Đề tài ứng dụng các kỹ thuật tối ưu xác định các thông số xử lý trong công nghệ ép phun sản phẩm composite để giảm co rút

Lê Minh Tài ĀNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT TÞI ƯU XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SÞ XỬ LÝ TRONG CƠNG NGHÞ ÉP PHUN SẢN PHẨM COMPOSITE Đà GIẢM CO RÚT Trang 3 TR¯àNG Đ¾I HàC S¯ PH¾M KĀ THT THÀNH PHà Hâ CHÍ MI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

S 0 9

CÔNG TRÌNH NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

ỨNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT TỐI ƯU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ XỬ LÝ

TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN SẢN PHẨM

COMPOSITE ĐỂ GIẢM CO RÚT

MÃ SỐ: T2020-58TĐ

S KC 0 0 7 2 8 1

Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PH Þ Hà CHÍ MINH

BÁO CÁO T ỔNG KẾT

ĐÞ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIàM 2020

Ch ÿ nhißm đß tài: TS Lê Minh Tài

ĀNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT TÞI ƯU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG S Þ XỬ LÝ TRONG CÔNG NGHÞ ÉP PHUN SẢN

PH ẨM COMPOSITE Đà GIẢM CO RÚT

TR¯àNG Đ¾I HàC S¯ PH¾M KĀ THUÀT

THÀNH PHà Hâ CHÍ MINH

KHOA C¡ KHÍ CH¾ T¾O MÁY

BÁO CÁO T äNG K¾T

ĐÀ TÀI NCKH CÂP TR¯àNG TRàNG ĐIÂM 2020

ĄNG DĀNG CÁC Kþ THUÀT TàI ¯U XÁC ĐÞNH CÁC THÔNG S à XĀ LÝ TRONG CÔNG NGHà ÉP PHUN

S ÀN PHÀM COMPOSITE ĐÂ GIÀM CO RÚT

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN C ĄU ĐÀ TÀI

VÀ Đ¡N VÞ PHàI HþP CHÍNH

TT Há và tên

Đ¡n vß công tác và lĩnh vực chuyên môn

Nái dung nghiên cąu cā thß

-TiÁn hành thiÁt kÁ và quy ho¿ch thực nghiệm chÁ t¿o các m¿u thí nghiệm composite

-Tính toán tìm kiÁm bá thông sá tái °u đß làm giÁm co rút

-Kißm tra đá co rút căa các m¿u composite sau chÁ t¿o

-Tổng hÿp sá liệu và viÁt báo cáo

DANH MĀC CÁC KÝ HIàU, CÁC CHĂ VI¾T TÂT

1 ANN Artificial Neural Network M¿ng n¡ron nhân t¿o

3 ABS Acrylonitrin butadien styren Nhựa Acrylonitrin butadien

styren

5 S/N Signal-to-Noise ratios Tỉ lệ tín hiệu nhiáu

6 A Melt temperature Nhiệt đá nóng chÁy

7 B Injection pressure Áp su¿t phun

10 OA Orthogonal Array MÁng trực giao

sai

12 Df Degree of freedom BÁc tự do căa các yÁu tá

trung bình m¿u vßi sự biÁn thiên trong nái bá các m¿u

M ĀC LĀC

PH àI HþP CHÍNH ii

DANH MĀC CÁC KÝ HIàU, CÁC CHĂ VI¾T TÂT iv

DANH MĀC HÌNH ÀNH ix

DANH M ĀC Đâ THÞ xi

THÔNG TIN K ¾T QUÀ NGHIÊN CĄU xii

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS xv

Ch °¢ng 1 Mở đ¿u 1

1.1 Gi ßi thiáu các công trình nghiên cąu liên quan 1

1.1.1 Các công trình nghiên c ąu ngoài n°ßc 1

1.1.2 Các công trình nghiên c ąu trong n°ßc 2

1.2 Tính c Ãp thi¿t căa đÁ tài 3

1.3 M āc tiêu đÁ tài 4

1.4 Ph°¢ng pháp 4

1.5 Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu 5

1.6 Ý ngh*a khoa hác và thực tißn 5

Ch°¢ng 2 C¢ sở lý thuy¿t 5

2.1 V Át liáu nhựa 5

2.1.1 Đßnh ngh*a 5

2.1.2 Thành ph ¿n 6

2.1.3 M ßt sá lo¿i nhựa th°áng dùng 6

2.2 Công ngh á ép phun [27] 10

2.2.1 Đßnh ngh*a 10

2.2.2 Nhu c ¿u và hiáu quÁ kinh t¿ 10

2.2.3 Kh Á năng công nghá 11

2.2.4 Quy trình công ngh á ép phun 11

2.2.5 Các y ¿u tá Ánh h°ởng đ¿n công nghá ép phun [24] 13

2.3 Hi án t°ÿng co ngót 15

2.3.1 Đßnh Ngh*a 15

2.3.2 Phân lo ¿i co ngót 15

2.3.3 Các y ¿u tá Ánh h°ởng đ¿n đß co ngót 15

2.3.4 Cách xác đßnh mąc đß co ngót 16

2.4 Khái ni ám vÁ điÁu khiÃn nhiát đß khuôn trong quá trình phun ép 16

2.4.1 Phân lo ¿i các ph°¢ng pháp gia nhiát 17

2.5 Taguchi, ANOVA, Neural network 23

2.5.1 Taguchi 23

2.5.2 ANOVA 26

2.5.3 M ¿ng n¢ ron nhân t¿o và thuÁt toán lan truyÁn ng°ÿc 29

Ch°¢ng 3 Xây dựng mô hình thực nghiám 38

3.1 Thi ¿t k¿, mô phßng dòng chÁy sÁn phÁm (ph¿n mÁm Moldex3D) 38

3.1.1 Thi ¿t k¿ thông sá ép cho sÁn phÁm 38

3.1.2 Mô ph ßng và kiÃm tra khÁ năng điÁn đ¿y tÿ các thông sá đã thi¿t k¿ 40 3.2 Ti ¿n hành thực nghiám ch¿ t¿o sÁn phÁm 42

