ỨNG DỤNG CATIA TRONG THIẾT KẾ KHUÔN MẪU

Dựa trên cơ sở khoa học kỹthuật công nghệ, thành tựu và sự phát triển mạnh mẽ củangành vật liệu Polymer, các nhà sản xuất chất dẻo đã đa rathị trờng một số lợng lớn chất dẻo phong phú về

6 Công nghệ tạo xốp chất dẻo

3 Chu kỳ phun nhựa của máy ép phun nhựa dùng vít

4 Các thông số của máy ép phun nhựa

4.1 Lực kẹp ……….19

4.3 Tỷ lệ hoá dẻo ………19

4.4 Mức độ phun ………20

4.5 áp lực phun ……… 20

V Đờng Lối Thiết Kế Khuôn Sản Phẩm Chất Dẻo

1 §Þnh nghÜa ……… 20

2 C¸c bé phËn chÝnh cña khu«n vµ chøc n¨ng cña chóng

7 C¸c chi tiÕt c¬ b¶n cña khu«n

8.2 Ước tính độ co ……….36

Phần B: Khai Thác Và Sử Dụng Phần Mềm Công Nghiệp

II Sơ Đồ Thiết Kế Khuôn Sử Dụng Phần Mềm CAD/CAM

VI Machining Module (Module gia c«ng CNC)

c T¹o m· NC G - Code ……… 97

VII Analysis Module (Module ph©n tÝch FEM)

4 T¹o thuéc tÝnh liªn kÕt (Connection Properties)

8 Gi¶i bµi to¸n phÇn tö h÷u h¹n (Compute)

9.2 M« pháng trêng øng suÊt Von Mises Stresses

I Bµi To¸n KiÓm NghiÖm Søc BÒnKhu«n……….

2 Ph¬ng ¸n 2……….142

PhÇn E: øng Dông CAD/CAM CATIA Gia C«ng BÒ MÆt Lßng

Lời nói đầu

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đấtnớc, các ngành công nghiệp kỹ thuật đóng vai trò hết sứcquan trọng, trong đó ngành công nghiệp vật liệu chất dẻo làmột trong những ngành giữ vai trò quan trọng trong nềnkinh tế quốc dân Ngày nay, trên thế giới cũng nh ở ViệtNam, nhu cầu các sản phẩm chất dẻo trong kỹ thuật cũng nhtrong dân dụng ngày càng tăng Dựa trên cơ sở khoa học kỹthuật công nghệ, thành tựu và sự phát triển mạnh mẽ củangành vật liệu Polymer, các nhà sản xuất chất dẻo đã đa rathị trờng một số lợng lớn chất dẻo phong phú về chủng loại, cónhiều tính chất và ứng dụng khác nhau và có những u nhợc

điểm nhất định Tính chất chung của chất dẻo là nhẹ, bền,

đẹp, dễ gia công, tạo đợc nhiều mẫu mã đa dạng hơn, giáthành rẻ hơn các vật khác có cùng công dụng cho nên nó cótính chất thay thế một số vật liệu truyền thống nh gỗ,thép… Do sự xuất hiện một số lợng lớn chất dẻo nên hàng loạtsản phẩm có nguồn gốc chất dẻo đợc sản xuất và vật liệuchất dẻo rất đa dạng và phong phú Giá trị sử dụng của loạisản phẩm này đã xâm nhập vào mọi lĩnh vực của nền kinh

tế và trong dân dụng Nhu cầu và chất lợng của sản phẩmcũng nh ứng dụng của nó ngày càng tăng Hiện nay, vấn đềchất lợng và đa ra ứng dụng của loại vật liệu này một cáchrộng rãi trong toàn nền công nghiệp và dân dụng là vấn đềquan trọng và cần thiết Chất lợng và giá thành chính là yếu

tố quyết định đến khả năng cạnh tranh của các doanhnghiệp sản xuất và gia công Việc xác định nhu cầu thị tr-ờng cần phải tìm hiểu trớc Để có sự phong phú và đa dạng,chất lợng cao của sản phẩm trên thị trờng cần phải có hàngloạt các phơng pháp công nghệ, máy móc, thiết bị, dâytruyền, gia công chất dẻo ngày càng hoàn thiện và cải tiếnvới sự ứng dụng của khoa học hiện đại nh điện tử, tin học

