Báo cáo: Hệ thống kênh dẫn nguội

Cùng nắm kiến thức trong bài báo cáo Hệ thống kênh dẫn nguội thông qua việc tìm hiểu các nội dung các mục sau: dòng chảy nhựa trong kênh dẫn, hệ thống kênh dẫn nguội, kết luận, tài liệu tham khảo. Mời các bạn cùng tham khảo.

Trang 1

Lê Văn Công MSSV: 06112059

Trang 2

Hồ Minh Việt-Lê Văn Công-06112CLC 2

MỤC LỤC

I Dòng chảy nhựa trong kênh dẫn: 3

II Hệ thống kênh dẫn nguội: 4

1 Cuống phun: 6

2 Kênh nhựa: 10

3 Miệng phun: 19

a Miệng phun trực tiếp: 19

b Miệng phun điểm chốt (điểm): 21

c Miệng phun cạnh: 25

d Miệng phun kiểu gối: 27

e Miệng phun kiểu then: 28

f Miệng phun kiểu đường ngầm: 29

g Miệng phun kiểu băng (màng): 34

h Miệng phun kiểu quạt: 37

i Miệng phun kiểu điã: 39

j Miệng phun kiểu vòng: 41

k Miệng phun kiểu nan hoa: 42

4 Đuôi nguội chậm: 43

III Kết luận: 44

IV Tài liệu tham khảo: 45

Trang 3

I Dòng chảy nhựa trong kênh dẫn:

Nguyên liệu nhựa chảy vào lòng khuôn qua hệ thống cấp nhựa là một quá trình có hoạt động như sau:

Trước tiên nguyên liệu nhựa được bơm vào cuống phun và hệ thống kênh nhựa dẫn đến lòng khuôn Khi nhựa nóng chảy chạm vào khuôn lạnh nhanh chóng

bị đông lại, tạo thành một lớp vỏ trong khi phần chính vẫn còn là nhựa nóng chảy

Lúc đầu lớp nhựa đông lại rất mỏng vì thế nhiệt mất đi rất nhanh, sau đó càng nhiều nhiệt bị mất đi khi đi qua lớp nhựa mỏng tạo nên lớp nhựa đông dày hơn Sau một thời gian, lớp nhựa đông sẽ đạt được độ dày nhất định thì nhiệt độ của nhựa và nhiệt sinh ra từ dòng chảy sẽ cân bằng với lượng nhiệt đã mất Ở thời điểm này, đã đạt được trạng thái cân bằng

Trang 4

Vì nhựa dẫn nhiệt kém nên lớp vỏ ngoài sẽ đóng vai trò là lớp cách nhiệt cho lõi trong của nhựa nóng chảy và giữ nhiệt cho lõi trong Do đó nguyên liệu nhựa vẫn có thể chạy qua lõi giữa trong quá trình phun Nếu tốc độ phun tăng thì lớp nhựa đông lại sẽ bị mỏng đi do nhiệt ma sát sinh ra cao hơn Tương tự như thế,

độ nóng chảy và nhiệt độ của khuôn cao sẽ làm giảm độ dày của lớp nhựa đông lại Để có được lớp nhựa cách nhiệt bằng phẳng không nên để có góc nhọn làm cản trở dòng chảy

II Hệ thống kênh dẫn nguội:

Hệ thống kênh dẫn nguội dẫn nhựa nóng chảy từ vòi phun của máy ép phun qua

cuống phun, kênh dẫn, miệng phun rồi vào lòng khuôn mà không có bất kỳ tác

Hệ thồng kênh dẫn nguội

Trang 5

động nào về nhiệt đối với dòng nhựa này trên đường đi của nó Khác với hệ thống kênh dẫn nóng có bộ phận gia nhiệt cho dòng nhựa này

Hệ thống kênh dẫn nóng

Hệ thống dẫn nhựa nguội bao gồm các bộ phận sau đây: cuống phun, kênh dẫn, miệng phun, đuôi nguội chậm