3.2.1 Chu Án bß 42

3.2.2 Cách th ąc ti¿n hành thực nghiám 45

3.3 Đo và tháng kê k¿t quÁ thí nghiám 47

3.4 Kh Áo sát quá trình gia nhiát lòng khuôn 51

3.4.1 Thi ¿t k¿ sÁn phÁm micro 51

3.4.2 Thi ¿t k¿ tÃm gia nhiát đà thí nghiám 52

3.4.3 Gia công t Ãm khuôn cái 52

3.4.4 Gia công t Ãm khuôn đực 53

3.4.5 K ¿t quÁ phân tích nhiát đß 54

3.5 T ái °u hoá các thông sá thi¿t k¿ công nghá ép phun bằng Taguchi, ANOVA và ANN 65

3.5.1 T ái °u hóa thông sá thi¿t k¿ bằng Taguchi và ANOVA trên Minitab 18 65

3.5.2 D ự đoán đß co ngót bằng m¿ng n¢ ron trên Matlab R18 66

Ch°¢ng 4 K¿t quÁ và thÁo luÁn 70

4.1 K ¿t quÁ phân tích Taguchi 70

4.1.1 V Át liáu PP/15%GF 71

4.1.2 V Át liáu PA6/15%GF 73

4.1.3 V Át liáu ABS/15%GF 76

4.2 K ¿t quÁ phân tích ANOVA 79

4.2.1 V Át liáu PP/15%GF 80

4.2.2 V Át liáu PA6/15%GF 81

4.2.3 V Át liáu ABS/15%GF 81

4.3 K ¿t quÁ dự đoán co ngót căa vÁt liáu PP bằng m¿ng n¢ ron 82

Ch°¢ng 5 K¿t luÁn và h°ßng phát triÃn 87

5.1 K ¿t luÁn 87

5.2 Kh Á năng mở rßng căa đÁ tài 88

Tài li áu tham khÁo 89

PH Ā LĀC 92

DANH MĀC BÀNG BIÂU

B Áng 4 1: BÁng giá trß co ngót và tÿ lệ S/N căa vÁt liệu PP/15%GF 71

B Áng 4 2: BÁng kÁt quÁ tÿ lệ S/N căa vÁt liệu PP/15%GF 72

B Áng 4 3: BÁng giá trß co ngót thực nghiệm và dự đoán căa vÁt liệu PP/15%GF 73

B Áng 4 4: BÁng giá trß co ngót và tÿ lệ S/N căa vÁt liệu PA6/15%GF 73

B Áng 4 5: BÁng kÁt quÁ tÿ lệ S/N căa vÁt liệu PA6/15%GF 74

B Áng 4 6: BÁng giá trß co ngót thực nghiệm và co ngót dự đoán căa vÁt liệu PA6/15%GF 76

B Áng 4 7: BÁng giá trß co ngót và tÿ lệ S/N căa vÁt liệu ABS/15%GF 76

B Áng 4 8: BÁng kÁt quÁ tÿ lệ S/N căa vÁt liệu ABS/15%GF 77

B Áng 4 9: BÁng giá trß co ngót thực nghiệm và dự đoán căa vÁt liệu ABS/15%GF 79

B Áng 4 10: BÁng giá trß [F], [17] 79

B Áng 4 11: BÁng kÁ quÁ ANOVA căa vÁt liệu PP/15%GF 80

B Áng 4 12: BÁng kÁt quÁ ANOVA căa vÁt liệu PA6/15%GF 81

B Áng 4 13: BÁng kÁt quÁ ANOVA căa vÁt liệu ABS/15%GF 81

B Áng 4 14: BÁng 21 bá thông sá đÁu vào căa m¿ng n¡ ron Error! Bookmark not defined B Áng 4 15: BÁng 6 bá thông sá đß kißm tra khÁ năng dự đoán 83

B Áng 4 16: BÁng kÁt quÁ co ngót căa thực nghiệm và m¿ng n¡ ron 85

B Áng 4 17: BÁng so sánh kÁt quÁ căa Taguchi và m¿ng n¡ ron 86

DANH MĀC HÌNH ÀNH

Hình 3 21: KÁt quÁ nhiệt đá 55

Hình 4 1: Hình Ánh c¿u trúc m¿ng n¡ ron 78

Hình 4 2: Hình Ánh c¿u trúc m¿ng n¡ ron 84

Hình 4 3: Hình Ánh thß hiện giá trß R sau khi đ°ÿc đào t¿o 84

Hình 4 4: Hình Ánh dữ liệu dùng đß kißm tra khÁ năng dự đoán căa m¿ng n¡ ron 85

Hình 4 5: Hình Ánh kÁt quÁ co ngót dự đoán bằng m¿ng n¡ ron 85

DANH M ĀC Đâ THÞ

Đã thß 4 2: Ành h°ãng căa các tham sá đÁn đá co ngót căa vÁt liệu PA6/15%GF 75

Đã thß 4 3: Ành h°ãng căa các tham sá đÁn đá co ngót căa vÁt liệu ABS/15%GF 77

TR¯àNG ĐH S¯ PH¾M KĀ THUÀT

THÀNH PHà Hâ CHÍ MINH

KHOA C¡ KHÍ CH¾ T¾O MÁY

C ÞNG HOÀ XÃ HÞI CHĂ NGH)A VIàT NAM

Đßc lÁp - Tự do - H¿nh phúc

TP HCM, ngày 28 tháng 8 năm 2021

THÔNG TIN K ¾T QUÀ NGHIÊN CĄU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Ąng dāng các kÿ thuÁt tái °u xác đßnh các thông sá xā lý trong công

- Mã sá: T2020-58TĐ

- Chă nhiệm: Lê Minh Tài

- C¡ quan chă trì: Tr°áng Đ¿i hác S° ph¿m Kā thuÁt TP.HCM

- Thái gian thực hiện: 1 năm

Đề tài c¡ bÁn đã hoàn t¿t và đáp ąng đÁy đă các h¿ng māc đã đăng ký

- V ề nái dung:

+ Đề tài đã khái quát, nghiên cąu và đánh giá những v¿n đề liên quan công nghệ ép phun, vÁt liệu composite và tính ch¿t co rút căa sÁn phẩm nhựa nhiệt dẻo

+ Ph°¡ng pháp xác đßnh đá co rút và ph°¡ng pháp xác đßnh tÿ lệ pha trán vÁt liệu thành phÁn, các ph°¡ng pháp tái °u hóa

+ Thực nghiệm chÁ t¿o các m¿u thử

+ Phân tích, so sánh các giÁi thuÁt tái °u đß làm giÁm co rút - Phân tích, đánh giá Ánh

h°ãng căa tÿ lệ các lo¿i ch¿t đán đÁn đá co rút căa vÁt liệu composite

-Về các h¿ng māc đăng ký:

+ 1 bài báo khoa hác đang trên t¿p chí n°ßc ngoài (SCIE) xÁp h¿ng Q1 (v°ÿt chỉ tiêu) + 1 giÁi pháp hữu ích đã ch¿p nhÁn đ¡n

+ M¿u thí nghiệm ép nhựa

+ ThuyÁt minh đề tài

5.1 SÁn phẩm khoa hác:

Pham Son Minh and Minh-Tai Le, Improving the Melt Flow Length of Acrylonitrile Butadiene Styrene in Thin-Wall Injection Molding by External Induction Heating with the Assistance of a Rotation Device, Polymers, 13, 2288 https://

doi.org/10.3390/polym13142288

5.2 SÁn phẩm đào t¿o: không đăng ký

5.3 SÁn phẩm ąng dāng:

- M¿u ép nhựa đã đ°ÿc tái °u hóa đá co rút và kißm nghiệm

- Báo cáo thuyÁt minh

5.4 SÁn phẩm khác: 1 bằng đác quyền giÁi pháp hữu ích

- Các thiÁt bß thực nghiệm và các giÁi thuÁt tái °u hóa trong thiÁt kÁ phāc vā cho quá trình nghiên cąu về công nghệ ép phun s¿ đ°ÿc sử dāng cho quá trình giÁng d¿y HVCH

và SV ngành Công nghệ kā thuÁt C¡ khí t¿i tr°áng ĐH SPKT TP.HCM

- Các kÁt quÁ căa đề tài s¿ đ°ÿc thÁo luÁn vßi các công ty chuyên về gia công c¡ khí đß chuyßn giao các kÁt quÁ thu nhÁn đ°ÿc, từ đó, tìm h°ßng liên kÁt vßi các công ty trong quá trình nghiên cąu lâu dài về lĩnh vực gia công c¡ khí

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

Project title: Applying optimal techniques to determine processing parameters in composite product injection molding technology to reduce shrinkage

Code number: T2020-58TĐ

Coordinator: Le Minh Tai

Implementing institution: Ho Chi Minh City University of Technology and Education

