Các kiểu khuôn Chương này trình bày các kiểu khuôn chủ yếu và các phương pháp tạo hình. Khuôn là một dụn cụ làm bằng kim loại để sản xuất sản phẩm nhanh hơn, rẻ hơn và ổn định hơn. Có rất nhiều kiểu khuôn để đúc các sản phẩm khác nhau. Sau đây là các loại khuôn chủ yếu. Ví dụ, khuôn bánh quy chẳng hạn KHUÔN ĐÚC Để đúc các chi tiết bằng cách rót kim loại nóng chảy vào lòng khuôn. (1) Lắp ráp khuôn (2)Rót kim loại lỏng (3) Mở khuôn sau khi được làm nguội Các sản phẩm điển hình Thân động cơ, bộ phân phối, cổ xả, bánh xe, những pho tượng nhỏ 1 | P a g e RÈN DẬP Tạo hình bằng cách dập vật liệu trong khuôn dập. (1) Cấp liệu (2) Dập sơ bộ (3) Dập lần cuối (4)Hoàn thành Các sản phẩm điển hình Các sản phẩm cần độ bền cao như là trục khuỷu, tay biên, hoặc khớp nối. Nội dung cụ thể: Phương pháp rèn vật liệu đã được nung nóng trước được gọi là rèn nóng. Ngoài ra, phương pháp dập vật liệu mà không cần nung nó lên được gọi là dập nguội: Dập nguội được sử dụng để dập vật liệu mềm như nhôm chẳng hạn. KHUÔN ÉP Dập bằng cách ép một tấm áp vào lòng khuôn (Thường dùng với kim loại tấm). (1) Cấp liệu (2) Ép khuôn (3)Hoàn thành Các sản phẩm điển hình Khung thân xe, cánh cửa, vành xe thép, khay bằng nhôm, ca, cốc. Nội dung cụ thể: Các nguyên công trên khuôn ép bao gồm uốn tạo hình, cắt xén (loại bỏ những phần không cần thiết), lên vành gờ và tạo hình nốt những phần còn lại. Một số bộ phận được dập thông qua một vài công đoạn. Phương pháp ép liên tục được sử dụng để thực hiện các công đoạn liên tiếp này. KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC Đúc bằng cách nén kim loại lỏng và phun nó vào khuôn. 2 | P a g e (1) Lắp ráp khuôn (3) Mở khuôn (2)Phun kim loại lỏng nhờ áp lực (3) mở khuôn và làm nguội Những sản phẩm điển hình Những sản phẩm bằng nhôm như các bộ phận của động cơ, các chi tiết chính xác. KHUÔN NHỰA Khuôn ép chất dẻo được sử dụng để đúc những chi tiết bằng cách nung nóng chảy vật liệu chẳng hạn như chất dẻo và ép vào trong khuôn. Khuôn ép chất dẻo được sử dụng cho nhiều phương pháp khác nhau như là đúc phun ép, ép nhựa và đùn. Về đúc phun ép ta sẽ học sau. Bây giờ chúng ta sẽ thảo luận về các phương pháp khác ở đây. Sản phẩm điển hình Sản phẩm chất dẻo như là đồ điện gia dụng, nội thất ôtô hoặc các sản phẩm chất dẻo nói chung như là chai nhựa. Ép nhựa Đúc bằng cách đặt vật liệu vào trong khuôn rồi ép nó. (1) Đặt vật liệu (2) Ép, đóng khuôn và nén Nội dung cụ thể: Bây giờ chúng ta hãy xem quy trình cụ thể Quy trình Đặt một lượng phù hợp vật liệu đúc là bột chất dẻo nhiệt rắn(t h e r mo s ett i n g p last i c s ) vào trong khuôn. Đóng khuôn trên và sau đó nung nóng lên và nén khuôn. Vật liệu sẽ mềm ra và điền đầy khuôn. Vật liệu đông đặc hoàn toàn với nhiệt độ và áp suất dư. Mở khuôn và tháo chi tiết ra nhờ chốt đẩy. 3 | P a g e Ưu điểm Khi mà vật liệu đúc được đặt vào trong khuôn, nó sẽ không di chuyển và biến dạng của các chi tiết có thể được giảm đi. Khi mà áp lực để kẹp khuôn được ép trực tiếp vào vật liệu đúc, có thể đạt được các chi ti ết chính xác. Kh ông cần có cổng phun, không hạn chế về loại vật liệu đúc( hạt nhỏ, bột, vân vân…) Bởi vậy nó được sử dụng để đúc chất dẻo nhiệt