Cấu tạo của hệ thống kênh dẫn nguội

Kich thước của hệ thống dẫn nhựa đóng vai trò rất quan trọng đối với một

bộ khuôn Nguyên tắc chung thiết kế hệ thống kênh dẫn là sao cho tổng khoảng cách từ vòi phun của máy đến lòng khuôn là ngắn nhất có thể.Tuy nhiên cũng có những yếu tố ảnh hưởng làm ta phải cân nhắc đến việc thiết kế kênh nhựa, chẳng hạn như số lòng khuôn, độ phức tạp của sản phẩm,…Việc thiết kế hệ thống dẫn nhựa hợp lý góp phần rút ngắn chu kỳ ép phun, sản phẩm sau khi ép tránh được những khuyết tật và dễ dàng cho việc thiết kế các hệ thống khác trong bộ khuôn như hệ thống làm mát

Trang 6

1 Cuống phun:

Dưới đây là hình ảnh 2 bạc cuống phun có 2 bulong và 4 bulong để gắn vào bộ khuôn

Cuống phun và loại máy ép được sử dụng

Cuống phun có lò xo giảm xóc Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy và kênh nhựa, có nhiệm vụ đưa dòng nhựa từ vòi phun của máy đến kênh dẫn hoặc trực tiếp đến lòng khuôn (đối với khuôn không có kênh dẫn) Hệ thống cuống phun được sử dụng thông thường nhất có bạc cuống phun Người ta thường dung bạc cuống phun để dễ thay thế và gia công

Để tăng tuổi thọ của khuôn, người ta gắn lò xo dưới cuống phun để giảm va chạm có hại cho khuôn và vòi phun

Sử dụng cho máy đến 350 tấn Sử dụng cho máy trên 200 tấn

Trang 7

Trên thực tế thì người dùng vòng định vị gắn ở đầu bạc cuống phun để bảo đảm sự đồng tâm giữa vòi phun và cuống phun Vòng định vị thường được tôi cứng để không bị vòi phun của máy làm hỏng

Lắp ghép giữa bạc cuống phun và vòng định vị

Kích thước của cuống phun phụ thuộc vào các yếu tố sau:

 Khối lượng, độ dày thành của sản phẩm, loại vật liệu nhựa được sử dụng

 Độ dài của cuống phun phải phù hợp với bề dày của các tấm khuôn

(http://mould-technology.blogspot.com/search/label/Sprue

 Cuống phun được thiết kế sao cho có độ dài hợp lý đảm bảo dòng nhựa ít bị mất áp lực nhất trên đường đi

Vòng định vị trên khuôn Vòng định vị tiếp xúc

với vòi phun trên máy

Trang 8

 Kích thước lỗ vòi phun của máy cũng ảnh hưởng đến kích thước của cuống phun Theo xác định như hình trên độ mở cuống phun (ký hiệu là B) phải lớn hơn đường kính miệng lỗ vòi phun của máy ép phun nhựa (xem trong catalog của máy) từ 1 đến 2 mm Ví dụ: đường kính miệng lỗ vòi phun của máy ép phun nhựa là 10mm thì đường kính B phải là 11-12mm

Tiếp xúc giữa vòi phun và bạc cuống phun Cách tính kích thước khác: (Môn thiết kế khuôn-Trang 25)

Trang 9

Kích thước hợp lí của cuống phun

Điều này bảo đảm không có khe hở giữa cuống phun và vòi phun khi tiếp xúc nhau Khe hở như vậy do bị mòn có thể lớn dần gây ra một số vấn đề rò rỉ vật liệu

 Góc côn của cuống phun cần phải đủ lớn để thoát khuôn nhưng nếu quá lớn

sẽ làm tăng thời gian làm nguội, tốn vật liệu, tốn thời gian cắt cuống phun ra khỏi sản phẩm Nếu góc côn quá nhỏ có thể gây ra khó khăn khi tháo cuống phun khi mở khuôn Vì vậy góc côn tối thiểu nên là 10 (Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa-Vũ Hoài Ân -1994- Trang 29)

Trên khuôn, cuống phun được lấy ra cùng lúc với lấy sản phẩm Do đó, cần có bộ phận kéo cuống phun khi mở khuôn Người ta lợi dụng phần nhựa để giữ cuống phun làm đuôi nguội chậm