3 Creativeness and innovativeness:

The topic has researched and applied modern optimization algorithms such as neural networks and useful solutions in injection molding technology, which is the hot air distribution mechanism in the plastic injection mold heating device and the injection molding machine and heating device that contains this structure

+ Method of determining the shrinkage and method of determining the proportion of mixing of ingredients, optimization methods

+ Experiment with manufacturing prototypes

+ Analyze and compare the optimal algorithms to reduce shrinkage - Analyze and evaluate the influence of the ratio of filler types on the shrinkage of composite materials -About the registered items:

+ 1 scientific article is being published in a international journal (SCIE) ranked in Q1 (beyond the target)

+ 1 useful solution accepted

+ Plastic injection test sample

doi.org/10.3390/polym13142288

+ 1 useful solution accepted

+ Plastic injection test sample

+ Final report

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:

- Experimental equipment and optimization algorithms in design for the research process

of injection molding technology will be used for the teaching process of students of Mechanical Engineering Technology at the HCMC University of Technology and Education

- The results of the topic will be discussed with companies specializing in mechanical processing to transfer the obtained results, thereby, finding a direction to link with companies in the long-term research process of mechanical engineering field

Ch°¢ng 1 Mở đ¿u

Ép phun đ¿i diện cho mát trong những quy trình quan tráng nh¿t trong sÁn xu¿t hàng lo¿t các chi tiÁt bằng nhựa đ°ÿc chÁ t¿o vßi hình hác phąc t¿p Ch¿t l°ÿng căa các sÁn phẩm ép phun phā thuác vào đặc tính vÁt liệu, thiÁt kÁ khuôn và các điều kiện

xử lý công nghệ [1,2] Những khuyÁt tÁt trong việc ổn đßnh kích th°ßc căa các chi tiÁt d¿n đÁn co rút và cong vênh Đß giÁm thißu các khuyÁt tÁt nh° vÁy trong ép phun sÁn phẩm nhựa, thiÁt kÁ thí nghiệm ph°¡ng pháp Taguchi đ°ÿc áp dāng Trong thiÁt

kÁ thử nghiệm, có nhiều yÁu tá biÁn đổi làm Ánh h°ãng đÁn các đặc tính chąc năng căa sÁn phẩm Các giá trß tham sá thiÁt kÁ giúp giÁm thißu Ánh h°ãng căa các yÁu tá nhiáu đÁn ch¿t l°ÿng sÁn phẩm Đß tìm các mąc tái °u, thiÁt kÁ giai thừa phân đo¿n

sử dāng mÁng trực giao đ°ÿc sử dāng Theo cách này, mát tÁp hÿp các điều kiện xử

lý tái °u có thß thu đ°ÿc từ r¿t ít thí nghiệm [3,4]

Có mát sá nhà nghiên cąu đã nghiên cąu Ánh h°ãng căa các tham sá quá trình ép phun lên sự co rút căa vÁt đúc [5-8] Do nhiều tham sá xử lý Ánh h°ãng đÁn đá co rút, tái °u hóa tham sá và thiÁt kÁ thí nghiệm là cÁn thiÁt đß t¿o ra các sÁn phẩm ch¿t l°ÿng cao Mát sá nhà nghiên cąu đã tiÁn hành tái °u hóa sự co rút trong khuôn ép

nhựa Trong sÁn xu¿t linh kiện nhựa vß mßng, Oktem et al [9] đã sử dāng ph°¡ng pháp Taguchi đß giÁm các v¿n đề về cong vênh có liên quan đÁn sự thay đổi căa các tham sá xử lý phā thuác vào đá co rút Há đã cÁi thiện đá cong vênh và đá co rút bằng cách xác đßnh thái gian điền đÁy tái °u, áp su¿t điền đÁy, thái gian phun và thái gian làm mát Áp su¿t điền đÁy và thái gian điền đÁy khuôn đ°ÿc cho là các thông sá quan tráng nh¿t Vatainen và cáng sự [10] đã nghiên cąu Ánh h°ãng căa các tham sá

ép phun đÁn ch¿t l°ÿng hình Ánh căa các vÁt đúc bằng ph°¡ng pháp Taguchi Há tÁp trung vào sự co rút vßi ba đặc tính ch¿t l°ÿng h¡n: tráng l°ÿng, đ°áng hàn và vÁt lặng Há đã có thß tái °u hóa nhiều đặc tính ch¿t l°ÿng vßi r¿t ít thí nghiệm, nên có thß tiÁt kiệm chi phí Et và cáng sự [11] đã nghiên cąu Ánh h°ãng căa các tham sá xử

lý đÁn đá co rút bằng cách sử dāng kÁt hÿp kā thuÁt CAE và Taguchi Chang và Faison [12] đã nghiên cąu giÁm co rút và tái °u hóa các chi tiÁt làm từ PS, HDPE và ABS bằng cách sử dāng ph°¡ng pháp Taguchi và ANOVA Há tuyên bá rằng nhiệt

đá khuôn và nhiệt đá nóng chÁy cùng vßi áp su¿t bão hòa và thái gian bão hòa là những yÁu tá quan tráng nh¿t Ánh h°ãng đÁn đá co rút căa ba vÁt liệu đ°ÿc nghiên cąu Liao et al [13] đã xác đßnh các điều kiện xử lý tái °u cho ép phun sÁn phẩm có

thành mßng, cho vß điện tho¿i di đáng, bằng ph°¡ng pháp Taguchi Dựa trên kÁt quÁ phân tích các biÁn và kißm tra sai sá chuẩn, áp su¿t điền đÁy đ°ÿc tìm th¿y là thông

sá quan tráng nh¿t Ánh h°ãng đÁn đá co rút và cong vênh

Nhìn chung, đá co rút căa vÁt liệu nhựa chßu Ánh h°ãng bãi nhiều yÁu tá nh° điều kiện chÁ t¿o, vÁt liệu thành phÁn và tÿ lệ sÿi nh° đã đ°ÿc phân tích ã trên

Hiện nay, vÁt liệu nhựa đã đ°ÿc ąng dāng trong nhiều lĩnh vực t¿i Việt Nam vßi nhiều công trình nghiên cąu đã đ°ÿc thực hiện nhằm nâng cao hiệu quÁ sử dāng Cā thß là:

Tác giÁ Nguyán NhÁt Trinh đã nghiên cąu Ánh h°ãng căa thông sá chÁ t¿o đÁn đá bền vÁt liệu composite gia c°áng vÁi polyeste trên c¡ sã nhựa phenolfomandehit đ°ÿc thực hiện vào năm 2009 t¿i ĐH Bách Khoa Hà Nái [18] VÁt liệu cát gia c°áng là vÁi kā thuÁt, kÁt c¿u kißu dệt thoi vân đißm do Công ty Hualon Việt Nam sÁn xu¿t, nguyên liệu 100% x¡ polyeste philamăng (PET) Nhựa nền là phenolfomandehit (PF) d¿ng novolac do trung tâm ąng dāng khoa hác kā thuÁt quân sự sÁn xu¿t KÁt quÁ thực nghiệm cho th¿y các thông sá nhiệt đá, lực ép và tÿ lệ thành phÁn Ánh h°ãng đÁn đá bền c¡ hác vÁt liệu composite gia c°áng vÁi polyeste trên c¡ sã nhựa PF Đãng thái, nghiên cąu cũng cho th¿y sử dāng phÁn mềm toán hác Design-Experts có

thß xác đßnh nhanh và chính xác các thông sá công nghệ chÁ t¿o tái °u nhằm đ¿t đ°ÿc

