Thiết kế khuôn ép nhựa: Sản phẩm khay nhựa làm đá - Thiết kế và lập quy trình công nghệ gia công hai lòng khuôn - Tìm hiểu công nghệ gia công xung định hình

Trước đây, các sản phẩm được sản xuất nhờ công nghệ đúc áp lực, ép phun, ép đùn, đột dập… nói chung và các sản phẩm nhựa nói riêng ít phát triển.

Mục lục

Nội dung Đề tài tốt nghiệp 5

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn: 7

Nhận xét của giáo viên duyệt đồ án: 8

Chương I Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer 11

I.1 Giới thiệu về vật liệu chất dẻo Polymer 11

I.1.1 Phân loại chất dẻo 11

I.1.2 Cơ sở hoá học của chất dẻo 12

I.2 Điều kiện kỹ thuật cần có đối với một sản phẩm nhựa 14I.3 Đặc điểm công nghệ của nhựa Polypropylen (PP) 17

I.3.1 Tính chất của PP 17

I.3.2 ứng dụng của PP 18

Chương II Tổng quan về công nghệ làm khuôn 20

II.1 Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa 20

II.2 Giới thiệu chung về khuôn 21

II.2.1 Các thuật ngữ kỹ thuật cơ bản 22

II.2.2 Các loại khuôn phổ biến 23

II.3 Trình tự thiết kế, đặc điểm công nghệ chế tạo khuôn 25II.3.1 Trình tự thiết kế khuôn 25

II.3.2 Đặc điểm của công nghệ sản xuất khuôn 26

II.4 Tính toán và lựa chọn loại máy ép nhựa 26

II.5 Thiết kế sơ bộ kết cấu của khuôn ép nhựa 28

II.5.1 Chọn mặt phân khuôn 29

II.5.2 Xác định hình dạng của lòng khuôn 29

II.5.3 Hình dạng và kết cấu của hệ thống dẫn nhựa 30

II.5.4 Thiết kế hệ thống làm mát lòng khuôn: 33

II.5.5 Thiết kế hệ thống đẩy 33

II.5.6 Chọn kết cấu khuôn 35

Chương III Tổng quan về gia công tia lửa điện 43

III.1 Giới thiệu chung về phương pháp gia công tia lửa điện 43III.1.1 Bản chất của phương pháp gia công tia lửa điện 44

III.1.2 Quá trình phóng điện trong khi gia công tia lửa điện: 45III.1.3 Các phương pháp gia công bằng tia lửa điện 47

III.2 Khả năng công nghệ của gia công tia lửa điện 49

III.3 Các thông số điều chỉnh quá trình xung định hình 50

III.3.1 Dòng phóng tia lửa điện Ie 50

III.3.2 Độ kéo dài xung t1 52

III.3.3 Khoảng cách xung to 53

III.3.4 Điện áp đánh lửa UZ 54

III.3.5 Khe hở phóng điện 54

III.3.6 Các hiện tượng xấu khi gia công tia lửa điện 56

III.4 Chất lượng bề mặt gia công 58

III.4.1 Các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt gia công 58III.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng gia công 59

III.5 Vật liệu sử dụng làm điện cực 61

III.5.1 Yêu cầu của vật liệu sử dụng làm điện cực 61

III.5.2 Các loại vật liệu thường được sử dụng làm điện cực 61III.5.3 Kích thước của điện cực.65

III.6 Chất điện môi trong gia công tia lửa điện 65

III.6.1 Các loại chất điện môi 67

III.6.2 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của chất điện môi 67

III.6.3 Các yếu tố an toàn của chất điện môi 68

III.6.4 Cách thức vận chuyển chất điện môi 69

III.6.5 Vài trò của chất điện môi 70

III.7 Xu hướng phát triển trong lĩnh vực gia công tia lửa điện ở tương lai 71Chương IV Thiết kế và lập quy trình công nghệ gia công biên dạng lòng khuôn 72IV.1 Điều kiện kỹ thuật của khuôn 76

IV.2 Lựa chọn vật liệu thích hợp để chế tạo các chi tiết 77

IV.3 Lập phương án thiết kế và chế tạo lòng khuôn 78

IV.4 Lập Qui trình công nghệ gia công chế tạo lòng khuôn 81

IV.4.1 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn trước 81

IV.4.1.1 Trình tự công nghệ gia công tấm áo khuôn trên.81

IV.4.1.2 Thiết kế các nguyên công 83

IV.4.1.2.1 Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công 83

IV.4.1.2.2 Nguyên công 2: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên B 84IV.4.1.2.3 Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 90 mm trên bề mặt bên D 84IV.4.1.2.4 Nguyên công 4: Gia công biên dạng trên mặt phẳng A của phôi 85IV.4.1.2.5 Nguyên công 5: Gia công các biên dạng có trên mặt phẳng C 86

IV.4.1.2.6 Nguyên công 6: Gia công một phần của hệ thống kênh dẫn nhựa 88IV.4.1.2.7 Nguyên công 7: Mài mặt phẳng đáy C của tấm áo khuôn trên 91

IV.4.1.2.8 Nguyên công 8: Mài mặt phẳng phân khuôn trên lõi khuôn 91

IV.4.1.2.9 Nguyên công 9: Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên 92

IV.4.2 Qui trình công nghệ gia công lõi khuôn trước 93

IV.4.2.1 Lập tiến trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn trước 93

IV.4.2.2 Thiết kế các nguyên công 94

IV.4.2.2.1 Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công cơ 94

IV.4.2.2.2 Nguyên công 2: Phay chiều rộng phôi đạt kích thước140h7 95

IV.4.2.2.3 Nguyên công 3: Phay chiều dài phôi đạt kích thước 240 h7 95

IV.4.2.2.4 Nguyên công 4: Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B 96IV.4.2.2.5 Nguyên công 5: Khoan 2 lỗ f10,5 sâu 120 mm trên bề mặt bên D 97IV.4.2.2.6 Nguyên công 6: Gia công hệ thống các lỗ có trên bề mặt C 98

IV.4.2.2.7 Nguyên công 7: Gia công nguội phôi để ghép vào áo khuôn 99

IV.4.2.2.8 Nguyên công 8: Gia công biên dạng lõi khuôn 99

IV.4.2.2.9 Nguyên công 9: Gia công xung các r•nh của lòng khuôn 103

IV.4.2.2.10 Nguyên công 10: Gia công một phần của hệ thống dẫn nhựa 106

IV.4.2.2.11 Nguyên công 11: Gia công xung thủng lỗ dẫn nhựa 107

IV.4.2.2.12 Nguyên công 12: Mài mặt phẳng phân khuôn trên lõi khuôn 110

IV.4.2.2.13 Nguyên công 13: Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn trên 110

IV.4.3 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn sau 110

IV.4.3.1 Lập tiến trình công nghệ gia công tấm khuôn sau 110

IV.4.3.2 Thiết kế các nguyên công 113

IV.4.3.2.1 Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công cơ 113

IV.4.3.2.2 Nguyên công 2: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B 113IV.4.3.2.3 Nguyên công 3: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 105 mm trên bề mặt bên B 114IV.4.3.2.4 Nguyên công 4: Gia công biên dạng trên mặt phẳng A của phôi 114IV.4.3.2.5 Nguyên công 5: Gia công các biên dạng trên mặt C 115

IV.4.3.2.6 Nguyên công 6: Gia công hệ thống lỗ lắp chốt đẩy 117

IV.4.3.2.7 Nguyên công 7: Mài mặt phẳng C của tấm khuôn trên 117

IV.4.3.2.8 Nguyên công 8: Gia công nguội toàn bộ tấm khuôn trên 118

IV.4.4 Qui trình công nghệ gia công lòng khuôn sau 119

IV.4.4.1 Trình tự công nghệ gia công lòng khuôn sau 119

IV.4.4.2 Thiết kế các nguyên công 120

IV.4.4.2.1 Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi cho quá trình gia công 120

IV.4.4.2.2 Nguyên công 2: Phay chiều rộng phôi đạt kích thước 140h7 121

IV.4.4.2.3 Nguyên công 3: Gia công chiều dài phôi đạt kích thước 240h7 121IV.4.4.2.4 Nguyên công 4: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 80 mm trên bề mặt bên B 122IV.4.4.2.5 Nguyên công 5: Khoan 4 lỗ f10,5 sâu 65 mm trên bề mặt bên D 123IV.4.4.2.6 Nguyên công 6: Gia công hệ thống các lỗ trên bề mặt C 124

IV.4.4.2.7 Nguyên công 7: Gia công nguội tấm phôi để ghép vào vỏ khuôn 124IV.4.4.2.8 Nguyên công 8: Gia công biên dạng lòng khuôn sau 125

IV.4.4.2.9 Nguyên công 9: Gia công hệ thống lỗ lắp chốt đẩy sản phẩm 126

IV.4.4.2.10 Nguyên công 10: Gia công nguội toàn bộ cụm khuôn sau 126

IV.5 Tính toán quá trình cắt gọt khi gia công vật liệu 126

IV.5.1 Chế độ cắt khi khoan lỗ có đường kính d(mm) 127

IV.5.2 Chế độ cắt khi phay r•nh 130

IV.5.3 Chế độ cắt khi phay mặt phẳng 132

IV.5.3.1 Chế độ cắt khi phay mặt phẳng sử dụng dao phay ngón 132

IV.5.3.2 Chế độ cắt khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu 135

IV.5.4 Chế độ cắt khi doa lỗ sau khi khoan 137

IV.6 Thiết kế đồ gá cho tương ứng với mỗi nguyên công 139

IV.6.1 Chọn cơ cấu êtô để cố định phôi 141

IV.6.1.1 Xác định khoảng không gian tối đa của đồ gá 141

IV.6.1.2 Xác định phương pháp định vị:142

IV.6.1.3 Xác định phương chiều và điểm đặt lực của lực kẹp chặt 142

IV.6.1.4 Tính toán lực kẹp W cần thiết 143

IV.6.1.5 Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá ?CT 145

IV.6.2 Đồ gá là thanh kê và Bulong-đai ốc 146

IV.6.2.1 Xác định khoảng không gian tối đa của đồ gá 146

IV.6.2.2 Xác định phương pháp định vị:147

IV.6.2.3 Xác định phương chiều và điểm đặt của lực kẹp chặt 147

IV.6.2.4 Tính toán lực kẹp W cần thiết 147

IV.6.2.5 Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá ?CT 150

IV.7 Các lưu ý trong quá trình tính toán ,thiết kế, chế tạo hai cụm lòng khuôn 151IV.8 Chương trình sử dụng để điều khiển máy gia công 152

IV.8.1 Chương trình cho nguyên công 1 153

IV.8.2 Chương trình cho nguyên công 2 154

IV.8.3 Chương trình cho nguyên công 3 154

IV.8.3.1 Chương trình phay hốc chữ nhật (240x140x40mm) 154

IV.8.3.2 Chương trình phay 4 hốc lắp nêm côn 156

IV.8.3.3 Chương trình khoan 8 lỗ ?20 sâu 43,5 mm 157

IV.8.3.4 Chương trình khoan 8 lỗ ?10,5 sâu 55 mm 158

IV.8.4 Chương trình cho nguyên công 4 159

IV.8.4.1 Chương trình khoan 4 lỗ ?11,5 sâu 45mm 159

IV.8.4.2 Chương trình gia công hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8 160

IV.8.4.3 Chương trình gia công hệ thống lỗ để xỏ Bulong M8 161

IV.8.5 Chương trình cho nguyên công 5 163

IV.8.5.1 Chương trình khoan 18 lỗ ?7,8 sâu 45 mm 163

IV.8.5.2 Chương trình doa 18 lỗ ?8 sâu 45 mm 165

Chương V Lắp đặt, Bảo dưỡng và bảo quản khuôn 167

Tài liệu tham khảo: 170

Nội dung Đề tài tốt nghiệp.

