Để tạo ra sản phẩm nhựa có chất lượng tốt hơn, thiết kế khuôn phun ép nhựa, đặt biệt thiết kế tấm khuôn âm và khuôn dương là rất quan trọng trong các khía cạnh kinh tế của các doanh ng
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Công nghệ phay CNC 3 trục
2.1.1 Máy công cụ điều khiển bằng chương trình số (máy CNC)
2.1.1.1 Tổng quan Ở các máy cắt thông thường, việc điều khiển và thay đổi tốc độ thường được thực hiện thủ công, gây tốn thời gian và không tối ưu hóa hiệu suất Để giảm thời gian và tự động hóa quy trình, sản xuất hàng loạt lớn thường sử dụng máy tự động với các phương pháp như sử dụng mẫu sao chép và cam trên trục phân phối Máy công cụ điều khiển số (máy NC) là máy tự động điều khiển các hoạt động dựa trên các lệnh dữ liệu Máy CNC (Computer Numerical Control) giúp tối ưu hóa quá trình gia công, cho phép gia công các chi tiết phức tạp.[2]
2.1.1.2 Mô hình khái quát một máy CNC
Bộ phận điều khiển bao gồm chương trình điều khiển và các cơ cấu điều khiển
- Chương trình điều khiển (phần mềm): Là tập hợp các tín hiệu dùng để điều khiển hoạt động của máy, được biểu diễn dưới dạng chữ, số và các ký hiệu như cộng, trừ, dấu chấm, dấu gạch ngang Nghiêng… Chương trình này được mã hóa và lưu trữ dưới dạng mã số [2]
- Cơ chế điều khiển (phần cứng): Máy CNC nhận tín hiệu từ cơ cấu đọc chương trình, điều chỉnh để tạo ra tín hiệu phù hợp với điều kiện hoạt động của cơ cấu thực thi và kiểm tra hoạt động thông qua cảm biến tiếp xúc phía sau Các cơ chế bao gồm đọc, giải mã, chuyển đổi, xử lý tín hiệu, nội suy, so sánh, khuếch đại, đo hành trình và vận tốc, bộ nhớ, cùng với các thiết bị đầu vào và đầu ra tín hiệu [2]
Phần chấp hành máy phay CNC Fanuc
Bao gồm máy cắt kim loại và một số cơ chế tự động hóa như cơ cấu thao tác, cất dao, bôi trơn, bôi trơn, thổi phôi, cấp phôi, v.v Đây là bộ phận tham gia trực tiếp vào quá trình cắt và tạo hình các chi tiết, tương tự như các loại máy cắt kim loại khác Tuy nhiên, mỗi bộ phận đều có thiết kế riêng biệt nhằm đảm bảo khả năng điều khiển tự động ổn định, chính xác và nâng cao khả năng công nghệ của máy
- Hộp tốc độ: Có dải điều chỉnh tốc độ rộng, thường sử dụng hộp số vô cấp, sử dụng ly hợp điện từ để thay đổi tốc độ linh hoạt
- Hộp dụng cụ: Có nguồn truyền động riêng, thường là động cơ bước Trong truyền động xích sử dụng các phương pháp loại bỏ khe hở như vít me - đai ốc bi
- Thân máy cứng: Thiết kế kết cấu giúp đột bao hình tối ưu, tưới nước êm ái, thay dao tự động và điều chỉnh dễ dàng Nhiều máy có bộ điều khiển tự động và thiết bị điều chỉnh tự động khi lưỡi dao bị mòn [2]
Phương pháp điều khiển: Điều khiển điểm, đường, đường viền
2.1.1.3 Hệ trục tọa độ trên máy CNC
Theo tiêu chuẩn ISO, khi gia công trên máy CNC, các chuyển động cắt tuân theo hệ tọa độ Descartes và nguyên lý bàn tay phải, bao gồm 3 chuyển động tịnh tiến và 3 chuyển động quay dọc theo các trục tương ứng [2]
Hình 2.1: Hệ trục tọa độ trên máy CNC
Trục Z tương ứng với trục chính của máy CNC, chiều dương làm tăng khoảng cách giữa dụng cụ và chi tiết gia công Chiều quay dương theo chiều kim đồng hồ
Trục X biểu thị chuyển động tịnh tiến lớn nhất của máy CNC
Trục Y được hình thành từ hai trục trên trong hệ tọa độ
Khi thiết lập hệ tọa độ cho máy CNC, điều cực kỳ quan trọng là phải xem xét các chi tiết như đứng yên trong khi dao di chuyển theo các hướng của hệ tọa độ
Hệ tọa độ của máy CNC được chia thành các tiêu chuẩn cơ bản sau:
R (Machine Point): Vị trí máy tiêu chuẩn, dùng để đo từ vị trí này sang vị trí khác trong quá trình làm việc Không thể thay đổi
T (Tool Offset): Hiệu chỉnh vị trí dao, xác định vị trí của dao cắt sau khi đưa dao vào hốc dao Không thể thay đổi
W (Work Point): Vị trí bộ phận tiêu chuẩn, được sử dụng làm gốc của hệ tọa độ làm việc trong quá trình gia công Có thể thay đổi theo ý muốn
P (Điểm chương trình): Vị trí chương trình tiêu chuẩn, được sử dụng làm gốc của hệ tọa độ khi chỉnh sửa chương trình Có thể thay đổi theo ý muốn của người lập trình Phải phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế trên bản vẽ chi tiết [2]
2.1.1.4 Các bước thực hiện gia công trên máy CNC
- Nghiên cứu công nghệ gia công chỉ tiết
- Thiết kế hành trình cắt
- Lập chương trình điều khiển NC Đây là công đoạn cực kỳ quan trọng trong quá trình vận hành máy CNC Có hai phương pháp lập trình:
Phương pháp lập trình thủ công (Manual Programming): Đây là phương pháp lập trình không sử dụng máy tính, người lập trình tự viết chương trình NC dựa trên việc xác định chính xác tọa độ chuyển động của dao Kỹ năng lập trình thủ công được coi là cần thiết đối với người lập trình NC, bởi chỉ nhờ kỹ năng này họ mới có thể hiểu và chỉnh sửa chương trình khi máy CNC đang vận hành
Các chương trình NC có thể được nhập vào hệ thống điều khiển máy bằng cách:
- C1 Nhập từ các phương tiện trung gian như băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ
- C2 Nhập liệu từ bảng điều khiển thông qua chế độ MDI (Nhập dữ liệu thủ công) trên máy CNC Hầu hết các cơ sở sản xuất đều sử dụng máy NC/CNC kết hợp cả hai phương pháp trong quy trình lập trình
Phương pháp lập trình tự động (Automatically Programming): Đây là cách lập trình sử dụng máy tính Phương pháp này sử dụng ngôn ngữ xử lý hình học, hoặc phần mềm CAD/CAM để tự động chuyển đổi dữ liệu hình học và công nghệ thành chương trình NC [2]
2.1.1.5 Kiểm tra chương trình điều khiển NC
Trước khi thực hiện gia công trên máy, chương trình cần được kiểm tra và điều chỉnh Có hai cách để thực hiện bài kiểm tra:
- Kiểm tra thủ công: Kiểm tra chương trình bằng trực quan và vẽ các chi tiết gia công bằng tay
HỆ THỐNG IN 3D KIM LOẠI
Khái quát chung hệ thống
3.1.1 Cấu tạo hệ thống in 3D kim loại
Công nghệ in 3D kim loại gồm hệ thống:
Thiết bị gia công vật liệu gồm Máy phay CNC và Máy hàn MIG
Hệ thống cung cấp nguyên liệu
Khí bảo vệ khu vực in 3D Đồ gá chống nhiễu và đồ gá mỏ hàn
3.1.1.1 Hệ thống gia công vật liệu hàn
Quá trình xử lý vật liệu hàn là sự phối hợp giữa máy phay CNC và máy hàn MIG Máy phay CNC được cải tiến với đồ gá được tích hợp vào giá đỡ trục xoay, cho phép điều chỉnh tọa độ đầu hàn
Hình 3.1: Hệ thống gia công vật liệu hàn
- Hệ thống in 3D kim loại sử dụng máy CNC 3 trục
- Hệ điều hành Fanuc 6M sử dụng bộ mã lệnh G-Code (Mã lệnh hình học) và M-Code (Mã lệnh máy)
Hình 3.2: Máy CNC kết hợp hàn
Bộ gá Đồ gá cho máy in kim loại 3D sử dụng gồm:
- Để chống nhiễu điện trong quá trình hàn cần thiết kế các thiết bị cố định có lớp cách điện để tránh đoản mạch giữa các điện cực, nguy cơ nóng chảy vật liệu hàn và dòng điện chạy vào hệ thống máy CNC, từ đó đảm bảo an toàn cho hệ thống
- Chống lại tác động của nhiệt trong quá trình hàn: Quá trình hàn sinh ra một lượng nhiệt lớn nên vật cố định cần được thiết kế từ vật liệu chịu nhiệt phù hợp để đảm bảo hoạt động liên tục, ổn định
Hình 3.4: Bàn gá Máy hàn MIG
Cấu tạo của máy hàn Mig bao gồm một số bộ phận chính như: Nguồn hàn, dây hàn, khí bảo vệ, mỏ hàn, bộ điều chỉnh dòng điện và thiết bị chuyển dây hàn Trong cấu tạo của máy hàn Mig, thành phần quan trọng nhất phải kể đến mỏ hàn có nhiệm vụ cung cấp dòng điện cho dây hàn qua ống tiếp xúc, đồng thời cung cấp khí bảo vệ qua đầu phun làm mát cho súng hàn khi cần thiết [3]
Hình 3.5: Sơ đồ máy hàn MIG
Bảng 3.1: Thông số máy hàn sử dụng
Thông số kỹ thuật Máy hàn Forton MIG-270 Điện áp vào AC 380 ± 15% (3 pha), 50Hz
Phạm vi điều chỉnh dòng hàn 50 - 250A Điện áp không tải 50 V
Cấp cách điện F Đường kính dây hàn 0.8-1 mm
Hệ số công suất (COSφ) 0.7
3.1.1.2 Hệ thống bảo vệ vùng in 3D (khí bảo vệ)
Các loại khí bảo vệ dùng trong hàn MIG
Khí CO2 hoạt tính được sử dụng phổ biến trong hàn thép cacbon trung bình với ưu điểm hàn ổn định, tốc độ hàn nhanh và độ sâu mối hàn tốt Tuy nhiên, có thể gây bắn tung tóe trên kim loại mỏng Argon (Ar) thích hợp cho vật liệu kim loại màu, Helium (He) cho vật liệu có độ giãn nở nhiệt cao Các khí bảo vệ hỗn hợp như CO2, Ar + CO2, Ar + O2 + CO2 thường được sử dụng để hàn thép cacbon thấp mặc dù giá thành cao Do tính thông dụng cùa thép Cacbon dùng trong công nghiệp nên đồ án dùng khí bảo vệ là CO2 [3]
Cấu tạo hệ thống bảo vệ vùng in 3D bằng khí CO 2
Hình 3.6: Hệ thống bảo vệ vùng in 3D bằng khí CO2
- Nguồn cấp khí CO2: Bình khí hoặc hệ thống bình khí CO2 kết hợp với bộ điều chỉnh áp suất để cung cấp khí CO2 cho các bộ phận khác trong hệ thống hàn
- Khí bảo vệ CO2: Khí CO2 được cung cấp qua vòi phun hoặc ống tiếp xúc gần vị trí hàn nhằm bảo vệ điểm hàn khỏi tác động của không khí bên ngoài
- Van điều áp và điều khiển: Bộ điều áp có thể điều chỉnh, kiểm soát áp suất khí
CO2 cung cấp, đảm bảo áp suất phù hợp cho quá trình hàn Van điều khiển dùng để đóng hoặc mở dòng CO2 cấp vào mỏ hàn khi cần thiết [3]
Hình 3.7: Van mở và điều chỉnh khí CO2
Máy CNC và máy hàn MIG: Sử dụng nguồn điện 220V
Nguồn cấp năng lượng cho quá trình hàn MIG:
Máy CNC và máy hàn MIG: Sử dụng nguồn điện 220V
- Nguồn cấp năng lượng cho quá trình hàn MIG:
4T/2T: Chế độ hàn 2T (giữ cò trong suốt quá trình hàn)
Cored/Solid: Chọn Solid (dây đặc)
- Khí bảo vệ: Dùng khí CO2
- Dòng điện hàn: Khi dòng điện hàn tăng thì tốc độ cấp dây hàn, tốc độ dòng chảy, chiều rộng và độ xuyên thấu của mối hàn tăng theo
- Điện áp hồ quang: Việc điều chỉnh điện áp hồ quang sẽ làm tăng chiều dài hồ quang và làm phẳng kim loại trong mối hàn Ngược lại, việc giảm điện áp hồ quang sẽ làm hồ quang ngắn lại và làm cho kim loại phụ của mối hàn nhô lên Điện áp hồ quang ảnh hưởng đến độ ổn định hồ quang cũng như sự bắn tung tóe kim loại
