Nghiên cứu ứng dụng phương pháp biến dạng cục bộ trong chế tạo tấm tích nhiệt cho khuôn phun ép có sử dụng hệ thống gia nhiệt bằng khí nóng

T ổng quan chung

C ấu tạo chung của máy ép phun

Gồm 5 bộ phận: Hệ thống kẹp, hệ thống khuôn, hệ thống phun, hệ thống hỗ trợ ép phun, hệ thống điều khiển

Hình 1.1: Cấu tạo máy ép phun

Hệ thống kẹp có chức năng đóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá trình làm nguội và đẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép phun

Hệ thống này gồm các bộ phận: cụm đẩy của máy (machine ejectors), cụm kìm (clamp cylinders), tấm di động (moveable platen), tấm cố định (stationary platen) và các thanh nối (tie bars)

Các yếu tố cơ bản của khuôn:

Chức năng của các yếu tố cơ bản:

1 Vít lục giác: liên kết các tấm khuôn và tạo tính thẩm mỹ

2 Vòng định vị:định tâm giữa bạc cuống phun và vòi phun

3 Bạc cuống phun: dẫn nhựa từ máy ép phun vào các kênh dẫn nhựa

4 Khuôn cái: tạo hình sản phẩm

5 Bạc định vị:đảm bảo vị trí tương quan giữa khuôn đực và khuôn cái

6 Tấm kẹp trước: giữ chặt phần cố định của khuôn vào máy ép nhựa

7 & 11 Vỏ khuôn cái và khuôn đực: thường được làm bằng vật liệu rẻ tiền hơn so với khuôn cái nên giúp giảm giá thành khuôn nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế của khuôn

8 Chốt hồi: hồi hệ thống đẩy về vị trí ban đầu khi khuôn đóng

9 Khuôn đực: tạo hình cho sản phẩm

10 Chốt định vị:giúp khuôn đực và khuôn cái liên kết một cách chính xác

12 Tấm đỡ:tăng bền cho khuôn trong quá trình ép phun

13 Gối đỡ: tạo khoảng trống để tấm đẩy hoạt động

14 Tấm giữ: giữ các chốt đẩy

15 Tấm đẩy:đẩy các chốt đẩy để lói sản phẩm rời khỏi khuôn

16 Tấm kẹp sau: giữ chặt phần di động của khuôn trên máy ép nhựa

17 Gối đỡ phụ:tăng bền cho khuôn trong quá trình ép phun

Làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua quá trình cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy nhựa, phun nhựa lỏng vào khuôn và định hình sản phẩm

Hệ thống này có các bộ phận sau: Phễu cấp nhựa (hopper), khoang chứa nhựa (barrel), các vòng gia nhiệt (heater band), trục vít (screw), bộ hồi tự hở (non – return assembly), vòi phun (nozzle)

1.1.2.4 Hệ thống hỗ trợ ép phun

Là hệ thống giúp vận hành máy ép phun Hệ thống này gồm 4 hệ thống con: thân máy (frame), hệ thống thủy lực (hydraulic system), hệ thống điện (electrical system), hệ thống làm nguội (cooling system)

Hình 1.5: Các bộ phận của hệ thống hỗ trợ ép phun

Hệ thống điều khiển giúp người vận hành máy theo dõi và điều chỉnh các thông số gia công như: nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, vận tốc và vị trí của trục vít, vị trí của các bộ phận trong hệ thống thủy lực Hệ thống điều khiển giao tiếp với người vận hành qua bảng điều khiển (control panel) và màn hình máy tính (computer screen)

Hình 1.6: Hệ thống điều khiển

1.1.3 Phương pháp gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí nóng

Phương pháp gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí nóng là phương pháp hoàn toàn mới, được chế tạo thử đầu tiên ở Việt Nam Phương pháp này thực hiện như sau: không khí được nén trong máy nén tạo áp lực, sau khi ra khỏi máy nén khí

7 được đi qua khối thép đã được nung nóng Khí được nung nóng trong khối thép này, khi khí đi ra khỏi khối gia nhiệt được phun trực tiếp lên bề mặt khuôn để gia nhiệt bề mặt khuôn

 Ưu điểm của phương pháp này:

• Gia nhiệt nhanh chóng, linh hoạt, nhiều vị trí

• Hệ thống đơn giản, và có thể tự động hóa

• Cần áp suất khí nén ổn định

• Môi trường làm việc ồn ào

• Tốn thời gian cho mỗi chu kì ép vì module cần phải di chuyển

Hình 1.7: Phương pháp gia nhiệt bằng khí

Phương pháp biến dạng tấm kim loại cục bộ

Phương pháp biến dạng kim loại bằng áp lực, hay công nghệ biến dạng tạo hình là một phương pháp công nghệ vừa là công nghệ chuẩn bị - tạo phôi cho công nghệ cơ khí vừa là công nghệ tạo hình sản phẩm cuối cùng, không những cho phép tạo ra hình dáng, kích thước mà còn cho sản phẩm kim loại một chất lượng cao về

8 tính chất cơ – lý, tiết kiệm nguyên liệu, và cho năng suất lao động cao, từ đó hạ giá thành sản phẩm Là dạng công nghệ duy nhất cùng lúc biến đổi hình dáng kích thước và tổ chức kim loại, nên chúng được ứng dụng khi yêu cầu chất lượng sản phẩm cao