Đề: - Thiết kế khuôn ép nhựa: Sản phẩm khay nhựa làm đá - Thiết kế và lập quy trình công nghệ gia công hai lòng khuôn - Tìm hiểu công nghệ gia công xung định hình

Các nhiệm vụ cần giải quyết

A Thuyết minh và tính toán

Mở đầu

Chương 1 Tổng quan về chất dẻo POlymer

1.1 Giới thiệu chung về chất dẻo Polymer

1.2 Phân tích các điều kiện kỹ thuật của sản phẩm

1.3 Đặc điểm của chất dẻo Polypropylen (PP)

Chương 2 Tổng quan về công nghệ làm khuôn

2.1 Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa

2.2 Giới thiệu chung về khuôn

2.2 Trình tự thiết kế, đặc điểm của công nghệ chế tạo khuôn

2.3 Tính toán và lựa chọn loại máy ép nhựa phù hợp với sản phẩm

2.4 Thiết kế sơ bộ về kết cấu của khuôn ép nhựa

Chương 3 Tổng quan về gia công tia lửa điện

3.1 Giới thiệu chung về phương pháp gia công tia lửa điện

3.2 Khả năng công nghệ của phương pháp gia công tia lửa điện

3.4 Các thống số điều khiển quá trình xung định hình

3.5 Chất lượng bề mặt gia công

3.6 Vật liệu sử dụng làm điện cực

3.7 Chất điện môi trong gia công tia lửa điện

3.8 Xu hướng phát triển trong tương lai của gia công bằng tia lửa điện

Chương 4 thiết kế và lập qui trình công nghệ gia công biên dạng lòng khuôn

4.1 Xác định điều kiện kỹ thuật chung cần thiết cho khuôn

4.2 Lựa chọn vật liệu thích hợp cho các chi tiết có trong khuôn.

4.3 Lập phương án thiết kế và chế tạo lòng khuôn

4.4 Lập qui trình công nghệ gia công chế tạo biên dạng lòng khuôn

4.4.1 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn trước

4.4.2 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm lõi khuôn trước

4.4.3 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm áo khuôn sau

4.4.4 Thiết kế qui trình công nghệ gia công tấm lòng khuôn trước

4.5 Tính toán quá trình cắt cắt lượng kim loại dư

4.6 Thiết kế đồ gá kẹp chặt cho mỗi nguyên công

4.7 Thiết kế lập chương trình điều khiển máy để thực hiện gia công

Chương 5 lắp đặt, bảo dưỡng và bảo quản khuôn

B Các bản vẽ cần có

• Bản vẽ sản phẩm nhựa cần chế tạo với đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật

• Bản vẽ lắp khuôn ép nhựa ở cả hai vị trí đóng và mở

• Bản vẽ tách các chi tiết có trong khuôn với đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật (các chi tiết chính)

• Bản vẽ quy lồng phôi của hai long khuôn cần chế tạo

• Bản vẽ quy trình công nghệ gia công hai lòng khuôn

• Bản vẽ giới thiệu về công nghệ gia công xung định hình

Ngày giao nhiệm vụ: 08/02/2004

Ngày hoàn thành: 05/05/2004

Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn

Chu Quốc Hiếu Th.S_Nguyễn Hiệp Cường.

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giáo viên hướng dẫn Th.S_Nguyễn Hiệp Cường Nhận xét của giáo viên duyệt đồ án: ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giáo viên duyệt đồ án

PGS.TS_Trần Văn Địch

Mở đầu

Trước đây, các sản phẩm được sản xuất nhờ công nghệ đúc áp lực, ép phun, ép đùn, đột dập… nói chung

và các sản phẩm nhựa nói riêng ít phát triển Do kiểu dáng mẫu m• đơn điệu, ít xuất hiện trên thị trường Bởi vì lúc đó lĩnh vực gia công chế tạo khuôn chưa có điều kiện phát triển do gặp phải khó khăn về trình

độ khoa học công nghệ của đội ngũ kỹ thuật

Ngày nay, con người không ngừng nghiên cứu khoa học nên đạt được các thành tự nhất định trong các lĩnh vực: Vật liệu, điều khiển điện tử, cơ khí tự động hoá… Cho nên đ• chế tạo thành công được nhiều loại vật liệu mới có khả năng tạo hình nhanh nhờ phương pháp định hình (như vật liệu polymer, composit

…) mang các ưu điểm vượt trội về mặt vật lý,hoá học và kinh tế nên được sử dụng rất nhiều để phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người Đồng thời nền cơ khí đ• chế tạo thành công được nhiều chủng loại máy khả năng gia công chế tạo linh hoạt hơn như: Máy phay CNC, máy tiện CNC, máy gia công tia lửa điện EDM… Các loại máy này có các ưu điểm nổi trội hơn hẳn so với các loại máy gia công truyền thống như: Phay, tiện, bào… ở các điểm sau:

- Chuyện động tạo hình của dụng cu cắt phong phú hơn

- Độ chính xác gia công và định vị của dụng cụ tốt hơn (cỡ phần nghìn).

- Độ cứng của vật liệu cần gia công chế tạo hầu như không hạn chế

- Việc thiết lâp chương trình để máy gia công được các bề mặt định hình một cách tự động diễn ra nhanh tróng và thuận lợi hơn nhờ sự hỗ trợ của máy tính điện tử

…………

Cho nên lĩnh vực khuôn mẫu đ• có điều kiện phát triển nhanh và mạnh, để đáp ứng kịp thời nhu cầu sử dụng của con người trên thị trường Do con người ngày nay càng ngày càng quan tấm tới hình thức và mẫu m• của sản phẩm họ sử dụng Đứng trước tình hình đó các đơn vị sản xuất kinh doanh muốn sản phẩm của họ làm ra có thể cạnh tranh tốt trên trên thị trường thì ngoài việc nâng cao chất lượng và giảm giá thành cho sản phẩm thì việc tạo mẫu hay thay đổi mẫu m• cũng là công việc rất cần thiết

Do đó việc nghiên cứu và tìm hiểu về công nghệ chế tạo khuôn mẫu mẫu là một nhu cầu cấp bách đối với người kỹ sư công nghệ chế tạo máy sắp ra trường như em, để tạo điều kiện thuận lợi việc xin việc làm Hơn nữa đây là công việc sáng tạo không lặp lại, đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức cơ bản và trắc chắn về công nghệ chế tạo gia công ra sản phẩm cơ khí Vậy vấn đề thiết kế và chế tạo khuôn mẫu là một

đề tài hay rất phù hợp với nội dụng đồ án ttốt nghiệp cho một sinh viên năm cuối chuyên ngành công nghệ chế tạo máy như em

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo, giúp đỡ rất nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn

Th.S_Nguyễn Hiệp Cường và thầy duyệt đồ án PGS.TS_Trần Văn Địch cùng các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo trường đại học Bách Khoa – Hà Nội và các kỹ sư trong trung tâm khuôn mẫu và máy CNC thuộc viện Máy và Dụng cụ Công Nghiệp, đến nay em đ• hoàn thành xong toàn bộ nội dung của đồ án tốt nghiệp đ• được giao

Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế trong sản xuất còn hạn chế, nên trong quá trình tính toán và thiết kế vẫn chưa lường hết được các yếu tố sẽ nẩy sinh trong sản xuất thực tế, cho nên sẽ gặp phải những sai sót nhất định Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để em được hiểu rõ vấn đề này hơn

Sinh viên thực hiện

Chu Quốc Hiếu

Chương I Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer

I.1 Giới thiệu về vật liệu chất dẻo Polymer

Chất dẻo có thể được định nghĩa như sau: Vật liệu dẻo là loại vật liệu có thể nung nóng cho mềm ra nhiềulần sau khi nguội Nó có thể được phun vào khuôn, được nghiền vụn lại và lập lại quá trình đó một số lần.Tất nhiên là vật liệu dẻo sẽ bị mất phẩm chất (độ bền, cơ tính…) khi quá trình đó lặp đi lặp lại nhiều lần Vậy chất dẻo là loại vật liệu bao gồm:

- Chất cao phân tử: là các hợp chất hữu cơ mà tính chất cơ lý của nó chỉ thay đổi chút ít trong khi đại phân tử của nó tiếp tục tăng

- Các chất độn gia cường (Dạng bột, dạng sợi…) nhằm tăng cường cơ tính cho vật liệu

- Chất phụ gia tăng cường phù hợp cho mục đích sử dụng (Chất ổn định, chất bôi trơn, chất hoá dẻo…)

- Chất tạo màu sắc cho sản phẩm để đáp ứng nhu cầu người sử dụng về mặt cảm quang

I.1.1 Phân loại chất dẻo

• Theo cấu trúc phân tử

- Vật liệu vô định hình: Vật liệu dẻo vô định hình có thể dễ dàng nhận thấy bởi các tính chất cứng trong suốt của nó Ngoài ra nó có màu sắc tự nhiên là màu trắng như nước hoặc gần như màu cát vàng hoặc màu mờ đục Loại vật liệu này có độ co rút rất nhỏ chỉ bằng 0,5 ? 0,8% Một vật liệu thuộc dạng này có tên thương mại là: Polycarbonate (PC), Styrene Acrylonitrile (SAN), Polystyrene (PS),

Polymethylmethacrylate … Chúng được sử dụng rất thông dụng cho các mặt công nghiệp và gia dụng đòihỏi độ trong suốt cao

- Vật liệu tinh thể: Loại vật liệu nhiệt dẻo này thường cứng và bền dai về đặc tính nhưng thường không trong suốt do cấu trúc tinh thể đ• gây cản trở cho sự đi qua của ánh sáng Các vật liệu này thường được sửdụng trong công nghiệp làm đồ gia dụng Bao gồm: Polypropylene (PP), Low density polyethylene (LDPE), High density polyethylene (HDPE)… Còn đối với một số lĩnh vực công nghiệp thì các loại vật liệu sau được sử dụng thông dụng: Polyester (PBT ?PETP), Polyacetal (POM), Nylon …

Nhận thấy rằng sự phát triển của tinh thể của cả hai loại vật liệu nêu trên đều đóng vai trò quan trọng tới

sự thay đổi các tính chất của chúng ở Polyme vô định hình thì tinh thể của chuỗi thiên về bất định còn các tinh thể thì lại có cấu trúc trật tự và đối xứng làm cho lực giữa các mắt xích có khả năng phát triển làm cho tinh thể lớn lên chiếm hết khoảng trống Mức độ hình thành tinh thể (độ trong suốt) của vật liệu dẻo phụ thuộc một phần vào tốc độ làm nguội trong quá trình gia công Tốc độ nguội thấp sẽ tạo ra độ trong suốt cao hơn Do đó các chuỗi polymer chuyển động có quy luật đòi hỏi quá trình làm nguội diễn ranhanh để ngăn cản chuyển động của chuỗi và ngăn cản sự phát triển của tinh thể Tính chất của các vật liệu có thể bị thay đổi bởi sự sửa đổi trọng lượng phân tử và sự chia nhánh chuỗi Sự thay đổi như thế sẽ

có hiệu quả không chỉ đòi với các tính chất cơ học mà còn ảnh hưởng tới quá trình điền đầy khuôn của vậtliệu

• Theo công nghệ gia công

- Chất dẻo nhiệt dẻo: Là loại vật liệu dưới tác dụng của nhiệt hoặc dung môi thì nó nóng chảy hoặc hoà tan Khi làm nguội hoặc làm bay hơi dung môi thì nó trở lại trạng thái rắn (Loại này có khả năng tái sinh được)

- Chất dẻo nhiệt rắn: Là loại vật liệu mà nguyên liệu ban đầu sẽ nóng cháy và hoà tan được khi có nhiệt

độ hoặc dung môi tác dụng Nhưng khi gia công thành sản phẩm hoặc bán sản phẩm thì nó chuyển sang trạng thái rắn, không nóng chảy và hoà tan nữa (Loại này không có khả năng tái sinh được) Sở dĩ có hiệntượng đó vì trong quá trình gia công dưới tác dụng của nhiệt độ và các nhân tố hoá học được trộn trong nguyên liệu ban đầu, chúng gây ra phản ứng hoá học với nhau gọi là phản ứng khâu mạch Năng lượng cần để phá vỡ liên kết hoá học này có khi lớn hơn năng lượng cần thiết để phá huỷ vật liệu

• Theo cấu trúc phân tử

- Cấu trúc của nhiệt dẻo ở dạng sợi: Sợi trơn và sợi phân nhánh

- Cấu trúc của nhiệt rắn ở dạng lưới: lưới phẳng và lưới không gian

I.1.2 Cơ sở hoá học của chất dẻo

VD: Hình thành chất dẻo Polypropylene (PP)

