Luận văn thạc sĩ Công nghệ chế tạo máy: Nghiên cứu quan hệ biểu đồ PVT trong khuôn có kênh dẫn nhựa nóng

HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC --- --- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: Nguyễn Khoa Triều MSHV: 11040403 Ngày

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

TỔNG QUAN VỀ KÊNH DẪN NÓNG

Ngành nhựa với những ưu điểm vượt trội như khối lượng sản phẩm lớn, độ đồng đều cao, chi phí thấp cùng công nghệ tiên tiến đã trở thành yếu tố then chốt trong công nghiệp và đời sống hàng ngày Ưu điểm nổi bật của ngành nhựa nằm ở khả năng sản xuất hàng loạt các chi tiết phức tạp với kích thước chính xác cao thông qua phương pháp ép phun.

Trong phương pháp ép phun thì kỹ thuật dùng kênh dẫn nóng là kỹ thuật mới dùng để sản xuất các sản phẩm có thành mỏng, chiều sâu sản phẩm lớn, làm tăng độ chính xác của sản phẩm nhựa, làm giảm tổn thất áp suất…

Hệ thống kênh dẫn nóng đầu tiên ra đời vào thập niên 1930, nhưng mãi đến đầu những năm 1960 mới được phát triển và sử dụng rộng rãi, tuy nhiên hiệu quả vẫn chưa cao Kể từ thập niên 1980-1990, nhờ sự phát triển của kỹ thuật, độ tin cậy của hệ thống kênh dẫn nóng được cải thiện đáng kể Đồng thời, giá vật liệu nhựa giảm khiến việc sử dụng hệ thống này trở nên tiết kiệm hơn, nhờ đó hệ thống kênh dẫn nóng trở nên phổ biến như ngày nay.

1.1.1 Thế nào là kênh dẫn nhựa nóng

Hệ thống kênh dẫn nóng là một hệ thống liên kết giữa bộ phận phun nhựa của máy ép nhựa và cổng phun của các hốc khuôn, có chức năng nhƣ là hệ thống cấp liệu cung cấp nhựa nóng chảy Nó là một bộ phận của một khuôn ép phun Trái ngƣợc với cuống nhựa đƣợc làm nguội và đông đặc trong những khuôn truyền thống, nhựa nhiệt dẻo lưu trú trên suốt chiều dài của hệ thống kênh dẫn (nóng) trong chu kỳ ép phun ở trạng thái nóng chảy Nó (hệ thống kênh dẫn) không đƣợc lấy ra cùng với kênh dẫn (khi mở khuôn) Đó là lý do tại sao kỹ thuật này thường được đề cập tới nhƣ “kỹ thuật ép nhựa không cuống” [3]

Tài liệu [25] định nghĩa về hệ thống kênh dẫn nóng nhƣ sau: Hệ thống kênh dẫn nóng là một phương pháp được phát minh ra để sản xuất sản phẩm liên tục

GVHD: PGS.TS Thái Thị Thu Hà Luận văn thạc sĩ

HVTH: Nguyễn Khoa Triều MSHV:11040403 không có cuống nhựa (thải bỏ) bằng cách gia nhiệt bạc cuống phun và kênh dẫn tạo thành một dòng nhựa nóng chảy điền đầy hốc khuôn và luôn duy trì nó ở trạng thái nóng chảy

Cấu trúc của một hệ thống kênh dẫn nóng điển hình nhƣ trong hình 1.1

Hình 1.1 Cấu trúc một hệ thống kênh dẫn nóng [23]

HVTH: Nguyễn Khoa Triều MSHV:11040403

1.1.2 Những lợi ích kỹ thuật từ việc sử dụng hệ thống HRM [20, 22]

- Làm cho đơn giản hóa thiết kế những loại khuôn Việc sử dụng khuôn với hệ thống kênh dẫn nguội với mặt phân khuôn phụ (với khuôn ba tấm) có nhiều hạn chế Những khuôn loại này rất khó khăn cho việc tự động hóa bởi vì chúng có cuống phun Một tấm di động lớn của khuôn có thể làm mòn nhanh chóng hệ thống dẫn hướng Bên cạnh đó thời gian mở và đóng khuôn loại này thì luôn lâu hơn so với những khuôn có một mặt phân khuôn Tỉ lệ của cuống phun trên toàn bộ khối lƣợng phun trong khuôn ba tấm thì cũng lớn hơn

- Loại trừ sự mất mát nhiệt gây ra trong hệ thống kênh dẫn nguội, cho phép đường nhựa chảy dài hơn trong lòng khuôn

- Dòng chảy nhựa vào lòng khuôn đƣợc điều khiển nhiệt độ chính xác trong hệ thống kênh dẫn nóng

- Tổn thất áp suất trong hệ thống kênh dẫn nóng nhỏ hơn có nghĩa là áp suất điền đầy trong lòng khuôn sẽ cao hơn

- Trong những khuôn cho sản phẩm lớn, thì với hệ thống kênh dẫn nóng ta có nhiều khả năng lựa chọn vị trí phun tối ƣu, đảm bảo điền đầy cùng lúc và mất mát nhiệt độ, áp suất trong lòng khuôn nhỏ hơn Trong kỹ thuật khuôn thì cho thấy sự co rút khác nhau ít hơn và ứng suất trong cũng thấp hơn

- Việc giảm áp suất phun trong quá trình điền đầy sẽ cho phép lực kẹp của máy ép nhỏ lại

- Không có cuống nhựa thải bỏ

- Không phát sinh chi phí nghiền tái sinh cuống nhựa

- Không có những rủi ro do nhựa tái chế

- Khuôn không cần mở rộng, giảm thời gian chu kỳ

- Cỡ shot nhỏ hơn do không cần tính đến nhựa cuống phun làm thời gian lấy nhựa giảm đồng thời cần ít áp lực phun hơn

- Với khả năng phát triển hơn nữa của khuôn nhiều lớp (stack mold – hình 1.3) và của thiết kế khuôn với miệng phun qua một lõi dài

Hình 1.2 Khuôn nhiều lớp Husky 4x16 [10]

1.1.3 Giới hạn của hệ thống kênh dẫn nóng [20, 22]

- Một hệ thống kênh dẫn nóng phải đƣợc thiết kế và chế tạo cho những sản phẩm và chủng loại nhựa riêng biệt Sự thay đổi màu sắc của nhựa rất khó khăn

Việc thay đổi vật liệu cũng khó khăn tương tự hoặc không thể thực hiện, ví dụ như sử dụng loại vòi phun khác cho một loại nhựa mới

- Làm tăng rủi ro phá hủy đối với các vật liệu nhạy nhiệt, những loại chất dẻo trong xylanh ép phải chống lại sự quá nhiệt trong hệ thống kênh dẫn nóng Những khu vực chết (dead space) có thể gây ra sự ứ đọng hoặc là phá hủy nhựa Nhiệt truyền cho nhựa phải đáng kể, đặc biệt là trong suốt giai đoạn dừng hoạt động

- Hệ thống kênh dẫn nóng phải đƣợc hoạt động liên tục (sản xuất hàng loạt)

Việc khởi động hệ thống kênh dẫn nóng, thay đổi loại nhựa, dừng lại hoặc làm sạch hệ thống kênh dẫn nóng rất khó khăn

TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÁC THÔNG SỐ PVT

Các đặc tính PVT (áp suất – thể tích riêng – nhiệt độ) của polymer rất quan trọng cho cả kỹ thuật chất dẻo và vật lý chất dẻo, từ đó rất quan trọng cho kỹ thuật ép phun, đặc biệt là ép phun có kênh dẫn nóng Đối với công nghệ ép phun, dữ liệu PVT của polymer quan trọng ở hai lĩnh vực: Mô phỏng số và điều khiển quá trình [29] Đối với mô phỏng, không có phương trình trạng thái PVT thì chương trình không hoạt động được Đối với điều khiển quá trình ép phun, người ta có thể dựa vào kinh nghiệm, dùng phương pháp thử và sai, tuy nhiên phương pháp này mất nhiều thời gian, không kinh tế, trong thời đại kỹ thuật phát triển ngày càng hiện đại, nhu cầu của con người ngày càng cao thì rõ ràng phương pháp này có nhiều nhược điểm

Hình 1.4 trình bày đồ thị PVT tiêu biểu cho polymer vô định hình (a) và polymer bán tinh thể (b) Đồ thị PVT trình bày thể tích riêng nhƣ là hàm của áp suất và nhiệt độ Thể tích riêng tăng khi nhiệt độ tăng Ở đây có một sự chuyển tiếp nhiệt trong polymer Sự chuyển tiếp vô định hình đầu tiên của bất kỳ loại polymer nào đƣợc biết đến nhƣ nhiệt độ chuyển pha thủy tinh của nó, Tg Trong khi T g không phải là một sự chuyển tiếp đột ngột, dữ liệu phía trên và phía dưới T g cho thấy một sự giao nhau, nói chung là chấp nhận đƣợc, tạo thành T g Nhƣ đƣợc trình bày trong hình 1.4, polymer bán tinh thể cho thấy một sự khác biệt nhiệt độ hồi đáp so với polymer vô định hình Với polymer vô định hình, T g rõ ràng có thể đƣợc xem nhƣ nhiệt độ mà ở đó polymer chuyển từ rắn sang nóng chảy Tốc độ của sự giãn nở theo nhiệt độ rất nhỏ ở trạng thái rắn so với trạng thái nóng chảy Ngƣợc lại, polymer bán tinh thể có độ kết tinh đủ để tiếp tục duy trì cấu trúc ở trên T g Trong khi lƣợng vô định hình trong polymer này cho thấy một Tg, cấu trúc tinh thể biểu thị đặc điểm cho đến gần nhiệt độ mà tinh thể tan chảy

Hình 1.3 Giản đồ PVT tiêu biểu cho polymer vô định hình (a) và polymer bán tinh thể (b) [10]