rắn. Do kết cấu đơn giản, giá thành thiết bị có thể giảm. Nhược điểm Nếu nung nóng khi khuôn không đóng hoàn toàn hoặc áp suất lớn quá vật liệu đúc có thể rò qua khuôn. Nếu vật liệu đúc đặt vào quá nhiều nó có thể tràn ra ngoài. Có nhiều bav ia được sinh ra ĐÙN Máy đùn liên tục được hình thành bằng cách đùn vật liệu (cung cấp qua phễu) với một trục vít. Vật liệu sẽ có hình dáng giống tiết diện cửa ra của thiết bị. (1) Cấp vật liệu vào phễu (2) Khuấy trộn, đẩy ra bằng trục vít (3) Hoàn thành Nội dung cụ thể: Chúng ta hãy xem quy trình cụ thể Quy trình Đặt v ậ t liệu nh ự a vào phễu. D ẻo ho á nó bằng cách khuấy trộn nó trong một trục vít có bộ gia nhiệt. Đùn vật liệu khuôn ra bằng trục vít qua một cái lỗ nhỏ ở đỉnh khuôn. Kết thúc đúc bằng sự n g uộ i c ứn g vật đúc. Ưu điểm Đùn, thực hiện liên tục và có hiệu quả. Nhược điểm Phạm vi áp dụng của phương pháp này chỉ những chi tiết có dạnh hình trụ hoặc mặt cắt là trụ rỗng. 4 | P a g e ĐÚC THỔI Đúc bằng cách đặt vật liệu dạng ống vào trong khuôn và thổi không khí vào. (1) Đặt vật liệu dạng ống vào khuôn (2) Thổi không khí (3) Hoàn thành Nội dung cụ thể: Bây giờ chúng ta hãy xem quy trình cụ thể Quy trình Ngắt một đoạn v ật liệu n h ự a đặt nó vào khuôn hình ống có hai nửa riêng biệt. Thổi không khí nén vào trong vật liệu đúc, làm cho nó giãn nở cho đến khi có cùng hình dạng với khuôn để đúc được chi tiết. Ưu điểm Sử dụng rộng rãi để đúc các chai, bình chứa. ĐÚCCHÂN KHÔNG Một tấm vật liệu được nung nóng và áp sát với lòng khuôn nhờ hút chân không để tạo hình chi tiết . Có thể dùng cả khuôn lõm và khuôn lồi. (1) Đặt vật liệu tấm (2) Hút chân không Bây giờ chúng ta hãy xem quy trình cụ thể Quy trình (3) Để cho không khí vào lại và bỏ chi tiết ra Làm mềm một tấm vật liệu đúc là chất dẻo nhiệt dẻo bằng nhiệt độ. Hút không khí ra khỏi khuôn qua lỗ thông hơi để tạo độ chân không làm cho vật liệu đúc đồng dạng với khuôn và mang hình dạng của nó. Cho không khí vào trở lại và bỏ chi tiết ra. Ưu điểm Vì áp suất đúc có thể nhỏ hơn áp suất khí quyển,vữa, gỗ, chất dẻo nhiệt rắn có thể được sử dụng làm khuôn. Khuôn cỡ lớn có thể được đúc với giá thành tương đối thấp. Nhược điểm Phương pháp này nói chung không dùng cho các chi tiết có hình dáng phức tạp. RIM (Reaction Injection Molding) RIM (Đúc ép phản ứng ) Đúc bằng cách trộn hai hoặc nhiều hơn các vật liệu phản ứng trong khuôn.Sản phẩm của phản ứng là một chất mới điền đầy khuôn Cụ thể hơn Chúng ta hãy xem quy trình cụ thể sau Quy trình Bơm vật liệu đúc bao gồm hỗn hợpcủa chất xúc tác và chất kích hoạt vào trong khuôn. Tạo ra polyme ở trong khuôn. Ưu điểm Phương pháp đúc này yêu cầu áp suất thấp hơn đúc phun ép thông thường, nhôm hoặc vật liệu sợi được sử dụng. Những khuôn cỡ lớn và hình dáng phức tạp có thể làm được. Nhược điểm Cã th Ó sinh ra kh Ý , nã n Ð n kh«ng kh Ý cßn l ¹ i trong khu«n, cã th Ó g © y ch ¸ y. Chu kì đúc kéo dài FRP (Fiber Reinforced Plastics) Molding FRP(Đúc chất dẻo có sợi tăng cứng) Sử dụng sợi thuỷ tinh hoặc sợi cacbon như là chất gia cường. Có loại đúc kiểu này_SMC (đúc tấm ) và phương pháp đúc thủ công Đúc bằng cách trộn hai hoặc nhiều hơn các vật liệu phản ứng trong