Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số phun ép đến độ bền kéo của đường hàn trong sản phẩm nhựa

 Trangătựaă TRANG Quyếtăđịnhăgiaoăđềătài Lýălịchăcáănhân I Lờiăcamăđoan III Lờiăcmăơn IV Tómătắt V Mcălc VI Danh sách các hình VIII Danhăsáchăcácăbng XI  1  2 1.1ăTìnhăhìnhănghiênăcứuătrongăvàăngoàiănước 2 1.2ăTínhăcấpăthiếtăcủaăđềătài 13 1.3 Mcătiêu củaăđềătài 13 1.4 Đốiătưng vàăphmăviănghiênăcứu 14 1.5 Cáchătiếpăcận,ăphươngăphápănghiênăcứu 16 1.6 Nộiădungănghiênăcứu 17  18 2.1 Vậtăliệuăvàăđộăbềnăđườngăhàn 18 TÍNH TOÁN 24 3.1.ăKhuônăépăvàămẫuăthíănghiệm 24 3.2.ăPhươngăphápăgiaănhiệtăvàăphươngăphápăđoănhiệtă 33 3.2.1. Lựaăchọnăgia ̉ iăpha  păgiaănhiệtăchoăkhuônă 34 3.2.2.ăCácăthiếtăbịătrongăbộăđoănhiệtăvàăgiaănhiệtăkhuônă 35 3.3.ăPhươngăphápăgiiănhiệt……………………………………………………… 44    48 4.1. Épămẫuăthíănghiệm 48 4.2. Kếtăquăkéoămẫuăthíănghiệm 49 4.3. Kiểmătraăđộăbềnăkéo 52 4.4.ăKếtăquăthíănghiệmăkéoă 53 .  59  60 VII DANHăMC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1. Quáătrìnhăhìnhăthànhăđườngăhànătrênăsnăphẩmănhựa 2 Hình 1.2. Môăhìnhăthíănghiệmăgiaănhiệtăchoăkhuônăbằngăhơiănướcă(Steamăheating) . 4 Hình 1.3. Hệăthốngăgiaănhiệtăchoăkhuônăbằngătiaăhồngăngoiă 5 Hình 1.4. Thiếtăkếăcủaăkhuônă(a)ăchoăsnăphẩmăphunăépănhựaădngămicroă(b) 5 Hình 1.5. Cácăkếtăcấuădngămicroăcủaăsnăphẩmăđưcăđoăbằngăphươngăphápămicroă scan 3D 6 Hình 1.6. Phươngăphápăgiaănhiệtăchoăkhuônăbằngădòngăkhíănóngă(Gasăheating) 7 Hình 1.7. Phươngăphápăgiaănhiệtăchoăkhuônăbằngăcmăứngătừă(Inductionăheating) 7 Hình 1.8. MôăhìnhănghiênăcứuăđộăbềnăđườngăhànăcủaăMattiăKoponen 9 Hình 1.9. Môăhìnhăthíănghiệmănghiênăcứuănhăhưởngăcủaăhìnhădángăđườngăhànăvàă thôngăsốăphunăépăđếnăđộăbềnăkéoăcủaăđườngăhàn 10 Hình 1.10. Môăhìnhăthíănghiệmănghiênăcứuănhăhưởngăcủaăhìnhădángăkíchăthướcăvàă thôngăsốăphunăépăđếnăđộăbềnăuốnăcủaăđườngăhàn 10 Hình 2.1. Môăhìnhăđúcădùngăđểătoăraăcácămẫuăthửănén(ăphi)ăvàămẫuăkéoăcóăđườngă hàn 20 Hìnhă2.2.ăPhầnăcủaăđườngăhànămẫuăSMAăđúcătiă240 0 C 22 Hìnhă2.3.