Ban đầu các đơn vị cơ sở hình thành nên của chất dẻo Polypropylene (PP) là propylen (CH2= CH - CH3) tồn tại độc lập Dưới tác dụng của điều kiện môi trường xung quanh (Nhiệt độ, áp suất và các chất hoá học khác) các đơn tinh thể đó liên kết lại với nhau tạo thành một đa tinh thể (Quá trình này gọi là Polymerhoá) Nếu coi đơn tinh thể là một mắt xích thì đa tinh thể chính là một chuỗi các mắt xích được ghép lại với nhau

Hình I 1: Sơ đồ hình thành một mạch polymer thẳng loại đơn giản

* Các thông số công nghệ của chất dẻo

• Phân tử lượng và độ trùng hợp:

Đây là hai đại lượng phụ thuộc và ảnh hưởng tới nhau

VD: PE có phân tử lượng trung bình M = 56000 đơn vị còn phân tử khí Etylen = 28 đơn vị Như vậy mức

độ trung hợp sẽ là nTH = 56000/28 = 2000

Như vậy cùng một loại Polyme (Cao phân tử) thì khi phân tử lượng tăng thì tất cả các tính chất cơ lý: độ bền hoá học, độ bề khí hậu, độ bền cơ học đều tăng theo Tuy nhiên khi phân tử lượng tăng lên thì độ nhớtcủa phân tử khi nóng chảy cũng tăng theo sẽ làm cho quá trình gia công khó khăn hơn

Trong đó: - V1 là thể tích của vật liệu trước khi gia công

- V2 là thể tích của chính vật liệu sau khi gia công

• Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt dẻo

Đây là một trong những đặc điểm cần phải biết của vật liệu dẻo khi muốn chế tạo sản phẩm từ chất dẻo Đặc trưng này phụ thuộc vào mức độ trùng hợp, hình dạng của đại phân tử, tốc độ và nhiệt độ của dòng vật liệu khi nóng chảy Được biểu thị quá hai chỉ số: Chỉ số chảy MFI (melt-flow-index), giá trị K

- Chỉ số chảy MFI (melt-flow-index): Với nhiệt độ to xác định, áp suất xác định trong khoảng thời gian

10 phút Người ta tiến hành ép chất dẻo nóng chảy qua một khe hẹp hình trụ với kích thước chuẩn và tiến hành đo khối lượng vật liệu chảy qua đó Số chỉ MFI sử dụng để so sánh các nhóm vật liệu cơ sở cùng loại và dùng để định hướng khi xác định các thông số công nghệ để gia công chất dẻo

- Chỉ số K: Giá trị này đặc trưng cho phân tử lượng của Polyvinyclorid (PVC) Nó thay đổi như độ nhớt Nghĩa là giá trị K càng lớn thì phân tử lượng của PCV càng lớn

• Đặc trưng chảy của chất dẻo nhiệt rắn

Đối với chất dẻo nhiệt rắn thì với cùng một nhiệt độ mà ta có thể đo được đặc trưng chảy thì quá trình tạo lưới do phản ứng khâu mạch cũng xảy ra Khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt của vật liệu giảm đồng thời vật liệu tạo lưới tăng Hai quá trình này luôn đi đồng hành với nhau

- Độ dài đường chảy: Vật liệu từ một khoang trụ tròn được nung nóng và bị ép vào một kênh bị thu hẹp lại trong cùng một điều kiện nhiệt độ, áp suất… như nhau Ta tiến hành so sánh chiều dài các thanh được

ép ra thanh nào có độ dài lớn thì đặc trưng chảy của vật liệu đó càng tốt

- Đo thời gian chảy: Cách phổ biến nhất của phương pháp này là tạo mẫu thử có dạng hình cái chén Bằngphương pháp ép ta chế tạo ra một chiếc chén rồi tiến hành đo thời gian cần thiết để vật liệu đùn đầy khuôn Với các điều kiện như nhau thời gian điền đầy khuôn của mẫu thử nào nhỏ hơn thì vật liệu đó có đặc trưng chảy cao hơn

I.2 Điều kiện kỹ thuật cần có đối với một sản phẩm nhựa

Để sản phẩm nhựa, khay làm đá viên, có khả năng chế tạo được bằng phương pháp đúc trong khuôn kim loại nhờ máy ép nhựa thì kết cầu của sản phẩm phải thoả m•n một số điều kiện nhất định sau

- Tỉ lệ giữa chiều cao và chiều dày của thành sản phẩm phải thích hợp để tạo điều kiện dòng nhựa nóng chảy bơm vào lòng đầy khuôn dễ dàng

- Thành sản phẩm phải có góc nghiêng nhất định tạo điều kiện để sản phẩm thoát nhanh ra khỏi khuôn khikhuôn được mở ra, hạn chế bớt hiện tượng sản phẩm bị dính vào lòng khuôn

- Chiều dày thành sản phẩm tại các vị trí chuyển tiếp không được chênh lệch nhau quá nhiều.

…

Bảng I 1: Chiều dày thành sản phẩm nhựa nhiệt dẻo

TT Vật liệuChiều dày nhỏ nhất (mm) Chiều dày trung bình (mm) Chiều dày lớn nhất (mm)

1.32 2.61 5.25 10.47 15.72 20.97 45.84

Chiều dày thành sản phẩm (mm)

Căn cứ vào bản vẽ chi tiết sản phẩm nhựa, ta thấy rằng các thông số kích thước trong kết cấu hoàn toàn phù hợp để chế tạo ra sản phẩm nhờ phương pháp đúc phun trong khuôn kim loại

Hình I 2: Hình dạng sơ bộ của sản phẩm cần chế tạo

Căn cứ thực tế sản xuất, ta nhận thấy rằng các cạnh của viên đá nếu là góc nhọn (90o) thì việc gia công gặp rất nhiều khó khăn Cho nên để việc quá trình gia công chế tạo sản phẩm được thuận lợi thì các cạnh viền của khay đá nên có dạng cung tròn có bán kính thích hợp với kích thước của dụng cụ cắt

Hình I 3: Hình dạng của sản phẩm nhựa cần chế tạo

Các thông số chính xác về kích thước tham khảo bản vẽ chi tiết sản phẩm trang sau (A3)

* Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm nhựa như sau:

- Sản phẩm sau khi bơm đạt hình dạng tốt nhất mà tốn ít công sửa lại nhất

- Sản phẩm sau khi bơm không tồn tại khuyết tật nhất như: cong vênh, rỗ khí, vật phun bị ngắn, có tồn tại đường hàn, hõm co…

- Cơ tính ổn định ở nhiệt độ thấp –100C

- Không gây độc hại cho người sử dụng

- Sử dụng loại vật liệu thông dụng nhất

Căn cứ vào các đặc tính đó ta chọn vật liệu để chế tạo khay đá là nhựa PP có độ co ngót là 1,6 % Căn cứ vào đó để thiết kế hình dạng khuôn để sau khi ép tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu

I.3 Đặc điểm công nghệ của nhựa Polypropylen (PP)

Polypropylen (PP) là loại polymer có dạng tinh thể Trong quá trình chế tạo các nhà sản xuất đ• tạo ra polypropylen có cấu trúc điều chỉnh lập thể, các mạch đại phân tử của nó có cấu trúc cân đối gọn

- Phân tử lượng:80000 ? 200000 đơn vị.

Tính chất cơ học của PP phụ thuộc vào phân tử lượng, chữ lượng các pha có quy luật, độ phân tán các pha

có quy luật của nó

- Phân tử lượng của PP được xác định thông qua chỉ số chảy 0,2 ? 5 (g/10’)

- Giới hạn bền kéo của PP phụ thuộc vào tốc độ chất tải Tốc độ kéo thấp thì giới hạn bền tăng và ngược lại

- Tính chất cơ học của PP cứng sẽ tăng nếu các sản phẩm của nó được kéo định hướng

ưu điểm: PP có độ cách điện và độ bền nước (không thấm nước) khá hoàn hảo và không gây độc hại cho người sử dụng Nên rất thích hợp làm các sản phẩm gia dụng

Bảng I 3: Thông số kỹ thuật của một số chất dẻo thông dụng như sau:

Nhựa

Tên gọi Nhiệt độ khuôn Nhiệt độ tại vòi phun Nhiệt độ phá huỷ Độ co ngót %

ABS Styrene co-polyme 10 ? 80 (oC) 170 ? 200 (oC) 310 (oC) (0,4 ? 0,7)

PA 6,6 Polyamide 50 ? 80 (oC) 250 ? 280 (oC) 320 ? 330 (oC) 0,5 ? 2,5

PS Polystyrene 10 ? 75 (oC) 200 ? 280 (oC) 250 (oC) 0,3 ? 0,6

PP Polypropylene 10 ? 80 (oC) 220 ? 235 (oC) 280 (oC) 1,0 ? 2,0

PVC Polyvinylclorid 20 ? 60 (oC) 190 ? 240 (oC) 180 ? 220 (oC) 0,5

- Bọc dây điện: Sử dụng cho kỹ thuật điện, điện tử và những nơi có độ bền nhiệt cao

- Sản phẩm dập nóng hoặc hút chân không từ các tấm PP có bề dày 0,2 3 mm Các sản phẩm này dùng cho công nghiệm hoá học, dệt, sơn, ô tô …

- Sản phẩm đúc để chế tạo các chi tiết máy và đồ dùng phục vụ đời sống hàng ngày trong các lĩnh vực ô

tô, xe máy, máy giặt, máy lạnh, điện thoại, máy thực phẩm, máy tính …

- Tạo sợi do PP nhẹ, bền thích hợp sử dụng để bện cáp, lưới đánh cá, túi lưới, thảm, dệt vải bọc trong công nghệ dệt vải…

- Tạo lớp phủ bảo vệ cho các chi tiết chống ăn mòn của môi trường

Chương II Tổng quan về công nghệ làm khuôn

II.1 Nguyên lý hoạt động của khuôn ép nhựa

Ta đ• biết rằng khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một chủng loại sản phẩm nhất định (hình dáng và vật liệu ), ở đây là sản phẩm nhựa Nó được lắp ráp từ nhiều chi tiết cơ khí khác nhau Khi khuôn được lắp với các bộ phận cung cấp chuyển động thích hợp (máy ép nhựa…),nó sẽ có khả năng thực hiện đóng mở khuôn theo một chu kỳ xác định, để tạo ra được những khoảng không gian hợp lý có tác dụng tạo hình cho sản phẩm hoặc tạo khoảng không gian cần thiết để sản phẩm thoát ra khỏi khuôn một cách dễ dàng (Không phải ngừng máy, sản phẩm ra một cách tự động…) sau khi đ• có hình dạng đạt yêu cầu Nhờ đó mà năng suất ép ra sản phẩm nhựa rất cao

* Quy trình ép ra một sản phẩm nhựa trên máy ép nhựa như sau:

Hình II 1: Trình tự ép sản phẩm trên máy ép nhựa nằm ngang

Ban đầu hệ thống thuỷ lực của máy ép nhựa thực hiện chuyển động đóng khuôn để tạo ra khoảng không gian đóng kín, lúc này dòng nhựa đ• được cụm hoá dẻo (Xylanh hoặc Piston) hoá lỏng bơm vào có nhiệt

độ và áp suất cao chảy qua cuống phun vào khuôn thực hiện công việc điền đầy lòng khuôn Cụm đóng khuôn của máy ép vẫn phải tác dụng vào khuôn một lực lớn (lực kẹp khuôn) để không có một chút chất dẻo nào được chảy ra tại bề mặt phân khuôn (gây tổn thất nhựa và tạo phế phẩm)

Trên cơ sở phân cách nhiệt độ giữa lòng khuôn và cụm hoá dẻo, cả hai đều có mức nhiệt độ rất khác nhau Liên kết này chỉ được duy trì một lúc cho đến khi chất dẻo lỏng không còn khả năng chảy nữa Bởi

vì sau khi nhựa đ• được bơm vào lòng khuôn thì hệ thống làm mát ( không khí, nước, dung dịch làm mát…) hoạt động thực hiện công việc làm nguội nhựa, làm cho quá trình nhựa từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn nhanh hơn (nâng cao năng suất làm việc) Do đó mà sau khi điền đầy khuôn nhựa bắt đầu đông cứng lại, khi đó thể tích của sản phẩm sẽ bị co lại (phụ thuộc vào hệ số co ngót của vật liệu) Do