Trải qua một thời gian phát triển lâu dài, ngành công nghệ kim loại mới được các nhà khoa học nghiên cứu lý thuyết, phân loại dựa trên các đặc điểm về gia công tạo hình Các công nghệ gia công áp lực cổ điển như: cán, Kéo, Ép, Rèn, Dập chiếm trên 80% tổng sản lượng các sản phẩm kim loại tấm và đang tiếp tục hoàn thiện công nghệ bảo đảm năng suất và chất lượng

Mặt khác, cùng với thế mạnh về công nghệ so với các phương pháp sản xuất cơ khí khác như dập vuốt, miết dựa trên sự biến dạng cục bộ từng phần của sản phẩm nên lực công nghệ yêu cầu nhỏ hơn rất nhiều, dẫn đến yêu cầu về trang thiết bị nhỏ gọn hơn do đó phù hợp với sản xuất loạt nhỏ, hay đơn chiếc

Hình 1.8: Tạo hình tấm bằng máy miếc đơn giản

Tính c ấp thiết của đề tài

Hiện nay nhu cầu gia nhiệt cho khuôn ép nhựa là rất cần thiết, việc gia nhiệt cho khuôn sẽ góp phần tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, hỗ trợ máy ép phun hoạt động tốt hơn

15 Ép phun là một trong những công nghệ chế tạo sản phẩm nhựa quan trọng Trong một chu kỳ ép phun, quá trình giải nhiệt chiếm khoảng hai phần ba tổng thời gian chu kỳ Vì vậy, việc làm mát hiệu quả có thể làm giảm đáng kể thời gian của chu kỳ và chi phí vận hành Tuy nhiên, với nhiệt độ khuôn thấp, lớp nguội của dòng nhựa (Frozen layer) sẽ dày hơn, từ đó, khả năng chảy của dòng nhựa sẽ bị hạn chế Đây là một trong những nguyên nhân chủ yếu làm giảm khả năng điền đầy lòng khuôn của nhựa Trong đó, rất nhiều vấn đề về ép như: đường hàn, độ bóng bề mặt, ứng suất dư, độ co rút có thể trở nên nghiêm trọng khi nhiệt độ khuôn thấp và phân phối nhiệt không đồng đều Khi nhiệt độ khuôn cao có thể giảm bớt hoặc loại bỏ được rất nhiều các vấn đề về ép

Ngoài ra, việc gia nhiệt cho khuôn đòi hỏi phải có tính tự động hóa cao, các phương pháp tạo hình tấm gia gia nhiệt còn chưa được quan tâm nhiều Nên em quyết định chọn đề tài: “ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG CỤC BỘ TRONG CHẾ TẠO TẤM TÍCH NHIỆT CHO KHUÔN PHUN ÉP CÓ SỬ DỤNG HỆ THỐNG GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG ”

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Hiện nay, các sản phẩm được thiết kế và phát triển theo xu hướng nhẹ hơn, nhỏ hơn, mỏng hơn Do đó, quá trình phun ép các sản phẩm dạng này đang đối mặt với các thử thách lớn như: yêu cầu về máy ép, kết cấu khuôn, thông số phun ép, vật liệu nhựa, cũng như các qui trình phun ép mới…Trong những vấn đề này, hạn chế hiệu tượng dòng nhựa bị mất nhiệt trong quá trình chảy vào lòng khuôn mang ý nghĩa quan trọng trong quá trình phun ép Nếu trong suốt quá trình nhựa điền đầy khuôn, nhiệt độ khuôn có thể duy trì ở giá trị cao hơn nhiệt độ chuyển pha của vật liệu nhựa (glass transition temperature), quá trình phun ép sẽ có những ưu điểm như: áp suất cần để phun ép nhựa đầy lòng khuôn sẽ giảm, khả năng điền đầy khuôn sẽ tăng hơn, ngoài ra, chất lượng sản phẩm nhựa cũng được tăng cao

Nên việc áp dụng thêm các phương pháp gia nhiệt là điều tất yếu Đặc biệt là phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng, hiện tại đang là 1 trong những phương pháp mang lại hiệu quả tuyệt vời và được nhiều nước hiện đang nghiên cứu Nên việc tôi

16 quyết định nghiên cứu phương pháp biến dạng cục bộ trong thiết kế, mô phỏng, thử nghiệm các mẫu “cover” để xem ảnh hưởng của nó đến nhiệt độ cũng như phân bố nhiệt độ đến bề mặt lòng khuôn.

M ục đích của đề tài nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của đề tài “ nghiên cứu ứng dụng biến dạng cục bộ trong chế tạo tấm tích nhiệt cho khuôn phun ép có sử dụng hệ thống gia nhiệt bằng khí nóng ” là:

- Nghiên cứu phương pháp biến dạng cục bộ trong chế tạo chi tiết dạng tấm mỏng

- Nghiên cứu phương pháp gia nhiệt bằng khí cho khuôn phun ép

- Nghiên cứu, thiết kế hình dáng insert dạng mỏng thử nghiệm để đạt hiệu quả cho quá trình gia nhiệt

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ và phân bố nhiệt

- Ứng dụng lý thuyết truyền nhiệt trong nghiên cứu và tiến hành thí nghiệm thực tế gia nhiệt cho lòng khuôn kết hợp với mô phỏng nhiệt độ trên phần mềm ANSYS để so sánh.