Polymer mà ta đang xét, sử dụng trong công nghiệp, là polymer nhân tạo Polymer nhân tạo đƣợc sản xuất nhờ các phản ứng hóa học, gọi là “trùng hợp” Phản ứng trùng hợp có nhiều loại, chúng ta sẽ không xem xét ở đây, nhƣng về cơ bản những phản ứng này là quá trình lặp những phản ứng tạo liên kết giữa những phân tử riêng lẻ, hay monomer – đơn phân tử Kết hợp với sự hấp thu nhiệt, áp suất và chất xúc tác hóa học làm biến đổi các liên kết hóa học, giữ các monomer lại với nhau, làm cho chúng liên kết với nhau Hầu hết chúng kết hợp theo hình dạng tuyến tính, tạo thành chuỗi các monomer, gọi là polymer – hợp chất cao phân tử

Về cơ bản, polymer có hai dạng đường cong phương trình trạng thái như hình 1.4 Nhƣng nhƣ chúng ta đã thấy, tính chất của các polymer thay đổi tùy theo điều kiện nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác Nên từng loại polymer, cả vô định hình và bán tinh thể, tuy đều tuân theo dạng đường cong trạng thái như trên nhưng cũng có nhiều khác biệt Ví dụ polymer EP-300L có đường cong trạng thái khác polymer EP-500L, tuy cùng là nhựa PP của cùng nhà sản xuất Thậm chí, cùng loại polymer nhưng khác lô sản xuất cũng có thể có khác biệt về đường cong trạng thái Đó là lý do tại sao Moldflow® đã thử nghiệm với một lƣợng lớn các polymer để tìm ra các

HVTH: Nguyễn Khoa Triều MSHV:11040403 hệ số phương trình trạng thái (khác nhau) và xây dựng nên các đường cong trạng thái (khác nhau)

Kết hợp với sự khác biệt trong điều kiện vận hành thực của từng máy ép nhựa về điều kiện nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, độ rò rĩ, … chúng ta có các đường cong PVT riêng cho mỗi một quy trình cụ thể Tuy nhiên chúng vẫn có hình dạng cơ bản nhƣ trong hình 1.12

Mỗi đường cong trạng thái riêng này sẽ ảnh hưởng quyết định đến chất lượng sản phẩm của từng quy trình Do đó, luận văn này sẽ tìm hiểu đường cong trạng thái của một loại polymer nhất định trong điều kiện vận hành nhất định với máy ép nhựa và khuôn xác định Sau đó, so sánh đường cong trạng thái này với đường cong trạng thái của chính loại polymer đó đƣợc Moldflow® xây dựng bằng dụng cụ thí nghiệm của họ Sau đó, có những so sánh chất lƣợng sản phẩm thực tế so với mô phỏng.

MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN

1.3.1 Mục tiêu của luận văn

Áp dụng phương pháp hồi quy phi tuyến để thiết lập các hệ số của phương trình trạng thái thể hiện mối quan hệ giữa áp suất, thể tích riêng và nhiệt độ của polymer nóng chảy trong khuôn thí nghiệm có kênh dẫn nóng.

Dùng các kết quả ở trên mô phỏng với Moldflow® So sánh các kết quả đạt được với các phương pháp khác

1.3.2 Nội dung thực hiện của luận văn Để đạt đƣợc các mục tiêu đã đề ra, luận văn thực hiện các nội dung sau:

+ Xác định được phương pháp xây dựng đường cong PVT của polymer nóng chảy trong một khuôn thí nghiệm có kênh dẫn nóng

+ Tiến hành thí nghiệm để tính thể tích riêng

+ Xây dựng đường cong PVT từ kết quả thí nghiệm ở trên:

- Từ các kết quả P, V, T dùng mô hình hồi quy phi tuyến, phần mềm Excel Solver® hoặc SPSS® để tìm 13 tham số của phương trình trạng thái Tait hai miền cải tiến;

- Dựa vào các kết quả này tạo cơ sở dữ liệu vật liệu mới (material database) trong Moldflow®;

- Dùng dữ liệu kết quả này mô phỏng với Moldflow®

+ So sánh 2 phần mô phỏng từ :

* Dữ liệu PVT của vật liệu mới tạo từ phương pháp HRM;

* Dữ liệu PVT chuẩn của Moldflow® (tạo ra bởi thiết bị thí nghiệm Gnomix pvT® vốn dựa trên kỹ thuật chất lỏng hãm, confining-fluid technique)

+ Kết luận, phương hướng nghiên cứu tiếp theo

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIẢN ĐỒ PVT

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PVT

Trong phần này, các phương pháp khác nhau đo lường các đặc tính PVT được giới thiệu chi tiết, bao gồm các phương pháp đo truyền thống (kỹ thuật piston- xylanh và kỹ thuật chất lỏng hãm, confining-fluid technique), một vài kỹ thuật thực nghiệm cải tiến có xem xét đến tác động của tốc độ làm nguội, tốc độ trƣợt và áp suất, kỹ thuật đo trực tuyến sử dụng máy ép nhựa hoặc máy đùn, …

2.1.1 Các phương pháp đo truyền thống

Sử dụng một giãn nở kế là kỹ thuật phổ biến nhất để đo thể tích khối riêng nhƣ là một hàm của nhiệt độ và áp suất của các polymer Có hai nguyên lý khác nhau trong các kỹ thuật truyền thống đo PVT: Kỹ thuật piston-xylanh và kỹ thuật chất lỏng hãm (confining-fluid technique)

Kỹ thuật piston-xylanh (khuôn) (hình 2.1): Vật liệu đƣợc cho vào và đƣợc nén bên trong một khuôn rắn bởi một piston vừa khít với xylanh Trong suốt chu kỳ đo, thể tích của vật liệu được ghi nhận bằng việc đo lường độ dịch chuyển của piston Cả nhiệt độ và áp suất có thể đƣợc thay đổi Ƣu điểm của kỹ thuật này là thiết kế đơn giản

Nhƣợc điểm của kỹ thuật này là áp suất tác dụng vào không phải là áp suất thủy tĩnh do vật liệu dính vào thành khuôn (He & Zoller, 1994) Các vấn đề khác là khả năng rò rĩ giữa piston và xylanh và sự hình thành các khoảng trống trong polymer mẫu khi đông đặc

Kỹ thuật piston-xylanh được ứng dụng bởi Chang và các đồng tác giả (1996) để nghiên cứu đặc tính PVT của khí CO2 Họ đã sử dụng một thiết bị thí nghiệm PVT - 100 do công ty SWO, Đức sản xuất (xem hình 2.2).

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý kỹ thuật đo a/Piston-xylanh b/ Chất lỏng hãm [29]

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý thiết bị PVT100 (SWO Polytechnik GmbH, 1998)[29]

Từ khi các kỹ thuật piston đƣợc áp dụng, tác động áp suất trực tiếp lên mẫu, chúng loại bỏ được vấn đề nhiễm thủy ngân, mẫu bị nổi, không khí bị kẹt thường gặp trong các kỹ thuật đo gián tiếp – phương pháp chất lỏng hãm (confining-fluid technique), sẽ đƣợc trình bày trong phần sau Hơn nữa, một mao dẫn kế tốt

Trong khi phương pháp đo thể tích trực tiếp sử dụng piston có thể đo dữ liệu PVT, phương pháp gián tiếp yêu cầu thiết bị riêng biệt Khuyết điểm của phương pháp piston là rò rỉ qua khe hở piston và ứng suất trong mẫu không tương ứng với áp suất thủy tĩnh trong chất rắn Thêm vào đó, phương pháp này không thể nghiên cứu lịch sử nhiệt của mẫu rắn do sử dụng mẫu nóng chảy.

2.1.1.2 Kỹ thuật chất lỏng hãm ( confining-fluid technique)

Trong phương pháp gián tiếp này [1], việc đo lường không được được thực hiện trực tiếp trên vật mẫu Thay vào đó, một chất lỏng (thường là thủy ngân) tại một nhiệt độ đã biệt bao xung quanh vật mẫu Khi vật mẫu bị nén bởi chất lỏng, và sự thay đổi thể tích của toàn bộ hệ thống đƣợc đo đạc, sử dụng một biến thế vi sai tuyến tính (a linear variable differential transformer – LVDT)

Kỹ thuật chất lỏng hãm, confining-fluid technique (hình 2.1b.): Mẫu đƣợc cho vào trong một khoang rắn, và nó đƣợc ngâm chìm vào một chất lỏng (thủy ngân hoặc dầu silicon) Ô này đƣợc đóng kín bởi màng mềm hoặc ống xếp Ống xếp đƣợc dùng để tác động áp suất thủy tĩnh vào chất lỏng và polymer bằng cách giảm thể tích khoang, và ghi lại lũy kế của sự thay đổi thể tích của chất lỏng và polymer Thể tích riêng tuyệt đối của polymer có thể thu đƣợc bằng cách hiệu chỉnh hiệu của thể tích tương đối với thể tích riêng của chất lỏng hãm (confining-fluid technique)

Cả nhiệt độ và áp suất có thể đƣợc thay đổi Ƣu điểm của kỹ thuật này là [29]:

+ Áp suất là thủy tĩnh hoàn toàn vì mẫu đƣợc bao bọc bởi chất lỏng hãm ở cả trạng thái nóng chảy và trạng thái rắn;

+ Không có rò rĩ và ma sát

+ Sự thay đổi thể tích đo đƣợc thì không phải là chỉ của mẫu polymer;

+ Sự bịt kín của chất lỏng hãm: Vật mẫu có thể nổi lên trên chất lỏng hãm, trong trường hợp này, chất lỏng hoạt động như một piston và chất lỏng không bao phủ hoàn toàn vật mẫu;

+ Phản ứng có thể xảy ra giữa polymer và chất lỏng hãm

Cả hai chế độ đẳng nhiệt và đẳng áp của chu trình có thể đƣợc dùng với các thiết bị đo PVT gián tiếp [1] Trong chế độ đẳng nhiệt của chu trình, áp suất có thể hoặc là được tăng từng bước 10MPa từ 10MPa tới 200MPa, hoặc là giảm từ 200MPa xuống 10MPa Giá trị tương ứng của thể tích riêng tại áp suất khí quyển (0MPa) thu đƣợc nhờ ngoại suy Thể tích riêng quy chiếu (the reference specific volume) cần phải được xác định bởi phương pháp thay thế theo Tổ chức xã hội kiểm tra và vật liệu Mỹ (American Society for testing and materials – ATSM), phương pháp kiểm tra chuẩn D792 Thông tin về độ giãn nở thể tích và chỉ số nén cũng có thể thu đƣợc [1]