đó để tạo ra sản phẩm có hình dạng đúng theo yêu cầu thì bằng cách ép tiếp và bơm nhựa điền đầy tiếp thìthể tích thiếu hụt do co ngốt nhựa sẽ được bổ xung thêm Cho nên phải duy trì áp lực lên chất dẻo cho đếnlúc nó đông cứng lại

Vì quá trình hoá dẻo nhựa từ trạng thái rắn sang lỏng cần một thời gian nhất định, trục xoắn vít thực hiện việc ép chất dẻo vào lòng khuôn nhờ thực hiện chuyển động quay Do đó để tạo ra từng liều lượng nhằm làm chảy nó và xếp đặt trước khi bơm vào khuôn, trục xoắn tạo ra khoảng không gian trống bằng cách trượt lùi lại trong lòng Xylanh phun bằng chuyển động tịnh tiến dọc trục Khi sản phẩm được làm đông lại cụm hoá dẻo sẽ chuyển động rời khỏi khuôn nhờ đó mà chất dẻo ở đầu vòi phun không bị đông đặc lại.Cụm đóng khuôn vẫn tiếp tục duy trì lực ép khuôn cho đến khi sản phẩm đông đặc tới mức có thể tống ra ngoài được chuyển động mở khuôn kết hợp với hệ thống chốt đẩy Quá trình được tiếp tục để chế tạo sản phẩm tiếp theo

*) Tóm lại chu kỳ hoạt động của máy ép tạo ra một sản phẩm như sau:

- Khung kẹp thực hiện đóng chặt khuôn

- Vật liệu dẻo đ• được hoá dẻo từ trước được bơm vào lòng khuôn

- áp lực tiếp tục duy trì (áp lực giữ)

- Tại thời điểm này trục vít tiếp tục chuyển động quay để hoá dẻo vật liệu chuẩn bị cho lần bơm tiếp theo

- Khi đó chất dẻo bắt đầu nguội nhờ hệ thống làm mát của khuôn

- Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài

II.2 Giới thiệu chung về khuôn

Khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một sản phẩm nhựa Nó được thiết kế sao cho có thể được

sử dụng cho một số lượng lớn chu trình để gia công ra sản phẩm thoả m•n yêu cầu cho trước

Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản phẩm Số lượng sản phẩm cần được chế tạo ra từ một bộ khuôn (Số lần ép, số sản phẩm trong một lần ép…) là một yếu tố rất quan trọng cần xét tới trong quá trình thiết kế khuôn Bởi vì đối với dạng sản xuất nhỏ thì không cần đến loại khuôn có nhiều lòng khuôn hoặc có kết cấu đặc biệt Các yếu tố đó có ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành của khuôn cũng như là giá thành của sản phẩm cần chế tạo trên khuôn đó.

II.2.1 Các thuật ngữ kỹ thuật cơ bản

- Khuôn: là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ráp lại với nhau, ở đó nhựa được bơm vào, được làm nguội, rồi sản phẩm được đẩy ra Sản phẩm được tạo hình giữa hai phần của khuôn Khoảng trống giữa hai phần

đó được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm cần chế tạo

- Một phần của khuôn lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm được gọi là lòng khuôn, còn phần lồi ra xác định hình dạng bên trong của sản phẩm gọi là lõi khuôn

- Đường phân khuôn (mặt phân khuôn) là mặt phẳng phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi khuôn

*) Ngoài lõi khuôn và lòng khuôn thì còn có các bộ phận cơ bản sau:

- Tấm kẹp phía trước: kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun

- Tấm khuôn phía trước: là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và phần ngoài của sản phẩm

- Tấm khuôn phía sau: là phần chuyển động của khuôn, tạo nên phần trong và phần ngoài của sản phẩm

- Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun

- Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài

- Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy hoạt động được

- Tấm giữ: Giữ chốt đẩy với tâm đẩy

- Vòng định vị: Bảo đảm vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn

- Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn

- Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn dẫn tới làm hỏng nửa khuôn sau

- Bạc mở rộng: Cùng với bạc để tránh mài mòn làm hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn và tấm đỡ

- Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần chuyển động và phần cố định của khuôn

- Chốt hồi về: làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khi khuôn đóng lại

- Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm ra khi khuôn mở

- Bạc dẫn hướng chốt: để tránh mài mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tám giữ do chuyển động tương đối giữa chúng

- Chốt đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ tránh khỏi bị cong vênh do áp lực cao.

- Bạc cuống phun: nối giữa vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía trước và tấm khuôn trước.Đây chỉ là các chi tiết hay được sử dụng trong một bộ khuôn, ngoài ra tuỳ theo độ phức tạp của khuôn mà

sử dụng thêm bộ phận khác như: Van dầu, van khí… hoặc bớt đi một số chi tiết nào đó để khuôn hoạt động hiệu quả nhất (Tham khảo trong bản vẽ lắp khuôn)

II.2.2 Các loại khuôn phổ biến

Kết cấu của khuôn thường gồm hai phần, một phần ở phía vòi phun nó được bắt chặt, cố định với máy ép nhựa gọi là tấm khuôn trước, phần còn lại được ở phía hệ thống đẩy, khi hoạt động nó thực hiện chuyển động đóng mở khuôn gọi là tấm khuôn sau Tuỳ theo kết cấu của tấm khuôn trước và sau cũng như là cách thực hiện chuyển động đóng mở khuôn khi làm việc mà có các loại khuôn phổ biến sau:

- Khuôn hai tấm: Là loại khuôn chỉ gồm hai phần khuôn trước (phần khuôn được lắp cố định trên máy ép nhựa) và khuôn sau (phần thực hiện chuyển động tịnh tiến thực hiện công việc đóng mở khuôn) Đây là loại khuôn có kết cấu đơn giản (giá thành thấp) được sử dụng rộng r•i để chế tạo các sản phẩm có kích thước nhỏ, sử dụng ít miệng phun, hình dạng đơn giản, sản lượng chế tạo ít…

Hình II 2: Kết cấu của khuôn ép nhựa hai tấm

- Khuôn ba tấm: Hệ thống này gồm có các bộ phận sau: Khuôn trước, khuôn sau và hệ thống thanh đỡ

Nó có khả năng tạo ra hai vùng không gian khi đóng mở khuôn Một vị trí mở để lấy ra sản phẩm còn một

vị trí mở dùng để lấy kênh nhựa

Nhược điểm của dạng khuôn này là khoảng cách giữa vòi phun của máy ép nhựa với lòng khuôn cần bơmnhựa vào khá dài, làm giảm áp lực của dòng nhựa từ vòi phun vào lòng khuôn và lượng nhựa phế phẩm tiêu tốn ở hệ thống kênh dẫn nhựa lớn

Hình II 3: Kết cấu của khuôn ép nhựa ba tấm

- Khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng cho các loại máy có kích thước nhỏ giảm tiền vốn đầu tư vào máy), nhờ sử dụng được hệ thống đẩy ở cả hai nửa khuôn Do đó vẫn giữ được giá thành sản phẩm hạ trong khi có thể sản xuất được một số lượng sản phẩm lớn

Hình II 4: Kết cấu của khuôn ép nhựa nhiều tầng

Ngoài các vấn đề đ• trình bày ở trên thì trong quá trình thiết kế khuôn ta cũng cần quan tâm giải quyết tới một số vấn đề sau:

- Hệ thống kênh dẫn nhựa phải giải quyết như thế nào ?

- Hệ thống làm mát khuôn thiết kế như thế nào ?

- Cần phải thiết kế chế tạo bộ phận, chi tiết nào? còn chi tiết nào thì mua theo tiêu chuẩn ?

Đây là các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành chế tạo khuôn, đồng thời chúng cũng ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất và chất lượng của sản phẩm được ép ra trên khuôn ta thiết kế

II.3 Trình tự thiết kế, đặc điểm công nghệ chế tạo khuôn

II.3.1 Trình tự thiết kế khuôn

Để hạn chế bớt sự bất cập giữa nhu cầu từ phía khác hàng và điều kiện sản xuất thực tế tại nhà máy, tăng hiệu quả của công việc thiết kế Ta nên lập ra một trình tự các công việc cần phải tiến hành sau khi nhận được các số liệu về đơn đặt hàng, để có thể thiết kế và chế tạo ra một sản phẩm khuôn đạt yêu cầu

Hình II 5: Trình tự công việc khi thiết kế khuôn ép nhựa

II.3.2 Đặc điểm của công nghệ sản xuất khuôn

Điểm nổi bật nhất của công nghệ sản xuất khuôn mẫu là thuộc dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ Bởi vì khuôn dùng để định hình cho một loại sản phẩm có hình dạng, vật liệu đ• được xác định từ trước Cho nênkhi mà sản phẩm có sự thay đổi một trong hai yếu tố: hình dạng hoặc vật liệu thì ngay lập tức khuôn cũ không sử dụng được nếu muốn sử dụng tiếp thì cần phải tiến hành gia công sửa chữa lại khuôn, chi phí cho công việc nay không nhỏ

Hơn thế trong khuôn lại có các chi tiết, bộ phận đòi hỏi có biên dạng cần chế tạo rất phức tạp (hình dạng của sản phẩm phức tạp: mặt định hình, lỗ, r•nh hẹp lại sâu…), đồng thời lại đòi hỏi rất cao về chất lượng sau gia công giữa các các chi tiết với nhau (do phải lắp ráp), giữa các vị trí cần gia công khác nhau trên cùng một sản phẩm… Cho nên máy móc sử dụng để gia công chế tạo trong lĩnh vực khuôn mẫu không những có độ linh hoạt và vạn năng mà cao đồng thời độ chính xác đạt được sau khi gia công cũng phải tốt Điều này nếu chỉ sử dụng các biện pháp công nghệ truyền thống như là: Phay, tiện, bào, mài, đúc, hàn, rèn … thì để gia công chế tạo được sản phẩm khuôn đạt yêu là rất khó khăn, thậm chí là không thể gia công được, nếu gia công được thì bài toán kinh tế cũng không cho phép

Thế nhưng nhờ áp dụng được các thành tựu mới từ các ngành khoa học như: Điện tử, vật lý, toán học, vật liệu …vào ngành cơ khí Đ• tạo ra được các phương pháp gia công mới như là: Gia công tia lửa điện, gia công tia nước, gia công bằng Laze…hay là các máy công cụ có khả năng linh hoạt hơn như: Máy NC (máy điều khiển số); Máy CNC (máy điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính); Máy gia công bằng phương pháp phóng tia lửa điện (máy cắt dây, máy gia công xung… )… Nhờ sử dụng các loại máy đó ta

có thể gia công được bề mặt định hình phức tạp, có độ chính xác cao hay là các loại vật liệu có độ cứng cao mà các biện pháp truyền thống khó hoặc không thể gia công được

II.4 Tính toán và lựa chọn loại máy ép nhựa

Ta đ• biết rằng sản phẩm nhựa ta cần chế tạo có dạng tấm bề dày nhỏ 1mm trong khi diện tích bề mặt của sản phẩm cần điên dầy nhựa khá lớn Cho nên để nhựa dẻo có thể điền đầy được toàn bộ lòng khuôn để

khi nguội tạo ra được sản phẩm đạt hình dạng và chất lương theo yêu cầu thì dòng nhựa bơm cần có áp lực (p) cao lên tới 400 ? 1200 atm (Kg/cm2) (Theo kinh nghiệm có như vậy thì nhựa mới được bơm đầy kín toàn bộ lòng khuôn)

Do đó trong quá trình bơm nhựa vào khuôn thì tấm khuôn sau luôn chịu một lực đẩy bằng tích số của áp lực bơm (p) với diện tích bề mặt của sản phẩm (S) cần ép ra Khiến cho khuôn có xu hướng chuyển động lùi lại sẽ tạo khe hở giữa hai lòng khuôn làm cho nhựa bị phòi ra làm cho sản phẩm sau khi nguội có ba via (gây tốn nhựa và tốn công để cắt ba vía sau này) Tỉ lệ ba ví này tuỳ thuộc vào khe hở to hay bé Cho nên để tạo ra sản phẩm có hình dạng đẹp đồng thời tiêu tốn lượng nhựa và công lao động ít nhất thì ta phải chọn máy ép nhựa tạo lực hoá khuôn (F) và áp lực bơm phù hợp

Tức là máy tốt nhất là máy có thể tạo ra lực khoá khuôn vừa đủ để sản phẩm không có (hoặc có rất ít) ba

ví dưới áp lực của dòng bơm nhựa hoá dẻo được bơm vào lòng khuôn Tuy nhiên lực khoá khuôn cũng không được thừa quá nhiều sẽ tiêu tốn kinh phí việc mua máy và vận hành máy trong khi lại không sử dụng được triệt để khả năng công nghệ của máy

Vậy ta phải lựa chọn máy tạo ra lực khoá khuôn thoả m•n điều kiện

F ? p.S (II.1)

Trong đó: - F là lực khoá khuôn của máy ép nhựa

- p là áp lực của dòng nhựa hoá lỏng bơm vào lòng khuôn

- S là diện tích của sản phẩm chiếu lên lòng khuôn sau

Căn cứ vào kích thước của sản phẩm cần chế tạo ta có thể tính toán được lực khoá khuôn cần thiết để cố định vị trí của các tấm khuôn trong quá trình bơm nhựa như sau:

Tính diện tích của sản phẩm (S) được xác định như sau:

không đủ để điền dầy khuôn thì ta chọn máy có lực khoá khuôn lớn hơn để tiến hành gia công như là: 190tấn hay là 260 tấn.