Nhi ệm vụ và giới hạn đề tài nghiên cứu

1.6.1 Nhiệm vụ đề tài. Để thực hiện đề tài này em đã tiến hành các nhiệm vụ như sau:

+ Tiến hành thiết kế mô hình trên phần mềm

+ Tiến hành gia công, chế tạo mô hình

+ Thực hiện việc phân tích nhiệt bề mặt khuôn trên phần mềm ANSYS

+ Tiến hành thí nghiệm đo nhiệt độ bề mặt khuôn đồng thời so sánh với kết quả phân tích ANSYS

+ Tiến hành phân tích kết quả đưa ra kết luận

Do giới hạn về thời gian và điều kiện thực hiện nên đề tài của em được giới hạn như sau:

- Kích thướt lòng khuôn để thí nghiệm gia công biến dạng cục bộ có kích thước:

+ Vật liệu bằng nhôm có chiều dày (0.3, 0.5, 0.7) mm

+ Lòng khuôn hình chữ nhật: 55x60mm

+ Lòng khuôn hình tròn: bán kính 50mm

- Nhiệt độ khí nóng phun vào bề mặt khuôn là: (200,250, 300,350, 400) 0 C

- Khoảng cách phun từ đầu khí đến tấm insert là (2, 4, 6) mm

- Tiến hành phân tích nhiệt với thời lượng là 30 giây

- Thí nghiệm trong điều kiện nhiệt độ phòng là 35 0 C

- So sánh các yếu tố ảnh hưởng tới nhiệt độ phun

- Thực hiện phun khí nóng và đo nhiệt độ tại phòng thí nghiệm khuôn mẩu, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

T ổng quan về khuôn ép nhựa

Khuôn là cụm gồm nhiều chi tiết lắp với nhau để tạo thành một bộ khuôn hoàn chỉnh Sản phẩm được tạo hình giữa 2 phần khuôn, khoảng trống giữa 2 phần đó là hình dạng của sản phẩm cần tạo

Khuôn là dụng cụ (thiết bị) dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định hình Khuôn được thiết kế và chế tạo để sử dụng cho một số lượng chu trình nào đó, có thể là một lần cũng có thể là nhiều lần

Khuôn bao gồm hai chính:

• Phần cavity (khuôn cái, khuôn cố định): được gá lên tấm cố định của máy ép nhựa

• Phần core (khuôn đực, khuôn di động): được gá lên tấm di động của máy ép nhựa

Hình 2.1: Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng [4]

2.1.2 Kết cấu chung của bộ khuôn

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:

- 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 2.2: Kết cấu chung của bộ khuôn ép nhưa

1: Tấm kẹp trước 6: Bộ định vị 11: Tấm giữ 16: Chốt đỡ

2: Tấm khuôn trước 7: Tấm đỡ 12: Tấm đẩy 17: Tấm khuôn sau 3: Vòng định vị 8: Khối đỡ 13: Bạc dẫn hướng chốt 18: Bạc đẫn hướng 4: Bạc cuống phun 9: Tấm kẹp sau 14: Chốt hồi

5: Sản phẩm 10: Chốt đẩy 15: Bạc mở rộng

2.1.3 Phân loại khuôn ép phun

2.1.3.1 Khuôn 2 t ấm (two plates mold)

Khuôn 2 tấm là khuôn ép phun dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn nằm ngang mặt phân khuôn, cổng vào nhựa nằm ngang mặt sản phẩm và khi mở khuôn thì có một khoảng mở để lấy sản phẩm và kênh dẫn nhựa

Có thể thiết kế cổng vào nhựa sao cho sản phẩm và kênh dẫn nhựa tự động tách rời hoặc không tách rời khi sản phẩm và kênh dẫn nhựa (xương keo) được lấy ra khỏi khuôn

Khuôn hai tấm được sử dụng rất thông dụng trong hệ thống khuôn ép phun Kết cấu khuôn đơn giản, dễ chế tạo nhưng chỉ sử dụng khuôn 2 tấm cho những sản phẩm dễ bố trí cổng vào nhựa

Hình 2.3: Kết cấu chung của khuôn 2 tấm.

- Khuôn 2 tấm tiết kiệm vật liệu hơn,do kênh dẫn nhựa ở bên hông

- So với khuôn 3 tấm thì khuôn 2 tấm đơn giản hơn do không cần có tấm giựt đuôi keo như khuôn 3 tấm, rẻ hơn, chu kỳ ép ngắn hơn

- Thời gian để gia công và chế tạo khuôn cũng ngắn hơn

- Giá thành thấp hơn khuôn 3 tấm hay khuôn nhiều tầng

- Khuôn 2 tấm chỉ sử dụng được cho các chi tiết đòi hỏi có độ chính xác thấp hơn so với các loại khuôn nhiều

- Phải tốn nhiều nhiên liệu hơn so với kênh dẫn nóng vì phần xương keo không được sử dụng cho lần phun tiếp theo như trong kênh dẫn nóng

- Ứng dụng với những sản phẩm có vòng đời ngắn như những mặt hàng điện tử dân dụng (thời gian sử dụng trong vài tháng) Sử dụng thích hợp cho các sản phẩm đòi hỏi ít miệng phun

- Ứng dụng khuôn 2 tấm rẻ tiền để làm các sản phẩm dân dụng các đồ dùng cá nhân, các sản phẩm phục vụ cho gia đình không đòi hỏi độ chính xác cao và rẻ tiền

2.1.3.2 Khuôn 3 tấm (three plates mold).

- Khuôn 3 tấm là khuôn ép phun dùng hệ thống kênh dẫn nguội, kênh dẫn được bố trí trên 2 mặt phẳng, khi mở khuôn thì có một khoảng mở để lấy sản phẩm và một khoảng mở khác để lấy kênh dẫn nhựa