Để nâng cao sản xuất, chất lợng và giảm giá thành sản phẩm

là những yếu tố kỹ thuật phải gắn liền với yếu tố kinh tế ởnớc ta, ngành công nghiệp sản xuất và gia công vật liệu chấtdẻo bắt đầu phát triển Dần đa ra thị trờng nhiều sản phẩmphong phú và đa dạng, chất lợng và độ phức tạp của sảnphẩm ngày càng hoàn thiện hơn máy móc và thiết bị hiệnnay ngày càng đợc cải tiến Trong tơng lai ngành côngnghiệp chất dẻo có xu hớng ngày càng phát triển Nếu có

chiến lợc phát triển lâu dài thì ngành công nghiệp chất dẻocủa nớc ta sẽ có rất nhiều triển vọng.

Để thực hiện đợc những yêu cầu phát triển đó thì côngnghệ thiết kế và chế tạo ra các loại khuôn mẫu đang là mộtnhu cầu cấp thiết cần phải đợc giải quyết, đào tạo vàchuyển giao mà không ai khác đó chính là những nhiệm vụcủa các kỹ s Công Nghệ Chế Tạo Máy phải đảm nhiệm

Để góp phần nhỏ bé của mình vào công cuộc phát triểncủa ngành công nghiệp chất dẻo của Việt Nam Sau một thờigian tìm hiểu và dới sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Hoàn Vĩnh Sinh Em đã chọn đề tài "ứng dụng phần mềmcông nghiệp CATIA trong thiết kế, kiểm nghiệm và gia côngkhuôn mẫu" làm đề tài tốt nghiệp

Do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thiết kế

và tính toán em không tránh khỏi những sai sót do thiếu thực

tế và kinh nghiệm thiết kế nên em rất mong có sự hớng dẫnchỉ bảo của các thầy để em có thể củng cố và hoàn thiệnkiến thức của mình khi bớc vào thực tế sản xuất trong tơnglai

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS.Hoàng Vĩnh Sinh đã tận tình hớng dẫn, dìu dắt em trongsuốt quá trình thực hiện đồ án này Nhân đây, em cũngxin chân thành cám ơn các thầy, các cô trong bộ môn GiaCông Vật Liệu Và Dụng Cụ Công Nghiệp nói riêng và khoa CơKhí cùng toàn thể các thầy các cô trong trờng đại học BáchKhoa Hà Nội trong suốt thời gian qua đã dạy dỗ em thành ngời

có tri thức để có thể cống hiến và phục vụ xã hội trong tơnglai

Hà Nội, Ngày … Tháng … Năm 2006

Sinh Viên Thực Hiện

Vũ Bá Nguyện

PhÇn A:

Tæng Quan VÒ C«ng

NghÖ ChÕ T¹o S¶n PhÈm

Nhùa Plastic

I Giới Thiệu về chất dẻo polymer:

1 Định Nghĩa: Nhựa - chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu

đ-ợc tạo thành bởi nhiều phân tử (các polyme) Nó có thể đđ-ợctổng hợp hoặc thay đổi từ từ nhiều thành phần nhỏ (Gọi làcác Monome) Chất dẻo là vật rắn (trong trờng hợp nào đó nó

có thể ở trạng thái chảy lỏng trong quá trình gia công) ChữPlastics bắt nguồn từ chữ Hy Lạp Plastikoss có thể tạo hìnhdạng bằng phơng pháp đúc Chất dẻo có thể đợc minh hoạbằng sự phân loại theo biểu đồ phân loại về vật liệu hữucơ nh sau:

Các vật liệu cao phân tử (Polyme) đợc cấu tạo từ nhữngthành phần cấu trúc giống nhau gọi là đoạn mạch thành phần(Monome) Các Monome đợc liên kết lặp đi lặp lại nhiều lầntạo thành một phân tử rất lớn gọi là Cao phân tử (Polyme) Ví

dụ Polyetylen(Nhiều Etylen) đợc tạo thành qua phản ứng trùnghợp các Monome Etylen nh sau:

n[CH2=CH2] [-CH2 - CH2-]n lần

Các mắt xích [- CH2 - CH2 -] gọi là mạch thành phần(hay Monome) Hiện nay trên thế giới Cao phân tử cónguồn gốc từ thiên nhiên và từ nhân tạo Cao phân tửPolyme từ thiên nhiên gồm có: Cellulo; Len; Cao su thiênnhiên… Cao phân tử Polyme nhân tạo đợc tổng hợp từcác Monome Và nguyên liệu nhựa là một loại cao phân tử

đợc tổng hợp từ các hoá chất cơ bản của công nghiệpdầu khí và đợc tạo thành nhờ các quá trình phản ứng nh:Trùng hợp; Trùng phối; Trùng ngng; Đồng trùng hợp và cácPolyme hỗn hợp Cấu tạo, cấu trúc phân tử, thành phần

Vật liệu hữu

cơ

Vật liệu cao phân tử Vật liệu thấp phân tử

su Chất dẻo (nhựa) Chất kết dính

Nhựa nhiệt dẻo (Tái sinh đ ợc) (Không tái sinh đ Nhựa nhiệt rắn

ợc)

Trùng hợp

hoá học, các phản ứng hoá học của Polyme là các yếu tốquyết định các tính chất cơ - lý - hoá của từng loại vậtliệu chất dẻo Sau đây là bảng

2 Phân Loại Chất Dẻo: Dựa trên cơ sở các tính chất

cơ lý đặc biệt của chất dẻo, ngời ta phân các chất dẻo

đợc sản xuất theo các phơng pháp trên ra: Nhựa nhântạo, Cao su, Vật liệu tạo sợi, Vật liệu tạo màng,…

Phân loại các chất cao phân tử căn cứ vào trọng lợng củacác phân tử nh bảng sau:

Thấp phân tử Trọng lợng phân tử < 1000

Cao phân tử thờng Trọng lợng phân tử từ 1.000

-100.000Cao phân tử có trọng l-

ợng phân tử lớn Trọng lợng phân tử từ 100.000 -800.000Siêu cao phân tử Trọng lợng phân tử trên

1.000.000Các tính chất của chất dẻo đợc điều chế từ một nhóm

đơn phân tử nh nhau chủ yếu do độ dài của mạch phân tửquyết định Nếu cùng một loại vật liệu cao phân tử nh nhau,khi phân tử lợng của chúng khác nhau thì tính chất củachúng sẽ khác nhau

Phân loại dựa trên cấu trúc hoá học của mạch các phân

tử chát dẻo có:

+ Các Polime mạch cacbon (trong mạch chỉ có cácphân tử cacbon) với các nhóm chính là các Polime dạngPolivinol, Poliviniliden, Polidien…

+ Các Polime dạng không đồng nhất (dị tính) trongmạch chính của nó ngoài các mạch Cacbon còn có các nguyên

tử khác nh Oxi; Nitơ; Sunfua; Clo;… đó là các Poliete;Polieste; Poliamid; Poliurethan; Polisunfit…

+ Các Polime có mạch vô cơ trong mạch chính đợc cấutạo bởi các nguyên tử Silic và Ôxi và các nhóm phụ là các chấthữu cơ nh là nhóm Polixilixan(Silikon)

Phân loại dựa theo công nghệ, ngời ta chia ra 2 nhómchất dẻo là: Chất dẻo nhiệt dẻo và chất dẻo nhiệt rắn

+ Nhựa nhiệt dẻo là vật liệu Polime có khả năng lập lạinhiều lần quá trình chảy mềm dới tác dụng của nhiệt và trởnên cứng rắn (định hình) khi đợc làm nguội Trong quátrình tác động của nhiệt nó chỉ thay đổi tính chất vật lýchứ không có phản ứng hoá học xảy ra Là loại nhựa có khảnăng tái sinh (tái chế) nhiều lần Ví dụ nhựa Polyetylen PE;