Bảng II 1: Thông số kỹ thuật của máy TW-160 S II (Máy ép nhựa 160 tấn)

Ejector stroke mm/ton 100/4.3

Pump motor I-P (Kw) 25(18.65)

Cooling water capacity m3/hr 1.4

II.5 Thiết kế sơ bộ kết cấu của khuôn ép nhựa

Để chế tạo ra được sản phẩm khuôn có khả năng làm việc tốt: Năng suất hoạt động của khuôn cao, tỉ lệ phế phẩm ít, vật liệu sử dụng tiết kiểm… Thì trong quá trình thiết kế và chế tạo khuôn cần giải quyết tốt các vấn đề sau:

- Thiết kế mặt phân khuôn

- Thiết kế lòng khuôn có biên dạng

- Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa

II.5.1 Chọn mặt phân khuôn

Mặt phân khuôn là bề mặt phân cách giữa hai nửa khuôn với nhau Nó được lựa chọn làm sao để:

- Tạo điều kiện cho việc thiết kế và chế tạo hai lòng khuôn được thuận lợi nhất trong điều kiện cụ thể

- Hình dạng của sản phẩm sau khi ép ra có hình dạng đẹp nhất, tốn ít nguyên liệu nhất, tốn ít công sửa chữa nhất

- Sản phẩm sau khi làm nguội lấy ra nhanh và dễ nhất

II.5.2 Xác định hình dạng của lòng khuôn

Hình dạng của lòng khuôn phải phù hợp với biên dạng của sản phẩm cần chế tạo và bề mặt phân khuôn đ•lựa chọn Cho nên căn cứ vào hình dạng và đặc tính vật lý của vật liêu sử dụng để làm ra sản phẩm ta sẽ xác định được hình dạng cần thiết của mỗi lòng khuôn

Hình II 6: Hình dạng của sản phẩm khay làm đá viên

Do sản phẩm được làm từ vật liệu PP có hệ số co ngót là 1,6% Cho nên kích thước và hình dạng trên mỗilòng khuôn (Khuôn trước và khuôn sau) được xác định bằng cách đem kích thước của bề mặt chi tiết cần chế tạo nhân với hệ số tỉ lệ k = 1,016 ta sẽ xác định được kích thước và hình dạng của mỗi lòng khuôn tương ứng

Hình II 7: Hình dạng của lòng khuôn sau.

Hình II 8: Hình dạng của lõi khuôn trước

Sau khi xác định kích thước của biên dạng mà mỗi lòng khuôn cần phải có Ta sẽ xác định được kích thước của phôi thép dạng tấm có kích thước phải > 209,3x108,6x30,5 mm để chế tạo ra lòng khuôn Bởi

vì trên tấm phôi ngoài biên dạng lòng khuôn còn phải thiết kế 1 số loại cơ cấu đặc biệt Do đó đối với tấmlõi khuôn thì lựạ chọn phôi có kích thước 250x150x60 mm còn tấm phôi lòng khuôn 250x150x50 mm.II.5.3 Hình dạng và kết cấu của hệ thống dẫn nhựa

Đây là hệ thống vận chuyển trực tiếp nhựa từ vòi phun của trục vít (Piston bơm nhựa) tới lòng khuôn Do

đó chất lượng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống cấp nhựa này

Hình II 9: Sơ đồ hệ thống dẫn nhựa từ máy ép vào lòng khuôn

Hệ thống cấp nhựa cho khuôn gồm có các bộ phận chính như sau:

- Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy phun và kênh nhựa

- Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun nhựa và miệng phun Kênh nhựa phải được thiết kế sao cho bảođảm được các yếu tố sau:

+ Chiều dài của kênh dẫn nhựa ngắn nhất có thể, để dòng nhựa dẻo có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà không bị tổn hao áp lực

+ Kích thước và tiết diện của kênh dẫn nhựa phải đảm bảo chế tạo được dễ dàng và đủ nhỏ để làm giảm lượng phế liệu và lượng nhựa trong lòng khuôn nhưng cũng phải đủ lớn để lượng vật liệu điền đầy lòng khuôn một cách nhanh tróng

- Miệng phun là đoạn nối giữa kênh nhựa với lòng khuôn Theo hình dạng và vị trí đặt miệng phu mà người có các loại miệng phun như sau: Miệng phun cuống phun, miệng phun cạnh, miệng phun kiểu bằng, miệng phun kiểu đường ngầm, miệng phun kiểu điểm chốt, miệng phun kiểu cánh quạt, miệng phunkiểu vòng tròn, miệng phun kiểu tiền phòng… Tuỳ theo đặc điểm kết cấu của sản phẩm mà chọn lựa kiểu miệng phun phù hợp để đảm bảo chất lượng của sản phẩm đồng thời tốn ít công lạo động dành cho việc tách sản phẩm khỏi kênh dẫn nhựa nhất

Do khuôn ta thiết kế ra để ép ra sản phẩm dạng tấm mỏng dày 1mm trong khi dàixrộng là 209,3x108,71 (mm) Cho nên việc bơm nhựa ra sao để nhựa điền đầy hoàn toàn lòng khuôn là một vấn đề cần phải giải quyết một cách thật hợp lý, nếu không tỉ lệ phế phẩm tạo ra là rất cao Để nhựa được bơm đầy lòng khuôn

ta có các cách giải quyết sau:

- Sử dụng dòng nhựa chảy lỏng có áp suất cao

- Thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa có kết cấu hợp lý

Trong hai phương pháp trên thì việc sử dụng phương pháp thứ hai sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn Bởi vì nếu sử dụng dòng nhựa có áp suất cao đồng nghĩa với việc cần phải có lực khoá khuôn lớn, cần phải sử dụng máy ép cỡ lớn (Chi phí đầu tư lớn) Trong khí đó phương pháp thứ hai chỉ đơn thuần là xử

lý công nghệ về kết cấu

Từ các phân tích và đánh giá đó, ta chọn kết cấu kênh dẫn nhựa có kết cấu như sau:

- Kênh dẫn nhựa có tiết diện dạng hình thang, loại tiết diện này dễ gia công chế tạo hơn do nằm hoàn toàn

ở một mặt phân khuôn

- Miệng phun nhựa từ kênh dẫn nhựa vào lòng khuôn có dạng dạng điểm chốt (Tạo điều kiện cho việc giật đứt sản phẩm ra khỏi kênh dẫn nhựa một cách tự động và dễ dàng) Ngoài ra nhờ việc sử dụng tới nhiều điểm phun nhựa vào lòng khuôn, ta sẽ không cần tăng chiều dày của thành sản phẩm, trong khi vật liệu vẫn có thể điền đầy và đồng đều cả lòng khuôn

Hình II 10: Kết cấu của kênh dẫn nhựa sử dụng nhiều điểm phun

Chú ý: Việc đặt miệng phun nhựa vào vị trí thích hợp sẽ làm cho kết cấu khuôn đơn giản hơn làm giảm chi phí chế tạo khuôn

II.5.4 Thiết kế hệ thống làm mát lòng khuôn:

Ta biết rằng năng suất và chất lượng của sản phẩm nhựa được ép ra chịu ảnh hưởng rất nhiều vào tốc độ nguội của khuôn (chính là thời gian cần thiết để nhựa chuyển từ thể lỏng sang thể rắn) Bởi vì đối với chấtdẻo nhiệt dẻo tốc độ nguội quyết định tới tỉ lệ hình thành các pha tinh tể trong cấu trúc của nhựa làm thay đổi cơ tính của nhựa Do đó để điều khiển nhiệt độ của khuôn và để thời gian làm nguội ngắn thì ta cần sửdụng hệ thống làm mát một cách hợp lý Điểm này rất quan trọng vì thực tế là thời gian làm nguội chiếm 50-60% toàn bộ thới gian của chu kỳ chế tạo sản phẩm nhựa Vậy qua trình làm lạnh hợp lý mang lại hiệuquả kinh tế rất cao

Để điều khiển được nhiệt độ trong khuôn cần lưu ý tới các vấn đề sau:

- Những kênh làm nguội phải đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt nhưng phải chú ý tới độ bền cơ học của khuôn

- Đường kính của các kênh làm nguội phải lớn hơn 8 mm và giữ nguyên như vậy để tốc độ chảy của chất lỏng mát không đồng đều

- Nên chia hệ thống làm nguội ra làm nhiều vòng làm nguội để tránh các kênh làm nguội quá dài dẫn đến

sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa đầu ra và đầu vào làm quá tình làm nguội không hiệu quả

- Đặc biệt chú ý tới các biện pháp làm nguội đáy sản phẩm

- Chú ý tới tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn

Việc làm nguội từng bộ phận của khuôn như: Tấm khuôn, lõi khuôn, chốt khuôn, lòng khuôn… như thế nào phải phụ thuộc kết cấu, kích thước cụ thể của khuôn cần chế tạo.

II.5.5 Thiết kế hệ thống đẩy

Chứa năng chính của hệ thống này là đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn một cách tự động khi máy ép thựchiện chuyển động mở khuôn Ngoài ra nhờ sử dụng hệ thống đẩy, ta sẽ hạn chế bớt hiện tượng sản phẩm nhựa bị kẹt, dính trong lòng khuôn Điều đó rút ngắn thời gian lấy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn làm năng suất ép ra sản phẩm nhựa tăng, đồng thới nâng cao tuổi thọ làm việc của khuôn nêu hệ thống này được thiết kế hợp lý

Để hệ thống đẩy làm việc đạt hiệu quả cao, trong quá trình thiết kế cần chú ý tới các vấn đề sau

- Khoảng đẩy (Ký hiệu A): Khoảng đẩy được lựa chọn để đến cuối hành trình đẩy thì chiều cao của đỉnh chốt cao hơn bề mặt phân khuôn t = 5 ? 10 mm

Hình II 11: Quá trình đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn

Chú ý: Không nên chọn khoảng đẩy quá dài, điều đó sẽ làm yếu chốt đẩy ảnh hưởng tới khả năng làm việc chung của toàn bộ hệ thống đẩy

- Chốt hồi (Ký hiệu B): là chốt có tác dụng đưa hệ thống chốt đẩy về vị trí ban đầu trước khi dòng nhựa lỏng được bơm vào lòng khuôn Nếu hệ thống chốt đẩy không được đưa về vị trí ban đầu thì hình dạng của sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng bởi các chốt đẩy Hệ thống chốt đẩy và chốt hồi được lắp đặt như hình vẽ sau:

Hình II 12: Vị trí của chốt đẩy và chốt hồi

Tuy nhiên trong quá trình thiết kế hệ thống đẩy cho khuôn cần chu ý giải quyết tốt các vấn đề sau:

- Về lý thuyết thì phần đỉnh của chốt đẩy chỉ được nằm ngang so với bề mặt lòng khuôn, nhưng trong thực tế đỉnh chốt có thể là trên hoặc dưới 0,05 tới 0,1 mm tuỳ theo yêu cầu chất lượng của sản phẩm

- Kích thước của chốt đảy cũng rất quan trọng, Kích thước của chốt đẩy phụ thuộc vào kích thước của sảnphẩm, nhưng trong quá trình chế tạo cố gắng tránh sử dụng chốt có đường kính < 3mm

- Thiết kế hệ thống đẩy phải bảo đảm là không được làm yếu khuôn sau

- Khi khuôn sử dụng để sản xuất từ 50.000 sản phẩm trở lên hoặc các sản phẩm có hành trình đẩy dài hoặc cần sử dụng các chốt đẩy có kích thước nhỏ thì nên có thêm các chốt dẫn hướng cho hệ thống đẩy

- Để các chốt đẩy vào đúng vị trí cần phải có kiến thức vững vàng để sử lý các trục trặc có thể xẩy ra do quá trình nhựa khi nguội bi cọ ngót gây ứng suất lên các chốt đẩy

- Chiều dày của tấm đẩy phải đủ để khi chịu áp lực đẩy không bị uốn cong làm cho lực đẩy không đồng đều trên toàn bộ bề mặt của sản phẩm Độ dày của tấm đẩy xác định dựa vào diện tích bề mặt sản phẩm

II.5.6 Chọn kết cấu khuôn

Do trên thị trường có rất nhiều đơn vị tham gia công việc thiết kế và chế tạo khuôn mẫu để đáp ứng nhu cầu sử dụn từ thị trường Điều đó làm cho nhu cầu sử dụng các phôi liệu tiêu chuẩn phục vụ cho nghành chế tạo khuôn mẫu cũng tăng theo Cho nên trên thế giới đ• có các nhà máy cơ khí chuyên chế tạo các chi tiết đ• được tiêu chuẩn hoá phục vụ cho ngành cơ khí như: Khối khuôn cơ sở; vành định vị; Bạc cuống phun; Chốt đẩy sản phẩm… Có như vậy thì thời gian gia công chế tạo khuôn mẫu mới được rút ngắn xuống trong khi vẫn bảo đảm yêu cầu kỹ thuật chung của toàn bộ khuôn

Cho nên khuôn ta thiết kế ta cũng lựa chọn theo khói khuôn cơ sở đ• được tiêu chuẩn hoá từ trước Căn

cứ vào kích thước của biên dạng lòng khuôn và lõi khuôn cần chế tạo cùng các kết cấu khác cần thiết cho khuôn như: kết cấu của hệ thống hệ thống kênh dẫn nhựa, hệ thống chốt đẩy sản phẩm, hệ thống dẫn dungdịch làm mát… ta chọn khuôn có dạng 3 tấm (Three Plate Type) theo tiêu chuẩn của h•ng LKM (Lung Kee Mould) có m• số là FAI 2735 có kích thước và kết cấu như sau

Hình II 13: Hình dạng và kết cấu khuôn 3 tấm FAI 2735 LKM

Kích thước của khôi khuôn cơ sở như sau (đơn vị mm):

160 147 57 145 107.5 115 55 68 168

Chiều dày của các tấm khuôn chính A và B có thể lựa chọn như sau:

Tấm phôi Kích thước chiều dày (mm)

Căn cứ vào kết cấu của khuôn ba tấm (đ• được tiêu chuẩn hoá) cùng hình dạng sơ bộ của các kết cấu kháctrong khuôn như là:

- Kết cấu của tấm áo khuôn trước và sau

- Biên dạng lõi và lòng khuôn

- Hệ thống dẫn dung dịch làm mát để làm nguội vùng làm việc của khuôn

- Kết cấu của kênh dẫn nhựa vào lòng khuôn

- Hệ thống đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn

…

Cùng một số các chi tiết cơ khí khác ta có được hình dạng sơ bộ của khuôn ép khay khay đá nhựa như sau:

Hình II 14: Kết cấu sơ bộ của khuôn ép nhựa

Chức năng và hình dạng của mỗi loại chi tiết điển hình đ• được sử dụng trong khuôn như sau:

1.Tấm sau: có tác dụng lắp ghép với hệ thống đẩy (thuỷ lực) của máy ép nhựa nằm ngang (Qua hệ thống ngàm kẹp) Nhờ đó mà các tấm khuôn sau, trung gia có thể thực hiện chuyển động đóng mở khuôn để tạo hình cho sản phẩm, đồng thới lấy sản phẩm ra sau khi đ• nguội cứng

Hình dạng của chi tiết:

2 Trụ đỡ: Có tác dụng tăng độ cứng vững cho khối khuôn sau đồng thời tạo khoảng không gian cần thiết

để hệ thống chốt đẩy và chốt hồi làm việc

Hình dạng của chi tiết:

3 Chốt đẩy: có tác dụng đẩy sản phẩm nhựa sau khi đ• được làm nguội có độ cứng vững cần thiết ra khỏi lòng khuôn Tránh tình trạng chi tiết nhựa sau khi ép bị kẹt lại trong lòng khuôn.

Hình dạng của chi tiết:

Chú ý: đường kính chốt đẩy không nên làm nhỏ hơn 8 mm (Khả năng công nghệ mới đáp ứng được)

4 Tấm chắn: Có tác dụng tăng độ cứng vững cho tấm khuôn sau dưới áp lực của dòng nhựa bơm vào và lực khoá khuôn

5 Tấm khuôn sau: Là chi tiết rất quan trọng có vài trò cố định lòng khuôn sau với các chi tiết khác trong khuôn, để cùng với lòng khuôn trước khi đóng lại tạo ra khoảng không hợp lý để tạo hình sản phẩm.Hình dạng của chi tiết:

6 Lòng khuôn sau: Là chi tiết rất quan trong nó mang hình dạng của sản phẩm cần chế tạo, có vài trò cùng với lòng khuôn sau tạo ra khoảng không hợp lý để tạo hình sản phẩm

Hình dạng của chi tiết:

7 Nêm côn: Có tác dụng dẫn hường cho hai lòng khuôn trước và sau vào đúng vị trí cần thiết để tạo ra khoảng không hợp lý để tạo hình sản phẩm Đồng thời nêm côn là chi tiết có vai trò giữa hai lòng khuôn không bị xê dịch tương đối với nhau khi có áp lực bơm của dòng nhựa

Hình dạng của chi tiết:

8 Lòng khuôn trước: Là chi tiết rất quan trọng có vài trò cùng với lòng khuôn sau tạo ra khoảng không hợp lý để tạo hình sản phẩm

Hình dạng của chi tiết:

9 Tấm khuôn trước: là chi tiết có tác dụng lắp ghép với lòng khuôn trước để tạo ra khoảng không gian cần thiết tạo hình sản phẩm trong khi vẫn tiết kiệm được vật liệu làm lòng khuôn trước

Hình dạng của chi tiết:

10 Tấm trung gian: là nơi lắp ghép các chi tiết phụ để tăng hiệu quả hoạt động của khuôn Cụ thể là nơi lắp ghép chốt giật cuống có tác dụng giữ lại kênh nhựa sau khi đ• đông cứng lại

11 Tấm trước: dùng để kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun

Hình dạng của chi tiết:

12 Vành định vị: có tác dụng định vị vòi bơm nhựa từ phía sau trục vít vào bạc cuống phun

Hình dạng của chi tiết:

13 Bạc phun: Có tác dụng nối vòi phun nhựa và kênh dẫn nhựa

Hình dạng của chi tiết:

14 Chốt giật cuống: Có tác dụng lưu giữ lại kênh dẫn nhựa sau khi đ• tách ra khỏi sản phẩm ở khoảng không gian phía trước tấm khuôn trước,

Hình dạng của chi tiết:

15 Tấm hồi: Có tác dụng lắp ghép với tấm đẩy để đến khi chốt hồi chuyển động sẽ chuyền chuyển động cần thiết tới tấm đẩy và chốt đẩy

Hình dạng của chi tiết:

16 Tấm đẩy: Có tác dụng kéo chốt đẩy về vị trí cần thiết trước khi quá trình bơm nhựa lần tiếp theo.Hình dạng của chi tiết:

17 Thanh kê: Có tác dụng làm tăng độ cứng vững của lòng khuôn dưới áp lực bơm nhựa và lực khoá khuôn

18 Chốt hồi: Có tác dụng trong quá trình đóng khuôn lại để chuẩn bị bơm sản phẩm mới thì thực hiện đẩy tấm đẩy để kéo theo chốt đẩy về vị trí cần thiết trước khi nhựa được bơm đầy lòng khuôn

Hình dạng của chi tiết:

19 Thanh kéo: Có tác dụng giới hạn các hành trình chuyển động của các tấm khuôn khi thực hiện mở khuôn để lấy sản phẩm ra

Hình dạng của chi tiết:

Muốn xem kích thước chính xác của mỗi chi tiết đ• sử dung trong khuôn tham khảo thêm ở bản vẽ tách các chi tiết (A0) Phần bản vẽ

Chương III Tổng quan về gia công tia lửa điện

Nguyên lý tác động ăn mòn kim loại bởi tia lửa điện và cấu trúc cơ sở của quá trình đa được biết cách đâygần 200 năm, khi nhà nghiên cứu khoa học tự nhiên người Anh, Joseph Priestley (1733-1809), trong thí nghiệm của mình ông đ• nhận thấy hiệu quả của sự ăn mòn vật liệu bởi sự phóng tia lửa điện Tới năm

1940, vợ chồng người Nga, Lazarenko, đ• khái quát hoá hiện tượng ăn mòn vật liệu bởi sự phóng tia lửa điện thành công nghệ gia công qua một loại thí nghiệm sử dụng các mạch điện trở – tụ điện để thu được tác động tác dụng của sự phóng điện tới quá trình hớt đi một lượng vật liệu kim loại mỗi khi cho dụng cụ điện cực tiến gần đến điện cực phôi Từ đó đến nay quá trình hớt kim loại trong gia công tia lửa điện vẫn được coi là vấn đề phức tạp phụ thuộc vào nhiêu thông số công nghệ như: Khoảng cách khe hở phóng tia lửa điện trong môi trường chất điện môi, đến thông tin về kênh Plasma, đến sự ăn mòn vật liệu trên cả haiđiện cực v.v… Lợi thế gia công và tính phức tạp về hiện tượng vật lý của quá trình gia công bằng tia lửa điện đ• thu hút nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu để hiểu rõ hết bản quá trình, phát triển các phương pháp gia công “lai” đồng thời cải tiến phát triển thiết bị nhằm mục đích nâng cao chất lượng và năng suất của phương pháp này

III.1 Giới thiệu chung về phương pháp gia công tia lửa điện

Trong nửa thế kỷ qua đứng trước nhu cầu sử dụng các loại vật liệu lâu mòn và siêu cứng trong nhiều loại trang thiết bị điện, động cơ máy bay, dụng cụ, khuôn mẫu v.v… tăng lên không ngừng ở các nước công nghiệp phát triển Thế nhưng việc gia công và chế tạo các loại vật liệu có độ bền cao đó bằng công nghệ cắt gọt thông thường (Tiện, phay, bào, khoan …) là vô cùng khó khăn, đôi khi không thể thực hiện được

dù có thể thực hiện được thì cũng khó áp dụng cho thực tế vì bài toán kinh tế

Hình III 1: Sơ đồ phương pháp gia công kim loại bằng tia lửa điện

Để giải quyết vấn đề khó khăn này người ta đ• không ngừng nghiên cứu ứng dụng các thành tựu mới trong nhiều lĩnh vực điện tử, vật lý, toán học, hoá học v.v… để xây dựng nên các phương pháp gia công mới có cơ chế vận hành thích hợp và mang lại hiệu quả sử dụng cao Một trong các phương pháp đó là: Gia công bằng tia lửa điện Theo phương pháp này thì thông qua hiện tượng phóng tia lửa điện qua khoảng không gian giữa hai điện cực mà một lượng kim loại nhất định trên bề mặt điện cực phôi bị bốc hơi rất nhanh, làm cho trên bề điện cực phôi hình thành biên dạng của điện cực dụng cụ mà không hề phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu cần gia công