đá bền vÁt liệu composite lßn nh¿t

Nghiên cąu căa nhóm tác giÁ Hoàng Văn Th¿nh và TrÁn Đình S¡n đã trình bày

về xây dựng l°u đã thuÁt toán cho việc thiÁt kÁ, chÁ t¿o mát sÁn phẩm quang hác Trong đó, tính toán, thiÁt kÁ và mô phßng dòng nhựa chÁy trong khuôn bằng các phÁn mềm CAD/CAM/CAE: Pro/E, TracePro, Rhinoceros và Moldflow đã đ°ÿc áp dāng Trên c¡ sã đó, thiÁt kÁ và chÁ t¿o hoàn chỉnh mát bá khuôn ąng dāng cho việc khÁo sát thực nghiệm các thông sá ép phun Ánh h°ãng đÁn ch¿t l°ÿng sÁn phẩm quang hác Từ kÁt quÁ mô phßng và thực nghiệm, đã khÁo sát đ°ÿc mát sá thông sá Ánh h°ãng đÁn ch¿t l°ÿng sÁn phẩm nh° nhiệt đá khuôn, nhiệt đá vÁt liệu, áp su¿t phun,

áp su¿t ép và thái gian ép KÁt quÁ nghiên cąu có thß ąng dāng đ°ÿc trong sÁn xu¿t các sÁn phẩm quang hác chiÁu sáng có hiệu quÁ tiÁt kiệm điện năng cao [19]

Bên c¿nh đó, nghiên cąu căa nhóm tác giÁ Đoàn Thß Minh Trinh, Vũ Hãng Thăy và Lê Quang Bình trình bày kÁt quÁ áp dāng ph°¡ng pháp thiÁt kÁ CAD/CAE tái °u đ°áng kính kênh d¿n nhựa (runners) cho khuôn ép 16 sÁn phẩm nÃp bút vßi c¿u hình kênh d¿n bá trí không cân bằng tự nhiên theo đặt hàng nghiên cąu căa Công

ty TNHH SX-TM Thiên Long KÁt quÁ nghiên cąu đÁm bÁo ch¿t l°ÿng đãng đều cho

t¿t cÁ sÁn phẩm, giÁm tiêu hao nguyên liệu nhựa, giÁm đáng kß thái gian chu kỳ và

áp lực ép phun [20]

Ngoài ra, còn có r¿t nhiều công trình nghiên cąu về vÁt liệu polymer và composite

do PGS.TS Đß Thành Trung, PGS.TS Ph¿m S¡n Minh cùng các hác viên cao hác Tr°áng Đ¿i hác S° ph¿m Kā thuÁt TP.HCM thực hiện trong những năm vừa qua, chẳng h¿n nh°: Nghiên cąu và phát trißn nhíp giÁm xóc bằng vÁt liệu composite, Nghiên cąu và phát trißn đòn treo trên bằng vÁt liệu composite, Nghiên cąu c°áng

đá ąng su¿t trên dÁm composite nhiều lßp vßi cát sÿi không liên tāc, Nghiên cąu Ánh h°ãng căa nhiệt đá khuôn ép phun đÁn ch¿t l°ÿng sÁn phẩm composite nhựa nhiệt dẻo,

Tuy có nhiều công trình nghiên cąu về vÁt liệu nhựa cũng nh° công nghệ ép phun Nh°ng các nghiên cąu về tái °u hoá thiÁt kÁ các thông sá công nghệ, cho các vÁt liệu composite PP, PA6 và ABS vßi sÿi thăy tinh ch°a đ°ÿc quan tâm nhiều Trong khi các vÁt liệu này l¿i có những giá trß ąng dāng cao trong kā thuÁt và đái sáng Nên nhóm quyÁt đßnh lựa chán đề tài giÁm co ngót trong công nghệ ép phun sÁn phẩm nhựa bằng ph°¡ng pháp tái °u hoá Taguchi, ANOVA và m¿ng n¡ ron

Công nghệ ép phun là quá trình ép phun nhựa nóng chÁy điền đÁy lòng khuôn Mát khi nhựa đ°ÿc làm nguái và đông cąng l¿i trong lòng khuôn thì khuôn đ°ÿc mã ra

và sÁn phẩm đ°ÿc đẩy ra khßi khuôn nhá hệ tháng đẩy, trong quá trình này không có b¿t cą mát phÁn ąng hóa hác nào

Bằng cách quan sát thông th°áng nh¿t chúng ta có thß th¿y có r¿t nhiều sÁn phẩm nhựa xung quanh chúng ta Từ các sÁn phẩm đ¡n giÁn là dāng cā hác tÁp nh°: th°ßc, bút&đã ch¡i cho đÁn các sÁn phẩm phąc t¿p nh° : bàn ghÁ, máy tính&đều đ°ÿc làm bằng nhựa Các sÁn phẩm này đều có màu sÃc và hình dáng đa d¿ng chúng đã làm cho cuác sáng căa chúng ta thêm đẹp và tiện nghi h¡n Điều này đãng nghĩa vßi việc sÁn phẩm nhựa mà phÁn lßn t¿o ra bằng công nghệ ép phun đã trã thành mát phÁn không thß thiÁu trong cuác sáng căa chúng ta Vßi các tính ch¿t nh°: đá dẻo dai, có thß tái chÁ, không có phÁn ąng hóa hác nào vßi không khí ã điều kiện bình th°áng vÁt liệu nhựa đã đang thay thÁ dÁn các lo¿i vÁt liệu khác nh°: sÃt, nhôm, gang& đang ngày càng c¿n kiệt trong tự nhiên Công nghệ ép phun đã trã thành quá trình công nghệ phổ biÁn và xu thÁ phát trißn t¿t yÁu trong lĩnh vực nhựa Vì vÁy đß nâng cao năng su¿t và ch¿t l°ÿng sÁn phẩm ép phun, chúng ta s¿ đi tìm các các lßi th°áng hay xÁy ra khi ép nhựa Đá co rút nhựa (đá co ngót nhựa) hay tÿ lệ co rút nhựa (Shrinkage)

là yÁu tá quan tráng hàng đÁu trong thiÁt kÁ khuôn nhựa Đó là hiện t°ÿng thß tích vÁt lý căa nhựa thay đổi khi chuyßn từ tr¿ng thái lßng sang tr¿ng thái rÃn Đái vßi

khuôn ép nhựa Đá co rút căa nhựa trong khuôn ép là quá trình thay đổi thß tích căa sÁn phẩm tr°ßc và sau quá trình làm mát Gây Ánh h°ãng đÁn năng su¿t và ch¿t l°ÿng đÁu ra căa sÁn phẩm

Quá trình cài đặt các thông sá công nghệ, không phÁi lúc nào cũng chính xác nh° mong muán, hay quá trình thu nhÁn các thông tin sau khi ép phun cũng bß Ánh h°ãng

căa các yÁu tá nhiáu, làm những thông tin có đ°ÿc giÁm so vßi giá trß thực ã mát mąc

đá tin cÁy nh¿t đßnh Ph°¡ng pháp phân tích thực nghiệm Taguchi đ°ÿc ąng dāng ngày càng phổ biÁn và cho phép đánh giá mąc đá Ánh h°ãng đó