khuôn.Sản phẩm của phản ứng là một chất mới điền đầy khuôn. Cụ thể hơn Chúng ta hãy xem quy trình cụ thể Phương pháp đúc tấm SMC Quy trình Đặt vật liệu tấm có đệm sợi được cuộn bằng polyeste vào trong khuôn.Nén vật liệu bằng nhiệt độ và áp suất. Ưu điểm Độ dầy đồng đều và những phần phức tạp có thể đúc được.Ngoài ra, cả hai bề mặt của chi tiết đều được làm nhẵn bóng. Phương pháp thủ công Quy trình Đặt vật liệu đệm dạng sợi theo hình dáng của khuôn.Trải nhựa lỏng lên trên và cứng lại ở nhiệt độ phòng. Ưu điểm Phương pháp này để đúc những chi tiết bằng chất dẻo có sợi gia cường có kích cỡ tương đối lớn. Không cần đến máy móc thiết bị Nhược điểm Làm bằng tay, khó làm được độ dầy đồng đều, chu kì đúc quá dài. ĐÚC ÉP CHUYỂN Làm mềm vật liệu bằng nhiệt độ trong lòng khuôn và sau đó ấn nó vào trong lòng khuôn. (1) Làm dẻo vật liệu trong khoang nung (2)Đẩy vào khuôn (3) Mở khuôn C th hn Chỳng ta hóy xem quy trỡnh c th Quy trỡnh Lm mm vt liu ỳc trong khoang nung n nha ó lm mm vo khuụn bng ỏp lc ụng cng nha núng chy M khuụn v ly chi tit ra. u im Quy trỡnh ỳc tng t nh ỳc phun ộp, tuy nhiờn ỳc ộp chuyn cn nhit ca vt liu ỳc trong khoang nung lm núng chy nú thnh nha núng chy. S dng rng rói cho vic ỳc cht do nhit rn. ỳc ộp chuyn ó phỏt trin ỳc cỏc chi tit m khú ỳc bng ỳc ỏp lc. Nhng hin ti c s dng cho mt s loi chi tit nht nh. Tt nht l s dng to ra mt hỡnh dỏng phc tp hoc l sn phm ỳc dy. Nhc im Giỏ thnh sn xut ca khuụn cao. ỳc phun ộp (Injection Molding) Chng ny trỡnh by quỏ trỡnh ộp, cỏc u nhc im cng nh hot ng ca b khuụn ộp phun. Phun ộp l mt trong nhng phng phỏp ch yu ỳc nha. Nú c s dng rng rói ỳc cỏc sn phm khỏc nhau vỡ nú cú kh nng to ra nhng sn phm cht lng cao, giỏ thnh h v thi gian phun ngn. Khuôn ép nhựa là một hệ thống dùng để định hình ra một sản phẩm nhựa. Nó đợc thiết kế sao cho có thể sử dụng cho một số lợng chu trình sản xuất nhất định. Kích thớc và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thớc và hình dáng sản phẩm. Tuỳ thuộc vào số lợng và độ phức tạp của sản phẩm yêu cầu mà kết cấu của khuôn có thể đơn giản hay phức tạp. Khuôn gồm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa đợc phun vào, đợc làm nguội để định hình sản phẩm rồi đẩy sản phẩm ra. Sản phẩm đợc tạo hình giữa hai phần của khuôn. Khoảng trống giữa hai phần đợc điền đầy nhựa mang hình dạng của sản phẩm. ỳc bng cỏch phun vt liu vo lũng khuụn. (1) Lm núng chy vt liu trong xi lanh. (2) Phun vt liu vo khuụn (3) Lm ngui v thỏo chi tit ra. Quy trình: Nhựa được nung nóng và trộn đều nhờ vít tải trong xi lanh có gia nhiệt và nó sẽ được dẻo hóa vì nhiệt để trở thành nhựa nóng chảy Phun nhựa nóng chảy từ xi lanh gia nhiệt vào khuôn với áp lực cao. Làm nguội để đóng rắn nhựa nóng chảy trong khuôn. Đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn nhờ các chốt đẩy. Ưu điểm: Có thể đúc hầu hết các nhựa nhiệt dẻo và một số nhựa nhiệt rắn. Có thể đúc các chi tiết có chất lượng cao, giá thành hạ và thời gian phun ngắn. Chu trình đúc có thể được tự động hóa. Cấu trúc của khuôn có thể được thay đổi tùy theo hình dáng hoặc vật liệu của chi tiết. Nhược điểm: Nếu lượng vật liệu đúc không được cấp chính xác thì có thể gây