Tính toán đuôi nguội chậm (http://www.ferris.edu/htmls/academics/course.offerings/hillm/MYWEB7/Runners

Hợp lí

Trang 10

2 Kênh nhựa:

Kênh nhựa là đọan nối giữa cuống phun và miệng phun Chúng làm nhiệm

vụ đưa nhựa vào lòng khuôn

Vì thế khi thiết kế chúng cần phải tuân thủ một số nguyên tắc kỹ thuật để đảm bảo chất lượng cho hầu hết sản phẩm Sau đây là một số nguyên tắc mà ta cần phải tuân thủ:

 Giảm đến mức tối thiểu sự thay đổi tiết diện kênh dẫn

 Nhựa kênh dẫn phải thoát khuôn dễ dàng

 Toàn bộ chiều dài kênh dẫn nên càng ngắn càng tốt, để có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà tránh không mất áp lực và mất nhiệt trong quá trình điền đầy

Trang 11

 Kích thước của kênh nhựa tùy thuộc vào từng loại vật liệu mà khác nhau Một mặt kênh nhựa phải đủ nhỏ để làm giảm phế liệu, rút ngắn thời gian nguội (ảnh hưởng đến chu kì của sản phẩm), giảm lực kẹp Mặt khác phải đủ lớn để chuyển một lượng vật liệu đáng kể để điền đầy lòng khuôn nhanh chóng và ít bị mất áp lực

Một số tiết diện kênh dẫn Sau đây là bảng so sánh giữa các tiết diện kênh dẫn:

nhỏ nhất

- Ít mất nhiệt, ít ma sát

- Có lõi nguội chậm giúp duy trì nhiệt và

áp suất

- Khó cho việc gia công đồng tâm giữa hai nữa khuôn -> đắt

Tiết diện hình thang hiệu

chỉnh

- Chỉ xếp sau kênh dẫn tròn về tính năng

- Dễ gia công hơn vì chỉ cần gia công trên một phẩn khuôn

- Tốn nhiều vật liệu hơn

- Mất nhiệt nhanh hơn kênh tròn do dien tích

bề mặt lớn hơn

Tiết diện hình thang

- Dễ gia công

- Diện tích về mặt lớn hơn kênh hình thang hiệu chỉnh nên mất nhiệt nhanh hơn

- Tốn vật liệu

Trang 12

- Dễ gia công

- Do tiết diện nguội không đều nên làm tăng ma sát, áp suất không đều

- Xảy ra sự cố, tắc dòng chảy, khó thoát khuôn,

ma sát lớn

(Môn thiết kế khuôn-Trang 29)

Để so sánh các loại kênh dẫn người ta dùng chỉ số đường kính thủy lực và

sự cản dòng Khi đuờng kính thủy lực càng lớn thì sự cản dòng càng bé Ta có thể tính đường kính thủy lực dựa vào công thức sau

P

A

D h 4

Trong đó: Dh đuờng kính thủy lực, A diện tích mặt cắt ngang, P chu vi

Hệ số D và fL có thể dung đồ thị sau đây:

Trang 13

Ảnh hưởng của bề dày sản phẩm và khối lượng đến đường kính kênh dẫn như sau:

Quan hệ giữa các số lượng thay đổi dùng cho ABS,

Polystryrene và cellulose

Quan hệ giữa các số lượng thay đổi dùng cho Polycacbonates, Polyamides,

Polyacetals, Polyethylenes và Polypropylenes

Đường kính kênh dẫn nên bằng với bề dày của sản phẩm, nhưng nằm trong

khoảng 4-10mm để dòng nhựa điền đầy tốt và đảm bảo chu kì phun (Product Mold Design-Trang 63)

Trang 14

Ví dụ: Tính toán đường kính cho kênh dẫn hình thang trong mô hình

Với L: chiều dài cuống phun

L1: chiều dài kênh dẫn chính

L2: chiều dài kênh dẫn phụ

L3: chiều dài miệng phun

Bằng phần mềm, ta có:

Chiều dài tổng cộng của kênh dẫn: LC=L1+L2+L3=55+33,5+15.5=94mm

Thể tích lòng khuôn: V=61000mm3

Khối lượng riêng của vật liệu (Cycoloy C2100HF): 1,075g/cm3

Khối lượng của sản phẩm: G=61.1,075=65,57g

Tra theo các bản số liệu trên ta được:

D’=3.8

Trang 15

Lf=1.1

 D=3,8x1,1=4,18mm

Mô phỏng với hệ thống kênh dẫn này:

Thời gian điền đầy

Thời gian nguội (Design of Injection Mould Using CAE- Ivan Gajdoš, Ľudmila Dulebová-Trang

61)

Trang 16

Mỗi lần rẽ nhánh thì đường kính kênh dẫn nhánh phải nhỏ hơn kênh dẫn chính một chút, vì sẽ kinh tế hơn nếu ta dùng ít vật liệu

Mối quan hệ giữa đường kính kênh dẫn chính và kênh dẫn nhánh như sau:

Kênh nhựa phải được thiết kế để điền đầy lòng khuôn đúng tỉ lệ qui định để tránh quá lượng dẫn đến sự cố, bị cong vênh Để tránh được điều này cần có sự cân bằng hệ thống kênh nhựa

Kênh cân bằng nhân tạo

Trong thực tế, sau khi thử nghiệm khuôn, số miệng phun của những lòng khuôn chưa được điền đầy phải tăng kích thước lên, sau đó việc phun tiếp theo được thực hiện nhiều hơn, miệng phun được mở rộng nếu cần thiết, cho khi tất cả các sản phẩm được điền đầy Biện pháp tốt nhất là cho độ dài của các kênh nhựa của tất cả các sản phẩm như nhau (kênh nhựa được cân bằng từng phần)

Kênh nhựa 5 miệng phun Kênh nhựa 8 miệng phun Kênh nhựa 6 miệng phun

Sản phẩm

Kênh dẫn

Trang 17

Kênh nhựa 10 miệng phun Kênh nhựa 12 miệng phun

Kênh nhựa 24 miệng phun

Trang 18

Sơ đồ phân bố các lòng khuôn

Các kênh nhựa và các miệng phun điều được làm tốt, áp lực trong tất cả các sản phẩm như nhau Nhược điểm là độ dài tổng tương đối lớn nhưng đã có những phần mềm mô phỏng những dòng chảy nhựa do đó có thể nhanh chóng xác định được hình dáng kênh nhựa tối ưu

Trang 19

Mô phỏng hệ thống kênh dẫn nhựa

3 Miệng phun:

Miệng phun là miệng mở giữa kênh dẫn nhựa và lòng khuôn, các miệng

phun thường được giữ ở kích thước nhỏ nhất và được mở rộng nếu cần thiết

Những miệng phun lớn tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa nhưng nó lại có một

nhược điểm là phải tốn thêm thời gian chi phí và để lại vết cắt lớn trên sản phẩm

Nên thiết kế miệng phun ngắn 0,8 – 1,5 mm Các kiểu miệng phun thông dụng:

a Miệng phun trực tiếp:

Thường dùng cho các khuôn có một lòng khuôn, nơi mà vật liệu được điền vào

khuôn một cách trực tiếp mà không qua hệ thống kênh dẫn Do đó, việc mất áp

trong quá trình điền đầy là rất bé, tuy nhiên dấu vết để lại trên sản phẩm lớn và

phải mất thời gian cho quá trình tách cuống phun

Trang 20

Trang 21

(Injection Molding Guide for Dyneon PFA-Trang 6)

Đường kính đầu cuống phun-Đường kính vòi phun>=0.5

Độ côn tiêu chuẩn 2.40Đường kính tại nơi gặp nhau của cuống phun và chi tiết phải tối thiểu là 1.5mm,

lớn hơn hoặc xấp xỉ 2 lần bề dày của chi tiết tại điểm đó

Nên bo góc đẻ giảm ứng suất tại đó

(http://www.dsm.com/en_US/html/dep/gatetype.htm)

b Miệng phun điểm chốt (điểm):