Ngày nay, ąng dāng phát trißn khoa hác máy tính, con ng°ái đã tiÁp cÁn và mô phßng quá trình thu nhÁn và xử lý thông tin trong bá não căa mình và tìm hißu các c¡ chÁ tái °u trong tự nhiên Khoa hác trí tuệ nhân t¿o là mát ngành nghiên cąu đß tiÁp cÁn khÁ năng t° duy và hác căa bá não Ąng dāng khoa hác trí tuệ nhân t¿o trong lĩnh vực tái °u là xu h°ßng và t¿t yÁu trong t°¡ng lai

Do vÁy, đề tài < GiÁm co ngót trong công nghệ ép phun sÁn phẩm nhựa bằng ph°¡ng pháp tái °u hóa Taguchi, ANOVA và m¿ng n¡ ron= là cÁn thiÁt, thực tián và t¿t yÁu KÁt quÁ nghiên cąu này làm phong phú cho lý thuyÁt qui ho¿ch thực nghiệm,

bổ sung mát công cā tính toán cho khoa hác thực nghiệm trong công nghệ ép phun Nghiên cąu còn là tiền đề phát trißn, ąng dāng việc dự đoán cho quá trình công nghệ

ép phun nhằm nâng cao năng su¿t và ch¿t l°ÿng trong t°¡ng lai

Đề tài nhằm đ°a ra các giÁi pháp tái °u các thông sá có tính công nghệ trong ép phun các sÁn phẩm composite căa nhựa PP, ABS và PA6 vßi sÿi thăy tinh (15%), đặc biệt là làm giÁm v¿n đề co rút căa các sÁn phẩm này Đãng thái cũng dự đoán đ°ÿc đá co rút căa sÁn phẩm khi biÁt bá thông sá đÁu vào bằng việc áp dāng m¿ng n¡ ron

- Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu:

Thu thÁp, phân tích và biên dßch tài liệu liên quan tßi vÁt liệu đ¡n ch¿t nhựa nhiệt

dẻo, công nghệ ép phun, các ph°¡ng pháp tái °u hóa trong thiÁt kÁ, ph°¡ng pháp

kißm tra đá co rút nhằm đÁm bÁo tính đa d¿ng, đa chiều và tÁn dāng đ°ÿc các kÁt quÁ căa các nghiên cąu mßi nh¿t, phù hÿp vßi nái dung nghiên cąu căa đề tài

- Phương pháp thực nghiệm và xử lý số liệu:

ChÁ t¿o các m¿u thử bằng vÁt liệu đ¡n ch¿t nhựa nhiệt dẻo vßi việc quy ho¿ch thực nghiệm dựa vào các thông sá xử lý công nghệ đÁu vào đß kißm tra đá co rút Sau đó,

sử dāng các giÁi thuÁt tái °u hóa đß tìm ra bá thông sá tái °u nhằm nâng cao ch¿t l°ÿng sÁn phẩm sau khi ép phun, cā thß là làm giÁm đá co rút căa sÁn phẩm

1.5 Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu

a Đái t°ÿng nghiên cąu

M¿u thử kißm tra đá co rút căa vÁt liệu composite căa PP, PA và ABS đán 15%

Về công nghệ chÁ t¿o: Ép phun trên máy SW-120B

Làm phong phú thêm lý thuyÁt trong qui ho¿ch thực nghiệm và xử lý dữ liệu thực nghiệm, quá trình tái °u hóa các thông sá công nghệ trong điều kiện t¿i Việt Nam Ąng dāng trí tuệ nhân t¿o vào kā thuÁt điều khißn thông sá trong lĩnh vực công nghệ c¡ khí

Ąng dāng giÁi pháp trí tuệ nhân t¿o và phân tích Taguchi thiÁt lÁp mái quan hệ

giữa các yÁu tá: nhiệt đá nóng chÁy, áp su¿t phun, áp su¿t bão hòa và thái gian bão hòa đÁn đá co ngót căa vÁt liệu ép phun composite nhựa Polypropylene (PP), Polyamide (PA6), Acrylonitrin butadien styren (ABS) vßi sÿi thăy tinh

Ch°¢ng 2 C¢ sở lý thuy¿t

Nhựa là vÁt liệu nhân t¿o đ°ÿc t¿o trên c¡ sã các polymer hữu c¡ Khi nung nóng chúng s¿ chÁy dẻo, d°ßi tác đáng căa lực chúng đ°ÿc t¿o hình dáng và bão hòa nguyên hình dáng đó

VÁt liệu nhựa dùng đß ép phun r¿t đa d¿ng vßi h¡n 20000 lo¿i nhựa nhiệt dẻo và

5000 lo¿i nhựa nhiệt rÃn

Thành phÁn căa nhựa:

- Ch¿t liên kÁt: lo¿i nhựa tổng hÿp

- Ch¿t đán : ã d¿ng bát, sÿi t¿m, vô c¡, hữu c¡&

- Ngoài ra còn có thêm các ch¿t phā gia

- PVC Polyvinyclorua

Nhựa PVC th°áng gặp trong đái sáng hằng ngày d°ßi 2 d¿ng d¿ng cąng và d¿ng mềm Đá cąng căa PVC phā thuác vào tÿ lệ trán dÁu, tÿ lệ dÁu càng cao thì càng mềm Nhựa PVC mềm th°áng gặp ã các sÁn phẩm y tÁ, vß dây điện&Nhựa PVC cąng th°áng gặp nh¿t là áng n°ßc

Đặc tính vÁt lý căa h¿t nhựa nguyên sinh PS:

- Đá bền c¡ hác cao

- Chßu đ°ÿc điều kiện thái tiÁt khÃc nghiệt

- Có nhiều biÁn thß khác nhau nên đ°ÿc sử dāng trong nhiều điều kiện khác nhau

Mát trong những lo¿i nhựa thông dāng nh¿t trong đái sáng hằng ngày Các sÁn

phẩm thông dāng nh°: các nhựa, mác quÁn áo, l°ÿc, thau, đã ch¡i trẻ em&

Đặt tính vÁt lý căa h¿t nhựa nguyên sinh PP:

- Tÿ tráng t°¡ng đái nhẹ, dẻo và đá bền cao

Đ°ÿc sử dāng nhiều trong các lĩnh vực yêu cÁu tính thẩm mā và trong suát nh°

háp đựng DVD, háp đựng mā phẩm, mặt bÁo vệ đãng hã, mặt kính đèn chiÁu xe& Đặc tính vÁt lý căa h¿t nhựa nguyên sinh PS:

- PA Poliamide nylon

Nhựa PA đ°ÿc dùng trong hiều lĩnh vực nh° công nghiệp: l°ßi lác nhiên liệu, bình đựng dÁu, làm vß máy hút bāi, linh kiện chßu mài mòn; trong đái sáng: dùng làm túi nilon, áo m°a&

Đặt tính vÁt lý căa h¿t nhựa nguyên sinh PA6:

- Có đá bền c¡ hác cao, đá cąng và đá dẻo tát

- Cháng lão hoá, khÁ năng giÁm xác tát, tính tr°ÿt tát

- Chßu mài mòn, kháng dung môi hữu c¡ và nhiên liệu

- ABS Acrylonitrile – Butadiene – Styrence

Đ°ÿc sử dāng nhiều trong các sÁn phẩm điện tử, vß háp đß bÁo vệ máy móc, đã ch¡i trẻ em, phā kiện ô tô&

Đặc tính vÁt lý căa h¿t nhựa nguyên sinh ABS:

- Đá cąng cao nên khó bß x°ßc khi xÁy ra va ch¿m nhẹ

- Chßu bền khi tiÁp xúc vßi nhiệt trong thái gian dài

- dá t¿o màu sáng hoặc phÁn quang

Đặc tính vÁt lý căa h¿t nhựa nguyên sinh ABS:

- Tính kÁt nái cao nên có đá kín cao, không bß hã - rò rỉ

- Tuổi thá cao có khi tßi 50 năm mßi lão hoá

- Cháng ăn mòn do hoá ch¿t

- Chßu áp lực và va đÁp tát

- Khái l°ÿng riêng h¿t nhựa nguyên sinh PS : khoÁng 0.94-0.97g/cm3

- Nhiệt đá nóng chÁy : 170o– 200oC

- Nhiệt đá khuôn thích hÿp khi ép : 40o– 60oC

Chúng ta có thß th¿y có r¿t nhiều sÁn phẩm nhựa xung quanh chúng ta Từ các sÁn phẩm đ¡n giÁn là dāng cā hác tÁp: th°ßc, viÁt, coMPa hay đã ch¡i trẻ em& cho đÁn các sÁn phẩm phąc t¿p nh°: bàn, ghÁ, vß tivi, vi tính hay các chi tiÁt trong ô tô, xe máy& đều đ°ÿc làm bằng nhựa HÁu hÁt các sÁn phẩm này có hình dáng và màu sÃc r¿t phong phú Chúng góp phÁn làm cho cuác sáng chúng ta trã nên đẹp và tiện nghi h¡n

Mặc khác, phÁn lßn các sÁn phẩm nhựa đ°ÿc t¿o ra bằng công nghệ ép phun Vßi các tính ch¿t nh°: đá dẻo dai, nhẹ, có thß tái chÁ, không có những phÁn ąng hoá hác vßi không khí trong điều kiện bình th°áng& VÁt liệu nhựa đã và đang thay thÁ các lo¿i vÁt liệu khác nh°: sÃt, nhôm, gang, đãng&đang ngày càng c¿n kiệt trong tự nhiên Do đó có thß nói rằng nhu cÁu sử dāng vÁt liệu nhựa trong t°¡ng lai r¿t lßn Điều này d¿n đÁn mát hệ quÁ là giá thành căa khuôn ép s¿ không đ°ÿc cho là đÃc bãi lÿi nhuÁn mà nó mang l¿i là r¿t lßn Từ mát khuôn ép phun chúng ta có thß sÁn xu¿t

ra hàng chāc thÁm chí là hàng trăm ngàn sÁn phẩm nhá máy ép nhựa

Tóm l¿i, nhu cÁu về sÁn phÁm nhựa căa chúng ta là mãi mãi cho đÁn khi nào ng°ái

ta có thß tìm ra mát vÁt liệu khác có những đặc tính t°¡ng tự và tát h¡n có thß thay thÁ cho nhựa Tuy nhiên, vßi nhu cÁu ¿y điều chúng ta cÁn quan tâm thêm nữa là phÁi

sử dāng nhựa mát cách hÿp lí nh¿t đß tránh những hệ luỵ không tát cho môi tr°áng

2.2.3 KhÁ năng công nghá

- T¿o ra những sÁn phẩm có hình dáng phąc t¿p

- KhÁ năng tự đáng hoá và chi tiÁt có tính lặp l¿i cao

- SÁn phẩm ép phun có màu sÃc phong phú và đá nhẵn bóng bề mặt cao nên không cÁn gia công l¿i

- Phù hÿp d¿ng sÁn xu¿t hàng khái và đ¡n chiÁc ( trong tr°áng hÿp đặc biệt )

Ép phun là ph°¡ng pháp đúc t¿o hình sÁn phẩm kÁt hÿp công đo¿n phun (nhựa nóng chÁy) và ép khuôn đß t¿o hình d¿ng sÁn phẩm Qhuy trình ép phun trÁi qua 4 b°ßc chính:

- B°ßc 1: Nguyên liệu đ°ÿc gia nhiệt nóng chÁy vßi mát nhiệt đá thích hÿp bằng máy ép nhựa

- B°ßc 2 : Nhựa nóng chÁy đ°ÿc b¡m vào khuôn đang ã tr¿ng thái đóng vßi mát

áp lực lßn thông qua hệ tháng trāc vít căa máy ép nhựa

- B°ßc 3 : Làm mát khuôn đß phÁn nhựa nóng chÁy trong khuôn chuyßn sang tr¿ng thái rÃn

- B°ßc 4 : Mã khuôn đß l¿y sÁn phẩm ra ngoài

Cā thß:

B°ßc 1

Nguyên liệu thô ã d¿ng cąng th°áng là các h¿t nhựa nguyên sinh hay nhựa tái chÁ Nguyên liệu thô đ°ÿc c¿p vào phßu nguyên liệu căa máy ép nhựa Cổng ra căa phßu s¿ là hệ tháng trāc vít xoÃn (nằm dác theo xilanh) vßi công dāng trán đều nguyên liệu

và đẩy nguyên liêu đi về phía tr°ßc đß nung nóng chÁy bãi hệ tháng gia nhiệt đ°ÿc

bá trí xung quanh xilanh

B°ßc 2

Trāc vít đóng vai trò nh° mát pit tông đẩy nhựa nóng chÁy về phía tr°ßc vßi mát

áp lực r¿t lßn Nhựa lßng s¿ đ°ÿc phun vào lòng khuôn thông qua hệ tháng kênh d¿n nhựa Lúc này khuôn đang ã tr¿ng thái đóng đß t¿o hình sÁn phẩm

B°ßc 3

Nhựa lßng sau khi điền đÁy lòng khuôn phÁi đ°ÿc đông cąng đß có thß l¿y ra ngoài Lúc này hệ tháng làm mát ho¿t đáng đß làm nguái khuôn đãng thái biÁn nhựa nóng

chÁy chuyßn sang tr¿ng thái rÃn

B°ßc 4

Hê tháng kìm khuôn căa máy ép s¿ từ từ kéo mát nữa khuôn (nữa khuôn đực hay còn gái là nửa khuôn di đáng) tách ra mát khoÁng nh¿t đßnh đă đß có thß l¿y sÁn phẩm

ra ngoài sau đó đóng khuôn l¿i tiÁp tāc chu kỳ mßi

Nhiệt đá căa nhựa s¿ thay đổi trong suát quá trình di chuyßn từ đÁu phun máy ép cho đÁn lòng khuôn

Quá trình thay đổi nhiệt đá là do ma sát giữa nhựa và khuôn, do nhiệt truyền ra các t¿m khuôn và môi tr°áng bên ngoài

Nhiệt đá thay đổi s¿ làm thay đổi đá nhßt căa nhựa

Nhiệt đá s¿ Ánh h°ãng đÁn khÁ năng nén ép vÁt liệu vào khuôn

Nhiệt đá Ánh h°ãng đÁn thái gian làm nguái căa sÁn phẩm

QuyÁt đßnh khÁ năng điền đÁy khuôn

ĐÁm bÁo tính đãng nh¿t căa vÁt liệu t¿i vß trí đÁu tiên đÁn vß trí sau cùng trong lòng khuôn

Các vùng chßu Ánh h°ãng căa tác đá phun là : vùng xung quanh cổng phun, thành phÁn giao nhau và phÁn khuôn điền đÁy sau cùng

Hiện t°ÿng t¿o bát khí, cong vênh do co rút

Hiện t°ÿng sÁn phẩm bß biÁn màu

Bề mặt không tát t¿i vùng gÁn cổng phun

Những vùng điền đÁy cuái cùng căa lòng khuôn

Những vùng dòng chÁy bß ngh¿n

ThiÁt kÁ hệ tháng thoát khí không đúng

Phun vßi tác đá phun quá cao nên không khí không thoát ra kßp

Vß trí cổng phun không thích hÿp

Sự biÁn d¿ng căa sÁn phẩm s¿ khác nhau khi phun vßi tác đá quá cao qua các phÁn khác nhau căa lòng khuôn