- Tốc độ hàn: Trường hợp dòng hàn và điện áp hồ quang không thay đổi thì việc tăng tốc độ hàn sẽ làm giảm chiều rộng, độ xuyên thấu và chiều cao của mối hàn
Khi quá trình kiểm tra và điều chỉnh đã được thực hiện theo các nguyên tắc trên, chế độ hàn sẽ được xác định để quá trình hàn trở nên ổn định và tạo ra mối hàn có độ bền cao, có thể kết nối với tấm đế, vì lớp này kết nối với các lớp khác, đồng thời đạt được mục tiêu về tính thẩm mỹ:
- Tốc độ hàn: 70mm/phút
- Giữ mỏ hàn hoạt động theo phương thẳng đứng
- Đường hàn cách nhau 4mm
Ghi chú: Với các thông số trên ta sẽ có đường hàn có bề rộng 6mm và chiều cao tính từ điểm cao nhất mối hàn tới bề mặt hàn khoảng 3mm [3]
Quy trình in 3D kim loại
3.2.1 Các bước in 3D kim loại
Thiết kế sản phẩm Thiết kế hệ thống giải nhiệt
Tính kích thướt tấm khuôn và số lượng
Viết các lệnh chạy đầu hàn và đưa lệnh vào máy in 3D Gia công rãnh nước
Gá khuôn vào máy in 3D Set chuẩn đầu hàn
Vận hành máy để in 3D
Vận hành máy chạy không hàn
Dừng máy và tháo tấm khuôn
Hình 3.8: Các bước in 3D kim loại
Bước 1: Thiết kế sản phẩm và thiết kế hệ thống giải nhiệt
- Tính toán và thiết kế kích thước của sản phẩm
- Tính toán thiết kế hệ thông giải nhiêt 3D theo biên dạng sản phẩm
Bước 2: Thiết kế tấm khuôn và số lượng tấm sẽ dùng
- Tấm khuôn phải dày tối thiểu 35mm và số lượng là 3 tấm để phòng bị lỗi trong quá trình hàn
Bước 3: Gia công và tạo lệnh chạy đầu hàn
- Gia công rãnh nước theo như đã thiết kế
- Dùng phần mềm để tạo lệnh trương trình NC G-Code chạy hàn sao cho đắp kín được rãnh
Bước 4: Gá khuôn lên bàn máy
- Chuyển qua chế độ MDI ròi duy chuyển đàu hàn xuống để set chuẩn
Bước 6: Set chuẩn đầu hàn
- Đưa chuẩn máy về Zero tọa độ X0, Y0, Z0
- Chuyển về chế độ Manual
- Đưa đầu hàn tới vị trí giữa phôi, rồi set tại điểm giữa phôi thành điểm 0 (W)
Bước 10 Vận hành máy chạy không hàn
- Đưa mỏ hàn lên khoảng 12-15 mm
- Cho máy chạy theo biên dạng rãnh để đảm bảo trong quá trình hàn sẽ không bị lệch
- Nếu bị lệch sẽ quay lại bước gá khuôn và canh chỉnh lại
Bước 8: Vận hành máy để in 3D
- Chuyển về chế độ EDIT Nhấn nút RESET để khởi động lại chương trình
- Kiểm tra bật máy hàn, cắm điện và mở van bình khí bảo vệ, máy cấp dây
- Nhấn nút chạy chương trình
Bước 9: Tháo tấm khuôn ra khỏi bản máy
- Trước khi bắt đầu hàn phải đảm bảo chuẩn bị đầy đủ các biện pháp an toàn lao động và đảm bảo nguồn điện hàn ổn định
- Làm sạch bề mặt mối hàn khỏi bụi bẩn như dầu, rỉ sét và tạo khe hở hàn đủ lớn theo quy định trước khi thực hiện các bước hàn
- Vệ sinh vòi hàn và ống dẫn dây, điều chỉnh cơ cấu dẫn dây phù hợp để đảm bảo dây hàn được nạp và dẫn hướng ổn định, tránh tình trạng dây bị rối, xoắn hoặc biến dạng
- Bảo quản dây hàn nơi khô ráo, đậy kín để tránh bụi bẩn, ẩm ướt Tránh để dây hàn tiếp xúc với các bề mặt không mong muốn để tránh mối hàn bị ẩm, bụi và các vấn đề mất ổn định khác
- Chọn dòng hàn chính xác và duy trì lượng khí bảo vệ theo hướng dẫn, đồng thời chắn gió để có mối hàn sâu, chất lượng cao
- Cố định tấm đế thật chặt vào bàn máy để hạn chế biến dạng tấm đế trong quá trình in
- Tránh để các điện cực của máy hàn tiếp xúc với bàn máy
- Kiểm tra lượng khí CO2 trong bình, mở van và kích hoạt máy sưởi không khí để đảm bảo máy hoạt động ổn định
- Nhớ kiểm tra các thông số của máy hàn, bộ cấp dây và chương trình chạy trước khi thực hiện hàn
- Quan sát hồ quang hàn và vùng hàn, điều chỉnh tốc độ cấp dây và điện áp dây để đảm bảo quá trình hàn được ổn định, tạo ra đường hàn có chiều rộng đủ lớn và đường hàn có độ đẹp như mong muốn
- Trường hợp xảy ra sự cố trong quá trình vận hành, cần ưu tiên tắt nguồn máy hàn trước khi dừng máy CNC Sau đó chuyển sang chế độ MDI, nhấn RESET, nhập lệnh M5, nhấn INPUT và cuối cùng nhấn START để dừng quá trình hàn trước khi bật lại máy hàn
- Do quá trình hàn kéo dài nên việc sử dụng kính hàn là bắt buộc để đảm bảo an toàn, đặc biệt khi cần quan sát hồ quang và hạn chế tầm nhìn bằng mắt thường
3.2.3 Một số lỗi có thể xảy ra trong quá trình in và giải pháp đề xuất
Bảng 3.2: Một số lỗi có thể xảy ra trong quá trình in và giải pháp đề xuất
Hiện tượng Nguyên nhân Giải pháp đề xuất
Cầu dao (CB) bị tắt Máy hàn bị quá tải Dựa trên chu kì tải của máy hàn (60%) để phân bổ thời gian máy hàn làm việc và nghỉ Nên hạn chế thời gian hàn liên tục dưới 10 phút Tấm đế bị cong làm cho mối hàn xấu đi
Do nhiệt sinh ra quá cao trong lúc hàn
Chia nhỏ một lần hàn thành những đợt nhỏ Điều chỉnh siết các bu long để hạn chế độ nghiêng của tấm đế
Tuôn ren Do quá trình siết các bu long khi cố định tấm đế bị biến dạng
Kết hợp siết bu lông với đai ốc và vòng đệm để gá tấm đế vừa đủ chặt
Hàn không ổn định, bắn ra vũng hàn nhiều
Tốc độ ra dây, điện áp và tốc độ hàn chưa phù hợp Điều chỉnh lại các thông số ở máy cấp dây Điều chỉnh thông số máy hàn Điều chỉnh tốc độ hàn
