Hệ thống cấp nhựa nóng (HOT RUNNER HR)

Hệ thống cấp nhựa nóng (HOT RUNNER HR)

HỆ THỐNG CẤP NHỰA NÓNG

(HOT RUNNER -HR)

HỆ THỐNG CẤP NHỰA NÓNG (HOT RUNNER –HR)

A.CHỨC NĂNG :

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BÁO CÁO

 GVHD: TRẦN MINH THẾ UYÊN

• Luôn giữa nhựa nóng chảy trong hệ thống kênh dẫn

Yếu cầu kỹ thuật:

• Nhiệt độ phân bố đồng nhất trên dòng chảy (hệ thống cấp nhiệt bù lượng nhiệt mất và nhiệt độ ổn định trên toàn kênh dẫn)

• Giảm thiểu khả năng mất áp suất khi dòng nhựa nóng chảy qua kênh dẫn

• Có khả năng điều khiển trạng thái miệng phun như một cái van nhiệt

o Mở : khi phun nhựa vào lòng khuôn

o Đóng : khi mở khuôn lấy sản phẩm

• Chống rò rĩ trong hệ thống

• Phải dễ đổi màu trong một số trường hợp

• Tính bề, đặt biệt bộ phận cấp nhiệt

• Dễ lắp ráp vào khuôn

• Dễ dàng làm sạch và thay thế thành phần bị mòn hoặc hỏng

• Tấm manifold phải chế tạo chính xác

• Tấm manifold và nozzle phải giãn nỡ

• Hệ thống dân điện trở không tiếp xúc trực tiếp với manifold nóng

• Sử dụng những chi tiết đỡ phụ những nơi cần thiết

B.CẤU TRÚC :

Chức năng :

Bạc cuốn phun:

 Kế nối đầu phun của máy phun

 Làm kín hệ thống dòng chảy từ máy đến vòi phun

 Giảm áp xuất khi cần

 Lọc nhựa nóng nếu yêu cầu

Kênh dẫn phân phối nhựa đến các vòi phun (Manifold)

 Vận chuyển phấn phối dòng nhựa nóng

 Duy trì nhiệt độ nhựa là một hằng số trong khi phun

 Truyền áp xuất cho dòng nhựa

Vòi phun (Nozzle)

 Cấp nhựa nóng tới miệng phun

 Duy trì nhiệt độ nhựa là một hằng số trong khi phun

Miệng phun

 Cung cấp nhựa nóng đến lòng khuôn

 Duy trì đường dẫn nhựa vào lòng khuôn

 Ngắt dòng chảy nhựa

ƯU ĐIỂM:

• Giảm thời gian chu kì ép

• Hạn chế việc sử dụng kênh dẫn nguội (Cold Runner) có thể những phế liệu sót lại hay phải nghiền lại

• Hạn chế lãng phí nhựa (Phân loại,Nghiền lại lưu trữ),từ đó tiết kiệm lao động và giảm năng lượng tiêu thụ

• Cải thiện độ bền và chất lượng chi tiết

• Giảm áp xuất phun

HẠN CHẾ:

• Hệ thống HR phải được sử dụng cho những ứng dụng và cho những vật liệu riêng biệt

• Sự nguy hiểm về nhiệt khi sử dụng các loại nhựa nhạy nhiệt

• Bộ điều khiển nhiệt độ yêu cầu phải chính xác

• Giá thành chế tạo cũng như bảo trì cao

1.BẠC CUỐN PHUN

A Chức năng:

• Giúp dẫn nhựa từ vòng phun phun của máy đến manifold

B Đặc điểm:

• Gia nhiệt cho bạc cuốn phun và điều khiển nhiệt độ giống như các bộ phận khác trong kênh dẫn nóng

C.Phân loại:

3 loại cơ bản

• Cuống phun dạng mở

• Cuống phun có buồng giảm áp

• Cuống phun dạng đóng

a Cuống phun dạng mở

• Kênh dẫn có cuốn phun dạng mở có thể hình trụ hay hình nón (ngăn ngừa thất thoát nhựa từ cuốn phun khi nozzle bị lấy ra)