ăPhầnăcủaăđườngăhànămẫuăSMAăđúcătiă237 0 C 22 Hình 3.1. Kếtăcấuăbộăkhuôn 25 Hình 3.2. Kếtăcấuăkhuônăhaiătấmă 26 Hình 3.3a. Phầnăkhuônădiăđộngă 27 Hình 3.3b. Phầnăkhuônăcốăđịnhă 27 Hình 3.4:.Bnăvẽămẫuăthíănghiệm 27 Hình 3.5. Snăphẩmămẫuăthíănghiệm 28 Hình 3.6a. Phầnăxuấtăhiệnăđườngăhànă 28 Hình 3.6b. Bnăvẽăphầnăxuấtăhiệnăđườngăhàn 28 Hình 3.7. Bnăvẽăthiếtăkếătấmăinsert 29 Hìnhă3.8. Tấmăinsertăsauăkhiăgiaăcông 30 Hìnhă3.9. Bnăvẽăthiếtăkếătấmănhôm 31 Hìnhă3.10. Tấmănhômăsauăkhiăgiaăcông 32 Hìnhă3.11. Khốiăinsertăsauăkhiălắpăghépătấmăinsertăvớiătấmănhôm 32 Hìnhă3.12.ăLắpăkhốiăinsert vào khuôn 33 Hìnhă3.13. Biê ̉ uăđôăca  cădo  ngănhiê ̣ tăkhiănhư ̣ aăđươ ̣ căphunăva  oăkhuôn 33 Hìnhă3.14. Sư ̣ ăxuâtăhiê ̣ n đươ  ngăha  năkhiăhaiădo  ngănhư ̣ aăgĕ ̣ pănhauă 34 Hình 3.15. Loiădâyăđiệnătrởăădùngăchoăkhuônă 35 Hình 3.16.ăCấuătoăcủaăthermocoupleă(cặpănhiệtăđiện). 36 Hình 3.17.ăHìnhănhăcmăbiếnănhiệtădùngătrongăkhuônă 37 Hình 3.18. Đồngăhồăđoăco  ăca  cănu  tănhânăđê ̉ ăcàiăđặtănhiệtăđộăva  ăsơăđôăchână 37 Hình 3.19.ăăĐồngăhồăđoăbằngătiaăhồngăngoiă 38 Hình 3.20:ăBiểuăđồăgiaănhiệtăchoăkhốiăinsertăcóălòngăkhuôn 38 Hình 3.21:ăBiểuăđồăgiaănhiệtăchoăkhốiăinsertăkhôngăcóălòngăkhuônă 39 Hình 3.22:ăHeateră300W(bênăphi)ăvàăheateră400W(bênătrái) 39 Hình 3.23:ăLòngăkhuônăvớiăkhốiăinsertăbằngăthépă 40 Hình 3.24:ăLòngăkhuônăvớiăkhốiăinsertăbằngănhôm 41 Hình 3.25:ăBiểuăđồăgiaănhiệtăchoănhômăvàăthép 42 Hình 3.26:ăBiểuăđồăgiaănhiệtăđốiăvớiătấmăkhuônăcốăđịnh 43 Hình 3.27:ăBiểuăđồăgiaănhiệtăđốiăvớiătấmăkhuônădiăđộng 43 Hình 3.28: Hệ thống làm nguội bằngănướcăchoăkhuôn………………………… 45 Hình 3.29: Bố trí kênh dẫn nguội…………………….………………………… 46 Hình 3.30: Cách bố trí từng kênh riêng biệt…………………………………… 46 Hình 3.31: Hệ thống làm nguội trong khuôn âm…….………………………… 47 Hình 4.1: Máy INSTRON 3367 52 Hìnhă4.2:ăBngăvẽămẫuăthíănghiệm 52 Hình 4.3: Bnăvẽăphầnăxuấtăhiệnăđườngăhàn 53 Hình 4.4.ăBiểuăđồăgiớiăhnăbềnăkéoăcủaămẫuăthửă(12ătrườngăhpăđầu) 55 Hình 4.5.ăBiểuăđồăgiớiăhnăbềnăkéoăcủaămẫuăthửătheoăápăsuấtăphun……………….56 Hình 4.6.ăBiểuăđồăgiớiăhnăbềnăkéoăcủaămẫuăthửătheoănhiệtăđộănhựa 57 X DANHăMCăCÁCăBNG BNGăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăTRANG Bngă1.1. ThuộcătínhăcủaănhựaăPP 15 Bngă2.1. Giáătrịăgiớiăhnăcácăloiănhựaă 19 Bngă2.2.ăĐộăsâuăcủaăđườngăhànăcủaănhữngămẫuăSMAăkhácănhau… …… …… 20 Bngă2.3.ăĐộăbềnăđườngăhànăứngăvớiăcácăloiănhựaăthôngădng ……………… 21 Bngă3.1. Quyătrìnhăcôngănghệăgiaăcôngătấmăinsert 30 Bngă3.2. Quyătrìnhăcôngănghệăgiaăcôngătấmănhôm 31 Bngă3.3. Đườngăkênhădẫnănguộiătheoăkinhănghiệm 45 Bngă4.1.