Hàn không ổn định, khi hàn xong có hiện tượng rỉ sét (oxy hóa), đầu hàn dính vũng hàn nhiều
Không có khí bảo vệ Kiểm tra lại bình khí, chú ý đã mở van điều tiết khí và mở thiết bị đo lưu lượng khí
Hàn bị kẹt không di chuyển được
Vũng hàn bắn vào mỏ hàn quá nhiều, các vũng hàn tích tụ thành khối bám trên ống dẫn khí và dính trên bề mặt đang hàn, giữ không cho mỏ hàn di chuyển
Chỉnh cho dây hàn dài ra khi set chuẩn đầu hàn Điều chỉnh các thông số hàn để hàn ổn định, hạn chế bắn vũng hàn ra ngoài
Hàn bị lõm/hàn nửa chừng bị lỗi/Hàn thiếu
Do các sự cố trong quá trình hàn
Xác định phương án tùy trường hợp rồi chạy đường hàn cho tới khi đường đang hàn liền với đường cũ thì tắt nguồn hàn rồi dừng máy CNC
Dây hàn dính vào bề mặt hàn
Dừng máy đột ngột khi chưa có lệnh ngưng hàn
Vừa hạ bàn máy vừa bấm ra dây (nút Inching ở bộ cấp dây) rồi cắt dây hàn Không nên hạ bàn mà không bấm ra dây vì có thể làm dây bị kẹt Không gỡ được tấm đế ra khỏi bàn máy
Do tấm bị biến dạng do nhiệt trong quá trình hàn
Thêm một tấm lót bên dưới tấm đế
Sau khi hàn một số lớp thì tháo lỏng bu long rồi siết chặt trở lại
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ KHUÔN ÂM CHO KHUÔN CAX5
Tính toán thiết kế khuôn âm
Từ các yêu cầu sử dụng của chi tiết, yêu cầu kỹ thuật sẽ được tính toán như sau:
- Chi tiết yờu cầu độ búng cao Chọn Ra0.8 àm (tra bảng 2-29, sổ tay dung sai lắp ghép)
- Độ không song song giữa 2 mặt phẳng cạnh là 0,1/100 mm (tra bảng 2-15, sổ tay dung sai lắp ghép)
- Đảm bảo độ cứng vững, không bị cong vênh
- Dễ chế tạo đảm bảo yêu cầu của sản phẩm và công nghệ ép phun
- Độ dày chi tiết đồng đều, không có vết nứt
Bản vẽ thiết kế sản phẩm
Hình 4.1: Sản phẩm tấm CAX5
Mô hình hóa sản phẩm
Sử dụng phần mềm Creo Parametric 10.0 để thiết kế mô hình dưới dạng 3D với những yêu cầu kỹ thuật đặt ra và có mô hình như sau:
Hình 4.2: Thiết kế sản phẩm trên Creo Parametric 4.1.2 Thiết kế tấm khuôn âm
Từ sản phẩm đã được cung cấp, sử dụng phần mềm Creo Parametric để thiết kế tấm khuôn âm theo tiêu chuẩn Misumi
+ Tấm khuôn ta chọn thép C45 được dùng phổ biến tại Việt Nam và giá thành rẻ
+ Phôi dạng tấm vừa đủ để gia công tấm khuôn
Bản vẽ thiết kế sản phẩm
Hình 4.3 Bản vẽ tấm khuôn âm
Mô hình hóa sản phẩm
Sử dụng phần mềm Creo Parametric 7.0 để thiết kế mô hình dưới dạng 3D với những yêu cầu kỹ thuật đặt ra và có mô hình như sau:
Hình 4.4 Mô phỏng tấm khuôn âm trên Creo Parametric
Tính toán thiết kế hệ thống giải nhiệt 3D
4.2.1 Kích thướt kênh giải nhiệt
Theo đề tài nghiên cứu, kênh giải nhiệt sẽ được thiết kế theo biên dạng sản phẩm thiết kế Trong trường hợp này sản phẩm có độ dày là 1 mm
Hình 4.5: Hình dạng kênh giải nhiệt 3D ứng với biên dạng sảng phẩm Đường kính lỗ inlet và outlet: d = 8mm
Khoảng cách từ kênh với về mặt sản phẩm: a = 7 mm
Chất làm nguội dùng cho kênh giải nhiệt 3D này là nước chống làm lạnh hoặc nước gia nhiệt.[1]
Reynold Trạng thái dòng chảy
Số Reynold tính theo công thức sau:
𝜌: tỷ trọng riêng của nước kg/m 3 𝑈: vận tốc trung bình của dòng chất làm nguội (m/s)
10+20 = 13𝑚𝑚 = 0,013𝑚: vì kênh giải nhiệt có tiết diện là hình chữ nhật nên đường kính tương đương bằng 2𝑎𝑏
𝑎+𝑏 Л = 0,89 m 2 /s: độ nhớt của chất làm nguội
Từ đó ta tính được e
− = 0,92(m/s) 4.3.3 Tính thời gian làm nguội
Thời gian làm nguội được hiểu là thời gian từ lúc khuôn bắt đầu chịu tác động của áp xuất giữ khuôn cho đến trước khi mở khuôn ra Thời gian làm nguội có thể được xem như là một hàm số của: nhiệt độ khuôn, nhiệt độ chảy dẻo, tính chất vật liệu đem phun ép, và chiều dày của sản phẩm [1]
Thời gian làm nguội tối thiểu có thể được tính theo công thức sau:
(170 − 85)) = 4,7(𝑠) Trong đó: h = 1 mm : chiều dày sản phẩm α = 1,106×10 -3 cm 2 /s : độ khuếch tán nhiệt
TP = 260°C : nhiệt độ chảy dẻo của nhựa
TM = 85°C : nhiệt độ trung bình của khuôn
TE = 170°C : nhiệt độ trung bình sản phẩm
Tính toán, mô phỏng thông số ép và chất lượng sản phẩm tấm CAX5
Vì nhiệt độ khuôn khi làm việc bằng 80°C nên thời gian làm nguội tăng lên 30%
4.3 Tính toán, mô phỏng thông số ép và chất lượng sản phẩm tấm CAX5
4.3.1 Các thông số đầu vào
Quá trình ép phun là một quá trình sản xuất thiết yếu được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau Nó liên quan đến việc bơm vật liệu nhựa nóng chảy vào khoang khuôn dưới áp suất cao Vật liệu sau đó sẽ đông cứng trong khuôn, tạo hình dạng mong muốn và sau đó được đẩy ra như một sản phẩm hoàn chỉnh Ép phun cho phép sản xuất các thiết kế phức tạp với độ chính xác và khả năng lặp lại cao