Nhựa Polypropylen PP; Polystyren PS; PVC; ABS; PMMA; PA ;PET; PC…

+ Nhựa nhiệt rắn là vật liệu Polime khi bị tác độngcủa nhiệt, hoặc các giải pháp xử lý hoá học khác sẽ trở nêncứng rắn (định hình sản phẩm) Nói cách khác dới tác độngcủa nhiệt, chất xúc tác hay chất đóng rắn và áp suất nhựaloại này sẽ xảy ra phản ứng hoá học chuyển từ cấu trúc mạchdài sang cấu trúc không gian 3 chiều (khác nhựa nhiệu dẻo cócấu trúc mạch dài) Nh vậy Nhựa nhiệt rắn sau khi nóng chảy

sẽ đóng rắn và nó không còn khả năng chuyển thành trạngthái chảy mềm ra dới tác dụng của nhiệt nữa Do đặc tínhnày mà Nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinh các loạiphế phẩm, phế liệu hoặc các sản phẩm đã qua sử dụng Ví

dụ nhựa Phenolic; Nhựa Urea; Melamin; Alkyd; Polyesterkhông no; Epoxy; Polyurethane…

Phân loại theo trạng thái sắp xếp chuỗi mạch phân ranhựa kết kinh hoặc không kết tinh (vô định hình):

+ Polyme kết tinh là các Polyme mà các chuỗi mạch đợcsắp xếp gần khít nhau theo một trật tự nhất định (khôngphải toàn khối đều sắp xếp nh vậy mà vẫn có 1 số "pha" vô

định hình) Các loại Polyme kết tinh thờng đục mờ

+ Polyme vô định hình là các Polyme mà các chuỗimạch củ nó không sắp xếp theo một trật tự nhất định nào.Các loại Polyme này thờng có độ trong suốt Ví dụ nhựa vô

định hình PMMA còn có độ trong suốt hơn cả thuỷ tinh vôcơ Có thể dùng các phơng pháp gia công để cho một loạiPolyme kết tinh(đục mờ, bán trong) thành Polyme có nhiềupha vô định hình hơn (trong suốt hơn) ví dụ nh phơngpháp làm lạnh nhanh,

Phân loại nhựa theo công dụng Trong thực tế sản xuất

và sử dụng, Thờng đợc chia làm 3 loại:

+ Nhựa thông dụng: Đợc sử dụng rộng rãi trên thế giới, có

u điểm là giá thành thấp và dễ gia công thành sản phẩm.PE; PP; PS; ABS; PVC; PMMA; Phenolic; Urea; Melamin…

+ Nhựa kỹ thuật: Là loại nhựa có nhiều đặc tính u việthơn nhựa thông dụng nh độ bền kéo, bền va đập, độkháng nhiệt… Nhng giá thành thờng đắt hơn, điều kiện giacông khó khăn và nghiêm ngặt hơn Thờng dùng để sản xuấtcác chi tiết máy hoặc các chi tiết có yêu cầu tính năng cao.PA; PC; POM; PPS; PBT…

+ Nhựa kỹ thuật chuyên dùng: Là loại nhựa có tọng lợngphân tử rất cao (≥ 1.000.000) Mỗi loại chỉ đợc sử dụng trong

một số lĩnh vực riêng biệt ở Việt Nam, loại nhựa này cha đợc

sử dụng vì tính năng cao nhng giá thành cũng rất cao PPS;LCP; PI; PTFE; PAI…

+ Nhựa hỗn hợp: Để phối hợp các tính năng u việt củacác loại nhựa và hạn chế những tính năng yếu kém của nó,ngời ta tạo ra những loại Nhựa hỗn hơn (Copolyme) nh các loạiPC/PET; PC/ABS; PA/PP… Các loại nhự hỗn hợp này có tínhnăng vợt trội so với từng loại nhựa riêng lẻ

3 Tính Chất Cơ Bản Của Chất Dẻo Polyme:

3.1 Tính chất cơ lý của nhựa: Bao gồm các tính chất

Th Chỉ số nóng chảy(MI)(gam): Là chỉ số thể hiện tính lTh

l-u động khi gia công vật liệl-u nhựa

- Độ hút ẩm(hấp thụ nớc): Là mức hút nớc của nhựa Độhấp thụ nớc thấp thì tốt hơn do nớc hấp thụ sẽ giảm một sốt/c cơ lý của nhựa