Phun vßi tác đá cao đòi hßi lực ép khuôn lßn

Phun qua cổng phun vßi tác đá cao s¿ d¿n đÁn hiện t°ÿng phun tia, làm cho dòng

chÁy rái và bề mặt sÁn phẩm gÁn cổng phun x¿u

Đß tránh hiện t°ÿng tÁp trung bát khí cũng nh° sÁn phẩm điền khuôn tát mà không kéo dài thái gian phun, nên thiÁt lÁp tác đá phun khác nhau ã các vùng khác nhau

Vßi các sÁn phẩm thành mßng thì phÁi phun vßi tác đá phun càng nhanh nÁu có thß, đß tránh hiện t°ÿng không điền đÁy khuôn do nhựa bß nguái

Không phÁi thay đổi tác đá phun là có kÁt quÁ ngay, vì nó còn phā thuác vào quán tính căa trāc vít

Áp su¿t là mát thông sá chính trong quá trình ép phun, thông sá này Ánh h°ãng đén sự ổn đßnh về mặt kích th°ßc và c¡ tính căa sÁn phẩm

Áp su¿t nén là áp su¿t tăng lên trong khuôn sau khi khuôn đ°ÿc điền đÁy Nó Ánh h°ãng đÁn tổng l°ÿng vÁt liệu đ°ÿc ép vào trong khuông

L°ÿng nhựa đ°ÿc nén vào trong khuôn s¿ bù vào sự co ngót trong quá trình làm nguái

Khái l°ÿng sÁn phẩm s¿ phā thuác vào áp su¿t nén

Áp su¿t duy trì là áp su¿t trong giai đo¿n duy trì áp, sau khi áp su¿t nén đ¿t đ°ÿc Thái gian duy trì áp là thái gian từ lúc áp su¿t nén đ¿t cực đ¿i đÁn khi cổng phun đông đặc

Áp su¿t bß th¿t thoát là do dòng chÁy bß gißi h¿n, rãnh d¿n cong và do ma sát

Do vÁt liệu làm nguái làm giÁm khÁ năng chÁy

HÁu quÁ là gây ra sự co ngót không đều

Việc sát đßnh áp su¿t khuôn giúp kißm soát đ°ÿc sự ổn đßnh căa sÁn phẩm

Kißm soát đ°ÿc khÁ năng điền đÁy khuôn và đá nén chặt căa vÁt liệu

tráng hàng đÁu trong thiÁt kÁ khuôn nhựa Đó là hiện t°ÿng thß tích vÁt lý căa nhựa thay đổi khi chuyßn từ tr¿ng thái lßng sang tr¿ng thái rÃn Đái vßi khuôn ép nh ựa Đá

co rút căa nhựa trong khuôn ép là quá trình thay đổi thß tích căa sÁn phẩm tr°ßc và sau quá trình làm mát

Đá co ngót trong chu kỳ ép

Đá co ngót sau khi sÁn phẩm l¿y ra khßi khuôn

Đá co ngót toàn bá bằng tổng hai lo¿i co ngót trên

Bề dày thành phẩm tăng lên thì đá co ngót cũng tăng lên

Bề dày Ánh h°ãng r¿t lßn đÁn quá trình co ngót mà khó có thß điều chỉnh đ°ÿc bằng các thông sá căa máy

Ành h°ãng căa áp su¿t

- Thái gian duy trì áp càng dài, áp su¿t cực đ¿i trong lòng khuôn càng cao thì

đá co ngót càng th¿p, khái l°ÿng sÁn phẩm tăng lên

- Tuy nhiên trong hÁu hÁt các khuôn, có áp su¿t thay đổi theo chiều dài căa dòng chÁy nên đá co ngót t¿i các vß trí đó s¿ khác nhau

- Các phân tử polymer có xu h°ßng trã l¿i tr¿ng thái tự do khi có điều kiện (nhiệt

đá th°áng và không ã trong khuôn) Sự co ngót theo dòng chÁy s¿ lßn h¡n theo đßnh h°ßng

Mąc đá co ngót trong khuôn ép nhựa đ°ÿc xác đßnh bằng thông sá vÁt lý căa nhựa kÁt hÿp vßi kinh nghiệm căa ng°ái thiết kế khuôn đái vßi từng lo¿i nhựa khác nhau Hißu mát cách đ¡n giÁn là đß làm ra mát sÁn phẩm bằng công nghệ ép phun thì ng°ái thiÁt kÁ chỉ cÁn làm cho lòng khuôn lßn h¡n sÁn phẩm mong muán mát tÿ lệ nào đó

đß khi sÁn phẩm đ°ÿc ép ra, co l¿i đúng vßi kích th°ßc mà ng°ái thiÁt kÁ mong muán

Đá co ngót nhựa nói chung th°áng dao đáng từ 2/1000 – 20/1000

NÁu yÁu tá co rút đ°ÿc thß hiện bằng ký hiệu α (alpha), nó có thß đ°ÿc đßnh nghĩa bãi ph°¡ng trình sau:

Nh° đã trình bày trong phÁn ý nghĩa thực tián căa đề tài Quá trình gia nhiệt làm cho nhiệt đá khuôn cao từ đó có thß giÁm bßt hoặc lo¿i bß các v¿n đề về ép

Mặt khác, khi nhiệt đá khuôn tăng quá cao thì quá trình giÁi nhiệt khuôn nhựa s¿ kéo dài, d¿n đÁn việc chu kỳ phun ép s¿ kéo dài thái gian, làm cho giá thành sÁn phẩm tăng Chính vì vÁy việc điều khißn nhiệt đá khuôn trong quá trình phun ép là v¿n đề quan tráng

Hình 2.11: Bá gia nhiệt khuôn ép nhựa

2.4.1 Phân lo ¿i các ph°¢ng pháp gia nhiát

Dựa vào Ánh h°ãng nhiệt đá lên t¿m khuôn, quá trình gia nhiệt cho khuôn phun ép đ°ÿc chia làm 2 nhóm chính: gia nhiệt cÁ t¿m khuôn (volume heating) và gia nhiệt cho bề mặt khuôn (surface heating) Trong nhóm thą nh¿t, ph°¡ng pháp gia nhiệt bằng h¡i n°ßc (steam heating) có thß đ¿t đ°ÿc tác đá gia nhiệt từ 10C/s đÁn 30C/s (Hình 2.12) Đá gia nhiệt theo ph°¡ng pháp này không đ°ÿc đánh giá cao và quá trình giÁi nhiệt cho khuôn cũng s¿ gặp nhiều khó khăn

Đß gia tăng nhiệt đá khuôn vßi chi phí th¿p, ta có thß sử dāng l°u ch¿t là n°ßc

ã nhiệt đá cao khoÁng 900C hoặc 1000C Vßi những tr°áng hÿp nhiệt đá khuôn đ°ÿc yêu cÁu cao h¡n 1000C, n°ßc cÁn đ°ÿc nén vßi áp su¿t cao đß ngăn hiện t°ÿng bay h¡i căa n°ßc, hoặc l°u ch¿t là dÁu nóng (Hình 2.13) s¿ đ°ÿc sử dāng Ph°¡ng án đÁu (dùng n°ßc ã áp su¿t cao) có thß làm giÁm tuổi thá các vß trí nái căa các kênh l°u ch¿t và các v¿n đề an toàn trong quá trình sử dāng cũng cÁn đ°ÿc xem xét Ngoài ra, tiêu hao năng l°ÿng cũng là mát v¿n đề cÁn đ°ÿc l°u ý Vßi tr°áng hÿp dùng l°u ch¿t là dÁu, khÁ năng truyền nhiệt giữa l°u ch¿t và khuôn s¿ giÁm đáng kß do hệ sá truyền nhiệt căa dÁu th¿p