Sự thay đổi nhiệt độ đƣợc giới hạn trong khoảng 3-5 0 C/phút, và nó cũng được đo từ mẫu Vì vậy, nhiệt độ được thu thập dưới giả thuyết rằng hệ thống là cân bằng nhiệt, điều này có thể không đúng tại tốc độ làm nguội cao Một khó khăn khác là hệ thống làm nguội tạo ra một gradien nhiệt độ, điều này có thể tạo ra sai số về nhiệt độ [1]

Quach và Simha (1971) xây dựng một dụng cụ thí nghiệm dựa trên kỹ thuật chất lõng hãm Thủy ngân đƣợc dùng làm chất lỏng hãm Phạm vi hoạt động là 0 ≤

T ≤ 200 0 C và 1 ≤ P ≤ 200 MPa Quá trình hiệu chuẩn với benzene và thủy ngân cho thấy độ chính xác khi đo sự thay đổi của thể tích riêng là ±2*10 -4 cm 3 /g

Thiết bị thí nghiệm do Zoller và các đồng tác giả (1976) phát triển dựa trên kỹ thuật chất lỏng hãm cổ điển (hình 2.3) Đây là thiết bị được Moldflow® sử dụng để thu thập dữ liệu PVT Thiết bị PVT có ưu điểm hơn lưu tốc kế khi yêu cầu độ chính xác cao (0,0001 cm3/g) (Zoller&Fakhreddine, 1994) Trong phương pháp này, khoảng 1 gam mẫu polymer được đặt trong tế bào nén (áp kế) rắn.

Hình 2.3 Thiết bị thử nghiệm PVT Gnomix từ Zoller và các đồng tác giả (1976)

Barlow (1978) đã phát triển một giãn nở kế ống xếp với áp suất lên tới 280 MPa nhƣng nhiệt độ chỉ đạt tới 55 0 C Hệ thống thí nghiệm sử dụng giãn nở kế dạng ống xếp để đo sự thay đổi thể tích của mẫu

GIỚI THIỆU PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ

Phương trình trạng thái là công cụ quan trọng trong mô tả tính chất nhiệt động lực học của dung dịch lỏng và dung dịch khí-lỏng Spencer và Gilmore (1949) đã phát triển phương trình trạng thái đầu tiên sử dụng phương trình Van der Waals điều chỉnh cho polymer Phương trình trạng thái sử dụng dữ liệu thử nghiệm ở trạng thái nóng chảy, cao hơn nhiều so với nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh Trong số các mô hình biểu diễn thể tích riêng của polymer, phương trình trạng thái Tait là thuận tiện nhất và được sử dụng rộng rãi nhất.

HVTH: Nguyễn Khoa Triều MSHV:11040403 thái Tait mô tả tốt cả các polymer nóng chảy vô định hình và bán tinh thể Nó chỉ đƣợc dùng để diễn tả các đặc tính của các polymer tại những nhiệt độ trên nhiệt độ nóng chảy Tuy nhiên người ta đã phát triển thêm phương trình Tail 2 miền sửa đổi

Các mối liên hệ PVT có thể được trình bày bởi phương trình trạng thái Tait 2 miền:

Với: V(T,P) là thể tích riêng tại nhiệt độ T và áp suất P;

V 0 là thể tích riêng tại áp suất không làm chuẩn (áp suất khí quyển);

C = 0.0894 là hằng số phổ biến;

B thể hiện độ nhạy với áp suất của vật liệu

Yêu cầu cần hai miền nhiệt độ để mô hình hóa mối liên hệ PVT, bởi vì các tính chất nhiệt động lực học của các polymer thay đổi tại điểm chuyển tiếp sang trạng thái rắn

Nhiệt độ chuyển tiếp thể tích tại áp suất không đƣợc ký hiệu bởi b 5 , sự gia tăng tuyến tính của điểm chuyển tiếp theo áp suất đƣợc ký hiệu bởi b 6

Thể tích riêng thu được bằng cách ngoại suy đường cong áp suất bằng không với nhiệt độ chuyển tiếp được ký hiệu bởi b 1 Giá trị này là tương tự cho cả hai miền khi qua sự chuyển tiếp thủy tinh Tuy nhiên, khi vật liệu là bán tinh thể, sự chuyển tiếp nhờ sự kết tinh đƣợc phụ thêm bởi một sự thay đổi đột ngột trong thể tích riêng, do đó b1m (thể tích riêng nóng chảy tại b 5 và áp suất không) lớn hơn b 1s

Sự độc lập của nhiệt độ đối với thể tích riêng đƣợc đo bởi b 2 , trong khi b 3 và b 4 biểu thị đặc điểm B(T) trong trạng thái rắn và nóng chảy

Thể tích riêng trở nên nhạy với áp suất hơn khi tăng nhiệt độ khi b 4 dương Các hằng số b 7 , b 8 , b 9 biểu thị đặc điểm V 1 ở trạng thái rắn

Bảng 2.1 tổng kết ý nghĩa của 13 hệ số của phương trình Tait 2 miền b 5 , b 6 , b 1m , b 2m , b 3m , b 4m , b 1S , b 2S , b 3S , b 4S , b 7 , b 8 , và b 9 đƣợc xác định khi xử lý dữ liệu thí nghiệm PVT dùng hồi quy phi tuyến Phần mềm SPSS (SPSS Inc., Chicago, Illinois) có thể đƣợc sử dụng cho hồi quy phi tuyến

Trước khi tiến hành hồi quy phi tuyến, dữ liệu thí nghiệm nên được phân chia làm hai pha với nhiệt độ chuyển tiếp Với nhiệt độ chuyển tiếp tại áp suất khác, b 5 , b 6 nên được tính trước, sau đó tính một cách tách biệt b 1m , b 2m , b 3m , b 4m ở trạng thái nóng chảy và b 1s , b 2s , b 3s , b 4s , b 7 , b 8 , b 9 ở trạng thái rắn

Bảng 2.1 Ý nghĩa của các hệ số của phương trình Tait 2 miền

TT Tham số Tait Ý nghĩa vật lý

1 b 1m Giao điểm của đường trạng thái tan chảy v-T tại P=0, khi sự chuyển pha bắt đầu

2 b 2m Độ dốc của đường trạng thái tan chảy v-T tại P=0, nó biểu thị độ lớn của hệ số giãn nở nhiệt ở pha lỏng

3 b 1s Giao điểm của đường trạng thái rắn v-T tại P=0, nó biểu thị độ lớn của hệ số giãn nở nhiệt ở pha rắn

4 b 2s Độ dốc của đường trạng thái rắn v-T tại P=0

5 b 3m Biểu thị đặc điểm B(T) trong trạng thái rắn

6 b 4m Biểu thị đặc điểm B(T) trong trạng thái rắn

7 b 3s Biểu thị đặc điểm B(T) trong trạng thái nóng chảy

8 b 4s Biểu thị đặc điểm B(T) trong trạng thái nóng chảy

Nhiệt độ chuyển pha thủy tinh đối với polymer vô định hình; và nó là nhiệt độ chuyển pha rắn - tan chảy tại P=0 đối với các polymer bán tinh thể

Tỷ lệ thay đổi của T g theo áp suất đối với các polymer vô định hình; và hằng số vật liệu của sự phụ thuộc của nhiệt độ chuyển pha rắn – tan chảy vào áp suất đối với các polymer bán tinh thể

11 b 7 Biểu thị đặc điểm V 1 ở trạng thái rắn

12 b 8 Biểu thị đặc điểm V 1 ở trạng thái rắn

13 b 9 Biểu thị đặc điểm V 1 ở trạng thái rắn Để tính được các hệ số của phương trình Tait hai miền ở trên, ta phải dùng phương pháp hồi quy phi tuyến Để thực hiện hồi quy phi tuyến, ta có thể dùng Excel Solver®, SPSS® hoặc các phần mềm xử lý số liệu khác Trong luận văn này, xin sử dụng SPSS® là một phần mềm xử lý số liệu khá phổ biến để thực hiện hồi quy phi tuyến, tính các hệ số của phương trình Tait hai miền.

PHƯƠNG PHÁP HỒI QUY PHI TUYẾN

Trong luận văn này, xin sử dụng phần mềm SPSS® phiên bản 16.0 của hãng SPSS® để thực hiện hồi quy phi tuyến [9]

Giả sử phương trình hồi quy có dạng T = a 1 *P + a 2 *V Nhiệm vụ của hồi quy là tìm các hệ số a 1 và a 2

Các bước cụ thể như sau:

Bước 1 Nhập dữ liệu vào cửa sổ “Data View”

Bước 2 Vào mục “Analyze”, chọn phần “Regression”, chọn hạng mục

“Nonlinear”, bảng sau sẽ xuất hiện, hình 2.21:

Hình 2.21 Cửa sổ hồi quy phi tuyến

Bước 3 Nhập “T” vào mục “Dependent”

Bước 4 Nhập các hệ số a1 và a2 vào “Parameters”, hình 2.22

Hình 2.22 Cửa sổ hệ số hồi quy phi tuyến

Theo [9], giá trị bắt đầu của các hệ số phải càng sát với giá trị mong muốn càng tốt Khi đó, quá trình xử lý hồi quy sẽ ngắn nhất và cho kết quả hợp lý nhất

Bước 5 Nhập phương trình hồi quy vào ô “Model Expression”

Bước 6 Đọc kết quả hồi quy của các hệ số trong cửa sổ “SPSS Viewer”.

PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TẠO SẢN PHẨM VỚI

Sau khi có các hệ số phương trình Tait theo phương pháp hồi quy phi tuyến như mục 2.3, ta nhập các hệ số này vào phần mềm Moldflow® Phần mềm sẽ xây dựng trực quan đồ thị các đường cong PVT Đồng thời, phần mềm này cho phép mô phỏng quá trình ép nhựa tạo sản phẩm và kiểm tra các lỗi sản phẩm (nếu có).

