt độ Insert trong quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi chiều dài) theo biểu đồ nhiệt của đường PL2

- Nhiệt độ gia và giữ nhiệt tấm Insert biến đổi không đáng kể khi thay đổi chiều dài phần lõm

- Chênh lệch nhiệt độ tấm Insert ở cuối thời gian gia nhiệt lớn hơn cuối thời gian giữ nhiệt

Bảng 6.14 So sánh phân bố nhiệt độ của quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi chiều rộng)

Hình 6.15 Biểu đồ so sánh nhiệt độ gia nhiệt của đường PL (thay đổi chiều rộng)

Hình 6.16 Biểu đồ so sánh nhiệt độ giữ nhiệt của đường PL (thay đổi chiều rộng)

Hình 6.17 Biểu đồ so sánh nhiệt độ gia nhiệt của đường PL2 (thay đổi chiều rộng)

Hình 6.18 Biểu đồ so sánh nhiệt độ gia nhiệt của đường PL2 (thay đổi chiều rộng)

Bảng 6.15 So sánh nhiệt độ Insert trong quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi chiều rộng) theo biểu đồ nhiệt của đường PL

Bảng 6.16 So sánh nhiệt độ Insert trong quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi chiều rộng) theo biểu đồ nhiệt của đường PL2

- Nhiệt độ gia và giữ nhiệt tấm Insert tăng khi tăng chiều rộng phần lõm

Bảng 6.17 So sánh phân bố nhiệt độ của quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi bề dày)

Hình 6.19 Biểu đồ so sánh nhiệt độ gia nhiệt của đường PL (thay đổi bề dày

Hình 6.20 Biểu đồ so sánh nhiệt độ giữ nhiệt của đường PL (thay đổi bề dày)

Hình 6.21 Biểu đồ so sánh nhiệt độ gia nhiệt của đường PL2 (thay đổi bề dày)

Hình 6.22 Biểu đồ so sánh nhiệt độ giữ nhiệt của đường PL2 (thay đổi bề dày)

Bảng 6.18 So sánh nhiệt độ Insert trong quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi bề dày) theo biểu đồ nhiệt của đường PL

Bảng 6.19 So sánh nhiệt độ Insert trong quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi bề dày) theo biểu đồ nhiệt của đường PL2

- Nhiệt độ gia và giữ nhiệt tấm Insert càng tăng khi càng giảm bề dày phần lõm của Insert

Thay đổi khoảng cách đầu vào khí nóng:

Bảng 6.20 So sánh phân bố nhiệt độ của quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi khoảng cách đầu vào khí nóng)

Hình 6.23 Biểu đồ so sánh nhiệt độ gia nhiệt của đường PL (thay đổi khoảng cách đầu vào khí nóng)

Hình 6.24 Biểu đồ so sánh nhiệt độ giữ nhiệt của đường PL (thay đổi khoảng cách đầu vào khí nóng)

Hình 6.25 Biểu đồ so sánh nhiệt độ gia nhiệt của đường PL2 (thay đổi khoảng cách đầu vào khí nóng)

Hình 6.26 Biểu đồ so sánh nhiệt độ giữ nhiệt của đường PL2 (thay đổi khoảng cách đầu vào khí nóng)

Bảng 6.21 So sánh nhiệt độ Insert trong quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi khoảng cách đầu vào khí nóng) theo biểu đồ nhiệt của đường PL

Khoảng cách cổng khí (mm)

Bảng 6.22 So sánh nhiệt độ Insert trong quá trình gia và giữ nhiệt (thay đổi khoảng cách đầu vào khí nóng) theo biểu đồ nhiệt của đường PL2

Khoảng cách cổng khí (mm)

- Nhiệt độ gia và giữ nhiệt tấm Insert càng tăng khi càng giảm khoảng cách đầu vào khí nóng

6.2.2 Kết quả quá trình gia nhiệt với phương án 2:

6.2.2.1 Kết quả gia nhiệt thực nghiệm và mô phỏng:

Bảng 6.23 Kết quả thực nghiệm (thay đổi thời gian gia nhiệt)

Thời gian Hình chụp phân bố nhiệt

Bảng 6.24 Kết quả thực nghiệm (thay đổi nhiệt độ gia nhiệt)

Nhiệt độ Hình chụp phân bố nhiệt

Bảng 6.25 Kết quả mô phỏng (thay đổi thời gian gia nhiệt)