ra khuyết tật đúc. Các sản phẩm chính: Các sản phẩm nhựa như đồ gia dụng, đồ nội thất ôtô Chúng ta hãy xem xét cụ thể về hoạt động và vai trò của phương pháp đúc phun dùng máy kiểu vít tải. Đóng khuôn, kẹp khuôn. Khi đóng khuôn, trước tiên ta đóng với áp lực nhỏ và sau đó chỉ dùng với áp lực lớn trước khi hoàn thành để đóng khuôn chắc chắn. Nội dung cụ thể: Nếu khuôn được đóng quá nhanh, nó có thể bị biến dạng; vì vậy quá trình kẹp khuôn có 2 bước. Kẹp khuôn 2 bước cũng hạn chế các nguyên nhân đôi khi có thể làm hỏng khuôn nếu kẹp khuôn ở áp lực cao. Đặt họng phun Khi khuôn đã được kẹp xong, xilanh phun sẽ di chuyển sao cho đậu rót (s p ru e b u s h ) của khuôn tiếp xúc với họng phun (nozzle). Sau đó nhựa nóng chảy sẽ được phun vào khuôn. Cụ thể là: Áp suất được dùng để phun nhựa nóng chảy vào khuôn được gọi là áp suất ban đầu. Duy trì áp lực, làm nguội, làm nóng chảy nhựa. Ngay cả sau khi nhựa nóng chảy được phun vào khuôn, việc giữ áp lực vẫn được duy trì đến khi nhựa nóng chảy nguội trong khuôn. Trong khi nhựa nóng chảy đang được làm nguội và đông đặc (solidified) trong khuôn, vật liệu nóng chảy cho lần đúc tiếp theo sẽ được làm chảy dẻo (plasticated). Việc làm chảy dẻo này được thực hiện nhờ nhiệt sinh ra trong khi trộn nhựa nhờ vít tải và bộ phận gia nhiệt được gắn xung quanh xilanh. Cụ thể là: Áp lực duy trì còn được gọi là áp lực thứ hai. Nó được sử dụng để bổ xung thêm nhựa nóng chảy bằng cách tiếp tục ép nhựa nóng chảy vào lòng khuôn đã điền đầy, bù cho lượng co ngót (s h r i n k a g e ) trong quá trình cứng nguội, nhờ vậy có thể giảm vết lõm (s i n k m a rk ) trên vật đúc. [...]... dng v chng loi mỏy ộp Nhng cng cú th chia thnh 4 loi nh sau: A Khuụn h B Khuụn kớn C Khuụn na kớn na h D Khuụn ghộp (split mould) 13 Khuôn trên Mép cắt bavia Sản phẩm Khuôn dới(lòng khuôn) Khuôn hở Khuôn trên Mép cắt Khuôn kín Khuôn dới Khuôn trên Mép cắt Khuôn dới Khuôn nửa kín nửa hở Hỡnh 2.1 1) Khuụn h ú l khuụn n gin nht trong s khuụn ộp nha, nh hỡnh (2a) Khuụn ny c hỡnh thnh t hai b phn khuụn... cấu của khuôn ép phun Trong phần này chúng ta sẽ học về khuôn 2 tấm, khuôn 3 tấm và khuôn không r7nh dẫn Cấu trúc cơ bản của khuôn đợc xác định tùy thuộc nhiều yếu tố nh: hình dáng vật đúc, số lợng sản phẩm, vật liệu của vật đúc hoặc là vị trí cửa rót Cấu trúc của khuôn đợc phân loại theo khuôn 2 tấm, khuôn 3 tấm, khuôn không d7nh dẫn và khuôn đặc biệt, mỗi loại có đặc điểm riêng Khuôn 2 tấm Khuôn 2... Nếu không thì phải bịt lòng khuôn đó lại để khuôn tiếp tục hoạt động Khi dùng các miếng ghép rời thì một lòng khuôn có thể sửa hoặc có thể nhanh chóng thay lòng khuôn dự trữ Tấm ghép gắn vào mặt hốc đợc gọi là khối chèn hốc Tấm ghép gắn kết với mặt lõi gọi là khối chèn lõi 35 Những yếu tố để quyết định có nên dùng khuôn ghép hay không Đặc tính củakhuôn Vật liệu khuôn S55C Thép chuyên dùng Chi tiết đơn... nh chi tiết - Kiểu lắp ghép: Gồm các chi tiết khác nhau đợc ghép vào khuôn để đợc hình dáng khuôn cuối cùng, nó có u điểm nh: + Có thể sử dụng vật liệu khác với vật liệu khuôn để cải thiện tính chống mài mòn hoặc dễ điều khiển nhiệt độ trong khuôn + Khi khuôn có hình dạng phức tạp khó gia công trực tiếp