Khi các tia lửa điện được phóng ra giữa hai điện cực, vật liệu trên lớp bề mặt phôi sẽ bị bóc đi bởi một quá trình nhiệt điện thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại Nó thay thế cho sự tác động cơ học giữa dụng cụ cắt gọt vào phôi (Công nghệ gia công cắt gọt thông thường) Quá trình bóc đi một lượng kim loạinhờ tác dụng của sự phóng điện được gọi là gia công tia lửa điện Tên nguyên gốc tiếng Anh là

“Electrical Discharge Machining” gọi tắt là gia công EDM

III.1.1 Bản chất của phương pháp gia công tia lửa điện

Bản chất: Gia công kim loại bằng tia lửa điện theo hiệp hội kỹ sư người Đức (IDL) định nghĩa là “là sự tách vật liệu nhờ tia lửa điện” là một dạng gia công phóng điện ăn mòn, thực chất của quá trình gia công

là quá trình biến đổi năng lượng từ xung điện thành nhiệt năng, tập trung trên một đơn vị diện tích của bề mặt gia công, làm một phần kim loại tại lớp bề mặt phôi được nung nóng cục bộ bị nóng chảy và bốc cháy tách khỏi phôi liệu tạo nên hình dạng và kích thước cần thiết

Vậy điều kiện để thực hiện quá trình gia công kim loại bằng tia lửa điện là sự cung cấp năng lượng liên tục, đủ để bóc hết lượng dư kim loại cần gia công Năng lượng được cung cấp ở đây dưới dạng điện áp một chiều, khi hai điện cực được cung cấp điện áp cần thiết phù hợp với khe hở phóng điện thì hai điểm nhấp nhô gần nhau nhất trên bề mặt điện cực bắt đầu phát ra tia lửa điện xuyên thủng khoảng cách môi trường giữa hai điện cực, nhiệt độ ở một vùng nhỏ nằm trên điện cực (Phần có khe hở hẹp nhất) được đốt nóng lên tới hàng ngàn độ, nhiệt lượng này đủ để làm nóng chảy dưới áp suất của điện môi sẽ thổi bay phần kim loại đó ra khỏi vùng gia công, kim loại cần bóc bỏ như là bị bốc hơi khỏi vị trí cần gia công.Trong quá trình phóng điện có sự ion hoá rất mạnh ở tại vùng tác dụng và tạo lên áp lực va đập lớn đưa rahạt kim loại bị phá hỏng khỏi vùng gia công, tạo vết lõm trên bề mặt điện cực Quá trình trên xảy ra trong một thời gian rất ngắn và mạch trạng thái nạp điện chuẩn bị cho lần phóng điện tiếp theo Hiện tượng phóng điện xảy ra đến khi khoảng cách giữa hai khe hở đủ lớn không còn khả năng phóng điện nữa thì quá trình gia công dừng lại, muốn quá trình gia công tiếp tục thực hiện thì phải cho hai điện cực chuyển động gần lại với nhau đến khe hở phóng điện Bản chất tia lửa điện là dòng xung điện, để tạo được dòng xung điện thì giai đoạn đầu phải thực hiện tích điện và sau đó là quá trình phóng điện

Hình III 2: Cấu tạo của máy gia công tia lửa điện xung đinh hình

III.1.2 Quá trình phóng điện trong khi gia công tia lửa điện:

Quá trình phóng điện khi gia công tia lửa điện bao gồm 3 giai đoạn

• Giai đoạn thứ 1: Đánh điện

Máy phát điện tăng điện áp ở mỗi điện cực Dưới ảnh hưởng của điện trường, từ cực âm (Catốt) bắt đầu phát ra các điện tử và chúng bị hút về phía cực dương (Anốt) Sự phát điện tử gây ra sự tăng cục bộ tính dẫn điện của chất điện môi trong phạm vi khe hở giữa hai điện cực Do bề mặt giữa hai điện cực không bằng phẳng mà tồn tại các nhấp nhô lồi hoặc lõm tại các vị trí khác nhau Cho nên điện trường sẽ mạnh nhất ở hai điểm gần nhau nhất Chất điện môi bị ion hoá, tất cả các phần tử dẫn điện đều hội tụ quanh điểm này trong khoảng không gian hẹp giữa hai điện cực và chúng tạo nên một chiếc cầu (gồm các phần

tử dẫn điện và điện tử) liên kết hai điên cực lại Như vậy một kênh phóng điện đ• được hình thành dọc theo cầu Sự phóng điện được hình thành.

Hình III 3: Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện

• Giai đoạn thứ 2: Sự hình thành kênh phóng điện

Tại thời điểm phóng điện, điện áp bắt đầu giảm (Hình III.3) Số lượng các phần tử dẫn điện (điện tử và ion dương) tăng lên một cách đột ngột và dòng điện bắt đầu chạy giữa các điện cực Dòng điện này cung cấp một mật độ năng lượng khổng lồ làm dung dịch điện môi bị bốc hơi cục bộ áp suất trong các bong bóng bốc hơi sẽ đẩy chất lỏng điện môi sang hai bên Nhưng do có độ nhớt nên chất điện môi tạo ra một

sự cản trở, hạn chế tới sự lớn của kênh phóng điện giữa hai điện cực

Hình III 4: Các pha trước và sau khi phóng tia lửa điện

• Giai đoạn thứ 3: Nóng chảy và bốc hơi vật liệu

Lõi của bọt hơi bao gồm một kênh plasma Plasma này là một chất khí có lẫn các điện tử và các ion dương ở áp suất cao (khoảng 1 kbar) và nhiệt độ cực lớn (6000 ? 100000C) Khi kênh plasma này được hình thành đầy đủ thì điện áp qua khe hở đạt tới mức của điện áp phóng điện Ue Giá trị của điện áp Ue làmột hằng số vật lý phụ thuộc vào sự phối hợp giữa hai loại vật liệu làm điện cực Anốt/Catốt

VD: Đối với cặp vật liệu đồng-thép thì Ue = 25V

Chất điện môi giữ cho kênh plasma và giữ cho năng lượng có độ tập trung cục bộ Sự va chạm của các điện tử lên Anốt và của các ion dương lên Catốt làm nóng chảy và bốc hơi các điện cực Máy phát điện sẽngắt dòng điện sau khi đ• diễn ra một xung có hiệu quả Điện áp bị ngắt đột ngột làm cho kênh phóng điện bị biến mất áp suất giảm đột ngột Điều này khiến cho kim loại đ• bị nóng chảy được đẩy khỏi kênh phóng điện và bốc hơi

Như vậy hiện tượng phóng tia lửa điện diễn ra đầu tiện tại các điểm cao nhất của các điện cực và kết thúc khi mà các đỉnh nhấp nhô đó bị nóng chảy và bốc hơi khỏi bề mặt điện cực Quá trình phóng tia lửa điện tiếp tục diễn ra tại các vị trí khác trong vùng cần gia công cho đến khi bóc hết lượng kim loại bề mặt cần gia công (Thông qua việc điều chỉnh chuyển động của điện cực)

Hình III 5: Quá trình phóng điện bóc kim loại

III.1.3 Các phương pháp gia công bằng tia lửa điện

Từ hiện tượng vật lý nói trên, các nhà nghiên cứu đ• khái quát thành phương pháp công nghệ gia công bằng tia lửa điện mà ngày nay đang được sử dụng rộng r•i trong các ngành công nghiệp Tập hợp một số phương pháp gia công tia lửa điện đ• được phát triển, trong đó kể đến hai phương pháp cơ bản là: xung định hình và phương pháp cắt bằng điện cực dây

Ngày nay có nhiều phương pháp gia công lai có ứng dụng tia lửa điện cũng đang được nghiên cứu và pháttriển thêm trên thế giới bao gồm.

• Gia công tia lửa điện dạng phay (Milling EDM): là phương pháp sử dụng điện cực chuẩn (hình trụ đặc hoặc rỗng) quay để thực hiện ăn mòn tia lửa điện theo kiểu phay Hốc khuôn được hình thành bởi

sự đi xuống liên tục của điện cực tới độ sâu cần thiết Tỉ lệ hớt vật liệu tương đương với gia công xung định hình Đặc điểm của phương pháp này là khi hình dạng của biên dạng cần gia công có hình dạng phứctạp thì thay vì việc phải chế tạo điện cực có biên dạng phức tạp tương ứng người ta sử dụng điện cực có hình dạng và kích thước chuẩn để chế tạo có tác dụng giảm giá thành chế tạo Tuy nhiên giá thành của hệ thống điều khiển lại tăng cao hơn vì điện cực chuyển động đòi hỏi sử dụng hệ thống điều khiển theo quỹ đạo

• Gia công EDM có trợ giúp của siêu âm: là phương pháp nhiệt bóc tách vật liệu nhờ tác động kết hợp của ăn mòn tia lửa điện với việc dụng cụ được rung theo tần số siêu âm Sử dụng theo tần số siêu âm

có tác dụng tăng cường độ ổn định cho quá trình gia công và tăng đáng kể tốc độ gia công khi khoan lỗ nhỏ hoặc siêu nhỏ

• Mài bằng tia lửa điện: là phương pháp gia công lai, trong đó vật liệu cần gia công được tách ra bởi tác dụng của sự kết hợp của quá trình ăn mòn điện và quá trình mài cơ khí Phương pháp này sử dụng

để mài các loại vật liệu siêu cứng như là vật liệu kim cương đa tinh thể Sự phóng điện có tác dụng tăng cường tốc độ bóc tách vật liệu trong quá trình mài cơ học giúp cho bề mặt sau gai công có độ bóng, mịn cao hơn

• Gia công bằng xung định hình siêu nhỏ (MEDM): là dạng gia công bằng xung định hình thu nhỏ, trong đó điện cực được quay với tốc độ tới 10000 (vg/ph) Đường kính điện cực có thể nhỏ tới 5?m, phương pháp này có thể chế tạo được các lỗ siêu nhỏ hoặc các biên dạng phức tạp trong công nghệ vật liệu dẫn điện siêu mỏng Điện cực sử dụng trong MEDM được chế tạo theo phương pháp gia công tia lửa điện chuyên dùng như “mài kết hợp với cắt dây WEDG” Kích thước lỗ gia công theo dạng xung siêu nhỏMEDM thường từ 25?m đến 250?m và độ chính xác đạt được ?1 ? ?2 ?m Gia công MEDM thường được thực hiện với sự trợ giúp của kính hiển vi điện tử

• Cắt dây tia lửa điện siêu nhỏ (MWEDM) là phương pháp cắt dây sử dụng dây điên cực tungsten

có đường kính nhỏ hơn 10?m Phương pháp MWEDM chủ yếu được sử dụng để gia công các chi tiết có kích thước nhỏ 0,1 ? 1 mm, vật liệu khó gia công , chiều dầy nhỏ… hoặc dùng cho công nghệ gia công chế tạo các chi tiết bán dẫn Thiết bị sử dụng cho một hệ thống giám sát MWEDM có khả năng phân tích

và điều khiển các chức năng bên ngoài

• Gia công tia lửa điện theo kiểu đê chắn (Mole EDM): là một quá trình gia công đặc biệt, có khả năng gia công được các đường cong kín hoặc một hình xuyến kín qua phôi Hình dạng của các máy Mole EDM tương tự như một thanh có thể uốn cong và một hệ thống nhận dạng, việc ghi nhớ hình dạng được

sử dụng như là bộ kích thích Việc nhận dạng đường hầm cần gia công được thực hiện bằng sóng siêu âm.Phương pháp này do trường đại học tổng hợp TOKYO và h•ng Mitsubishi Electrics Corporation-Nhật bảnnghiên cứu

III.2 Khả năng công nghệ của gia công tia lửa điện

Phương pháp gia công tia lửa điện là một dạng phương pháp phóng điện ăn mòn nên có đầy đủ các đặc điểm của phương pháp ăn mòn kim loại nhờ sự phóng điện.