Trong luận văn này, xin sử dụng phần mềm Moldflow® phiên bản 2012 của hãng Autodesk® để mô phỏng và kiểm tra sự co rút và cong vênh cho sản phẩm nhựa dùng dữ liệu PVT [4, 10, 29]

2.4.1 Mô phỏng sự co rút và cong vênh của sản phẩm nhựa dùng dữ liệu PVT của Moldflow®

Các mối quan hệ PVT của polymer là các nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới độ co rút và cong vênh của các sản phẩm nhựa Moldflow® sử dụng những ƣu điểm của phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng quá trình hình thành vật thể và nghiên cứu những nguyên nhân chính gây ra lỗi Ý tưởng căn bản là tạo ra một mô hình hình học để phân tích

2.4.1.1 Nhập mô hình sản phẩm 3D dạng IGS vào chương trình Moldflow® Lệnh: Import (hình 2.23)

Hình 2.23 Nhập mô hình sản phẩm 3D dạng IGS

2.4.1.2 Tiến hành tạo lưới cho mô hình Lệnh: Mesh.

2.4.1.3 Định vị trí cổng phun Lệnh: Injection Locations.

2.4.1.4 Sao chép mô hình sản phẩm trên để tạo số sản phẩm mong muốn trong một khuôn Lệnh: Cavity Duplication.

2.4.1.5 Tạo hệ thống kênh dẫn nóng cho khuôn Lệnh: Runner system (hình 2.24).

Hình 2.24 Tạo hệ thống kênh dẫn nóng

Lưu ý, mặt phẳng Z (Top runner plane Z) chính là mặt phẳng chứa các nhánh nóng (hot drop) của HRM; đây cũng chính là nơi kết thúc của bạc cuống phun của HRM Ta thiết định giá trị này bằng các kích thước có trong bản vẽ HRM từ nhà cung cấp

Khi định vị trí bạc cuống phun (sprue), chọn “Center of Mold” khi khuôn có nhiều miệng phun

2.4.1.5 Lựa chọn chế độ phân tích cân bằng dòng chảy trong kênh dẫn Lệnh: Analysis Sequence

2.4.1.6 Lựa chọn vật liệu Lệnh: Select Material (hình 2.25).

Hình 2.25 Lựa chọn vật liệu có sẵn trong cơ sở dữ liệu của Moldflow®

2.4.1.7 Sau đó tiến hành chọn phương pháp ép, thiết lập các thông số quy trình Lưu ý các thông số quy trình ép nhựa đều dùng các thông số đề nghị bởi Moldflow® Cho máy tiến hành phân tích, sau khi có kết quả phân tích, ta tiến hành tạo báo cáo Lệnh: Process Settings, và Report

2.4.1.8 Đọc các kết quả phân tích Dùng Moldflow® phân tích quá trình ép nhựa, ta có thể thay đổi hệ thống kênh dẫn, điều kiện ép nhựa để đạt kết quả tốt nhất

2.4.2 Xác định các thông số của phương trình trạng thái từ

Từ cơ sở dữ liệu của Moldflow®, ta có các hệ số của phương trình Tait 2 miền của nhựa PP Moplen EP300L®, xem bảng 2.2

Bảng 2.2 Các hệ số của phương trình Tait 2 miền của nhựa PP Moplen

TT Tham số Tait Giá trị Đơn vị

2.4.3 Mô phỏng sự co rút và cong vênh của sản phẩm nhựa dùng dữ liệu PVT thu đƣợc từ thí nghiệm

2.4.3.1 Trong quá trình vận hành máy, dùng các thông số thu đƣợc từ Moldflow® làm chuẩn; tinh chỉnh quanh các thông số này để đạt đƣợc các kết quả tốt nhất

2.4.3.2 Giả sử trong khâu xử lý dữ liệu, từ các kết quả P, V, T đã dùng mô hình hồi quy phi tuyến, phần mềm Excel Solver® hoặc SPSS® để tìm 13 tham số của phương trình trạng thái Tait hai miền cải tiến Từ các kết quả này, ta tạo cơ sở dữ liệu về vật liệu mới trong Moldflow® (hình 2.26)

Hình 2.26 Tạo cơ sở dữ liệu vật liệu trong Moldflow®

Nhập kết quả thí nghiệm, kết quả xử lý số liệu vào cơ sở dữ liệu (hình 2.27)

Hình 2.27 Tạo cơ sở dữ liệu vật liệu trong Moldflow®

2.4.3.3 Tiến hành mô phỏng tương tự như trong phần 2.4.1 nhưng chọn cơ sở dữ liệu mới tạo ra thay vì cơ sở dữ liệu vật liệu của Moldflow®.

THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU

SẢN PHẨM

Sản phẩm thí nghiệm đƣợc lấy từ một đề tài khác, có hình dạng và kích thước như sau:

Hình 3.1 Các kích thước của sản phẩm thí nghiệm

Mẫu sản phẩm thí nghiệm đƣợc thiết kế theo tiêu chuẩn ISO 3167, hình 3.1

Với những ai quan tâm, xin xem chi tiết tất cả các bản vẽ trong đĩa CD đính kèm, thƣ mục “Mold drawing”

Trong luận văn này, xin sử dụng nhựa PP Moplen EP300L® của hãng LyondellBasell® cho thí nghiệm Loại nhựa này đƣợc chọn vì các lý do sau:

- Lý do kỹ thuật: Nhựa PP Moplen EP300L® của hãng LyondellBasell® đã đƣợc Moldflow® thử nghiệm và chuẩn hóa toàn bộ dữ liệu về tính chất vật lý, 13 tham số của phương trình Tait hai miền cải tiến, … các thông số

HVTH: Nguyễn Khoa Triều MSHV:11040403 vận hành máy đề nghị, … Thuận lợi cho việc so sánh các số liệu thực nghiệm trên bộ chia kênh dẫn nóng với dữ liệu PVT chuẩn của Moldflow® (Tạo ra bởi thiết bị thí nghiệm Gnomix PVT vốn dựa trên kỹ thuật chất lỏng hãm [10])

- Lý do kinh tế: Loại nhựa này hiện đang được sử dụng tại xưởng ép nhựa mà đề tài này chọn để thử nghiệm Do đó, khi thử nghiệm sẽ không tốn nhựa xả, tiết kiệm thời gian và tiền thử khuôn

- Lý do khác: Theo quan sát của tác giả tại một số xưởng sản xuất nhỏ trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh sản xuất các sản phẩm gia dụng, đồ chơi trẻ em, … nhựa PP đƣợc sử dụng rất phổ biến Nghiên cứu các tính chất nhựa PP Moplen EP300L® sẽ có thể mở ra ứng dụng tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ, đồng thời thuận tiện cho các nghiên cứu sâu hơn

- Moplen EP300L® là một chất đồng trùng hợp (a heterophasic copolymer), phù hợp cho ép phun, có tính nén tốt;

- Moplen EP300L® đƣợc sử dụng rất rộng rãi, chẳng hạn nhƣ đồ gia dụng, thùng, hộp xếp, đồ chơi, …

Phương pháp kiểm tra được sử dụng: ISO;

Dùng cho: Ép phun, ép đùn;

Bảng 3.1 Đặc tính của nhựa Moplen EP300L®

Các tính chất tiêu biểu Phương pháp Giá trị + Đơn vị

Lưu lượng nhựa nóng chảy (MFR)

Lưu lượng khối lượng nhựa nóng chảy (230°C/2.16Kg) ISO 1183 8 cm³/10min

Mô đun sức căng (Tensile Modulus) ISO 527-1, -2 1250 MPa Ứng suất căng (Tensile Stress) khi uốn ISO 527-1, -2 26 MPa

Biến dạng kéo khi đứt ISO 527-1, -2 > 50%

Biến dạng kéo khi uốn ISO 527-1, -2 6% Độ nén

Sức bền va đập Charpy không vết khía

(23 °C, Loại 1, Edgewise) No Break kJ/m²

Sức bền va đập Charpy có vết khía

Kéo sợi/Gãy nhiệt độ chuyển tiếp ISO 6603-2 -47 0 C Độ cứng Độ cứng theo vết lõm bi (H 358/30) ISO 2039-1 53 MPa

Nhiệt Độ lệch nhiệt độ B (0.45 MPa)

Nhiệt độ hóa mềm Vicat

MÁY

1 Máy ép nhựa dùng cho thí nghiệm: CLF-250T (hình 3.2)

Hình 3.2 Máy ép nhựa CLF-250T

Hãng sản xuất: Chan Lih Fa, Đài Loan;

Màn hình điều khiển: Màn hình màu TFT-5.7 inches;

Bảng 3.2 Đặc điểm kỹ thuật của máy CLF-250T

Mô tả Đơn vị clf 250t injection unit Đường kính trục vít mm 60

Tỷ số l/d của trục vít l/d 20

Cỡ shot (lý thuyết) cm 3 550

Trọng lƣợng phun (ps) g 500 Áp lực phun MPa 170

Vận tốc trục vít rpm 0-180 clamping unit

Hành trình trục khuỷu mm 550

Khoảng cách giữa các thanh ngang mm 550*550

Bề dày khuôn tối đa mm 600

Bề dày khuôn tối thiểu mm 250

Số lói cây 7 others Áp lực bơm tối đa MPa 17.5

Công suất động cơ bơm kW 30

Trọng lƣợng máy t 10 Đời máy 1993, đây là máy nhập từ Đài Loan

2 Máy ép nhựa dùng cho thí nghiệm: IN-200 (hình 3.3)

Hình 3.3 Máy ép nhựa IN-200

Hãng sản xuất: INJEMAX INJECTION MOULDING CO., LTD, Đài Loan; Loại: 200T;

Bảng 3.3 Đặc điểm kỹ thuật của máy IN-200

Phun Đường kính trục vít (mm) 45 Thể tích Shot (lý thuyết)(cm 3 ) 560

Trọng lƣợng phun (g) 505 Áp lực phun (Mpa) 152

Tỷ số l/d của trục vít 18.9 Năng suất hóa dẻo (g/s) 27 Vận tốc trục vít (rpm) 180 Đường kính phỏng cầu(srmm) 20

Kẹp Lực kẹp khuôn (KN) 2000

Hành trình trục khuỷu (mm) 400

Khoảng cách giữa các thanh ngang (mm) 480×460

Lực lói (KN) 50 Đường kính lỗ (mm) 160

Công suất nhiệt (KW) 8 Áp lực bơm tối đa (Mpa) 16 Công suất động cơ bơm (HP) 20 Kích thước máy (m) 5.3×1.7×2

Trọng lƣợng máy (T) 6.8 Đời máy 1992, đây là máy nhập từ Đài Loan.