Thời gian Hình chụp phân bố nhiệt độ

Bảng 6.26 Kết quả mô phỏng (thay đổi nhiệt độ gia nhiệt)

Nhiệt độ Hình chụp phân bố nhiệt độ

Thay đổi thời gian gia nhiệt:

Hình 6.27 Biểu đồ so sánh nhiệt độ của đường PL khi thay đổi thời gian gia nhiệt trong mô phỏng và thực nghiệm

Hình 6.28 Biểu đồ so sánh nhiệt độ của đường PL2 khi thay đổi thời gian gia nhiệt trong mô phỏng và thực nghiệm

Bảng 6.27 So sánh nhiệt độ Insert mô phỏng và thực nghiệm (thay đổi thời gian gia nhiệt) theo biểu đồ nhiệt của đường PL

Bảng 6.28 So sánh nhiệt độ Insert mô phỏng và thực nghiệm (thay đổi thời gian gia nhiệt) theo biểu đồ nhiệt của đường PL2

- Thời gian gia nhiệt càng tăng thì nhiệt độ Insert càng tăng

- Khoảng cách gia tăng nhiệt độ thay đổi nhỏ khi thay đổi thời gian gia nhiệt

- Khoảng chênh lệch nhiệt độ trên cả tấm Insert càng tăng khi thời gian gia nhiệt càng tăng

- Phân bố nhiệt độ cao tập trung chủ yếu ở nữa dưới đặc biệt ở phần lõm của Insert

- Nhiệt độ ở phần lõm có độ chênh lệch theo đường PL gần như độ chênh lệch theo đường PL2, vì thế phần lớn diện tích phần lõm sẽ có nhiệt độ cao như nhau

Thay đổi nhiệt độ gia nhiệt:

Hình 6.29 Biểu đồ so sánh nhiệt độ của đường PL khi thay đổi nhiệt độ gia nhiệt trong mô phỏng và thực nghiệm

Hình 6.30 Biểu đồ so sánh nhiệt độ của đường PL khi thay đổi thời nhiệt độ gia nhiệt trong mô phỏng và thực nghiệm

Bảng 6.29 So sánh nhiệt độ Insert mô phỏng và thực nghiệm (thay đổi nhiệt độ gia nhiệt) theo biểu đồ nhiệt của đường PL

Bảng 6.30 So sánh nhiệt độ Insert mô phỏng và thực nghiệm (thay đổi nhiệt độ gia nhiệt) theo biểu đồ nhiệt của đường PL2

- Nhiệt độ gia nhiệt càng tăng thì nhiệt độ Insert càng tăng

- Khoảng cách gia tăng nhiệt độ thay đổi nhỏ khi thay đổi nhiệt độ gia nhiệt

- Khoảng chênh lệch nhiệt độ trên cả tấm Insert càng tăng khi nhiệt độ gia nhiệt càng tăng

- Phân bố nhiệt độ cao tập trung chủ yếu ở nữa dưới đặc biệt ở phần lõm của Insert

- Nhiệt độ ở phần lõm có độ chênh lệch theo đường PL gần như độ chênh lệch theo đường PL2, vì thế phần lớn diện tích phần lõm sẽ có nhiệt độ cao như nhau

Kết quả mô phỏng giải nhiệt

6.3.1 Kết quả mô phỏng giải nhiệt với thời gian giải nhiệt 1s:

Bảng 6.44 Kết quả giải nhiệt với thời gian 1s

Nhiệt độ nước Hình chụp phân bố nhiệt

Inlet water Temperature: change Opening Temperature:30 o C

Hình 6.47 So sánh nhiệt độ tấm Insert khi thay đổi nhiệt độ nước giải nhiệt

Bảng 6.45 Nhiệt độ Insert với thời gian giải nhiệt 1s

Nhiệt độ tấm Insert Nhiệt độ nhỏ nhất ( o C) Nhiệt độ lớn nhất ( o C)

- Mô phỏng giải nhiệt Insert 150 o C, trong thời gian 1s

- Phần lõm được giải nhiệt trực tiếp nên nhiệt độ giảm mạnh, còn các vị trí khác trên Insert thì nhiệt độ gần như không đổi

6.3.2 So sánh kết quả mô phỏng giải nhiệt ở các mốc thời gian khác nhau:

Mục đích của việc so sánh này là khảo sát nhiệt độ của tấm Insert tại các mốc thời gian khác nhau và đưa ra khoảng thời gian mà nhiệt độ tấm Insert giảm nhanh nhất