ăCácătrườngăhpăvàăthôngăsốăép …………………… ………………….48 Bngă4.2.ăKếtăquăkéoă(12ătrườngăhpăđầu)…… ………………………….…… 54 Bngă4.3.ăKếtăquăkéoă(trườngăhpă13,14,15) ……………………………………55 Bngă4.4.ăKếtăquăkéoă(trườngăhpă16,ă17,ă18)…………… …………………….56 Bngă4.5. Độăbềnăứngăvớiăcácăloiănhựaăthôngădng……… …………………….58 XI GVHD:ăTS.PhmăSnăMinh HVTH:ăPHMăMINHăĐĔNG 1  1. : NGHIểNăCUăNHăHNGăCAăCỄCăTHÔNGăSăPHUNăÉPăĐNăĐăBNă KÉOăCAăĐNGăHẨNăTRONGăSNăPHMăNHA 2. chính  + KhuônăépăvƠămẫuăthíănghiệmă Giiăthiệuăktăcấu khuôn ép mẫuăthíănghiệm Hìnhădng,ăkíchăthcătiêuăchunăcaămẫuăthíănghiệm + PhngăphápăgiaănhiệtăvƠăphngăphápăđoănhiệt Laăchọnăgia ̉ iăpha  păgiaănhiệtăchoăkhuôn Giiăthiệuăphngăphápăgiaănhiệtăchoăkhuônăphunăépăbằngăkhíănóng. + ÉpămẫuăvƠăđemăthíănghiệmăkéoătrênămáyăINSTRONă3367ăcaăMỹ tiătrngăĐiă họcăNôngăLơmăđăkimătraăđăbn + ThuăthậpăktăquăvƠăxửălỦăsăliệuăthíănghiệmăkéo + Rútăraămtăsăktăluận,ănhậnăxétănhăhngăcaăcácăthôngăsăphunăépăđnăđăbnă kéoăcaăđngăhƠnătrongăsnăphmănha. 3. : - Hai khi insert - 180 mẫuăthí nghiệmăchoă18ătrngăhp - Bnăvăchiătităcaăcácătấmăinsert và các tấmănhôm - File Word và file Powerpoint. - ĐĩaăVCD GVHD:ăTS.PhmăSnăMinh HVTH:ăPHMăMINHăĐĔNG 2  1.1.             1.1.1. NgoƠiăncă(phân tích, đánh giá tình hình nghiên cu thuộc ệĩnh vực ca đề tài trên thế giới, ệit Ệê danh mục các công trình nghiên cu, tài ệiu có ệiên quan đến đề tài được trích dn Ệhi đánh giá tổng quan) Hiệnănay, doăyêuăcuăngƠyăcƠngăcaoăcaăthătrng vƠăngiătiêuădùng, các snăphmănhaăngƠyăcƠngăcóăcácăktăcấu,ăhìnhădngăphcătpăhn.ăSongăsongăviă quáătrìnhăphátătrinăcácăthităkănƠy,ăcácăkhuytătật caăsnăphmănha cũngăsăxuấtă hiệnăngƠyăcƠngănhiu.ăHiệnănay,ăcácăkhuytătậtăphổăbinădoăhìnhădngăcaăsnăphmă cóăthăkăđnănh: đngăhƠnă(weldăline),ărổăkhíă(airătrap),ăcongăvênhă(warpage)ădoă coă rútă khôngă đồngă đu,ầă Trongă nhómă khuytă tậtă nƠy,ă khuytă tậtă vă đngă hƠnă đcăhìnhăthƠnhădoăquáătrìnhătipăxúc,ăgiaoănhauăgiaăhaiădòngănhaălng (Hình 1- 1). VìăđặcăđimănƠy,ăđngăhƠnăhu nhăxuấtăhiệnătrênătấtăcăcácăsnăphmănhaăvƠă tínhăthmămỹăcaăsnăphmăkhôngănhngăbănhăhngăxấu,ămƠăđăbnăcaăsnă phmăcũngăsăgimăđángăk. Hình 1.1: Quá trình hình thành đường hàn trên sản phm nhựa Mặtătipăxúcă viăkhôngăkhí Dòngăchyă Fountain Lpănguiăngĕnă cnădòngăchyă nha KhiăchiuădƠyălpă nguiătĕng, dòng chyănhaăcƠngăbă hnăch ToƠnăbădòngăchyăđƣăđôngăđặc Vătríăgiaoănhauăgiaăhaiă dòngănha GVHD:ăTS.PhmăSnăMinh HVTH:ăPHMăMINHăĐĔNG 3 Đn nay,ănhằmăkhắcăphcăkhuytătậtănƠy,ăhuăhtăcácăsnăphmănhaăđcă phămtălpăsnălênăbămặt.