KHUÔN CÓ KÊNH DẪN NÓNG

Thiết bị HRM có sẳn tại Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia Điều Khiển Số Và Kỹ Thuật Hệ Thống (DCSELAB) Thông tin cơ bản về bộ HRM nhƣ sau [24]:

- Nhà cung cấp: YUDO, Hàn Quốc;

- Nhiệt độ môi trường làm việc: -10 0 C – 50 0 C;

Hình 3.4 giới thiệu bản vẽ lắp của bộ HRM

Hình 3.4 Bản vẽ lắp của bộ HRM

Hình 3.5 giới thiệu bộ HRM (kênh dẫn nóng khi chƣa lắp vào khuôn và đầu nối của nó với bộ kiểm soát nhiệt độ

Hình 3.5 Bộ HRM khi chưa lắp vào khuôn

Hình 3.6 giới thiệu bộ kiểm soát nhiệt độ Bộ kiểm soát nhiệt độ có 5 đơn vị kiểm soát nhiệt độ Trong đó, 4 đơn vị kiểm soát nhiệt độ 4 vùng trên HRM và một đơn vị dự trữ

Hình 3.6 Bộ kiểm soát nhiệt độ

Sau khi có sản phẩm nhƣ hình 3.1, và bộ HRM nhƣ hình 3.5, ta tiến hành thiết kế khuôn

Hình 3.7 Bản vẽ lắp của nữa khuôn phần di động

Hình 3.7 giới thiệu bản vẽ lắp của nữa khuôn phần di động Hình 3.8 giới thiệu bản vẽ lắp của khuôn.

Hình 3.8 Bản vẽ lắp của khuôn

Sau khi có các bản vẽ thiết kế của khuôn, ta tiến hành chế tạo khuôn Khuôn được chế tạo tại công ty TNHH thương mại và dịch vụ cơ khí Nam An Hình 3.9 giới thiệu ảnh thực của nữa khuôn phần di động tương ứng với bản vẽ ở hình 3.7

Hình 3.9 Nữa khuôn phần di động

Hình 3.10 giới thiệu ảnh thực của khuôn phần di động tương ứng với bản vẽ lắp ở hình 3.8

Hình 3.10 Hình thực của khuôn

THIẾT LẬP QUY TRÌNH ĐO

Sau khi tìm được phương pháp xác định PVT, tìm hiểu phương trình trạng thái, có các thiết bị bộ HRM, khuôn, ta thiết lập quy trình thí nghiệm

Bảng 3.4.Quy trình thí nghiệm đề nghị

Quy trình Thiết bị Ghi chú

- Máy sản xuất bắt đầu ở chế độ tự động;

- Sau 4 chu kỳ liên tiếp với cùng cỡ shot, các biến đƣợc ghi nhận;

- Không lấy sản phẩm trong khuôn ra mà tiếp tục phun nhựa vào bộ kênh dẫn nóng để quan sát và tính toán sự biến thiên thể tích

- Các biến đƣợc ghi nhận thủ công vào thời điểm kết thúc quá trình phun chuyển sang quá trình giữ áp

- Máy ép phun có hiển thị vị trí trục vít

- Bộ kiểm soát nhiệt độ nối với HRM

Công thức tính thể tích riêng:

Trong đó biến thiên thể tích: ( )

Yêu cầu cần xác định / tính đƣợc các thông số sau:

1/ Đường kính barrel D b (cm) Phụ thuộc vào máy 2/ Vị trí ban đầu của trục vít SP 0 (cm) Đọc trên máy trước khi phun

3/ Vị trí sau cùng của trục vít SPf (cm) Đọc trên máy sau khi phun, khi bắt đầu chuyển sang pha giữ áp

4/ Độ rò qua van một chiều sử dụng kết quả từ [1], tương đương VL 0.0003 cm 3 cho mỗi lần phun

5/ Thể tích bộ HRM VHRM (cm 3 )

6/ Thể tích nozzle V N (cm 3 ) Đo và tính

7/ Độ biến thiên của các thể tích do giãn nở nhiệt Bỏ qua

8/ Tỷ trọng tan chảy tại áp suất khí quyển ρ 0,T (g/cm 3 ) sử dụng kết quả từ Moldflow®

9/ Nhiệt độ cài đặt từ 160 – 240 0 C với ∆T = 10 0 C: Nhiệt độ cài đặt / đọc từ bộ kiểm soát nhiệt của HRM

10/ Áp suất cài đặt có 5 mức từ 0 MPa, tùy thuộc vào loại nhựa Áp suất phun của máy

*Xác định các thông số đầu vào: Nhiệt độ và áp suất cho thử nghiệm

Từ dữ liệu của Moldflow®, đồ thị PVT của Moplen EP300L® nhƣ hình 3.11:

Hình 3.11 Đồ thị PVT của nhựa PP Moplen EP300L®

Nhiệt độ chuyển tiếp của nhựa là 125 0 C hay 398.15 K

Vì nhựa bắt đầu nóng chảy ở 125 0 C, theo đề nghị về an toàn máy của người vận hành, nhiệt độ bắt đầu là 160 0 C Từ thực tế giải bài toán hồi quy phi tuyến với SPSS® của tác giả cho thấy, để tìm 2 hệ số hồi quy cần ít nhất là 9 bộ số liệu trở lên để kết quả tương đối giống nhau (chính xác), khi bắt đầu giảm xuống 7 bộ số liệu, kết quả thay đổi đột ngột Và do thời gian thay đổi nhiệt độ của máy ép nhựa rất lâu, khoảng 30 phút cho 10 0 C, do đó chọn ∆T = 10 0 C

Dựa vào đồ thị PVT của nhựa PP Moplen EP300L®, ban đầu chọn 5 mức áp suất từ 0 MPa tới 200 MPa, nhƣng do máy ép nhựa không chịu nổi lực phun lớn, bị xì nhựa và nhỏng ben nên phải chọn các mức áp suất nhỏ hơn, tối đa 50 MPa.

THỰC HIỆN MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH VỚI MOLDFLOW®

Trước khi tiến hành thực nghiệm, ta dùng phần mềm Moldflow® mô phỏng quá trình ép nhựa

Mục đích của quá trình này là:

- Tìm ra những thông số điều kiện vận hành máy ép nhựa đề nghị từ Moldflow® Trong quá trình thử nghiệm thực, các thông số quá trình sẽ đƣợc tinh chỉnh xung quanh các thông số đề nghị này;

- Tìm hiểu trước những lỗi có thể có của sản phẩm trong quá trình chạy thử;

- Làm cơ sở để so sánh kết quả thực nghiệm và dữ liệu của Moldflow®

Nhập mô hình 3D dạng IGES vào chương trình Moldflow® với các thông số đầu vào nhƣ trong phụ lục B

Hình 3.12 cho thấy mô hình lưới hữu hạn của mẫu thử Số lưới tính toán là

1948 và dạng lưới là phần tử tam giác 3 nút

Hình 3.12 Mô phỏng Moldflow® với dữ liệu chuẩn

Kết quả mô phỏng đƣợc trình bày trong phụ lục C Các kết quả này sẽ đƣợc so sánh với các kết quả mô phỏng bằng các giá trị thực nghiệm

Ta có điều kiện vận hành máy ép nhựa đề nghị từ Moldflow® đƣợc trình bày trong phụ lục C

Từ kế quả mô phỏng, ta có một số nhận xét sau:

Sản phẩm có độ co rút lớn 14,08%, đòi hỏi kỹ thuật viên vận hành máy móc phải chú ý điều chỉnh các thông số như áp suất phun, thời gian làm nguội để giảm thiểu tối đa hiện tượng này.

- Sản phẩm có thể có vết nối ở giữa; cần lưu ý với kỹ thuật viên chạy máy để tinh chỉnh các điều kiện nhiệt độ nhựa, nhiệt độ khuôn, vận tốc phun, … để hạn chế tối đa hiện tƣợng này;

- Sản phẩm có thể có hiện tƣợng thoát khí không tốt ở hai đầu và ở giữa Về hiện tượng này, đã thiết kế cây pin đẩy ở giữa sản phẩm để hỗ trợ thoát khí, lưu ý nhà làm khuôn mài nhẹ hai đầu để dễ thoát khí Đồng thời, trong quá trình thực

HVTH: Nguyễn Khoa Triều MSHV:11040403 nghiệm, lưu ý với kỹ thuật viên chạy máy tinh chỉnh các điều kiện thời gian, áp lực phun, … để hạn chế tối đa hiện tƣợng này.

TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM

Thời gian: 18:00 – 21:30 ngày 17/05/2013; Địa điểm: Công ty TNHH Hoàng Thu, quận 8, thành phố Hồ Chí Minh; Thiết bị: Khuôn có kênh dẫn nhựa nóng, máy CLF-250T;

Loại nhựa: PP Moplen EP300L®

Quy trình lên khuôn chuẩn bị thí nghiệm nhƣ trong phụ lục D Thông số áp suất và nhiệt độ là thông số đầu vào đƣợc cài đặt trên máy, thông số vị trí trục vít là thông số đầu ra, đƣợc đọc trực tiếp trên màn hình điều khiển của máy Hình 3.13 giới thiệu màn hình điều khiển của máy và vị trí đọc thông số đầu ra: Vị trí trục vít Hình 3.14 trình bày sản phẩm

Hình 3.13 Màn hình điều khiển máy ép nhựa CLF-250T

Hình 3.14 Sản phẩm thí nghiệm bằng nhựa PP

Sau khi tiến hành thí nghiệm, ta đƣợc bảng kết quả nhƣ sau:

Bảng 3.5 Bảng ghi nhận số liệu vị trí trục vít lần 1

SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf

Từ bảng kết quả trên, ta có nhận xét nhƣ sau:

- Ngay từ lần thử đầu tiên với mức áp suất nhỏ nhất, đã có hiện tƣợng xì nhựa tại vị trí tiếp xúc giữa vòi phun của máy và bạc cuống phun của khuôn;

- Kiểm tra và phát hiện thấy vòi phun của máy (nozzle) bị mòn không thể tiếp tục tiến hành thí nghiệm, nên ta dừng thí nghiệm và kết quả là buổi thí nghiệm này ta chỉ có một cặp số liệu;

- Do hiện tƣợng xì nhựa, áp suất trong bộ HRM không đạt nhƣ yêu cầu của thí nghiệm;

- Sản phẩm bị co rút

Do đó, cần phải tiến hành thực nghiệm lần hai

Thời gian: 13:00 – 21:30 ngày 02/06/2013; Địa điểm: Công ty TNHH Hoàng Thu, quận 8, thành phố Hồ Chí Minh; Thiết bị: Khuôn có kênh dẫn nhựa nóng, máy IN-200;

Loại nhựa: PP Moplen EP300L, PA Durethan D.BKV30 H1.0

Quy trình lên khuôn chuẩn bị thí nghiệm tương tự như lần 1 Thông số áp suất và nhiệt độ là thông số đầu vào đƣợc cài đặt trên máy, thông số vị trí trục vít là thông số đầu ra, đƣợc đọc trực tiếp trên màn hình điều khiển của máy Màn hình điều khiển của hai loại máy CLF-250T và IN-200 giống nhau, đều là loại SH-900 Hình 3.15 dưới đây là sản phẩm của quá trình thử nghiệm Màu trắng là nhựa PP, màu xám ngà là nhựa PA

Hình 3.15 Sản phẩm thực nghiệm bằng nhựa PP (màu trắng) và PA (màu xám ngà)

Sau khi tiến hành thí nghiệm, ta được bảng kết quả như sau, lưu ý trong bảng kết quả này, các mức áp suất thấp hơn nhiều so với bảng kết quả của thực nghiệm lần 1:

Bảng 3.6 Bảng dữ liệu vị trí trục vít

SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf SPo SPf

Nhận xét thực nghiệm lần 2:

- Vẫn có hiện tƣợng xì nhựa tại vị trí tiếp xúc giữa vòi phun của máy và bạc cuống phun của khuôn, tuy không nhiều, do trước khi tiến hành thí nghiệm đã mài rà vòi phun của máy và bạc cuống phun của khuôn;

- Bảng kết quả ở trên là kết quả thực nghiệm với nhựa PP;

- Việc ghi nhận số liệu vị trí trục vít đƣợc thực hiện thủ công

Kết luận: Ta chọn dữ liệu của lần thực nghiệm thứ hai để tính thể tích của nhựa tại các điều kiện nhiệt độ áp suất khác nhau

XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG PVT TỪ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CÒN THIẾU

4.1.1 Tính tỷ trọng tan chảy tại áp suất khí quyển

Từ hình 3.11, đồ thị PVT của nhựa PP Moplen EP300L®, ta tính đƣợc các giá trị V 0,T (cm 3 /g) Lấy nghịch đảo V 0,T (cm 3 /g), ta sẽ đƣợc ρ 0,T (g/cm 3 )

Kết quả đƣợc trình bày trong bảng 4.1 sau:

Bảng 4.1 Bảng kết quả tính tỷ trọng tan chảy tại áp suất khí quyển theo

240 1.3694 0.7303 Để có kết quả này, Moldflow® tiến hành thử nghiệm cho từng loại nhựa bằng thiết bị thí nghiệm Gnomix PVT vốn dựa trên kỹ thuật chất lỏng hãm [10]

Sử dụng thiết bị thí nghiệm chuyên dụng như RH7-2 hoặc Gnomix được coi là phương pháp tối ưu để xác định tỷ trọng tan chảy của nhựa ở điều kiện áp suất khí quyển Tuy nhiên, do các hạn chế về điều kiện, việc sử dụng các thiết bị này không phải lúc nào cũng khả thi.

HVTH: Nguyễn Khoa Triều MSHV:11040403 chất còn hạn chế và để dễ dàng chạy chương trình mô phỏng, so sánh kết quả với Moldflow® nên trong luận văn này xin đƣợc chọn sử dụng các kết quả từ Moldflow®

4.1.2 Tính thể tích bộ HRM

Trường hợp tối ưu là có được thông số thể tích bộ HRM, VHRM từ nhà cung cấp (YUDO) Tuy nhiên, do bí mật công nghệ nên YUDO đã không cung cấp thông số này Do đó, ta tiến hành một quy trình ngƣợc: Dựa vào catalogue của YUDO và phần mềm 3D để vẽ và tính thể tích bộ HRM Kết quả ta được 2 trường hợp Sau đó, dùng kết quả thực nghiệm để xác nhận trường hợp nào là phù hợp

Nhƣ phụ lục A đã trình bày, theo các nhà cung cấp, về mặt lý thuyết ta có thể biết đƣợc thể tích của bộ kênh dẫn nóng nhờ trọng lƣợng của lƣợng nhựa trong đó Nhưng thực tế chạy máy ép nhựa chúng ta chưa thể áp dụng phương pháp này Như vậy, công thức (7) dùng để tính toán thể tích riêng thiếu đi một thông số đầu vào là

Theo phụ lục A, như đã tính toán, ta có hai trường hợp V HRM như sau:

Bảng 4.2 Các trường hợp thể tích bộ kênh dẫn nóng

Các trường hợp đường kính kênh dẫn Thể tích tổng của bộ kênh dẫn nóng ϕ 1.0 cm 52.359 cm 3 ϕ 1.2 cm 72.311 cm 3

Do đó, ta sẽ dùng các dữ liệu thực nghiệm (bảng 3.6), ở mức áp suất 50 MPa, tính toán thể tích riêng đối với cả hai trường hợp trên, sau đó so sánh với dữ liệu chuẩn của Moldflow® (Hình 3.11) Từ đó, một cách tương đối chính xác, chọn ra thể tích V HRM Sau đó, ta dùng kết quả này tính toán cho toàn bộ dữ liệu thực nghiệm

Kết quả đƣợc tóm tắt nhƣ sau:

Bảng 4.3 Kết quả tính chọn V HRM

SP f V HRM1 V HRM2 V 50,T1 V 50,T2 V Moldflow ∆ HRM1 ∆ HRM2

0C mm cm 3 cm 3 cm 3 /g cm 3 /g cm 3 /g % %

Ta chọn thể tích của bộ kênh dẫn nóng là 52.359 cm 3 có sai lệch so với dữ liệu chuẩn của Moldflow® lớn nhất là 0.47% (trong khi dùng 72.311 cm 3 có độ sai lệch lớn nhất là 1.76%.

TÍNH TOÁN THỂ TÍCH RIÊNG

Dùng các công thức (7) và (15), từ bảng dữ liệu vị trí trục vít (Bảng 3.6), ta thu đƣợc các kết quả thể tích riêng nhƣ sau:

Bảng 4.4 Kết quả tính thể tích riêng

Các công thức tính cụ thể xin tham khảo file Excel® đính kèm trong đĩa CD: Data analysis.xlsx.

TÍNH TOÁN CÁC HỆ SỐ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI

Từ các dữ liệu PVT này, dùng SPSS® thực hiện hồi quy phi tuyến tính các hệ số của phương trình trạng thái

Các hệ số b 1S , b 2S , b 3S , b 4S , b 7 , b 8 , và b 9 mô tả phương trình trạng thái của polymer ở thể rắn Do đặc trƣng của bộ kênh dẫn nóng, làm thử nghiệm khi gắn trực tiếp trên máy ép phun, nhựa luôn chảy lỏng, nên phương pháp này không nghiên cứu đƣợc các thông số trên Vì vậy, ở đây ta sử dụng các thông số chuẩn của Moldflow®, nhƣ đã trình bày trong bảng 2.2

Trong khi b5 và b6 được tính tại điểm chuyển pha từ trạng thái rắn sang lỏng, công thức được sử dụng chỉ ước tính sự thay đổi thể tích từ đầu trục vít đến kênh dẫn nóng Do đó, hai thông số chuẩn của Moldflow® từ Bảng 2.2 được áp dụng tại đây.

Do đó, trong phạm vi luận văn này, tác giả chỉ nghiên cứu, tính toán các hệ số b 1m , b 2m , b 3m , b 4m Trong trường hợp tối ưu là sử dụng một thiết bị thí nghiệm đo thể tích riêng của nhựa tại trạng thái rắn và chuyển tiếp nhƣ RH7-2 hay Gnomix thì vẫn có thể dùng phương pháp được sử dụng trong luận văn này để tính các hệ số còn lại

Xử lý hồi quy phi tuyến các số liệu trong bảng 3.7, SPSS® có thể lấy dữ liệu trực tiếp từ Excel® Cách trình bày dữ liệu nhƣ bảng 3.8 sau:

Bảng 4.5 Cách trình bày dữ liệu PVT trong Excel®

Các số liệu và công thức tính chi tiết xin tham khảo file đính kèm trong đĩa CD: Data analysis.xlsx

File dữ liệu của SPSS® được lưu dưới tên: Data analysis by SPSS.sav

Tiến hành hồi quy phi tuyến với các trình đơn nhƣ hình 4.1 sau:

Hình 4.1 Các trình đơn hồi quy phi tuyến

Dùng phương trình (12) với phương pháp hồi quy để tính b1m và b 2m Lưu ý b5 458.15 K

Gán các biến và nhập phương trình vào SPSS® như hình 4.2 sau:

Hình 4.2 Nhập phương trình hồi quy để tính b 1m và b 2m

Kết quả: b 1m = 0.001282 m 3 / kg; b 2m = 1.910498e-006 m 3 / kg.K, hình 4.3

95% Confidence Interval Lower Bound Upper Bound b1m 001 000 001 001 b2m 1.910E-6 000 1.688E-6 2.133E-6 b3m 1.000E6 000 999999.000 999999.000 b4m 005 000 005 005

Hình 4.3 Kết quả các tham số b 1m và b 2m

Kết quả được lưu trong tập tin: Data analysis by SPSS - Output.spv Lưu ý các hệ số b 3m và b 4m vẫn là các giá trị đƣợc gán ban đầu, chƣa thực hiện tính toán