- Sản phẩm và kênh dẫn luôn tự động tách rời nhau khi sản phẩm và kênh dẫn được lấy ra khỏi khuôn

- Đối với sản phẩm loại lớn cần nhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng, cần nhiều miệng phun thì có thể sử dụng khuôn 3 tấm

- Giá thành thấp hơn so với khuôn kênh dẫn nóng

- Ít bị hỏng hóc hơn khuôn có kênh dẫn nóng

- Có thể phù hợp với những vật liệu chịu nhiệt kém

- Năng suất cao do hệ thống dẫn nhựa tự động tách ra khỏi sản phẩm khi mở khuôn

- Cho khả năng phân phối nhựa tốt hơn và đồng đều hơn do các nhánh kênh dẫn được bố trí cách đều nhau

- Chu kỳ ép phun tăng và cần áp suất phun lớn để điền đầy do hành trình của của dòng nhựa để đến được lòng khuôn dài

- Lãng phí nhiều vật liệu do có thêm tấm stripper plate chứa hệ thống kênh dẫn

- Khuôn có nhiều lòng khuôn

- Khuôn có một lòng khuôn nhưng phức tạp nên cần hơn một vị trí phun nhựa

- Khó khăn trong việc chọn ra một vị trí phun thích hợp khác

- Vì phải cân bằng dòng nhựa giữa các kênh dẫn khác với nhau nên buộc phải thiết kế kênh dẫn không nằm trên mặt phân khuôn

2.1.3.3 Khuôn nhiều tầng (stack mod).

- Khuôn nhiều tầng là khuôn ép phun do 2 hay nhiều bộ khuôn ghép lại với nhau, để tăng năng suất (tăng số lượng sản phẩm trong 1 chu kỳ ép)

- Khuôn nhiều tầng có thể dùng hệ thống kênh dẫn nguội hoặc kênh dẫn nóng Hiện nay, khuôn nhiều tầng dùng kênh dẫn nóng được sử dụng rộng rãi hơn do chiều dài kênh dẫn trên khuôn nhiều tầng quá dài, khó đảm bảo nhiệt độ và áp suất nếu dùng kênh dẫn nguội

Hình 2.4: Hình thực tế bộ khuôn nhiều tầng

T ổng quan về công nghệ biến dạng kim loại tấm cục bộ

Hình 2.5: Hệ thống bơm nhựa và hệ thống gia nhiệt

- Do 2 hay nhiều khuôn ghép lại nên năng suất cao

- Giảm số lượng máy, diện tích nhà xưởng

- Giá thành cao do kết cấu khuôn phức tạp

- Sử dụng máy ép chuyên dụng, cần lực ép lớn

- Hao tốn vật liệu do kênh dẫn dài

- Áp suất cao để điền đầy khuôn do kênh dẫn dài

- Khuôn có nhiều lòng khuôn

- Khuôn có một lòng khuôn nhưng phức tạp nên cần hơn một vị trí phun nhựa

- Khó khăn trong việc chọn ra một vị trí phun thích hợp khác

- Vì phải cân bằng dòng nhựa giữa các kênh dẫn khác với nhau nên buộc phải thiết kế kênh dẫn không nằm trên mặt phân khuôn

2.2 Tổng quan về công nghệ biến dạng kim loại tấm cục bộ

Biến dạng cục bộ là một phương pháp gia công kim loại bằng áp lực để tạo hình chi tiết rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng dưới tác dụng của lực công tác làm

25 biến dạng dẻo cục bộ theo quỷ dạo xác định trên phôi quay Công nghệ miết thô sơ trong tạo hình kim loại tấm được biết đến từ nhiều thế kỷ trước Ban đầu những người thợ thủ công sử dụng các thiết bị thô sơ để miết tạo hình các tấm kim loại mỏng để tạo ra các đồ mĩ nghệ, vật dụng dạng tròn xoay như nồi, bình hoa Người ta sớm thấy rằng các sản phẩm tròn xoay rỗng bằng vàng, bạc, đồng… được làm bằng cách này rất dêc dàng thực hiện, người thợ kim hoàn đã truyền cảm hứng nghệ thuật vào việc tạo hình mà không cần qua nhiều khuôn mẫu Công nghệ miết ép được áp dụng nhiều vào đồ dân dụng, công nghiệp, đặc biệt là những năm thế kí 19

Vật liệu sử dụng chế tạo sản phẩm lúc này đã xuất hiện cả hợp kim nhôm, thép, các hợp kim có độ bền cao…

Hiện nay, miết thường được áp dụng trong sản xuất loại nhỏ vì khi chế tạo khuôn dập vuốt mất nhiều thời gian và hiệu quả kinh tế không cao Máy miết vạn năng có thể thực hiện các nguyên công sau:

- Miết chi tiết dạng rỗng dạng tròn xoay (biến mỏng và không biến mỏng)

- Là phẳng bề mặt chi tiết

- Miết cổ hẹp của các phôi trụ rỗng

Trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại, các tiết từ phôi dạng tấm thành mỏng có độ bền cao thường được sử dụng trong các qui trình chịu áp lực lớn, đặc biệt trong công nghiệp hàng không, quân sự, chế tạo thiết bị thủy lực… Để chi tiết chịu được áp lực cao, vật liệu cần được chế tạo để có tổ chức phù hợp, có độ bền kếu cấu lớn, thớ kim loại hình thành theo chiều xoắn hướng tiếp tuyến của tấm Các ống chế tạo bằng phương pháp miết ép thỏa mãn các yêu cầu trên với giá thành không quá đắt