ăViăphngăánănƠy,ăbămặtăsnăphmăsăđẹpăhn.ăTuyă nhiên,ănhƠăsnăxuấtăsăphiăchuăchiăphíăchoăquáătrìnhăsnăph.ăNgoƠiăra,ăvấnăđăvăôă nhimă môiătrngăcũngă cnă xemăxétăkhiăphngă ánă snăphăđcă sửădng.ăBên cnhăđó,ămặcădùăđngăhƠnăsăkhôngăcònăxuấtăhiệnătrênăbămặtăcaăsnăphmănhaă doăđcăphăbằngălpăsn,ănhngăđăbnăcaăsnăphmăvẫnăbăgimăđiăđángăk.ăDoă đó,ănhằmătĕngăđăbnăkéoăcaăđngăhƠnătrênăsnăphmănha,ăphngăphápăgiaă nhiệtăccăbătiăvătríăxuấtăhiệnăđngăhƠnăđcăđăxuấtănhằmătĕngăkhănĕngăktă dínhăcaăhaiădòngănha,ăcũngănhătĕngăđăbnăkéoăcaăđngăhƠn. NgoƠiăkhănĕngănơngăcaoăđăbnăkéoăcaăđngăhƠn, tiăuăhóaăquáătrình điuăkhinănhiệtăđăkhuônălƠămtătrongănhngăcáchăhiệuăquănhấtănhằmănơngăcaoă chấtă lngă bă mặtă snă phmă nha [ 1, 2].Nhìnă chung,ă nuă nhiệtă đă bă mặtă lòngă khuônă cao,ă quáă trìnhă đină đyă nhaă să đcă dă dƠngă hn,ă vƠă trongă huă htă cácă trngăhp,ăchấtălngăbămặtăsnăphmăsăđcăciăthiệnăđángăk. Tuy nhiên, nuă nhiệtăđăcaăcácătấmăkhuônătĕngăcao,ăquáătrìnhăgiiănhiệtăcaăkhuônănhaăsăbăkéoă dƠi,ăvƠăchuăkỳăphunăépăsătnănhiuăthiăgian,ăgiáăthƠnhăsnăphmăcũngăsăgiaătĕng.ă Vìăvậy,ămcătiêuăquanătrọngăcaăquáătrìnhăđiuăkhinănhiệtăđăkhuônăphunăépălƠ:ăgia nhit cho bề mặt Ệhuôn đến nhit độ yêu cầu, nhưng vn đảm bảo thời gian chu Ệỳ phun ép không quá dài. Nhìnăchung,ădaăvƠoănhăhngănhiệtăđălênătấmăkhuôn,ăquáătrìnhăgiaănhiệtă choăkhuônăphunăépăđcăchiaălƠmă2ănhómăchính:ă  Nhóm I: Giaănhiệtăcătấmăkhuônă(volume heating)  Nhóm II: Giaănhiệtăchoăbămặtăkhuônă(surfaceăheating).ă Trongănhómăthănhất,ăphngăphápăgiaănhiệtăbằngăhiăncă(steamăheating)ă đcăđăxuấtănhă(Hình 1-2), phngăánănƠyăcóăthăđtăđcătcăđăgiaănhiệtătừă [...]