- Độ chịu lạnh: Một số loại nhựa có độ chịu lạnh khôngtốt lắm Có loại nhựa chịu đợc độ lạnh -1200 (nhựa PE ở 0Cnày là nhiệt độ giòn gãy) Cần biết đặc tính chịu lạnh củavật liệu để thiết kế tủ lạnh và các loại máy lạnh

- Độ co rút của nhựa: Là % chênh lệch giữa kích thớc củasản phẩm sau khi lấy ra khỏi khuôn đợc ổn định, địnhhình và kích thớc của khuôn Là chỉ số quan trọng khi thiết

kế khuôn để tạo ra những sản phẩm có độ chính xác cao.Mức độ co rút của các loại nhựa khác nhau là khác nhau Nhựakết tinh có độ co rút lớn hơn nhiều lần so với nhựa vô địnhhình (không kết tinh) Sau đây là bảng độ co rút của một

- Tính truyền nhiệt: Đa số có độ truyền nhiệt kém.Nhựa truyền nhiệt thấp hơn 500 - 600 lần so với kim loại Dotính truyền nhiệt kém nên nhựa không dùng để chế tạo cácchi tiết máy ở đó cần có sự tản nhiệt nhanh… Nếu thực sựcần thiết phải trộn thêm nh Graphit; bột kim loại…

- Độ bền kéo: Là đặc trng cho sự chống đối ngoại lựckéo của vật liệu Độ bền kéo đứt là tỷ số của lực kéo và tiếtdiện ngang nhỏ nhất của mẫu thử trớc khi kéo đo bằngN/mm2 Ví dụ PE có độ bền kéo đứt là 8 - 10 N/mm2

- Độ giãn dài: Luôn liên hệ với cờng độ kéo Đo bằng tỷ lệgiữa độ dài khi lực kéo tăng lên đến điểm đứt trên độ dàiban đầu khi vật liệu cha bị kéo Độ giãn dài đo bằng % Vậtliệu có độ giãn dài lớn thì vật liệu đó có tính dẻo lớn Ví dụ

PS là vài %; trong khi đó PA là 150%

- Độ bền nén: Là tỷ lệ giữa lực nén cần thiết để làm vỡmẫu thử đặt dới nó khi chất tải nén Đo bằng N/mm2 Thờng

- Mođul đàn hồi: Đặc trng cho tính chất của vật liệu

mà dới tác dụng của lực đã cho xem mẫu thử biến dạng tới mứcnào Ký hiệu là E (N/mm2) Ví dụ PE có E = 130 - 1000N/mm2 Thép có E = 2.104 N/mm2

- Độ chịu mài mòn: Là sự chống lại tác dụng bào mòn củalực làm hao mòn vật liệu (%) Với những sản phẩm nhựa nhgiầy dép thì đây để đánh giá giá trị sử dụng của sảnphẩm.

3.2 Tính chất hoá học của vật liệu nhựa:

- Tính chịu hoá chất: Khác với kim loại, đa số các loạinhựa thờng bền khi chịu tác động của môi trờng khí quyển.Hơn thế nữa chúng còn bền đối với các loại hoá chất nh Axit,kiềm, muối và nhiều hoá chất khác nữa CHú ý rằng vớiPolyme không phân cực thì dễ hoà tan trong dung môikhông phân cực Ví dụ PS tan trong Benzen Toluen Polymephân cực thì dễ hoà tan trong dung môi phân cực Ví dụPolyvinyl Butyral tan trong Alcol Polyme phân cực không hoàtan trong dung môi không phân cực Độ hoà tan giảm khiPolyme có độ trung hợp cao (trọng lợng phân tử lớn) và có độkết tinh cao

- Tính chịu thời tiết khí hậu: Tính chiẹu thời tiết khíhậu là tính thay đổi về chất lợng và độ bền của vật liệunhựa và sản phẩm dới tác dụng của ánh sáng (tia cực tím);nhiệt độ; không khí… Nói chung các loại nhựa đã qua sửdụng đều ít nhiều bị giảm chất lợng và độ bền Ví dụ PE;PS; PP có tính kháng tia cực tím UV kém PVC dễ biến màudới tác dụng ánh sáng mặt trời PC, Epoxy bền thời tiết tốt