• Cần phù hợp giữa kênh dẫn giữa cuốn phun và kênh dẫn của một nozzle

b Cuống phun có buồng giảm áp

• Giảm áp xuất dòng nhựa chảy dẻo trong hệ thống HR , ngăn chặn dòng nhựa bị căng và thất thoát từ Nozzle khi khuôn mở nhanh và không khí bên trong bạc cuốn phun bị cháy

c Cuống phun dạng đóng

• Hỗ trợ van một chiều trong kênh dẫn, có thể cho dòng nhựa thông qua do vòi phun bị kéo

và cho không khí đi vào bên trong

2.KÊNH DẪN MANIFOLD

A Chức năng:

• Gián tiếp vận chuyển và phân phối dòng nhựa nóng đến miệng phun nozzle và đến các lòng khuôn

B.Cấu tạo và Đặc điểm:

1.Thân manifold làm từ hợp kim hoặc thép không gỉ

2 Rãnh nhựa : để dẫn nhựa lỏng chảy trong nó, càng nhặn càng tốt

3.Chốt giới hạn : phải kín để tránh rò rỉ nhựa hoặc không bị trượt khi chịu áp suất cao trong quá trình hoạt động, nhưng cũng phải dễ tháo lắp khi bảo trì hệ thống

4.Chốt xuyên : đảm bảo nhựa không rò rỉ với áp xuất cao

5.Đầu ren : dễ dàng cho lắp ráp

6.Lớp bọc điện trở manifold : làm từ kim loại dễ uốn , dẫn nhiệt tốt Cung cấp và di trì nhiệt độ cho manifold

7.Nhiệt trở hình ống : bố trí quanh manifold bù nhiệt độ mất mát trên bề mặt manifold Không làm nhựa quá nhiệt sẽ dẫn đến cháy , tạo vếch đen trên sản phẩm

C.Yêu cầu kỹ thuật thiết kế Manifold:

• Ước lượng sản phẩm và vật liệu dựa trên tiêu chuẩn và đặc điểm kỹ thuật

• Xác định cổng vào nhựa phù hợp

• Xác định chuỗi nozzle phù hợp trên các nhân tố : đổi màu, thành mỏng, chiều dòng chảy, vật liệu dễ mòn, thời gian chu trình nhanh và mặt sản phẩm hoàn hảo

• Tính toán số lượng sản phẩm dựa trên : kích cỡ máy phun, lực kẹp, khoảng cách ngắn nhất giữa các Nozzle

• Bản thiết kế Nozzle càng đối xứng càng tốt

• Chọn những Manifold tiêu chuẩn với kích thước phù hợp

• Thiết kế các chi tiết khuôn hot runner

o Sử dụng tấm cavity plate cho vòi phun dài , để tang độ cứng và bền cho khuôn Thiết kế kênh dẫn nguội ở giữa tấm khuôn xung quanh các vòi phun Nozzle

o Sử dụng tấm kẹp (Black plate) dày tối thiểu 50mm

o Thiết bị kẹp phù hợp giữa tấm Back plate và tấm khuôn giữ vòi khuôn (Nozzle cavity plate) đảm bảo bịt kín giữa Manifold và Nozzle

o Sử dụng một tấm cách nhiệt

o Sử dụng các tấm insert cổng làm nguội và các kênh nguội bao quanh tấm insert

a.Cấu trúc khuôn cho manifold:

• Tấm Black plate và tấm đỡ bolster tách rời

• Những cái hốc được gia công cho Manifold, giúp các thành phần vững chắc hơn và tháo lắp dễ dàng (tất cả các bộ phận HR điều có thể tháo lắp được) có khoảng hở ít nhất 1mm bao quanh

b.Kẹp chặc:

• Sử dụng bu lông kẹp chặt gần Manifold nhất để đảm bảm độ kẹp chặc

c.Thiết kế hệ thống làm nguội cho Black plate

Có một đầu vào , đầu ra và những nút (plug) để bịt các đầu còn lại Làm nguội ở đây rấ quan trọng vì lượng nhiệt tập trun phần lớn ở đây

d.Các kích thước quan trọng của một Manifold:

Kích thước M : bề dày của Manifold

Kích thước M1 : chiều rộng của Manifold

Kích thước J2 : là đường kính kênh dẫn nhựa nằm trong Manifold

d Tính toán sự giản nở vì nhiệt

Với

là kích thước của Manifold (mm)

Là kích thước của Manifold trong khuôn(kích thước giãn nỡ) (mm)

Là nhiệt độ của Manifold (C)

Là nhiệt độ của khuôn (C)

Là hệ số giãn nở nhiệt (1/C)