Hình 2.7: Sản phẩm đặc thù của công nghệ biến dạng kim loại tấm cục bộ

- Chi tiết có thể được tạo hình, sửa chữa trực tiếp từ phần mềm CAD với công cụ ít nhất Điều này có thể tiến hành tạo mẫu nhanh hay sản suất loạt nhỏ

- Quá trình biến dạng không cần khuôn Tuy nhiên nó cần có tấm đỡ phía dưới để tạo sự chuyển góc rõ ràng tại mặt tấm kim loại

- Thay đổi kích thước chi tiết nhanh chóng và dễ dàng, tạo khả năng linh hoạt cao

- Tạo mẫu nhanh dễ dàng

- Vùng biến dạng dẻo nhỏ và sự gia tăng của quá trình góp phần làm tăng khả năng biến dạng, giúp tấm kim loại dễ tạo hình hơn

- Máy phay CNC truyền thống có thể thực hiện được quá trình này

- Chất lượng bề mặt có thể thay đổi được theo yêu cầu

- Quá trình biến dạng không gây tiếng ồn

- Giới hạn biến dạng cao hơn các phương pháp biến dạng dùng khuôn khác vì khi biến dạng, vật liệu dưới tấm không bị đùn lại trong lòng khuôn

- Hạn chế chính là thời gian tạo hình dài hơn nhiều so với những phương pháp tương đương như dập sâu

- Kích thước chi tiết bị giới hạn bởi kích thước máy CNC

- Giới hạn trong sản suất nhỏ, đơn chiếc

- Quá trình tạo hình phải trải qua nhiều bước

- Xuất hiện biến dạng đàn hồi

- Chất lượng bề mặt không cao, phụ thuộc vào nhiều yếu tố

- Không biến dạng được các chi tiết có dạng côn ngược

- Đường biểu diễn giới hạn biến dạng truyền thống không thể sử dụng để dự đoán các khuyết tật cũng như phá hủy chi tiết cho công nghệ này Một đường biểu diễn khác cần được xây dựng để dự đoán các khuyết tật riêng cho phương pháp này

- Khả năng biến dạng cao nhưng góc giới hạn biến dạng lại thấp (tùy thuộc vào vật liệu tấm, bước tiến Z, đường kính dụng cụ, số vòng quay…)

- Độ chính xác của biên dạng chưa cao

- Trong quá trình biến dạng đòi hỏi phải có một lượng lớn chất bôi trơn để làm giảm ma sát và nhiệt sinh ra

2.2.2 Phân loại công nghệ và sản phẩm

Các phướng pháp miết được phâm loại như sau:

- Miết phôi dạng thể tích (ít phổ biến)

Hình 2.8: Tạo hình bằng phương pháp biến dạng cục bộ kim loại từ phôi phẳng và phôi không gian

 Theo hình d ạng sản phẩm:

- Không tròn xoay (xoắn ốc)

 Theo c ặp dụng cụ gây biến dạng:

- Dưỡng trong – con lăn miết

- Dưỡng ngoài – con lăn miết

- Không có dưỡng – con lăn miết

 Theo bi ến dạng gia công và yêu cầu của sản phẩm:

- Miết tạo hình: trong và sau quá tình tạo hình, chiều dày của vật liệu không thay đổi (convertional spinning)

- Miết biến mỏng: là công nghệ làm thay đổi chiều dày của phôi trong quá trình tạo hình sản phẩm (spin forging) Thường độ biến mỏng đạt 30% Công nghệ này được ứng dụng rất rộng rãi đẻ chế tạo các chi tiết đối xứng

- Miết nâng cao chất lượng sản phẩm: mục đích tăng độ nhẵn bóng và tạo ra sự biến cứng trên bề mặt sản phẩm mà không làm thay đổi chiều dày cũng như hình dạng sản phẩm

2.2.3 Đặc điểm công nghệ miết, yêu cầu về vật liệu

Công nghệ miết có thể được áp dụng để chế tạo các sản phẩm cỡ lớn (đường kính tới 6m, chiều dày sản phẩm 40mm) Khi miết kim loại bị biến cứng mãnh liệt hơn khi dập vuốt nên chi tiết được miết qua một số nguyên công cần được ủ trung gian

 M ột số thông số công nghệ miết:

• Tốc độ miết phù hợp với loại vật liệu, sản phẩm:

• Khi miết mỏng, trị số mực biến dạng cho phép đối với thép cacbon thấp và thép không gỉ 75%, khi chế tạo các chi tiết bán cầu thì không vượt quá 50%

• Giới hạn đường kính tương đối của sản phẩm miết: dmin/D = 0.2/0.3

+ dmin là đường kính sản phẩm + D là đường kính phôi Đối với các sản phẩm dạng trụ, kính thược tương đối có thể dmin/D (0.6/0.8) hoặc chiều dày tương đối: 0.5 < S/D100 < 2.5

 Yêu c ầu vật liệu gia công bằng miết:

Miết là phương pháp gia công dựa trên khả năng biến dạng dẻo của kim loại, vì vậy cần có một số yêu cầu riêng đối với phôi và vật liệu gia công Độ ổn định và chất lượng sản phẩm trong quá trình tạo hình phụ thuộc vào chất lượng của phôi Sự tồn tại các gỉ sét, các vết xước trên bề mặt phôi làm giảm khả năng biến dạng của phôi và dẫn tới các khuyết tật