Kiểu này thông dụng với cấu trúc khuôn 3 tấm hoặc những lòng khuôn lớn cần nhiều miệng phun, hoặc cho loại khuôn có nhiều lòng khuôn Hệ thống kênh nhựa thường là hình thang hay hình thang hiệu chỉnh ở tiết diện ngang để tiện việc gia công và lắp chốt kéo miệng phun khi mở khuôn Ưu điểm của loại này là có thể bố trí nhiều miệng phun vào lòng khuôn đối với những lòng khuôn lớn, giúp

Trang 22

cho việc điền đầy nhanh chóng và tốt hơn Tuy nhiên có thể gây quá nhiệt đối với loại vật liệu có cấu trúc sợi dài và có độ nhớt kém

Miệng phun kiểu chốt

Kích thước của miệng phun điểm chốt quan trọng, nếu điểm chốt quá to hoặc phần côn quá nhỏ thì dấu vết của nó thấy rất rõ Kích thước dành cho việc thiết kế:

Trang 23

Hình trên chỉ ra quan hệ của các đại lượng Theo tính toán chung R=2xC thì chiều dài B là khoảng 1-1.5mm (Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa-Vũ Hoài Ân-1994-Trang 49)

Trang 24

Tránh dùng cho sản phẩm có kích thước thành lớn hơn 5mm

(12566_06a-Trang 213)

Các kiểu lỗ chốt kéo kênh dẫn

Trang 25

Vị trí chốt kéo trên khuôn

c Miệng phun cạnh:

Là kiểu miệng rất thông dụng nó có thể sử dụng cho các loại sản phẩm có thành mỏng hoặc trung bình bởi kết cấu đơn giản và không cần độ chính xác cao Miệng phun kiểu cạnh được đặt trên mặt phân khuôn, và điền đầy lòng khuôn từ bên hông, trên hay dưới

Miệng phun cạnh

Trang 26

Kích thước khuyên dùng cho thiết kế:

C không được quá 1.5mm

(http://mould-technology.blogspot.com/search/label/side%20gate)

Hay:

(Môn thiết kế khuôn-Trang 43) Hoặc: Bề dày thường bằng 80-100% bề dày thành có thể đến 3.5mm và bề rộng từ 1-12mm Chiều dài miệng phun không quá 1mm, 0.5mm là giá trị tối ưu

Hai cách thiết kế khác nhau của miệng phun cạnh:

Độ côn là 30-450

Trang 27

Độ côn là 10-200

d Miệng phun kiểu gối:

Trang 28

Tương tự như miệng phun kiểu cạnh, chỉ khác là miệng phun nằm lấp trên bề mặt sản phẩm

Miệng phun kiểu gối

Kích thước dành cho thiết kế:

Kích thước miệng phun kiểu gối

Kích thước bằng 10-80% bề dày thành, bề rộng 1-12mm Chiều dài miệng phun không quá 1mm, tối ưu là 0.5mm

e Miệng phun kiểu then:

Trang 29

Thường dùng cho các sản phẩm mỏng và phẳng nhằm giảm ứng suất cắt trong khuôn Lực cắt cao tập trung xung quanh miệng phun bị hạn chế bởi then, then này được cắt sau khi mở khuôn

Miệng phun kiểu then

Kích thước thiết kế: Bề rộng nhỏ nhất là 6mm, bề dày nhỏ nhất bằng 75% chiều sâu lòng khuôn

f Miệng phun kiểu đường ngầm:

Loại này cũng rất thông dụng, có ưu điểm là nó tự cắt khi sản phẩm bị đẩy

ra khỏi khuôn Đặc biệt với kiểu miệng này ta có thể đặt nó trên các đường hoa văn, đường gân để ẩn đi các dấu vết của miệng phun Với miệng phun kiểu này thì

sự thoát khi dễ dàng hơn vì vật liệu điền đầy phần đấy sản phẩm trước còn khí theo đường phân khuôn thoát ra ngoài dễ dàng và dấu vết miệng phun cũng khó nhìn thấy hơn

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	3,62 MB