Hầu hết các sản phẩm điện thoại di động đều được làm từ các loại nhựa thông dụng Chẳng hạn như PC, ABS, PC-ABS vv Những loại nhựa này được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp So với các loại nhựa khác, đặc tính ưu việt của nó khiến nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp phụ thuộc vào mỗi yêu cầu kỹ thuật và điều kiện sử dụng đòi hỏi chúng ta phải lựa chọn loại nhựa phù hợp
Các loại nhựa kỹ thuật dung để sản xuất:
Hình 4.6: Công thức phân tử Nylon 6
Nylon cũng được gọi là Polyamide, có đặc tính tốt về sức mạnh cơ học cao, nhiệt độ làm mềm cao, chịu nhiệt, hệ số ma sát ấp, chống mài mài, tự bôi trơn, hấp thụ sốc và làm ồn, chống dầu ở nhiệt độ cao và độ ẩm cao đã thay thế một số loại kim loại làm vật liệu kết cấu.công nghiệp, vũ trụ, vũ khí quân sự và các lĩnh vực khác
PA có độ bền cơ học cao, nhiệt độ làm mềm cao, chịu nhiệt, hệ số ma sát thấp, chống mòn, tự bôi trơn, giảm chấn và làm ồn, chống dầu, tăng cường chất xơ có thể làm giảm khả năng hấp thụ nước, nhiệt độ và điều kiện làm việc độ ẩm cao thế một
41 số loại kim loại làm vật liệu kết cấu tử tử, điện thoại di động, máy móc, vũ trụ, vũ khí quân sự và các lĩnh vực khác
Thông số ép phun nhựa PA6:
Bảng 4.2: Thông số ép phun nhựa PA6
Nhiệt độ nhựa ( o C) 230-290 Nhiệt độ khuôn ( o C) 40-60 Áp suất phun (Mpa) 90-140
Máy ép nhựa được sử dụng: HAITIAN MA-1200-III
Hình 4.7: HAITIAN MA-1200III 4.3.4 Mô phỏng thông số ép
4.3.4.1 Các bước mô phỏng trên phần mềm Moldex3D
Mở phần mềm Molded3D Studio 2023:
Hình 4.8: Phần mềm Moldex3D Studio 2023 Đưa đối tượng vào môi trường phân tích
Chọn New để tạo Project mới đặt tên file: MDXProject_Mophong_tamCAX5
Hộp thoại Home > chọn Import Geometry: chọn file: sanpham_tamCAX5.igs (đối tượng đã được vẽ trên phần mềm Creo Parametric 10.0 và được lưu dưới dạng file igs)
Hình 4.10: Chọn file vào môi trường Moldex3D
Hình 4.11: Đối tượng đã được đưa vào môi trường Moldex3D
Chia lưới (Mesh) cho sản phẩm
Vào Mesh > Generate Mesh (độ chia lưới level 3)
Hình 4.12: Chia lưới đối tượng Chọn vật liệu nhựa cần mô phỏng
Vào home > Material > chọn Material Wizard: xuất hiện cửa sổ Moldex3D Material Wizard > chọn nhựa PA6
Hình 4.13: Vào Moldex3D Material Wizard
Cài đặt thông số ép nhựa
Hình 4.15: Cài đặt thông số ép 4.3.4.2 Kết quả phân tích
Với thông số đầu vào:
- Vật liệu nhựa PA6 30%GF: ρ = 1,35 g/cm 3
- Nhiệt độ trang thái phun nhựa: 265 o C
Hình 4.16: Thông số nhựa PA6 Khả năng điền đầy
Hình 4.17: Khả năng điền đầy nhựa PA6 30%GF
Dưa vào khả năng phân tích, ta kết luận rằng rằng khả năng điền đầy của nhựa PA6 là 100% Theo kết quả này, ta có thể xem nó là một giá trị chấp nhận được
Hình 4.18: Thời gian điền đầy sản phẩm nhựa
Nhận xét: Nhựa PA6 30%GF thời gian điền đầy là 1,011s Áp suất phun ở cuối quá trình điền đầy
Hình 4.19: Áp suất cuối quá trình điền đầy
Hình 4.20: Áp suất khi không có kênh dẫn
Hình 4.21: Biểu đồ sự phân bố áp suất
- Áp suất cuối quá trình điền đầy: 85,061 MPa
- Áp suất khi không có kênh dẫn nhựa: 85,325 MPa
- Biểu đồ sự phân bố áp suất tại giây 0,990 là 95,833 MPa là cao nhất trong quá trình điền đầy
Nhiệt độ trong quá trình điền đầy
Hình 4.22: Nhiệt độ quá trình điền đầy
Hình 4.23: Nhiệt độ quá trình điền đầy cắt 1/2 kênh dẫn nhựa
Hình 4.24: Nhiệt độ quá trình điền đầy cắt 1/2 chi tiết sản phẩm
Hình 4.25: Bảng thông số sự phân bố nhiệt trong quá trình ép
Nhiệt độ phân bố đều bề mặt sản phẩm chủ yếu từ 83,175 đến 101,389 o C Nhiệt độ phân bố ở kênh dẫn nhựa là cao nhất 265,317 o C
Nhiệt độ phân bố bên trong sản phẩm chủ yếu từ 156,032 đến 210,674 o C
Hình 4.26: Hiện tượng lỗ khí
Nhận xét: chi tiết sẽ có hiện tượng rỗ khí ở 2 đầu của chi tiết Đường hàn
Hình 4.28: Đường hàn xuất hiện giây 0,963
Nhận xét: trong quá trình điền đầy ở giây thứ 0,963 sẽ xuất hiện lỗi đường hàn
Hình 4.29: Thời gian làm nguội sản phẩm
Thời gian làm nguội tối đa là 27,579s Độ cong vênh
Hình 4.30: Độ cong vênh của sản phẩm ở dạng Total Displacement
Hình 4.31: Độ cong vênh của sản phẩm ở dạng X Displacement
Hình 4.32: Độ cong vênh của sản phẩm ở dạng Y Displacement
Hình 4.33: Độ cong vênh của sản phẩm ở dạng Z Displacement
- Độ cong vênh của sản phẩm ở dạng Total Displacement tối đa 0,315 mm và thấp nhất 0,090 mm
- Độ cong vênh của sản phẩm ở dạng X Displacement tối đa 0,244 mm
- Độ cong vênh của sản phẩm ở dạng Y Displacement tối đa 0,152 mm
- Độ cong vênh của sản phẩm ở dạng Z Displacement tối đa 0,2 mm
Thiết kế hệ thống support
Hệ thống support cho tấm khuôn chính là tấm chắn đường nước lên rãnh hàn được gia công từ trước Sau đó sử dụng phương pháp in 3D kim loại để tạo ra một tấm khuôn hoàn chỉnh có kênh giải nhiệt 3D
Hình 4.34: Tấm chắn đường nước
Tấm chắn này phải đủ dày để chịu được lượng nhiệt lớn trong quá trình hàn Sau nhiều lần thử nghiệm thì độ dày phù hợp 3,5mm với công suất hàn như sau:
- Hiệu điện thế dòng diện: 19-23V
- Tốc độ chạy: F15-350 mm/min
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO KÊNH GIẢI NHIỆT 3D CHO TẤM KHUÔN ÂM