Sau đó, dùng phương trình (8), (13) để tính các hệ số b 3m và b 4m Gán các biến và nhập phương trình vào SPSS® như hình 4.4 sau:

Hình 4.4 Nhập phương trình hồi quy để tính b 3m và b 4m

95% Confidence Interval Lower Bound Upper Bound b1m 001 000 001 001 b2m 1.000E-6 000 1.000E-6 1.000E-6 b3m 8.020E7 1.676E6 7.679E7 8.362E7 b4m 006 001 004 007

Hình 4.5 Kết quả các tham số b 3m và b 4m

Kết quả được lưu trong tập tin: Data analysis by SPSS - Output.spv Lưu ý các hệ số b 1m và b 2m vẫn là các giá trị đƣợc gán ban đầu, không thực hiện tính toán

Ta đƣợc các kết quả nhƣ sau:

Bảng 4.6 Các hệ số của phương trình Tait 2 miền của nhựa PP Moplen

EP300L® được tính bằng SPSS®

TT Tham số Tait Giá trị Đơn vị

Kết luận: Ta được phương trình trạng thái Tait 2 miền như sau:

Các hệ số của các phương trình phụ như trong bảng 4.7 sau:

Bảng 4.7 Kết quả các hệ số của phương trình Tait 2 miền của nhựa PP Moplen

TT Tham số Tait Giá trị Đơn vị Ghi chú

DÙNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM MÔ PHỎNG VỚI MOLDFLOW®

MOLDFLOW® Đầu tiên, ta dùng các hệ số của phương trình Tait 2 miền của nhựa PP Moplen EP300L® đƣợc tính bằng SPSS® từ phần trên tạo một cơ sở dữ liệu mới trong Moldflow® File này được lưu bằng tên “EP300L-New data.udb” trong đĩa CD đính kèm

Sau đó, ta tiến hành mô phỏng với file cơ sở dữ liệu mới này Quy trình tương tự như phần 2.4 ở trên Lưu ý chọn loại vật liệu từ cơ sở dữ liệu mới tạo ra như hình 4.6 dưới đây

Hình 4.6 Chọn loại vật liệu mới khi mô phỏng

Kết quả mô phỏng đƣợc trình bày trong phụ lục E và bản đầy đủ của báo cáo này (55 trang được lưu kèm trong đĩa CD).

SO SÁNH CÁC HỆ SỐ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA MOLDFLOW® VỚI CÁC HỆ SỐ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI TỪ THỰC NGHIỆM

Trong bảng 13 hệ số của phương trình Tait hai miền cải tiến, chỉ có các hệ số b 1m , b 2m , b 3m , b 4m là thay đổi, các hệ số còn lại của cơ sở dữ liệu mới “EP300L-New data.21000.udb” đƣợc sao chép từ dữ liệu chuẩn của Moldflow®

Bảng 4.8 So sánh các hệ số của phương trình Tait của nhựa PP EP300L®

Tham số Tait Giá trị từ

Giá trị từ thực nghiệm Đơn vị

Ta thấy từ kết quả thực nghiệm, b 1m giảm, trong khi b 2m , b 3m , b 4m tăng Tuy nhiên, chỉ với những kết quả tăng hoặc giảm nhƣ thế này, ta sẽ không thể hiểu đƣợc ý nghĩa của chúng, tác động của chúng đến phương trình trạng thái của polymer nóng chảy Do đó, ta thay các kết quả này vào “EP300L-New data.21000.udb” Kết quả đƣợc thể hiện nhƣ hình 4.7 sau:

Hình 4.7 Đồ thị PVT của nhựa PP Moplen EP300L®, kết quả thực nghiệm

Hình 4.8 So sánh các phương trình trạng thái của Moldflow® và thực nghiệm

Từ hình 4.8, so sánh hai đồ thị, ta thấy do các hệ số của phương trình trạng thái tại các trạng thái rắn và chuyển tiếp không đổi nên các đường cong từ khoảng nhiệt độ môi trường đến khoảng 160 0 C là tương tự nhau

Trong quá trình tan chảy, nhiệt độ tăng làm nhựa PP chuyển từ trạng thái tinh thể hoặc bán tinh thể sang dạng lỏng vô định hình, dẫn đến thể tích tăng Tuy nhiên, dữ liệu thực nghiệm cho thấy một sự bất thường, khi thể tích riêng của nhựa giảm nhẹ trước khi quá trình tan chảy hoàn tất Điều này có thể do chuỗi polymer ở trạng thái vô định hình liên tục chuyển động và thay đổi hình dạng thông qua liên kết xoay, dẫn đến sự cô đặc ngược trong quá trình tan chảy.

HVTH: Nguyễn Khoa Triều MSHV:11040403 độ khoảng 180 0 C với nhựa PP tinh thể) Điều này chƣa từng đƣợc chỉ ra trong rất nhiều các nghiên cứu về PVT trước đây Hiện tượng này có thể được lý giải bởi năm lý do sau:

- Lý do thứ nhất là do độ chính xác của máy Máy ép nhựa ở đây là máy Đài Loan cũ (second hand) Dung sai vị trí trục vít của máy là ±0.1 mm Rõ ràng dung sai này không tốt bằng thực nghiệm trong [1] có dung sai ±0.001 mm, và trong [10] có dung sai ±0.01 mm

- Lý do thứ hai là các dữ liệu ghi nhận: Nếu nhƣ trong [1] và [10], các dữ liệu nhiệt độ và áp suất ghi nhận là từ cảm biến (tức là dữ liệu đầu ra) thì trong thực nghiệm này là các thông số cài đặt cho máy (dữ liệu đầu vào), chƣa đƣợc kiểm chứng Cho vị trí trục vít là so sánh giữa dùng cảm biến vị trí và xem trên màn hình điều khiển máy ép nhựa

- Lý do thứ ba do nhựa xì ra đầu vòi nozzle của máy ép, vì nhiều nguyên nhân chƣa thể ghi nhận đƣợc nên khoảng dịch chuyển của trục vít lớn hơn lý thuyết Theo công thức (14), thể tích riêng tỷ lệ nghịch với khoảng dịch chuyển của trục vít nên thể tích riêng có xu hướng giảm

- Lý do thứ tƣ do rò rĩ nên phải thực hiện thí nghiệm tại các mức áp suất rất thấp để hạn chế rò rĩ, sau đó ngoại suy ra các giá trị cần thiết nên sai số là không thể tránh khỏi

- Lý do thứ năm là lý do rất quan trọng đó là người ghi nhận dữ liệu thủ công so với dùng cảm biến

Sau nhiệt độ 200 0 C, cả hai dữ liệu đều cho thấy sự gia tăng tuyến tính của thể tích riêng Nhƣng trong dữ liệu thực nghiệm, thể tích riêng tăng nhanh hơn Nguyên nhân là do điểm bắt đầu của các đường tuyến tính này thấp hơn nên chúng dốc hơn.

SO SÁNH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TỪ CÁC THÔNG SỐ CỦA MOLDFLOW® VỚI KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TỪ THỰC NGHIỆM

MOLDFLOW® VỚI KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TỪ THỰC NGHIỆM

Nghiên cứu này đối chiếu kết quả mô phỏng độ co rút sản phẩm sử dụng cơ sở dữ liệu chuẩn của phần mềm Moldflow® với cơ sở dữ liệu mới xây dựng dựa trên kết quả thực nghiệm và phương pháp hồi quy phi tuyến (Hình 4.9) Độ co rút là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm khuôn ép phun.

HVTH: Nguyễn Khoa Triều MSHV:11040403 những vấn đề thường gặp nhất đối với nhựa PP Bản thân mẫu thử bằng nhựa PP, do chiều dày khá lớn, 6mm, cũng bị co rút khi nguội

(a) Mô phỏng với dữ liệu thực nghiệm

(b) Mô phỏng với dữ liệu của Moldflow®

Hình 4.9 So sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu Moldflow® và dữ liệu thí nghiệm

Ta thấy mô phỏng với mô phỏng với dữ liệu của Moldflow® có độ co rút nhiều hơn 0.68% so với dữ liệu thí nghiệm, 14.76% so với 14.08% Nhƣ vậy, việc thể tích riêng thay đổi trong quá trình tan chảy ảnh hưởng đến độ co rút Thể tích riêng thay đổi nhanh trong quá trình tan chảy sẽ gây ra co rút nhiều hơn và ngƣợc lại

Vì vậy, để giảm độ co rút, trong thực tế chạy máy ép nhựa có thể làm chậm quá trình tan chảy của nhựa Có thể thực hiện đƣợc điều này bằng cách:

- Chọn máy có shot size phù hợp để nhựa có đủ thời gian tan chảy và đƣợc trục vít vận chuyển đến đầu trục vít cho quá trình phun;

- Cài đặt nhiệt độ phần đuôi trục vít thấp (tùy máy, tùy nhựa) để kéo dài thời gian tan chảy của nhựa

CÁC KẾT LUẬN, ĐỀ NGHỊ, PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

CÁC KẾT LUẬN

1 Trong luận văn, tác giả đã tìm hiểu các phương pháp xác định dữ liệu PVT của nhựa

2 Từ đó, đã xác định được phương pháp phù hợp để xác định dữ liệu PVT của nhựa cho các thiết bị sẵn có trong Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia Điều Khiển Số Và Kỹ Thuật Hệ Thống (DCSELAB); đó là phương pháp đo trực tuyến dành cho khuôn có kênh dẫn nóng

3 Phương pháp trực tuyến này, để xác định dữ liệu PVT ở trạng thái nóng chảy, sử dụng các điều kiện vận hành thực trong trường hợp khuôn có kênh dẫn nóng đã đƣợc thực nghiệm trên máy ép nhựa CLF-250T và IN-200 Kết quả thu đƣợc sản phẩm và dữ liệu PVT

4 Với dữ liệu PVT, tác giả dùng phương pháp hồi quy phi tuyến bằng phần mềm xử lý số liệu, SPSS®, để tìm các hệ số của phương trình Tait hai miền cải tiến

5 Nếu biết được các hệ số của phương trình trạng thái PVT của polymer, có thể tạo đƣợc cơ sở dữ liệu mới để tạo nên kết quả mô phỏng riêng cho thí nghiệm, độc lập với những kết quả từ cơ sở dữ liệu của Moldflow®

6 Các hệ số của phương trình trạng thái của polymer diễn tả trạng thái của nó tại các trạng thái rắn, chuyển tiếp và nóng chảy

7 Các hệ số của phương trình trạng thái của polymer có ảnh hưởng quyết định đến quá trình ép nhựa, mà cụ thể là sự co rút của sản phẩm sau khi ép nhựa, quyết định đến chất lƣợng của sản phẩm

8 Nghiên cứu về phương trình trạng thái của polymer, đặt trong môi trường Moldflow® cho ta hiểu sâu hơn về cơ chế hoạt động của các phần mềm mô phỏng

Mô phỏng là một xu thế của tự động hóa sản xuất, giúp ngày càng ít phụ thuộc vào kinh nghiệm, phương pháp mò mẫm, thử và sai

9 Không kể đến các sai số, có lý do để nói rằng các kết quả thu đƣợc sử dụng kỹ thuật HRM thì phù hợp với những báo cáo khác vì kết quả phụ thuộc vào kỹ thuật đo, phương pháp xử lý, và chủng loại và hình thái nhựa.