Các phôi tròn cần loại bỏ các vết nứt, ba via và các vết xước, độ đảo của phôi khi quay so với trục miết không được lớn hơn 0.3/0.5mm Trong trường hợp độ đảo vượt quá giới hạn quy định thì cần phải khử trược khi miết

Vật liệu của phôi đã miết cần phải thỏa mãn không chỉ mục đích, điều kiện làm việc của chi tiết được chế tạo mà cần phải thỏa mãn các yêu cầu công nghệ cho tính chất, khả năng biến dạng của chúng

Sự thích hợp của vật liệu để miết dép được quy định trước hết bởi cơ tính của nó: giới hạn chảy và giới hạn bền Tính dẻo gồm độ giãn dày tương đối và độ thắt tỉ

30 đối Với vật liệu có độ giản tương đối lớn thì khả năng gia công bằng miết ép lớn hơn, ngược lại với việc tăng độ cứng thì quá trình miết ép gặp khó khăn hơn Đối với thép tấm được sử dụng để miết sâu cần có tỉ lệ giữa giới hạn chảy và đồ bền là 0.65 Ngoài ra tính nhạy của thép đối vớ sự hóa già có ảnh hưởng xấu đến miết.

T ổng quan quá trình gia nhiệt

2.3.1 Khái niệm về điều khiển nhiệt độ khuôn trong quá trình phun ép

Như đã trình bày trong phần ý nghĩa thực tiễn của đề tài Quá trình gia nhiệt làm cho 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

Hình 2.9: Máy gia nhiệt khuôn ép nhựa Xiecheng Model XC-TM9KW.

2.3.2.Phân loại 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 2 nhóm chính: gia nhiệt cả tấm khuôn (volume heating) và gia nhiệt cho bề mặt khuôn (surface heating) Trong nhóm thứ nhất, phương pháp gia nhiệt bằng hơi nước (steam heating) có thể đạt được tốc độ gia nhiệt từ 10℃/s

31 đến 30 0 /s (hình 2.14) 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 2.10: Máy gia nhiệt khuôn ép nhựa Xiecheng Model XC-TM9KW. Để gia tăng nhiệt độ khuôn với chi phí thấp, ta có thể sử dụng lưu chất là nước ở nhiệt độ cao khoảng 900 0 hoặc 1000 0 Với những trường hợp nhiệt độ khuôn được yêu cầu cao hơn 1000 0 , nước cần được nén với áp suất cao để ngăn hiện tượng bay hơi của nước, hoặc lưu chất là dầu nóng (Hình 2 11) 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, khả năng truyền nhiệt giữa lưu chất và khuôn sẽ giảm đáng kể do hệ số truyền nhiệt của dầu thấp

Hình 2.11: Hệ thống gia nhiệt sử dụng lưu chất bằng dầu nóng

Trong 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 bề mặt khuôn được phủ 1 lớp cách nhiệt Phương pháp này có thể tăng nhiệt độ bề mặt khuôn lên khoảng 250 0 Sau đó, hệ thống gia nhiệt bằng tia hồng ngoại (infrared heating), được nghiên cứu và ứng dụng cho khuôn phun ép nhựa

Hình 2.12:Hệ thống gia nhiệt cho khuôn bằng tia hồng ngoại (infrared heating system).

Bên cạnh phương pháp dùng tia hồng ngoại để gia nhiệt cho khuôn, phương pháp dùng điện trở 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 200 0 đến 300 0

Hình 2.13: 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 Ưu điểm của phương pháp này là khả năng ứng dụng cho tất cả các loại khuôn khác nhau và không cần thay

34 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, 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

Phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ 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 kéo dài đến 20s

• 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 2 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

Hình 2.14: Phương pháp kết hợp hai nguồn nhiệt độ cho gia nhiệt khuôn

Kênh làm mát (đầu vào)

Kênh làm mát (đầu ra)

Hình 2.15: Phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ

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 2.16) 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

36 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 2.16: 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) 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 Cuối chu kỳ phun ép, hai tấm khuôn mở ra và sản phẩm sẽ được lấy ra ngoài Sau đó, tấm khuôn di động sẽ được di chuyển đến vị trí gia nhiệt.Tại bước này, khí nóng sẽ được phun vào lòng khuôn 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 2.17: 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 600 0 đến

1200 0 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 cần được thực hiện lại nhằm tích hợp hệ thống gia nhiệt vào

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

2.3.3 Phương pháp gia nhiệt cho khuôn phun ép

T ổng quan về phần mềm ANSYS

ANSYS là một trong những phần mềm toàn diện và bao quát hầu hết các lĩnh vực vật lý, giúp can thiệp vào thế giới mô hình ảo và phân tích kỹ thuật cho các giai đoạn thiết kế Phần mềm phân tích mạnh này giúp quá trình thiết kế kỹ thuật qua một cấp độ mới, không chỉ làm việc với những môi trường, thông số biến động, các hàm nhiều cấp bậc, mà còn hỗ trợ làm việc mang tính thích nghi với những mô hình kỹ thuật mới Trong tính toán thiết kế cơ khí, phần mềm ANSYS, CAE có thể liên kết với các phần mềm thiết kế mô hình hình học 2D và 3D đẻ phân tích trường ứng xuất, biến dạng, nhiệt độ, tốc độ dòng chảy, lưu lượng chất lỏng, có thể xác định được độ mòn, độ bền mỏi, phá hủy của chi tiết và các thuộc tính khác Nhờ việc phân tích đó có thể tìm ra các thông số tối ưu cho công nghệ chế tạo Ngoài ra ANSYS còn cung cấp phương pháp giải các bài toán cơ với nhiều dạng mô hình vật liệu khác nhau: hồi tuyến tính, phi tuyến tính, dẻo, nhớt, vật liệu siêu đàn hồi, các chất lỏng và chất khí,…