Sơ lược công nghệ phay CNC
Trang thiết bị bao gồm: máy phay CNC Matsuura MC-760VX
Hình 5.1: Máy Phay CNC Matsuura MC-760VX Bảng 5.1: Thông tin máy Phay
Kiểu máy (Model) MC-760VX
Hệ điều hành (System control) YASNAC MX3
Hành trình (Travel) X: 760 mm Y: 440 mm Z: 480 mm
Kích thướt bàn (Table size) 500 x 900 mm
Loại đầu dao (Spindle taper) BT40
Tốc độ trục chính (Spindle speed) 6000RPM
Tự động thay dao (ATC tool change) Có, 30 dao
Lập quy trình công nghệ gia công kênh giải nhiệt D cho tấm khuôn âm
5.2.1 Nghiên cứu bản vẽ chi tiết
Hình 5.2: Bản vẽ chi tiết
5.2.2 Lập quy trình gia công
Lựa chọn phôi: phôi tấm thép C45, kích thướt phôi 220x165x40 mm
Gia công tinh 6 bề mặt đạt kích thướt yêu cầu 215x160x35 mm
Bảng 5.2: Quy trình công nghệ gia công kênh giải nhiệt cho khuôn âm
Trình tự gia công Loại dao
F (mm/ph út) n (v/phút) t (mm)
NC1 1 Phay thụ hốc End Mill ỉ10 600 2500 0.5
2 Phay tinh hốc End mill ỉ4 550 3500 0.5
3 Phay thô hốc kờnh dẫn End mill ỉ4 450 2500 0.5
4 Phay tinh hốc kờnh dẫn End mill ỉ3 550 3500 0.5
Bảng 5.3: Minh họa quy trình gia công khuôn âm
Nội dung gia công Hình ảnh minh họa
Chọn phôi: kích thướt phôi
Gia công tinh 6 bề mặt đạt kích thướt yêu cầu 215x160x35 mm (phần màu đỏ)
Gia công hốc (phần màu đỏ)
Gia công hốc kênh dẫn (phần màu đỏ)
Cắt dây tấm chắn kênh dẫn
Ghép tấm chắn (phần màu đỏ) với khuôn âm
Gia công kênh giải nhiệt 3D cho tấm khuôn âm
Quá trình gia công kênh giải nhiệt 3D được thực hiện trên máy phay CNC Matsuura MC-760VX
Bảng 5.4: Quá trình gia công
Các bước gia công Hình ảnh gia công
Phay hốc kênh giải nhiệt
Hình 5.3: Hoàn thành gia công kênh giải nhiệt 3D khuôn âm
Hình 5.4: Ghép tấm chắn trên kênh giải nhiêt
THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH IN 3D KIM LOẠI
Sơ lược công nghệ in 3D kim loại theo công nghệ bồi đắp kim loại
Trang thiết bị cơ bản bao gồm: Súng hàn, nguồn điện hàn, bộ cấp dây hàn, bộ cung cấp khí bảo vệ và nước làm nguội (nếu có)…
Có nhiều loại súng hàn với nguồn gốc và thiết kế khác nhau, được sử dụng để cung cấp hiệu quả tối đa trong công việc Châu âu thường đại diện có các loại súng hàn của thương hiệu Binzel, bao gồm các model như MB15AK, MB25AK, MB24KD,… Châu Á có thương hiệu Panasonic với các model như P200, P300 và P500
Súng hàn có cấu tạo cơ bản bao gồm: Chụp khí, béc hàn, cổ cong, công tắc, thân súng hàn, ống dẫn khí, ruột dẫn dây hàn, bọc cáp
Hình 6.2: Cấu tạo cơ bản của súng hàn 6.1.1.2 Nguồn điện hàn
Nguồn điện hàn cung cấp dòng hàn cho các quá trình Thường thì trong quá trình GMAW được dung với nguồn DC phân cực dương với kiểu điện áp không đổi (CV), có nghĩa là súng hàn được gắn vào cực dương còn chi tiết hàn đấu cực âm Ưu điểm thiết bị kiểu CV là điện áp hồ quang không đổi tong suốt quá trình hàn Dòng hàn sẽ tự động tang hoặc giảm khi chiều dài hồ quang thay đổi, từ đó là tăng hoặc giảm tốc độ chảy của dây hàn, nhờ đó mà điện áp hồ quang được duy trì không đổi
Máy hàn được sử dụng: máy hàn Forton MIG-270
Bảng 6.1: Thông số kỹ thuật
Thông số kỹ thuật Máy hàn Forton MIG-270 Điện áp vào AC 380 ± 15% (3 pha), 50Hz
Phạm vi điều chỉnh dòng hàn 50 - 250A Điện áp không tải 50 V
Cấp cách điện F Đường kính dây hàn 0.8-1 mm
Hệ số công suất (COSφ) 0.7
Hình 6.3: Nguồn máy hàn 6.1.1.3 Bộ cấp dây hàn
Bộ cấp dây hàn trong máy hàn MIG bao gồm các bộ phận sau: cuộn dây, bép dẫn hướng, bánh xe ép, bánh chủ động, ống dẫn dây ra súng hàn,… liên kết lại với nhau, cung cấp cho người sử dụng khả năng điều khiển tốc độ cấp dây
Bộ cấp dây đóng vai trò quan trọng trong quá trình hàn, đảm bảo dây hàn được cấp đều và ổn định tạo ra mối hàn chất lượng
6.1.1.4 Bộ cung cấp khí bảo vệ
Bộ cung cấp khí bảo vệ trong máy hàn MIG là một phần quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất trong quá trình hàn
Bộ cung cấp khí bảo vệ bao gồm nguồn khí và van chỉnh áp Để đảm bảo an toàn và hiệu suất trong quá trình hàn, thiết bị hàn cần được cung cấp khí bảo vệ với áp suất và luu lượng không đổi Trong vai trò này van chỉnh áp sẽ đảm nhiệm, lưu lượng khí bảo vệ được điều chỉnh đồng bộ với việc khỏi động và dừng của quá trình hàn thông qua các van điện tử
Trong quá trình hàn MIG, khí bảo vệ thường là các bình khí nén áp suất cao đã được trộn sẵn các hỗn hợp khí thích hợp Tuy nhiên, cung có thể sử dụng bộ trộn khí để cấp các thành phần khí hoạt hóa, đặt biệt là khi sử dụng khí hóa lỏng
Hình 6.4: Bộ cung cấp khí bảo vệ