cả khuôn, hoặc có nhiều r7nh đợc sắp xếp thành hàng, thì dùng các tấm ghép đ7 đợc gia công trớc sẽ... chớnh Tấm khuôn trớc (thờng là tấm hốc): Là phần cố định của khuôn, thờng tạo thành phần ngoài của sản phẩm Tấm khuôn sau (thờng là tấm lõi): Là phần chuyển động của khuôn, thờng tạo nên phần trong của sản phẩm H thng y Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở Do vật liệu dẻo đều bị co lại khi chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn trong quá trình làm nguội nên sản phẩm tạo thành... in the figure to display the explanation.) Khuôn không rãnh dẫn 1 Khái niệm Khuôn không r7nh dẫn là khuôn có đặt bộ gia nhiệt vào vùng đậu rót hoặc r7nh dẫn, làm cho vật liệu luôn ở trạng thái lu động, không đông cứng ở khuôn 2 tấm và khuôn 3 tấm cần tháo các chi tiết và r7nh dẫn (runners), khuôn không r7nh dẫn chỉ cần tháo chi tiết để lại r7nh dẫn ở trong khuôn Có 4 kiểu chủ yếu: - Kiểu họng phun kéo... phơng pháp lắp ghép này cũng đợc sử dụng để chế tạo khi hốc và lõi là vật liệu đặc biệt, phụ thuộc vào vật liệu của vật đúc Các kiểu khối chèn Khối chèn đợc phân theo các loại sau: + Dùng bích chèn: Nếu hình dáng của chi tiết là tròn xoay thì nên sử dụng bích chèn, việc chèn này chỉ cần 1 gờ bích đế để ngăn cản khối chèn khỏi bị trợt Vật là hình tròn xoay thì dễ chế tạo khối chèn hoặc khuôn Ngoài ra,... theo hng H Loại này thích hợp với các miếng ghép loại nhỏ và vừa Nhợc điểm của nó là làm yếu khuôn, nhng có u điểm là chiều cao của tấm khuôn và các miếng ghép có thể gia công bằng quá trình mài rất chính xác + Dùng khối chèn: Khối chèn thờng đợc sử dụng khi hình dáng của chi tiết là hình vuông Khối này liên kết với khuôn bằng vít Loại này có nhợc điểm là việc tạo hốc rất đắt vì rất khó làm đợc đáy lỗ... tấm, khuôn không d7nh dẫn và khuôn đặc biệt, mỗi loại có đặc điểm riêng Khuôn 2 tấm Khuôn 2 tấm có 1 đờng phân khuôn parting line (PL: where the mold divides) đờng này chia khuôn thành 2 phần: cố định và di động Ưu điểm: Cấu trúc đơn giản hơn là khuôn 3 tấm hoặc khuôn không r7nh dẫn Giá thành khuôn có thể giảm Hệ thống rót bao gồm cổng phân phối (miệng phun) cạnh (side gate), và cổng phân phối trực tiếp... vào khuôn R7nh dẫn: kênh chuyển nhựa nóng tới chi tiết Cổng phân phối: là miệng phun nhựa vào chi tiết từ r7nh dẫn Chú thích 1 Tấm kẹp phía trớc 3 Tấm khuôn sau 5 Tấm đỡ 2 Tấm khuôn trớc 4 Tấm kẹp phía sau 6 Khối đỡ 7 Tấm giữ 9 Vòng định vị 11 Bạc dẫn hớng 13 Bộ định vị 15 Chốt đẩy 17 Chốt đỡ 8 Tấm đẩy 10 Chốt dẫn hớng 12 Bạc mở rộng 14 Chốt hồi về 16 Bạc dẫn hớng chốt 18 Bạc cuống phun Khuôn 3 tấm Khuôn . hình 2.1c, là khuôn tổng hợp giữa khuôn ép phẳng và khuôn ép chìm và được sử dụng như là khuôn ép chìm ở nửa đầu hành trình ép, nhưng phần sau làm việc như khuôn ép phẳng. Khuôn trên và dưới. d − í i 1) Khuôn hở. Hình 2.1 Đó là khuôn đơn giản nhất trong số khuôn ép nhựa, như hình (2a). Khuôn này được hình thành từ hai bộ phận khuôn trên và khuôn dưới. Nửa khuôn trên là bộ phận khuôn. và tùy theo các phương pháp tạo hình ép nhựa, đúc ép chuyển (tranfer) và ép phun mà khuôn có kết cấu đặc thù khác nhau. 1.2. Khuôn ép nhựa Ép nhựa là phương pháp tạo hình đại diện cho nhựa