... injection moldingầ Trong các yêuăc uăv ăchấtăl khuy tătậtăth ngăxuấtăhiện trong quáătrình phun ép, ăvƠăth quáătrìnhăđánhăgiáăchấtăl vấnăđ ăđ ngăs năph m,ăđ ngăhƠnălƠăm t trong các ngăđ cănêuăra trong ngăs năph mănh a Đ nănay,ăđƣăcóăm tăs nghiên c uăv ă ngăhƠn trong quiătrình phun ép nh a,ăvƠ các nghiên c uănƠyăch ăy uătậpă trungăvƠoăđ ăb n kéo vƠăph ngăphápălƠmăm ăđ ngăhƠn Trong nghiên c uă c aă... ng các k tăqu ăphơnătích  Thíă nghiệmă trênă các mẫuă kéo đánhă giá nhă h ngă c aă các thông s ă phun ép đ năđ ăb n kéo c aăđ HVTH:ăPH MăMINHăĐĔNG ngăhƠn 17 GVHD:ăTS.Ph măS năMinh CH ƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT  V t li u và đ b n đ Khuy tă tậtă d ngă đ ng hàn ngă hƠnă th ngă xuấtă hiệnă trong quáă trìnhă phun ép các s nă ph mănh a,ăđặcăbiệtăv i các s năph măcóăcấuătrúcăph căt p.ăNgoƠiăra,ăn u phun ép ... qua nghiên c uă c aă N.ă Mekhilefă [12].K tă qu ă choă thấyă đ ă b nă u nă đ amorphousă(PC)ăs ăb ă nhăh ngă hƠnă c aă nh aă ng nhi uăh nănh aăsemicrystallyă(PE)ăkhiănhiệtăđ ă phun thayăđổi trong kho ngă250oCăđ nă300oC NgoƠiăra,ăđ ăb nău năc aăh năh pă PC/PEăs ătĕngăkhiănhiệtăđ phun tĕng Hình1.10 Mô hình thí nghi m nghiên c u ảnh hưởng c a hình dáng Ệích thước và thông số phun Ứp đến độ bền uốn c a đường. .. nhăhìnhă(packingăpressure)ăvƠăgiaăt căc aănh aă(injectionă acceleration) trong quáătrìnhăđi năđ yălòngăkhuônă(fillingăstep)ăh uănh ăkhôngă nhă h ngăđ năđ ăb năc aăđ ngăhƠn.ă HVTH:ăPH MăMINHăĐĔNG 9 GVHD:ăTS.Ph măS năMinh Hình 1.9 Mô hình thí nghi m nghiên c u ảnh hưởng c a hình dáng đường hàn và thông số phun Ứp đến độ bền ỆỨo c a đường hàn [11] Đ ă b nă u nă c aă đ ngă hƠnă gi aă vậtă liệuă nh aă vôă đ... nh a(0C) T căđ ă phun( cm3/s) Đ ăb nă kéo( MPa) Bảng 2.3 Độ bền đường hàn ng với các ệoại nhựa thông dụng NgoƠiăra, trong các nghiên c uăkhác,ăkhiănhiệtăđ ăkhuônăt iăvùngăđ ngăhƠnăđ că nơngălênăđ nănhiệtăđ ănóngăch yăc aănh aă(meltingătemperature),ăk tăqu ăv ăđ ăsơuă đ ng hƠnăcũngăt ngăt ănh ă(hìnhă2-2) và (hình 2-3) HVTH:ăPH MăMINHăĐĔNG 21 GVHD:ăTS.Ph măS năMinh Hình 2.2 ẫhần c a đường hàn m u SMA đúc... đường hàn [12] HVTH:ăPH MăMINHăĐĔNG 10 GVHD:ăTS.Ph măS năMinh Qua các nghiên c uănêuătrên,ăđ iăv iăph khuy tătậtăv ăđ cóă nhă h b năc aăđ chấtăl ngăhƠnălƠăm t trong nh ngăkhuy tătậtăth ngă l nă đ nă chấtă l nghiên c uătr ngăpháp phun ép s năph mănh a,ă ngăxuyênăxuấtăhiện,ăvƠă ngă vƠă tínhă th mă mỹă c aă s nă ph mă nh a.Qua các căđơyă[10 – 12], thông s ăv ănhiệtăđ ăcóă nhăh ngăhƠn.Tuyănhiên, trong các nghiên c... 3.1.2.ăMẫuăthíănghiệm Hình ̀.