Quá trình hàn trong môi trong môi trường có khí bảo vệ, sự hợp kim hóa kim loại mối hàn cung như các tính chất yêu cầu của mối hàn thường được thực hiện chủ yếu thông qua dây hàn Vì vậy, những đặt tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng và chất lượng của dây hàn Để đảm bảo sự ổn định của quá trình hàn và chất lượng của liên kết hàn, việc kiểm soát tình trạng bề mặt dây hàn là rất quan trọng Cần chú ý đến phương pháp bảo quản, cất giữ và biện pháp làm sạch dây hàn nếu bị rỉ hoặc bẩn Một trong những biện pháp là sử dụng dây có lớp mạ đồng Dây có lớp mạ đồng không chỉ nâng cao chất lượng về mặt mà còn nâng cao khả năng dẫn điện và chống oxy hóa, từ đó tang tính ổn định trong quá trình hàn
Dây hàn thép carbon là loại dây rắn đucợ kéo với độ chính xác cao và có hàm lượng hợp kim thấp Đường kính của dây hàn thường sử dụng nằm trong khoảng (ỉ0.6 - ỉ2.4 mm)
Dây hàn có thành phần cơ bản sau: Carbon (0.06% - 0.08%) tăng độ cứng và độ bền, Mangan (1% - 1.5%) cải thiện khả năng hàn và độ dẻo của thép, silic (0.6% - 0.9%) kiểm soát quá trình oxy hóa và tạo mối hàn chất lượng, lưu huỳnh (0.025%) làm sạch kim loại và cải thiện tính chất hàn, photpho (0.025%) ổn định mối hàn Dây hàn có kí hiệu ER70S-X (theo tiêu chuẩn AWS)
ER: kí hiệu điện cực hàn
70: độ bền kéo nhỏ nhất (ksi)
X: thành phần hóa học khí bảo vệ (Silic, Mangan,…) X = 2,3,4,6,7 hoặc G Các loại dây hàn phổ biến sau: ER70S-2, ER70S-3, ER70S-6, …
Nhìn chung, tất cả các kim loại đều có xu hướng kết hợp với Oxy để tạo nên các Oxit kim loại Một số ít lại kết hợp với nitơ tạo ra các Nitric kim loại Oxy cũng kết hợp với carbon để tạo ra khí Monoxide Carbon Tất cả các phản ứng này là trở ngại chính cho công việc hàn, vì chúng hình thành các khuyết tật như rỗ khí và làm giòn kim loại hàn Mặc khác, không khí lại chứa 80% nitơ và 20% Oxy, nên lẽ tự nhiên là không thể tiến hành hàn mà không có biện pháp nào để bảo vệ vùng chảy Nhiệm vụ của khí bảo vệ trong hàn là tạo ra khí quyển có tính trơ hoặc khử để ngăn chặn các khí có hại từ không khí vào trong vùng hàn Đồng thời khí bảo vệ có vai trò sau: Mồi hồ quang dễ dàng và cháy ổn định, tác đông đến các kiểu dịch chuyển kim loại trong hồ quang, ảnh hưởng đến độ ngấu và tiết diện ngang của mối hàn, tốc độ hàn, tẩy sạch về mặt và biên đường hàn,…
Trong quá trình hàn, khí trơ được sử dụng bao gồm Argon và Heli Tuy nhiên, vì các loại khí trơ này có giá thành cao, chúng không được ứng dụng rộng rãi Thường chúng chỉ dùng để hàn các loại kim loại màu và thép hợp kim
- Heli: Có độ dẫn nhiệt lớn hơn Argon và tạo ra cột hồ quang có năng lượng phân tán đều hơn Heli thích hợp cho mối hàn sâu, rộng và tiết diện ngang hình Parabol
- Argon: Cho tiết diện hàn hình núm vú Điện áp của hồ quang Argon cũng thấp hơn đáng kể so với hồ quang Heli Hồ quang Argon cháy ổn định hơn hồ quang Heli
Khí Argon tinh khiết (~100%) thường được dùng để hàn các loại vật liệu thép Trong khi đó, khí Heli tinh khiết (~100%) thường được sử dụng để hàn các liên kết
67 có kích thước lớn, đặc biệt là các loại vật liệu có tính giãn nhiệt nở cao như Al, Mg,
Sự pha trộn Argon và Heli thường được áp dụng khi hàn kim loại không chứa sắt và Inox cũng như thép hợp kim thấp Khi đó, nâng cao được tính hợp lý của tiết diện ngang mối hàn, đồng thời không đánh mất các ưu việt của đặc tính hồ quang Argon
Khi hàn các hợp kim chưa chứa Fe, có thể bổ sung thêm O2 và CO2 vì Argon và Heli không phải là môi trường bảo vệ tốt nhất khi hàn trên thép Thêm vào Argon từ
1 – 5% Oxy hoặc từ 3 – 10% CO2 để khắc phục các khuyết tật như lõm khuyết, bắn tóe và cải thiện chất lượng đường hàn đáng kể
Tạo chương trình in 3D
Phương pháp in 3D được sử dụng là công nghệ bồi đắp kim loại bằng cách bồi đắp từng lớp kim loại với nhau
Quỹ đạo là 1 chương trình G-code được tạo ra từ phần mềm Creo Sau đó kiểm tra trên phần mềm CIMCO
Quá trình in 3D kim loại
Bảng 6.4: Quá trình thực hiện thực tế
Quá trình thực hiện Hình ảnh thực tế
1 Gá khuôn lên tấm giả nhiệt
Sử dụng keo silicone dáng xung quanh đế khuôn với tấm giải nhiệt để tránh rò rỉ nước
Trong quá trình bồi đắp, nhiệt độ tấm khuôn liên tục tăng cao và sẽ làm cho tấm khuôn bị cong Tấm giải nhiệt có vai trò quan trọng để mặt đế khuôn luôn duy trì nhiệt độ khoảng
100 o C tránh tấm khuôn bị cong
2 Hàn đính tấm chắn rãnh nước bằng hàn que Tác dụng việc hàn đính này sẽ giúp tấm chắn này sẽ không bị cong khi bắt đầu quá trình bồi đắp
3 Sử dụng G-code đi theo biên dạng khuôn Đảm bảo không bị lệch quỹ đạo trong quá trình hàn
Sử dụng thông số như sau:
- Tốc độ di chuyển bàn máy:
- Khoảng cách mỗi đường: 3.5 mm
- Chiều cao mỗi đường: 2.5 mm
Sau khi bồi đắp xong sẽ để nguội 20-30 phút sau đó tiếp tục hàn lớp thứ 2
- Tốc độ di chuyển bàn máy:
Khoảng cách mỗi đường: 3.5 mm
Chiều cao mỗi đường: 2.5 mm
Sau khi bồi đắp xong để nguội khoảng 20-30 phút sau đó tiếp tục hàn thứ 3
- Tốc độ di chuyển bàn máy:
Khoảng cách mỗi đường hàn:
Chiều cao mỗi đường hàn: 3.5 mm
Chiều cao lớp kim loại so với bề mặt tấm khuôn: 3mm
Sau khi bồi đắp xong để nguội tấm khuôn và tiến hành tháo xuống.