Hình 2.19: Giao diện phần mềm Ansys

2.4.2 Giới thiệu module CFX trong phần mềm ANSYS

Module CFX là module phân tích động lực học chất lỏng phổ biến và thường dùng nhất với hiệu năng cao, ổn định, chính xác đã được áp dụng để giải các bài toán dòng chảy đa dạng trong hơn 20 năm qua

Hình 2.20: Tiến trình giải bái toán ANSYS – CFX[2]

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 2.21: Giao diện cần thực hiện của CFX

Tính năng truyền nhiệt và bức xạ của CFX: tối ưu truyền nhiệt có thể mang tính quyết định trong nhiều loại thiết bị công nghiệp, giống như cánh tuabin, các khối động cơ và buồng cháy, cũng như trong thiết kế các công trình và các kiến trúc Trong các ứng dụng đó, dự đoán chính xác truyền nhiệt đối lưu là yếu tố cần thiết Trong nhiều các trường hợp như vậy, khuếch tán nhiệt trong các khối rắn hoặc truyền nhiệt bằng bức xạ cũng có một vai trò quan trọng

PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG

Thực nghiệm gia công lòng khuôn

3.1.1 Gia công lòng khuôn trên phần mềm creo 3.0

Bước 1:Vẽ chi tiết gia công

Hình 3.1: Thiết kế lòng khuôn trên phần mềm Creo 3.0

Bước 2:Thiết lập môi trường gia công

Hình 3.2: Thiết lập gia công trên creo 3.0

Bước 3:Xuất code và sửa code gia công

Hình 3.3: Code gia công sau khi xuất từ phần mềm creo 3.0

3.1.2 Tiến hành gia công lòng khuôn

 Ch ọn phôi để gia công lòng khuôn

- Trong đề tài nghiên cứu em chọn lòng khuôn có dạng hình chữ nhật

- Để gia công lòng khuôn ta sử dụng phương pháp miết trên máy CNC

- Để thực hiện cho đề tài nghiên cứu em sử dụng 3 tấm nhôm hình chữ nhật có kích thước như sau:

 Quá trình gia công gồm những bước sau:

Bước 1:Chuẩn bị phôi nhôm tấm có kích thước: 200x200x0.3(mm)

Hình 3.4: Phôi nhôm tấm được dùng để gia công miết

Bước 2:Chuẩn bị dao miết và máy phay CNC

Dao miết có dạng đầu cầu được em chọn để gia công trên máy Phay CNC

Hình 3.5: Dao miết và máy phay CNC đơn giản để gia công lòng khuôn

Bước 3:Điều chỉnh và vận hành máy để miết

Phần mềm dùng để gia công lòng khuôn là phần mềm Mach 3

Hình 3.6: Phần mềm điều khiển Mach 3 Vận hành máy để gia công lòng khuôn

Hình 3.7: Máy đang thực hiện miết lòng khuôn

Do điều kiện máy nhỏ nên quá trình miết ra sản phẩm rất lâu nên em chỉ đưa ra một sản phẩm cụ thể

Hình 3.8: Sản phẩm lòng khuôn sao khi miết

THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH KÊT QUẢ

Kết quả thực nghiệm đo nhiệt độ

4.1.1 Kết quả mô phỏng và đo thực tế lòng khuôn hình chữ nhật

4.1.1.1 Kết quả mô phỏng và đo thực tế

Quá trình mô phỏng đã thử nhiều nhiệt độ khác nhau, để thuận tiện cho việc trình bày nên em đã chọn những nhiệt độ phù hợp

Kết quả nhiệt độ mô phỏng : Kết quả nhiệt độ đo thực tế:

4.1.1.2.Nhận xét kết quả mô phỏng và thực nghiệm

- Nhiệt độ max: ở 400 o C, độ dày tấm insert 0.3mm và khoảng cách phun là 6mm là 293.0 o C

- Nhiệt độ max chênh lệch giữa mô phỏng và quá trình thực nghiệm là 2 0 C

- Nhiệt độ min: ở 200 o C, độ dày tấm insert 0.7mm và khảng cách phun là 2mm là 118 o C

- Nhiệt độ min chênh lệch giữa mô phỏng và quá trình thực nghiệm là 2.7 0 C

4.1.1.3 Giá trị trung bình nhiệt độ gia nhiệt theo độ dày tấm khuôn khi thực nghiệm

Hình 4.1: Biểu đồ giá trị trung bình nhiệt độ gia nhiệt theo độ dày insert và theo nhiệt độ phun trong khoảng cách 2mm

Nhiệt độ phun (°C) Độ dày (mm)

- Càng phun ở nhiệt độ cao ta thấy sự chênh lệch bắt đầu càng thấy rõ hơn, khi phun ở nhiệt độ thấp thì khoảng chênh lệch nhiệt độ giữa những tấm insert càng ít

- Sự chênh lệch nhiệt độ max-min là :175°C

- Sự chênh lệch nhiệt độ max giữa dộ dày tấm insert là: 56°C

- Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các khoảng cách phun tương đối

- Ở trường hợp này, ta có thể thấy rõ về sự chênh lệch nhiệt độ bắt đầu phân kỳ là từ nhiệt độ 300°C Từ (300-400) °C ta thấy rõ sự chênh lệch nhiệt độ rõ của từng trường hợp