C.VÒI PHUN

A.Chức năng:

• Dẫn nhựa nóng đến miệng phun, gián tiếp đưa nhựa từ kênh dẫn nóng đến lòng khuôn

B.Cấu tạo và đặc điểm

a.Cấu tạo

1Nozzle tip

2 Vòng đệm

3 Chốt van

4 Thiết bị gia công nhiệt

5 Cặp nhiệt điện

6 Thân Nozzle

B.Đặc điểm chung

• Có dây dẫn nhiệt đến miệng phun

• Chi tiết quan trọng, đạt được yêu cầu cao:

o Nhiệt độ ở điểm đầu và điểm cuối của vòi phun chênh lệch thấp

o Cách nhiệt giữa vòi phun và khuôn

o Không để nhựa đông cứng tại miệng phun

o Dễ dàng làm sạch, tháo lắp

o Có khả năng thích ứng với hình dạng của khuôn và tính chất của nhựa

• Vòi phun được gia nhiệt từ bên trong hay bên ngoài Vật liệu có tính dẫn nhiệt cao hợp kim đồng Bộ phận gia nhiệt được đặt bên cạnh hoặc từ hệ thống kênh dẫn Manifold đến vòi phun

• Đặt tính nhiệt nên tuyến tính

C.Phân loại:

• Vòi phun gia nhiệt ngoài

• Vòi phun gia nhiệt trong

• Vòi phun cách ly

•

a Vòi phun gia nhiệt ngoài

• Rãnh nhựa tròn bao quanh bạc

• Bạc được bao quanh bởi một hay nhiều loại điện trở khác nhau

• Và được bao quanh một lớp khí, cách ly nhiệt với lòng khuôn

• Cặp nhiệt điện được gắn vào Nozzle(1 điển trở gắn ở đầu nozzle , cái khác nằm cuối nozzle

• và miệng phun) để cung cấp tín hiệu phản hồi về bộ điều khiển nhiệt độ của Nozzle

ƯU ĐIỂM :

o Thiết lập đơn giản

o Chi phí thấp

NHƯỢC ĐIỂM:

o Không được ưu điểm vì nhựa đông đặc nhựa tại miệng phun

o Đòi hỏi chu kỳ nhanh để duy trì trạng thái chảy

o Giai đoạn khởi động lâu để ổn định nhiệt độ chảy

o Gặp vấn đề khả năng điền đầy sản phẩm

b Vòi phun gia nhiệt trong

o Một Kênh dẫn nhựa chạy qua một bạc

o Có một đầu gia nhiệt đặt ở tấm kênh dẫn tạo một hình vành khuyên

o Một cặp nhiệt điện được đặt trong đầu gia nhiệt này để lấy tính hiệu phản hồi về

bộ điều khiển

• Ưu điểm

o Gia tang sự phân phối nhiệt

• Nhược điểm

o Chi phí cao hơn

o Nhiệt độ cân bằng giữa các chi tiết trong khuôn

o Nhiệt độ cân bằng giữa các thành phần khó

o Phải tính toán giãn nở giữa các chi tiết của khuôn

c Vòi phun kiểu cách ly

o Bao gồm tấm manifold gia nhiệt bên ngoài và nhiệt dẫn đến làm nóng cá nozzle

và các nhánh, loại này phổ biến với những thiết kế riêng (vật liệu dẫn nhiệt tốt hợp kim đồng)

o Nozzle nối với Manifold bằng mối ghép ren có khả năng truyền nhiệt lớn nhất

• Ưu điểm:

o Gia tăng sự phân phối nhiệt độ

o Điều khiển nhiệt độ tốt hơn

• Nhược điểm:

o Chi phí cao và thiết kế phúc tạp

o Phải tính toán hệ số giãn nỡ

D Thiết kế và tính toán sự giãn nỡ vì nhiệt

• Lựa chọn chiều dài Nozzle phải phù hợp với chiều dài khuôn (gắn nhất có thể)

o Trọng lượng nhựa phun ra trong một Nozzle

o Vật liệu nhựa và chất phụ gia

o Vị trí miệng phun

o Các thông số quan trọng trên Nozzle

Chiều dài thực của Nozzle = L + + q

Với:

L là chiều dài loại Nozzle được lựa chọn (mm)

là giá trị giãn nở của Nozzle (mm)

q la khe hở miệng phun

Giá trị được tính như sau:

• là chiều dài Nozzle (mm)

• là chiều dài Nozzle luc giãn nở (mm)

• Là hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu(1/C)

• là nhiệt độ bộ chia nhựa (C)

• Là nhiệt độ của khuôn (C)

•

D MIỆNG PHUN (GATE)

A.Chức năng:

• Phun nhựa vào trong lòng khuôn

B.Yêu cầu kỹ thuật của miệng phun:

• Chống lại sự đông đặc và ngắt dòng chảy nhựa

• Không có kéo sợ hay nhỏ giọt

• Mất áp suất nhỏ

• Khu vực dòng chảy là nhỏ nhất

• Để lại dấu vết miệng phun là nhỏ nhất

C.Phân Loại miệng phun:

• Miệng phun dạng mở

• Miệng phun kiểu van

• Miệng phun kiểu van tuần tự

• Miệng phun kiểu vancore

a Miệng phun dạng mở

Dùng cho mọi vật liệu tinh thể và vô định hình của nhựa

Thông số:

 Đường kính miệng phun

 Vung làm mát miệng phun

 Điều khiển nhiệt độ ở đỉnh miệng phun

• Để lại một vết nhỏ trên bề mặt chi tiết

• Miệng phun thường lún vào

• Không phù hợp với vật liệu chảy cao và ứng suất cắt cao

• Đóng kín miệng phun bằng hóa rắn

• Ưu điểm:

• Dễ chế tạo

• Sử dụng cho mọi vật liệu nhựa

• Nhược điểm

• dd

• Việc nhựa bị kéo dây Do nhiệt độ miệng phun quá cao thì chốt nhựa có thể bị nhựa đục thủng xuyên qua

• Việc hình thành đuôi nhựa có thể gây khó khăn trong quá trinh điền đầy khuôn

o Giải pháp là tạo hốc nhỏ hình hột đậu trong lõi ở phía đối diện miệng phun

b Miệng phun kiểu van

• Đóng mở chốt van để cho dòng nhựa từ miệng phun chảy vào lòng khuôn Chốt mở van được vận hành bằng thủy lực

• Trước khi ép, chốt van ở vị trí thụt vào Miệng phun mở rộng làm cho nhựa dễ dàng chảy vào lòng khuôn

• Trước khi nhựa tại miệng phun hóa rắn hoàn toàn thì chốt di chuyển đến vị trí đóng van

• Ưu điểm:

o Giảm chu kì ép

o Tạo ra miệng phun hoàn thiện không có kéo sợi hoặc nhỏ giọt Để lại vếch nhỏ hơn so với các miệng phun tiêu chuẩn

o Làm tốt trên tất cả các loại nhựa Trừ loại nhựa có tác nhân gây mài mòn

o

• Nhược điểm

o Chốt thẳng khi đẩy sản phẩm ra sẽ làm vật liệu tại chổ hở làm tăng miệng phun trên sản phẩm và tăng độ mài mòn giữa chốt với lỗ miệng phun (sữ dụng chốt côn

để khắc phục phần nào)

o Phải bảo đảm định tấm tốt giữa miệng phun và chốt van để hạn chế mài mòn

c Miệng phun kiểu van tuần tự

• Lúc đầu một miệng phun sẽ mở và được điền đầy Khi nhựa đã chảy qua miệng phun thứ hai, miệng phun này mở tiếp và tiếp tục điền đầy miệng phun thứ ba Miệng phun thứ ba mở và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi điền đầy phần còn lại của sản phẩm

• Ưu điểm:

o Loại này loại trừ sự hình thành của đường hàn

d Miệng phun kiểu vancore

• Kiểu này ứng dụng để ép những sản phẩm có dạng lỗ tại tấm chi tiết như bánh rang nhựa, chi tiết dạng ống, chi tiết bánh rang nhựa

e Một số kiểu đóng mở van miệng phun khác

• Sử dụng van thủy lực, khí nén rời kết hợp với khuôn một lòng khuôn, sử dụng kên dẫn nóng, với miệng phun kiểu van

TÀI LIỆU THAM KHẢO: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN

PHUN ÉP NHỰA( T.S PHẠM SƠN MINH – THS TRẦN MINH

THẾ UYÊN)

WEB THAM KHẢO : http://tai-lieu.com/tai-lieu/cong-nghe-che-tao-khuon-mau-khuon-hai-tam-1578/