Đặc biệt là PTFF, cực kỳ bền với thời tiết Quá trình giảm độbền của nhựa dới tác dụng của thời tiết gọi là quá trình lãohoá của nhựa Để giảm sự lão hoá, cần thêm một số phụ gia

II Các Loại Chất Dẻo Thờng Gặp và ứng dụng:

1 Nhựa Nhiệt Dẻo:

- Polyetylen (PE): Đục mờ, chịu hoá chất tốt, cách nhiệt,cách điện tốt, dễ nhuộm màu Thờng dùng sản xuất các loạimàng, túi xốp, túi đựng hoá chất, thực phẩm, sản xuất chai

lọ, sợi, ống dẫn nớc…

- Polypropylen (PP): Tính chất cơ học cao, độ bóng cao,bán trong, không màu, tính chất hoá học tốt, cách điện tốt,gia công ép phun tốt Dùng để sản xuất các loại vật dụngthông thờng, vỏ hộp, các chi tiết điện dân dụng…

- Polyvinyl Clorit (PVC): Có tỷ trọng cao hơn các loại nhựakhác, có độ trong suốt cao, cách điện tốt, độ bền cơ lý cao,

độ bền nhiệt thấp 600 - 850 Dễ tạo màu sắc, dễ in ấn, khócháy, chịu va đạp kém Đợc dùng bọc dây cáp điện, màngmỏng, đĩa hát, ống nhựa, chất dính…

- Nhựa Polyestyren (PS): Dòn, dễ rạn nứt, chịu va đạpkém, chịu hoá học kém, tan trong Benzen Chủ yếu dùng chochế tạo các sản phẩm gia dụng rẻ tiền trong suốt nh hộp, cốc,

…, bao bì xốp, cách nhiệt…

- Nhựa AS: Trong suốt, có tính bền trong xăng, thờnglàm vỏ ắcquy, vỏ bật lửa

- Nhựa ABS: Độ bền va đập cao, thờng dùng làm vỏ tivi,

vỏ máy giặt; cánh quạt điện, vỏ máy ảnh

- PolyAmit PA (lynon): Sử dụng để làm các loại màngmỏng, bao bì cho thực phẩm, sợi, ống các loại, bọc dây cáp

điện…

- Nhựa Polycacbonat (PC): Khó cháy, cách điện tốt ởnhiệt độ cao, đọ bền nhiệt tốt, tính chống ma sát kém,chịu hoá chất kém Thờng dùng làm các loại tấm tuỷ tinh antoàn, ống dùng trong y tế, chai sữa, nón bảo hộ, kính chemắt, dụng cụ y tế, hộp, nắp…

- Nhựa Acrylic: Độ trong suốt cao, tính chiụ thời tiết cao,nhuộm màu tốt, độ bền cơ học cao, khó bị xớc bề mặt ứngdụng làm các chi tiết thay thế cho tuỷ tinh, làm một số chitiết cho ôtô, xe máy…

2 Nhựa Nhiệt Rắn: Gồm một số loại sau:

- Nhựa Melamine: Không màu, độ cứng cao, độ bềncao, đẹp nên thờng dùng làm đồ trang trí, dụng cụ gia

đình…

- Nhựa Polyeste: Thờng gọi là Plastics bền hoá, dùng làmkính Rất nhẹ và bền Thờng dùng chế tạo vỏ ô tô, thuyền,thùng, ống và mũ bảo hiểm xe máy…

- Nhựa Phenol, Ure: Không màu, trong suốt có thểnhuộm màu Dùng làm dụng cụ cho ăn uống

- Nhựa Epoxy: Có thể tạo hình ở nhiệt độ thờng và áplực thờng, đặc biệt là bám dính rất tốt trên kim loại và bêtông, tính chịu nhiệt, dung môi, chịu nớc và cách điện tốt.Dùng trong công nghiệp, vật liệu tăng bền sợi thuỷ tinh và sợicácbon, vật liệu cách điện