Trong nghiên cąu khác, tác đá gia nhiệt đ°ÿc cÁi tiÁn đáng kß khi ph°¡ng pháp gia nhiệt cho bề mặt khuôn đ°ÿc sử dāng Quá trình điền đÁy căa nhựa vào lòng khuôn đ°ÿc cÁi thiện khi bề mặt khuôn đ°ÿc phă 1 lßp cách nhiệt Ph°¡ng pháp này

có thß tăng nhiệt đá bề mặt khuôn lên khoÁng 250C Sau đó, hệ tháng gia nhiệt bằng tia hãng ngo¿i (infrared heating), (Hình 2.14), đ°ÿc nghiên cąu và ąng dāng cho khuôn phun ép nhựa

Bên c¿nh ph°¡ng pháp dùng tia hãng ngo¿i đß gia nhiệt cho khuôn, ph°¡ng pháp dùng điện trã cũng đã đ°ÿc đề xu¿t và nghiên cąu (Hình 2.15) Tuy nhiên, trong quá trình ąng dāng, nh°ng ph°¡ng pháp này th°áng chỉ sử dāng đß hß trÿ làm nóng khuôn ã nhiệt đá cao, đặc biệt là vßi những khuôn có thành mßng H¡n nữa, ph°¡ng pháp dùng điện trã th°áng đ°ÿc ąng dāng nh° bổ trÿ nhiệt và chỉ có khÁ năng tăng nhiệt đá khuôn 200C đÁn 300C

Hình 2.14: Hệ tháng gia nhiệt cho khuôn bằng tia hãng ngo¿i

(infrared heating system)

Đß giÁi quyÁt v¿n đề này, nhiều ph°¡ng pháp điều khißn nhiệt đá khuôn đã đ°ÿc đề xu¿t và nghiên cąu trong những năm gÁn đây Māc đích chính là đß h¿n chÁ lßp nguái (Frozen layer) bằng ph°¡ng pháp sử dāng bề mặt khuôn có nhiệt đá cao trong quá trình điền đÁy và làm nguái cÁ phÁn thß tích khuôn và nhựa trong quá trình

giÁi nhiệt Nh° trình bày trên, đß kißm soát nhiệt đá khuôn, ph°¡ng pháp phổ biÁn nh¿t là thß sử dāng l°u ch¿t vßi hai lo¿i nhiệt đá (Hình 2.16) ¯u đißm căa ph°¡ng pháp này là khÁ năng ąng dāng cho t¿t cÁ các lo¿i khuôn khác nhau và không cÁn thay đổi kÁt c¿u khuôn Tuy nhiên, tiêu hao năng l°ÿng, cũng nh° thái gian chu kỳ

s¿ tăng đáng kß Ngoài ra đß gia nhiệt từ bên ngoài khuôn, ta có thß sử dāng ph°¡ng pháp gia nhiệt bằng ph°¡ng pháp cÁm ąng từ (Hình 2.17), ph°¡ng pháp này giúp cung c¿p nhiệt trực tiÁp cho bề mặt khuôn và không làm nhiệt đá căa cÁ t¿m khuôn tăng cao trong suát chu trình Tuy nhiên, đß thiÁt kÁ đ°ÿc bá cÁm ąng từ phù hÿp, công ty sÁn xu¿t cÁn tính toán cẩn thÁn và tán thêm chi phí thử nghiệm

Ph°¡ng pháp gia nhiệt bằng cÁm ąng từ đ°ÿc kÁt hÿp vßi l°u ch¿t giÁi nhiệt nhằm điều khißn nhiệt đá khuôn Ph°¡ng pháp gia nhiệt bằng cÁm ąng từ có những

°u đißm v°ÿt trái so vßi các ph°¡ng pháp khác nh°:

- Tác đá gia nhiệt cao

- Thái gian gia nhiệt có thß kéo dài đÁn 20 s

- Có thß ąng dāng cho khuôn phun ép nh° mát module đính kèm, nghĩa là không cÁn thay đổi kÁt c¿u khuôn có sẵn

Tuy nhiên, hiện nay, các thiÁt kÁ căa cuán dây gia nhiệt chỉ gißi h¿n ã d¿ng 2D, toàn bá cuán dây chỉ đ°ÿc bá trí trên 2 mặt phẳng Điều này Ánh h°ãng không tát đÁn phân bá nhiệt đá trên bề mặt căa khuôn Đây cũng là mát trong những nguyên nhân làm tăng đá cong vênh căa sÁn phẩm nhựa sau khi phun ép Đß khÃc phāc hiện t°ÿng này, mô hình cuán dây 3D đ°ÿc đề xu¿t nhằm nâng cao đá đãng đều về nhiệt đá căa

bề mặt khuôn và giÁm cong vênh sÁn phẩm

Hình 2.16: Ph°¡ng pháp kÁt hÿp hai nguãn nhiệt đá cho gia nhiệt khuôn

Các nhà nghiên cąu đã sử dāng lßp phă cách nhiệt mßng đß ngăn cÁn quá trình m¿t nhiệt căa bề mặt khuôn trong quá trình nhựa điền đÁy lòng khuôn Kĩ thuÁt này đ°ÿc áp dāng thành công trong việc sÁn xu¿t các sÁn phẩm quang hác GÁn đây, Kazerm et al (Hình 2.18) đã đề xu¿t mát ph°¡ng pháp mßi trong quá trình thiÁt kÁ khuôn Vßi ý t°ãng căa Kazerm, bề mặt lòng khuôn s¿ đ°ÿc phă hai lßp: cách nhiệt

và d¿n nhiệt Lßp cách nhiệt s¿ tiÁp xúc vßi lòng khuôn nhằm h¿n chÁ quá trình truyền nhiệt từ bề mặt khuôn đÁn các kênh giÁi nhiệt Lßp d¿n nhiệt s¿ đ°ÿc phă trên lßp cách nhiệt nhằm h¿p thu nhiệt từ module gia nhiệt bên ngoài khuôn Ph°¡ng pháp này đ°ÿc ąng dāng trong mát sá sÁn phẩm yêu cÁu về đá chính xác cũng nh° c¡ tính căa sÁn phẩm cao

Ngoài ra, nhằm đáp ąng yêu cÁu gia nhiệt cho các bề mặt phąc t¿p, ph°¡ng pháp phun khí nóng vào lòng khuôn (gas heating) đã đ°ÿc nghiên cąu và đánh giá hiệu quÁ Quy trình gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí nóng đang đ°ÿc tiÁn hành

nh° Hình 2.19 Cuái chu kỳ phun ép, hai t¿m khuôn mã ra và sÁn phẩm s¿ đ°ÿc l¿y

ra ngoài (Hình 2.19 - B°ßc 1) Sau đó, t¿m khuôn di đáng s¿ đ°ÿc di chuyßn đÁn vß

Kênh làm mát, D=10mm Kênh làm mát ( đ¿u vào)

Kênh làm mát