? Ưu điểm của phương pháp gia công bằng tia lửa điện

- Chất lượng gia công, tính chất gia công không phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu gia công mà chỉ phụ thuộc vào tính chất dẫn điện, nhiệt của nó

- Dụng cụ làm điện cực không cần có độ cứng cao nên dễ chế tạo

- Phạm vi làm việc trong khoảng rộng nên có khả năng chế tạo được nhiều bề mặt có hình dạng phức tạp

và đạt độ chính xác cao mà các phương pháp khác không thể đạt được

- Tiết kiệm được vật liệu, nâng cao hệ số sử dụng vật liệu

- Công nghệ đơn giản có khả năng gia công được một bộ phận nhỏ trên một chi tiết lớn

- Dễ dàng cơ khí hoá và tự động hoá cải thiện điều kiện làm việc

- Hạn chế được phế phẩm do phải chế tạo điện cực trước khí gia công biên dạng trên sản phẩm

- Có khả năng gia công được các lỗ, r•nh nhỏ mà các phương pháp khác không thể gia công được(Công nghệ micro EDM)

- Có khả năng gia công được các hạng, hốc có hình dạng phức tạp

- Chi tiết có kết cấu phức tạp có thể được gia công bởi các điện cực có hình dạng đơn giản

? Nhược điểm của phương pháp gia công bằng tia lửa điện

- Chỉ có thể áp dụng được với các loại vật liệu có khả năng dẫn điện

- Năng suất gia công không cao như các biện pháp gia công khác

- Độ chính xác và ổn định trong khi gia công khó khống chế, vì dụng cụ làm điện cực cũng bị mòn trong quá trình gia công

- Khó điều chỉnh và quan sát do quá trình gia công diễn ra trong môi trường chất lỏng

- Đòi hỏi phải đầu tư vào trang thiết bị công nghệ tương đối tốn kém, chỉ đạt hiệu quả sử dụng trong một phạm vi giới hạn Vì vậy việc áp dụng vào sản suất chưa được rộng r•i

Căn cứ vào các ưu điểm và nhược điểm của phương pháp gia công bằng tia lửa điện, ta thấy rằng phương pháp gia công bằng tia lửa điện chỉ được áp dụng chủ yếu trong lĩnh vực gia công chế tạo khuôn mẫu Bởi

vì ngành sản xuất này thuộc dạng sản xuất đơn chiếc, sản phẩm lại đòi hỏi phải chế tạo được các mặt địnhhình dạng đường thẳng và không gian, các r•nh định hình, cắt các congtua, các lỗ nhỏ và tịt…đạt độ chínhxác tử cấp 8 tới cấp 9 và độ nhám bề mặt Ra = 5 ?1,25 ?m đôi khi trong một số trường hợp đặc điệt có thểđạt tơi 0,32 ?m

III.3 Các thông số điều chỉnh quá trình xung định hình

Mục tiêu của mọi phương pháp gia công kim loại đều là: Thời gian gia công ngắn (năng suất bóc tách vật liệu cao), chất lượng bề mặt gia công cao và độ chính xác kích thước đạt được sau gia công cao.

Tuy nhiên, để gia công xung định hình đạt được các mục tiêu đó hay không còn phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn một loạt các thông số điều chỉnh máy và các thông số gia công tia lửa điện

III.3.1 Dòng phóng tia lửa điện Ie

Dòng phóng tia lửa điện Ie là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu phóng tia lửa điện đến khi ngắt điện Đây là yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất đến lượng hớt vật liệu, độ mòn của điện cực và chất lượng

bề mặt gia công Nhìn chung khi Ieơ càng lớn thì lượng hớt vật liệu càng lớn, độ nhám bề mặt gia công càng cao còn độ mòn điện cực lại càng nhỏ

Để đặc trưng cho dòng phóng tia lửa điện, một số hệ thống điều khiển còn sử dụng khái niệm “bước dòngđiện” Bước dòng điện càng lớn thì dòng phóng tia lửa điện càng cao Tuỳ thuộc vào kiểu máy, có từ 18 ?

21 bước phóng điện, sẽ cho dòng phóng điện từ 0,5A ? 80A

• Bước dòng điện và độ mòn điện cực

Ta biết rằng độ mòn của điện cực (?) cũng có ảnh hưởng không nhỏ tới độ chính xác và chất lượng bề mặtgia công Độ mòn của điện cực không chỉ phụ thuộc vào sự phối hợp vật liệu giữa điện cực và phôi, sự đấu cực, độ kéo dài xung mà còn phụ thuộc vào bước của dòng phóng điện

VD: Đối với hai cặp vật liệu phổ biến nhất đồng/thép và grafit/thép thì ảnh hưởng của bước dòng điện đến sự mòn điện cực diễn ra như sau:

- Khi gia công thô: Độ mòn tương đối của điện cực (?) sẽ giảm nếu bước của dòng điện tăng Điều đó có

ý nghĩa là khi bước của dòng điện cao hơn thì lượng hớt vật liệu tăng trong khi độ mòn tương đối (?) của điện cực giảm Điều này rất có lợi cho việc tăng năng suất gia công ở nguyên công phá thô

- Khi gia công tinh: Độ mòn tương đối của điện cực (?) tăng khi mà bước của dòng điện giảm Điều đó có

ý nghĩa là khi bước của dòng điện thấp hơn thì lượng hớt vật liệu giảm trong khi độ mòn tương đối (?) của điện cực tăng Khó nâng cao năng suất cho nguyên công gia công tinh

• Bước dòng điện và diện tích bề mặt bị ăn mòn

Khi gia công cung định hình bằng điện cực nhỏ thì cường độ dòng điện sẽ tập trung trên một vùng rất nhỏ Nếu sử dụng điện cực có diện tích bề mặt lớn thì cường độ dòng điện phải phân bổ trên một diện tíchlớn Do đó xuất hiện khái niệm “độ tập trung bề mặt” của dòng điện hay còn gọi là “mật độ dòng điện” (A/mm2)

Khi mật độ dòng điện cao sẽ sinh ra một lượng nhiệt rất lớn làm cho quá trình nóng chảy bốc hơi lớp vật liệu bề mặt nhanh và nhiều hơn Vì vậy phải căn cứ vào vùng điện tích cần gia công để lựa chọn bước dòng điện phù hợp

VD: Khi cần gia công một vùng bề mặt nhỏ thì cần bước dòng điện nhỏ và ngược lại khi cần gia công một bề mặt lớn thì cần sử dụng bước dòng điện lớn

• Cách lựa chọn đúng bước dòng điện

Ta biết rằng việc lực chọn bước dòng điện gia công ra sao có ảnh hưởng rất lớn tới năng suất, chất lượng đạt được sau gia công Muốn lựa chọn bước dòng điện hợp lý ta phải xác định đúng mục đích của việc giacông là thô hay là tinh, hình thức sử dụng điện cực khi gia công một loại hay nhiêu loại

- Khi gia công xung định hình ở một giai đoạn đơn lẻ (chỉ sử dụng duy nhất một điện cực) thì lựa chọn bước dòng điện sao cho nó cho phép đạt được lượng hớt vật liệu lớn nhất có thể được trong khi vẫn duy trì được độ thô và độ mòn của điện cực trong các giới hạn cho phép

- Khi gia công xung định hình nhiều giai đoạn (tức là để đạt được hình dạng cần gia công thì sử dụng nhiều loại điện cực khác nhau) thì nên bắt đầu từ việc sử dụng bước dòng điện cao rồi sau đó lần lượt sử dụng bước dòng điện thấp hơn sau mỗi lần thay đổi điện cực

Độ mòn tương đối ? của điện cực rất cao trong giai đoạn gia công tinh cuối cùng Tuy điều đó có tác độngmạnh đến độ chính xác kích thước nhưng chúng chỉ dừng lại sai số ở một vài ?m hớt đi ở giai đoạn cuối cùng Vì vậy độ mòn tuyệt đối của điện cực thay đổi không đáng kể

Bảng III 1: Điều ghi nhớ khi lựa chọn bước dòng điện

Bước dòng điện lớn Bước dòng điện nhỏ

- Lượng hớt vật liệu: lớn

- Bề mặt gia công: thô

- Độ mòn tương đối ? thấp - Lượng hớt vật liệu: nhỏ

- Bề mặt gia công: nhẵn bóng

- Độ mòn tương đối ?: cao

III.3.2 Độ kéo dài xung t1

Độ kéo dài xung (t1) là khoảng thời gian giữa hai lần đóng - ngắt của máy phát trong một chu kỳ phóng điện Độ kéo dài xung ảnh hưởng tới:

- Lượng hớt vật liệu

- Độ mòn điện cực

- Độ nhám bề mặt gia công

Hình III 6: Mối quan hệ giữa ti với các đại lượng Vw,? và Rmax

• ảnh hưởng của độ kéo dài xung tới lượng hớt vật liệu Vw(Hình III 6.a)

Khi độ kéo dài xung giữ nguyên bằng hằng số thì tác động của dòng phóng điện sẽ lâu hơn Ban đầu lượng hớt vật liệu tăng nhưng chỉ tới một giá trị cực đại tại một giá trị độ kéo dài xung nhất định nào đó, sau đó sẽ giảm

Giá trị xung cho lượng hớt kim loại cực đại sẽ là giá trị tối ưu của độ kéo dài xung Nếu tiếp tục tăng độ dài xung quá giá trị tối ưu thì năng lượng phóng điện sẽ không còn sử dụng để hớt vật liệu gây tổn thất năng lượng một cách vô ích.

• ảnh hưởng của độ kéo dài xung tới độ mòn điện cực ? (Hình III 6.b)

Độ mòn tương đối ? của điện cực sẽ giảm khi tăng độ kéo dài xung ti thậm chí ngay cả sau khi đạt lượng hớt vật liệu lớn nhất

• ảnh hưởng của độ kéo dài xung tới độ nhám bề mặt Rmax (Hình III 6.c)

Khi tăng độ kéo dài xung ti thì ảnh hưởng của dòng diện tới bề mặt gia công sẽ tăng lên làm cho chiều cao nhấp nhô Rmax tăng lên, ngay cả sau điểm độ dài xung tối ưu

Vậy việc lựa chọn giá trị độ kéo dài xung tối ưu phụ thuộc vào bước của dòng điện Độ kéo dài xung cần được tăng tương đối với bước của dòng điện Độ tăng bước dòng điện sẽ không có hiệu quả nếu độ kéo dài xung quá ngắn

III.3.3 Khoảng cách xung to

Khoảng cách xung to là thời gian giữa hai lần ngắt và đóng mạch của máy thuộc hai chu kỳ phóng điện kếtiếp nhau Khoảng cách xung to thường được theo một tỷ lệ đ• cho đối với độ kéo dài xung

• ảnh hưởng của khoảng cách xung tới lượng hớt vật liệu

Khoảng cách xung to có hiệu quả thực sự đối với lượng hớt vật liệu Khoảng cách xung càng lớn thì lượng hớt vật liệu càng nhỏ, và ngược lại Tuy nhiên nếu khoảng cách xung quá ngắn thì chất điện một không đủ thời gian để thôi ion hoá Các phần tử đ• bị ăn mòn và nhiệt của chất điện môi không thể được đưa ra khỏi khe hở phóng điện trong khoảng thời gian ngắn này Kết quả là xảy ra hiện tượng hồ quang vàngắn mạch Chất lượng bề mặt gia công giảm và lượng hớt kim loại bề mặt bị giảm nhanh

Hình III 7: Mối quan hệ giữa khoảng cách xung và lượng hớt vật liệu

• Mối quan hệ giữa khoảng cách xung với độ kéo dài xung

Trong thực tế, độ kéo dài xung ti và khoảng cách giữa hai xung to được xác định bởi tỉ lệ ti/to, tỉ lệ này phụ thuộc vào kiểu máy Tỉ lệ này càng lớn khi gia công thô và càng nhỏ khi gia công tinh và rất tinh

- Khi gia công rất thô: Chọn ti/to > 10

- Khi gia công thô: Chọn ti/to ? 10 Tuy nhiên giá trị to không quá nhỏ để tránh các khuyết tật của quá trình

- Khi gia công rất thô: Chọn ti/to = 5 ? 10 Bởi vì khi gia công tinh, khe hở phóng điện giảm, nguy cơ tạo các lỗi quá trình sẽ giảm nhiều hơn Do đó có thể tăng to lên làm giảm ti/to

- Khi gia công rất tinh khe hở phóng điện còn giảm nữa, do đó cần tăng to làm cho ti/to giảm rất nhiều thậm chí ti/to < 1(thường chọn ti/to = 0,4)