CÁC ĐỀ NGHỊ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

1 Nên sử dụng bộ ghi nhận và xử lý dữ liệu (tham khảo phụ lục F) để dữ liệu thu đƣợc chính xác hơn

2 Nên sử dụng máy ép nhựa (IMM) chính xác hơn để hạn chế tối đa hiện tƣợng xì nhựa đầu vòi (tham khảo phụ lục F) và có các nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của sự chảy dãi đầu vòi máy ép nhựa đối với dữ liệu PVT

3 Kiểm tra và tính toán chính xác hơn thể tích rò rĩ V L đối với mỗi lần phun cho loại máy thí nghiệm (tham khảo [1])

4 Để số liệu đo đƣợc là chính xác, nên sử dụng số liệu đầu ra thay vì số liệu đầu vào Chẳng hạn nhƣ áp suất, nhiệt độ đo đƣợc từ cảm biến thay vì áp suất nhiệt độ cài đặt trên máy ép nhựa

5 Để số liệu đo đƣợc là chính xác, nên sử dụng cảm biến vị trí để đo vị trí trục vít thay vì đọc trực tiếp trên màn hình đều khiển máy ép nhựa

6 Để công thức (14), (15) đƣợc sử dụng một cách chính xác, cần thông số chính xác thể tích của bộ kênh dẫn nóng V HRM và thể tích của vòi phun máy ép nhựa

Lưu ý trong bài luận văn này, tác giả chưa thể xác định chính xác các thể tích V HRM và V N do đó chưa tính tới sự giãn nở của các thể tích này theo nhiệt độ, dựa trên tài liệu tham khảo [1].

7 Bộ kênh dẫn nóng đƣợc gắn lên một IMM có thể đƣợc sử dụng nhƣ một dụng cụ thí nghiệm lưu biến (rheological appratus) Từ đó có thể phát triển đề tài, nghiên cứu về tính lưu biến của nhựa Thêm vào đó, các tác động của áp suất đối với độ nhớt có thể đƣợc nghiên cứu

8 Nghiên cứu sâu hơn quá trình xử lý dữ liệu hồi quy phi tuyến và các thuật toán của nó, hạn chế của luận văn này là chƣa nghiên cứu quá trình này, tạo nên một hộp đen trong quá trình thực hiện Nếu có thể, phát triển các phần mềm xử lý số liệu riêng cho ngành ép phun nói riêng và ngành nhựa nói chung, so sánh độ chính xác của chúng với các phần mềm xử lý số liệu vốn dùng cho ngành kinh tế nhƣ SPSS®

9 Nghiên cứu sâu hơn quá trình mô phỏng ép phun và các thuật toán của nó, hạn chế của luận văn này là chƣa nghiên cứu sâu quá trình này, tạo nên thêm một hộp đen trong quá trình thực hiện

10 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của vận tốc phun lên các kết quả PVT vì biến này ảnh hưởng đến biến dạng trượt, do đó là các tính chất đàn hồi nhớt (viscoelastics), quyết định đến tính chất của vật liệu, giống nhƣ thể tích riêng

11 Phát triển một phương pháp bù các vấn đề rò rĩ tại áp suất và nhiệt độ cao trong kỹ thuật kênh dẫn nóng Hiện tại trong luận văn này, thực hiện thí nghiệm tại các mức áp suất rất thấp để hạn chế rò rĩ, sau đó ngoại suy ra các giá trị cần thiết nên sai số là không thể tránh khỏi

12 Luận văn chỉ mới nghiên cứu và chứng minh phương pháp đo PVT hiện tại là khả dụng cho PP, cần nghiên cứu tương tự cho các loại nhựa tinh thể khác như PBT, HDPE, LDPE, PA, … để chứng minh các công thức (14), (15) hoàn toàn phù hợp với loại nhựa này

13 Luận văn chỉ mới nghiên cứu và chứng minh phương pháp đo PVT hiện tại là khả dụng cho PP, một loại polymer tinh thể, chƣa thí nghiệm với polymer vô định hình như ABS, PC, PS, … Mà đường cong phương trình trạng thái của hai loại nhựa này là hoàn toàn khác nhau [1, 10, 40] Do đó, cần nghiên cứu, thí nghiệm cho các loại nhựa này, dùng các công thức (7), (15)

14 Bản Moldflow® 2012 mà tác giả sử dụng trong thí nghiệm này là bản chạy thử chƣa có bản quyền nên một số mô đun nhƣ nghiên cứu độ cong vênh, biến dạng của sản phẩm không có, các quá trình cân bằng dòng chảy của kênh dẫn không đầy đủ, … Do đó, cần nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố này khi mô phỏng ép phun

DANH MỤC TÀI LIỆU CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

Bài báo tại Hội nghị Khoa học công nghệ toàn quốc về Cơ khí 2013

CÂN BẰNG DÒNG CHẢY TRONG KHUÔN KÊNH DẪN NÓNG I FLOW BALANCE OF HOT RUNNER IN INJECTION MOULD I

Nguyễn Khoa Triều 1,a , Phan Thị Thúy Liễu 1 ,

Thái Thị Thu Hà 1,b , Đặng Văn Nghìn 2

1 Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia Điều Khiển Số và Kỹ Thuật Hệ Thống

2 Viện Cơ Học và Tin Học Ứng Dụng - Viện Khoa Học

Công Nghệ Việt Nam a trieu_nguyenkhoa@yahoo.com, 0938096730 b tttha2005@yahoo.com, 0918386168

Khuôn có kênh dẫn nóng được ứng dụng trong sản xuất sản phẩm nhựa kỹ thuật nhờ khả năng tiết kiệm nguyên liệu, độ chính xác cao Bộ chia nhựa là bộ phận cốt lõi của khuôn kênh dẫn nóng Bài viết này trình bày phương pháp luận tính toán và thiết kế bộ chia nhựa cho một sản phẩm cụ thể - chén xét nghiệm y tế.

Từ khóa: Hệ thống kênh dẫn nóng, khuôn ép phun, vị trí cổng phun, thiết kế khuôn, cân bằng tự nhiên, cân bằng lưu biến.

Molds with hot runner systems have many advantages of saving material, high precision that should be used to produce engineering plastic products Manifolds are important parts in molds with hot runner systems This paper presents the design and calculation way for a manifold of a particular product is the cup of medical assay

Keywords: Hot runner system, injection molding, gate location, mold design, natural balance, rheological balance

Bài báo tại Hội nghị Khoa học công nghệ toàn quốc về Cơ khí 2013

PHÂN TÍCH MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ KÊNH DẪN NÓNG

TRONG KHUÔN ÉP PHUN I SIMULATION ANALYSIS OF HOT RUNNER TEMPERATURE FIELD IN

INJECTION MOULD I Phan Thị Thúy Liễu 1,a , Trần Đức Quý 2 , Đinh Đức Thắng 1 , Nguyễn Khoa Triều 1

Thái Thị Thu Hà 1,b , Đặng Văn Nghìn 3 , Lê Văn Chí 3

1 Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia Điều Khiển Số và Kỹ Thuật Hệ Thống

2Trường Đại học Công Nghiệp TP.Hồ Chí Minh

3 Viện Cơ Học và Tin Học Ứng Dụng - Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam a pttlieuck31@gmail.com, 0939097997 b tttha2005@yahoo.com, 0918386168

Nhiệt độ là một yếu tố rất quan trọng đối với toàn bộ hệ thống kênh dẫn nóng Nếu nhiệt độ quá cao, cao hơn nhiệt độ quy định của nhựa, thì có khả năng làm biến tính nhựa và thậm chí đốt cháy nhựa; còn khi nhiệt độ thấp hơn các điều kiện ép phun nhựa sẽ làm tắc nghẽn dòng chảy trong kênh dẫn gây ra hậu quả rất nghiêm trọng đến năng suất cũng nhƣ chất lƣợng của sản phẩm Nội dung bài báo này trình bày cơ sở lý thuyết về việc xác định năng lƣợng cần thiết gia nhiệt cho hệ thống kênh dẫn nóng và kết quả mô phỏng trường nhiệt độ bằng Matlab

Từ khóa: kênh dẫn nóng, trường nhiệt độ, phân tích số, khuôn ép phun, kênh dẫn, phân tích nhiệt

Temperature is a very important factor for hot runner system If the temperature is too high, higher than the specified temperature of the plastics, which may cause them to thermally degrade or even burning; when the temperature is lower than as in injection moulding conditions, runner may clog, which causes serious problems on productivity and quality of products This article presents the theoretical basis for the determination of the energy needed for heating the hot runner system and results of temperature field simulation using Matlab

Keywords: hot runner, temperature field, numerical analysis, plastic injection mould, runner, thermal analysis

Tiêu đề	Nghiên cứu quan hệ biểu đồ PVT trong khuôn có kênh dẫn nhựa nóng
Tác giả	Nguyễn Khoa Triều
Người hướng dẫn	PGS. TS Thái Thị Thu Hà
Trường học	Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công nghệ chế tạo máy
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2013
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	145
Dung lượng	3 MB