Một số lỗi trong quá trình hàn
Bảng 6.5: Một số lỗi trong quá trình hàn
Các lỗi xảy ra trong quá trình hàn Hình ảnh thực tế
Tấm chắn nước bị cong lên, dùng cảo chữ C để ép lại và hàn đính lại
Tốc độ bàn máy quá nhanh
Bị lệch, tốc độ ra dây chậm
Lớp kim loại bị cháy do thiếu khí bảo vệ
GIA CÔNG HOÀN THIỆN KHUÔN ÂM CHO TẤM CAX5
Bản vẽ tấm khuôn âm
Hình 7.1: Bản vẽ tấm khuôn âm
Lựa chọn phôi: phôi tấm thép C45 đã được hàn đắp, kích thướt phôi 215x160x38 mm
7.2 Thiết lập quy trình công nghệ gia công hoàn thiện tấm khuôn âm
Bảng 7.1: Quy trình công ghệ gia công khuôn âm
TT bước Trình tự gia công Loại dao
1 Vạc mặt Dao phay mặt đầu ỉ50 300 1500 0.5
4 Khoang 4 lỗ ỉ13 và 4 lỗ M12 Drill ỉ10.5 80 1200 0.5
7 Phay thô biên dạng End mill ỉ6 300 3000 0.15
8 Phay tinh biên dạng End mill ỉ6 300 3000 0.05
NC2 1 Vạc mặt Dao phay mặt đầu ỉ50 300 1500 0.5
2 Phay lỗ bọ̃c ỉ31 End mill ỉ16 450 2500 0.3
7.3 Quá trình gia công tấm khuôn âm
Quá trình gia công kênh giải nhiệt 3D được thực hiện trên máy phay CNC Matsuura MC-760VX
Bảng 7.2: Quá trình gia công
Các bước gia công Hình ảnh gia công
Phay 4 lỗ ỉ25 với end mill ỉ16
Khoang 4 lỗ ỉ13 và 4 lỗ M12 với drill ỉ10.5
Phay 4 lỗ ỉ13 với end mill ỉ10
Phay biên dạng với end mill ỉ6
84 Phay lỗ bọ̃c ỉ31 với end mill ỉ16
Hình 7.3: Lỗi trên về mặt khuôn
- Sau khi hoàn thành gia công khuôn, kiểm tra bề mặt khuôn xuất hiện hiện tượng rỗ Lý do trong quá trình hàn khí không thoát ra được do đó hình thành rỗ khí bên trong bề mặt mối hàn
- Bề mặt lòng khuôn xuất hiện các vết chạy dao Lý do tốc độ chạy dao, trục quay trục chính, chiều sâu cắt chưa hợp lý
- Các bề mặt bị rỗ dung máy hàn TIG để hàn lại các chỗ bị rỗ và sau đó đánh bóng
- Bề mặt lòng khuôn sẽ đánh bóng.
Quá trình gia công tấm khuôn âm
Quá trình gia công kênh giải nhiệt 3D được thực hiện trên máy phay CNC Matsuura MC-760VX
Bảng 7.2: Quá trình gia công
Các bước gia công Hình ảnh gia công
Phay 4 lỗ ỉ25 với end mill ỉ16
Khoang 4 lỗ ỉ13 và 4 lỗ M12 với drill ỉ10.5
Phay 4 lỗ ỉ13 với end mill ỉ10
Phay biên dạng với end mill ỉ6
84 Phay lỗ bọ̃c ỉ31 với end mill ỉ16
Hình 7.3: Lỗi trên về mặt khuôn
- Sau khi hoàn thành gia công khuôn, kiểm tra bề mặt khuôn xuất hiện hiện tượng rỗ Lý do trong quá trình hàn khí không thoát ra được do đó hình thành rỗ khí bên trong bề mặt mối hàn
- Bề mặt lòng khuôn xuất hiện các vết chạy dao Lý do tốc độ chạy dao, trục quay trục chính, chiều sâu cắt chưa hợp lý
- Các bề mặt bị rỗ dung máy hàn TIG để hàn lại các chỗ bị rỗ và sau đó đánh bóng
- Bề mặt lòng khuôn sẽ đánh bóng
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÍNH HIỆU QUẢ GIẢI NHIỆT 3D
Phân tích quá trình giải nhiệt của quy trình phun ép sản phẩm tấm CAX5 với kênh giải nhiệt 3D và kênh giải nhiệt thông thường
Sử dụng phần mềm Moldex3D để phân tích 2 dạng kênh giải nhiêt
Bảng 8.1: Hình dạng 2 hệ thống kênh giải nhiệt trên phần mềm Moldex3D
Kênh giải nhiệt thông thường Kênh giải nhiệt 3D
Các số liệu ban đầu:
Nhiệt độ dòng nước vào 25 o C
Vật liệu nhựa PA6 30%GF
So sánh sự khác biệt quá trình giải nhiệt của 2 dạng kênh giải nhiệt
Bảng 8.2: Bảng so sánh sự khác biệt quá trình giải nhiệt của 2 dạng kênh giải nhiệt
(s) Kênh giải nhiệt thông thường Kênh giải nhiệt 3D
Bảng 8.3: Biểu đồ chênh lệch nhiệt độ cao nhất của 2 dạng kênh giải nhiệt
Kênh dạng thông thường Kênh dạng 2.5D
Bảng 8.4: Biểu đồ chênh lệch nhiệt độ thấp nhất 2 dạng kênh giải nhiệt
Kênh dạng thông thường Kênh dạng 2.5D
- Khi nhựa đã điền đầy là thời điểm 0s dòng chảy nhựa có nhiệt độ là 265 o C
- Sau 0,125s bắt đầu có chênh lệch nhiệt độ, kênh giải nhiệt dạng 3D giảm nhỉnh hơn nhiệt độ cao nhất và thấp nhất tầm 10 o C
- Giây thứ 0,25 kênh giải nhiệt 3D giảm nhanh hơn so với kênh thông thường, chênh lệch nhiệt độ cao nhất là 28 o C và thấp nhất 13 o C
- Giây thứ 0,375 kênh thông thường bắt đầu giảm nhanh nhưng so với kênh dạng 3D vẫn nhỉnh hơn chênh lệch nhiệt độ thấp nhất và cao nhất 12,5 o C
- tiếp tục đến giây thứ 3 kênh giải nhiệt 3D vẫn tiếp tục nhỉnh hơn kênh dạng thông thường, nhiệt độ cao nhất giao động từ 11,5-13,9 o C và nhiệt độ thấp nhất giao động từ 11,3-12,9 o C
- Tới giây thứ 5 thì kênh dạng 3D đạt tới ngưỡng đông cứng của nhựa khoảng
80 o C, còn kênh thông thường thì giây thứ 5 trở đi mới đạt tới ngưỡng đông cứng
Qua sự phân tích 2 kênh giải nhiệt này ta có thể thấy sự lợi thế của kênh dạng 3D Việc tăng hiệu hệ thống làm mát giúp quá trình nhựa từ thể lỏng sang thể rắn hình thành hình dạng sản phẩm nhanh hơn, giảm thời gian ép sản phẩm, tránh được sản phẩm bị biến dạng hoặc tạo ra phế phẩm từ đó đảm bảo chất lượng và tối ưu hóa được thời gian sản xuất