Bảng 6.46 Kết quả giải nhiệt tại các mốc thời gian 0.2s và 0.4s

Cooling Time: change Insert Temperature: 150 o C

Hình 6.48 Biểu đồ so sánh nhiệt độ tấm Insert tại các mốc thời gian với nhiệt độ nước 30 o C

Bảng 6.47 Nhiệt độ tấm Insert tại các mốc thời gian giải nhiệt

- Nhiệt độ tại phần lõm của Insert giảm mạnh nhất trong khoảng 0.4s đầu Sau 0.4s nhiệt độ gần như không thay đổi

- Phần lõm được giải nhiệt trực tiếp, nhiệt độ giảm mạnh, còn các vị trí khác nhiệt độ gần như không đổi

So sánh kết quả khảo sát gia nhiệt giữa 2 phương án

Bảng 6.48 So ánh phân bố nhiệt độ 2 phương án gia nhiệt trong mô phỏng và thực nghiệm

Bảng 6.49 So sánh 2 phương án gia nhiệt

Phân bố nhiệt độ gia nhiệt và giữ nhiệt

Phân bố nhiệt tập trung ở trung tâm phần lõm của

Phân bố nhiệt tập trung đều hầu hết phần lõm của Insert

Nhiệt độ Insert cuối thời gian giữ nhiệt

Trường hợp cao nhất đạt gần 150 o C

Trường hợp cao nhất đạt gần 140 o C

Thiết kế, chế tạo mỏ khò Rất dễ dàng vì trên thị trường có sẵn

Cần thời gian lâu hơn vì phải thiết kế và gia công theo hình dáng của lòng khuôn (phần lõm)

Khí nóng chỉ thổi vào trung tâm lòng khuôn là chủ yếu nên nhiệt độ ở tâm sẽ chênh lệch so với các vị trí khác của lòng khuôn

Tối ưu hơn do khí nóng sẽ trực tiếp thổi vào toàn bộ lòng khuôn nên nhiệt độ phân bố đều trên lòng khuôn

- Gia nhiệt theo phương án 1: mỏ khò đơn giản, dễ mua trên thị trường nhưng hiệu quả gia nhiệt chưa tốt lắm vì phân bố nhiệt không quá rộng do giới hạn bởi hình dáng của mỏ khò

- Gia nhiệt theo phương án 2: mỏ khò cần phải thiết, gia công theo hình dáng của lòng khuôn, khá mất thời gian nhưng hiệu quả gia nhiệt cao, thu được phân bố nhiệt rộng, mặc khác, do là mỏ khò được thiết kế nên có thể thực nghiệm trên nhiều lòng khuôn có hình dạng khác nhau

Kết quả: lựa chọn gia nhiệt theo phương án 2 sẽ là phương án tốt nhất để tiến hành khảo sát thực nghiệm gia nhiệt

Kết quả ép thử sản phẩm

Sau khi gá khuôn lên máy, tiến hành cài đặt thông số ép phun, điều chỉnh nhiệt độ máy gia nhiệt phù hợp Điều chỉnh lực đóng khuôn, tiến hành gia nhiệt Insert và ép thử mẫu

Hình 6.51 Thông số và sản phẩm ép thử Nhận xét:

- Thông qua quá trình gia nhiệt trực tiếp cho lòng khuôn bằng khí nóng, nhiệt độ nhựa được duy trì ở mức cần thiết ở các vị trí của phần lõm được gia nhiệt trực tiếp (sản phẩm có Heating), giúp nhựa điền đầy tốt hơn phần lõm không được gia nhiệt trực tiếp (sản phẩm không có Heating)

- Thông qua quá trình giải nhiệt trực tiếp vào phần lõm có Heating, giúp sản phẩm được tạo hình nhanh hơn, đều hơn ở toàn bộ vị trí của sản phẩm, tránh được các lỗi về nhiệt độ trong phun ép: độ co rút của sản phẩm,

Tiêu đề	Khảo Sát Quá Trình Gia Và Giải Nhiệt Cho Insert Xoay Trong Khuôn Phun Ép
Tác giả	Lương Hoàng Hiếu, Đặng Hoàng Duy
Người hướng dẫn	PGS. TS. Đỗ Thành Trung
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	169
Dung lượng	13,4 MB