4.1.2 Kết quả mô phỏng và đo thực tế lòng khuôn hình hình tròn

4.1.2.1.Kết quả mô phỏng và đo thực tế

Quá trình mô phỏng đã thử nhiều nhiệt độ khác nhau, để thuận tiện cho việc trình bày nên em đã chọn những nhiệt độ phù hợp

Kết quả nhiệt độ mô phỏng : Kết quả nhiệt độ đo thực tế:

4.1.2.2.Nhận xét kết quả mô phỏng và thực nghiệm

- Nhiệt độ max: ở 400 o C, độ dày tấm insert 0.3mm và khoảng cách phun là 6mm là 288.0 o C

- Nhiệt độ min: ở 200 o C, độ dày tấm insert 0.7mm và khảng cách phun là 2mm là 117 o C

- Khi nhiệt độ phun khí càng cao thì nhiệt độ trên tấm insert càng lớn

- Khi phun khí lên tấm insert có độ dày càng mỏng thì nhiệt độ trên tấm insert càng lớn

- Khi phun ở khoảng cách phun thích hợp là 6mm thì nhiệt độ trên tấm insert càng lớn

- Nhiệt độ phun khoảng 400 o C phân bố nhiệt độ đều.Nhiệt độ phun ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ và phân bố nhiệt của tấm insert Nên nếu mong muốn nhiệt độ cao nên chọn nhiệt độ phun lớn, nếu muốn đồng đều về nhiệt độ nên nhiệt độ phun là 400 o C

- Ta thấy nhiệt độ gia nhiệt ở thực nghiệm so với mô phỏng anys tương đương với nhau, kết quả mô phỏng hơn thực nghiệm không quá nhiều Vậy kết qủa thực nghiệm khác chính xác

4.1.2.3 Giá trị trung bình nhiệt độ gia nhiệt theo độ dày tấm khuôn khi thực nghiệm

Nhiệt độ phun (°C) Độ dày

- Càng phun ở nhiệt độ cao ta thấy sự chênh lệch bắt đầu càng thấy rõ hơn, khi phun ở nhiệt độ thấp thì khoảng chênh lệch nhiệt độ giữa những tấm insert càng ít

- Sự chênh lệch nhiệt độ max-min là :183°C

- Sự chênh lệch nhiệt độ max giữa dộ dày tấm insert là: 55°C

- Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các khoảng cách phun tương đối

- Ở trường hợp này, ta có thể thấy rõ về sự chênh lệch nhiệt độ bắt đầu phân kỳ là từ nhiệt độ 300°C Từ (300-400) °C ta thấy rõ sự chênh lệch nhiệt độ rõ của từng trường hợp.

4.1.3.Kết luận quá trình thực nghiệm

- Khi nhiệt độ phun khí càng cao thì nhiệt độ trên tấm insert càng lớn

- Khi phun khí lên tấm insert có độ dày càng mỏng thì nhiệt độ trên tấm insert càng lớn

- Khi phun ở khoảng cách phun thích hợp là 6mm thì nhiệt độ trên tấm insert càng lớn

- Nhiệt độ phun khoảng 400 o C thì phân bố nhiệt độ đều hơn các nhiệt độ khác

- Khoảng cách phun ngắn và bề dày lớn thì nhiệt độ sẽ thấp

- Ta thấy nhiệt độ gia nhiệt ở thực nghiệm so với mô phỏng Ansys tương đương với nhau,kết quả mô phỏng hơn thực nghiệm không quá nhiều Vậy kết quả thực nghiệm khá chính xác.

K ết quả thực nghiệm giải nhiệt

4.2.1.Làm nguội bằng nước (water cooling 30°C)

- Sau khi gia nhiệt cho lòng khuôn ở nhiệt độ 400°C với thời gian gia nhiệt là 30s Sau đó ta tiến hành giải nhiệt làm nguội bằng nước

- Kết quả chụp phân bố nhiệt độ giải nhiệt bằng nước của lòng khuôn như sau:

Hình chữ nhật Hình tròn

Hình 4.7: Kết quả chụp phân bố nhiệt độ giải nhiệt bằng nước của insert hình chữ nhật, hình tròn

4.2.2 Nhận xét quá trình thực nghiệm giải nhiệt

- Nhiệt độ max: Ở thời điểm 1s trên bề mặt (30.8°C)

- Nhiệt độ min: Ở thời điểm 5s trên bề mặt (27.9°C)

- Nhiệt độ chênh lệch từ 1s đến 5s là 2.9 0 C

4.2.3 Kết luận quá trình thực nghiệm

- Kết quả thực tế cho khi làm nguội các insert có xu hướng giảm dần về gần bằng nhiệt độ của nước

- Phân bố nhiệt ở các bề mặt đều giảm dần

- Dựa vào biểu đồ, ta có thể thấy được sự chênh lệch nhiệt độ của bề mặt không chênh lệch nhiều Và càng về sau nhiệt độ đều giảm gần như bằng nhau, và gần bằng nhiệt độ của nước làm nguội.

Tiêu đề	Nghiên Cứu Ứng Dụng Phương Pháp Biến Dạng Cục Bộ Trong Chế Tạo Tấm Tích Nhiệt Cho Khuôn Phun Ép Có Sử Dụng Hệ Thống Gia Nhiệt Bằng Khí Nóng
Tác giả	Trương Trung Nghĩa
Người hướng dẫn	PGS.TS Phạm Sơn Minh
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại	luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	143
Dung lượng	8,01 MB