́: Bản vẽ m u thử HVTH:ăPH MăMINHăĐĔNG 27 GVHD:ăTS.PH MăS NăMINH Hình ̀.5: Sản ph m m u thử Hình 3.6a: ẫhần xuất hi n đường hàn Hình ̀.6b: Bản vẽ phần xuất hi n đường hàn  Khuôn ép: Do các nhómăsinhăviênăkhácăđƣăth căhiện: Đ tài: THIẾT KẾ VẨ CHẾ T O KHUÔN ÉP DỐNG TRONG NGHIểN CỨU Đ ỜNG HẨN TRểN S N PHẨM NHỰA Gi ngăviênăh ngădẫn: Sinhăviênăth căhiện: TS PH M SƠN MINH BỐI THANH TU N VÒNG VI... ăcaoăh nă100oC 1.1.2. Trong n că(phân tích, đánh giá tình hình nghiên c u thuộc ệĩnh vực c a đề tài ở Vi t ẩam, ệi t Ệê danh mục các công trình nghiên c u, tài ệi u có ệiên quan đến đề tài được trích d n Ệhi đánh giá tổng quan) Hiệnănay, các doanhănghiệpăViệtăNam, các đ ătƠi nghiên c uăv ălĩnhăv că nh aăđƣăcóăđ nhăh ngăv nghiên c u t iă uăhóaăquáătrìnhăgi iănhiệtăchoăkhuônă phun ép nhằmăgi iăquy tăbƠiătoánăv... iăgianăgiaănhiệtăcóăth kéo dƠiăđ nă20ăs - Cóăth ă ngăd ngăchoăkhuôn phun ép nh ăm tă moduleăđínhăkèm,ănghĩaălƠă khôngăc năthayăđổiăk tăcấuăkhuônăcóăsẵn Nhìnăchung,ăquáătrìnhăgiaănhiệtăchoăkhuôn phun ép nh aăh uănh ăđ uăcóă nhă h ngătíchăc căđ năchấtăl nêuătrênăđ uăđ ngăs năph mănh a.ăDoăđó, các ph ngăphápăgiaănhiệtă că ngăd ng trong các quiătrình phun ép s năph mănh aăv i các yêuă c uă kỹă thuậtă... a,ăvƠăápăsuất phun. ăK tăqu ăchoăthấyăkhiătĕngăt căđ phun từă30ăcm3/săđ nă380ă cm3/s,ăđ ăb n kéo theoăchi uădòngăch yăc aăđ ngăhƠnăs ătĕngătừă122MPaăđ nă145ă MPa.ăNgoƠiăra,ăkhiătĕng ápăsuấtănénăc aăkhuôn,ăh uănh ătấtăc ăđ ăb n kéo theo các ph ngăc aăđ ngăhƠnăs ăđ căc iăthiện HVTH:ăPH MăMINHăĐĔNG 8 GVHD:ăTS.Ph măS năMinh Hình 1.8 Mô hình nghiên c u độ bền đường hàn c a Matti Koponen Nhằm nghiên c uă . 1.8. Môăhình nghiên cứu độ bền đường hàn của MattiăKoponen 9 Hình 1.9. Môăhìnhăthíănghiệm nghiên cứu nh hưởng của hìnhădáng đường hàn vàă thông số phun ép đến độ bền kéo của đường hàn 10 Hình. Môăhìnhăthíănghiệm nghiên cứu nh hưởng của hìnhădángăkíchăthướcăvàă thông số phun ép đến độ bền uốn của đường hàn 10 Hình 2.1. Môăhìnhăđúcădùngăđểătoăra các mẫuăthửănén(ăphi)ăvàămẫu kéo có đường hàn 20. Thuộcătính của nhựa PP 15 Bngă2.1. Giáătrịăgiớiăhn các loi nhựa 19 Bngă2.2. Độ sâu của đường hàn của nhữngămẫuăSMAăkhácănhau… …… …… 20 Bngă2.3. Độ bền đường hàn ứngăvới các loi nhựa thông dng