- Nhựa Silicon: Có tính cách điện và chịu nhiệt độ cao,

có tính phát nớc, ứng dụng làm con dấu, li khuôn, phát nớc,cách điện, chịu dầu và chịu nhiệt

Để có thể tạo ra đợc các sản phẩm có tính năng tốt, rẻtiền, chất lợng cao… các kỹ s cần phải tìm hiểu kỹ nhiềutính năng, tác dụng, tính chất của các loại nhựa và các phơngpháp gia công để có thể chọn vật liệu và thiết lập các ph-

ơng pháp gia công hợp lý nhất Sau đây là một số bảng nêulên tính chất gia công của một số vật liệu nhựa:

Bảng Nhiệt Độ Gia Công Các Loại Nhựa:

St

t Nhựa Tên đầy đủ khuôn (Nhiệt độ0C)

Nhiệt độcuối Piston -Vít (0C)

6 PA6 Polyamide (Nilon 6) 50 - 80 250 - 280

7 PA6,6 Polyamide (Nilon 6,6) 50 - 80 250 - 280

2 Công Nghệ Phủ Chất Dẻo: Là công nghệ tráng phân

lớp với quá trình phủ bọc lớp chất dẻo lên vật liệu cốt dạng tấmmềm, dễ uốn (vải, giấy, sợi tự nhiên, sợi tổng hợp…) Trángphủ có các phơng pháp sau:

3 Công Nghệ Đùn: Từ chất dẻo dạng bột hoặc hạt, ta thu

đợc sản phẩm liên tục nhờ thiết bị máy đùn Máy đùn gồmthiết bị tạo hình, chỉnh hình, bộ phận kéo, thu và cắt sảnphẩm Vật liệu đợc dùng trong gia công đùn là các chất dẻo

nh PVC; PP; PE…

4 Gia Công Chi Tiết Rỗng: Có thể dùng các phơng pháp

đùn thổi, đúc ly tâm, ghép 2 nửa vỏ… Công nghệ tạo hìnhrỗng đợc chia làm 2 giai đoạn là đùn chất dẻo ra bằng khínén áp lực sau đó dùng áp lực khí thổi khối chất dẻo tronglòng khuôn hai nửa Vật liệu chủ yếu cho gia công vật thểrỗng là Polyetylen PE (85%) dùng để chế tạo các loại hộp, chai

lọ, can nhựa hay các loại sản phẩm đóng gói

5 Gia Công ép & Gia Công ép Phun:

Quá trình ép là quá trình gia công vật liệu đã dẻo hoásơ bộ hoặc nung nóng sơ bộ để tạo viên và định lợng sảnphẩm vào trong khuôn Sau đó ở nhiệt độ đủ xác định saukhi khôn đóng, dới áp lực sẽ ép vật liệu thành sản phẩm

Công nghệ ép phun thì vật liệu sẽ đợc đa vào nungnóng trong các khoang nung nóng riêng đến khi vật liệunhựa chảy ra, dới tác dụng của Piston vật liệu sẽ đợc đẩy raqua miệng phun vào khoang khuôn kín định hình sảnphẩm Sau khi nhựa định hình và đóng rắn, khuôn mở ra

và đẩy sản phẩm ra ngoài Máy gia công gọi là máy ép phun(Injection Machine)

Cả 2 phơng pháp trên hiện nay đợc sử dụng rất rộng rãi

đặc biệt là công nghệ ép phun, có thể gia công các chi tiết

từ nhỏ đến lớn Thờng dùng các loại nhựa là PE; PP;…

6 Công Nghệ Tạo Xốp Chất Dẻo: Xốp chất dẻo là kiểu

đặc biệt của hệ thống phối hợp khi không khí hoặc một loạikhí nào đó đợc đa vào trong chất dẻo Xốp chất dẻo có cáctính chất là: Mật độ nhỏ, nội ứng suất nhỏ, khả năng cáchnhiệt rất tốt, cách điện tốt, gia công dễ dàng, kinh tế Vật

liệu thờng dùng là PolyStyrol và Polyurethan Để tạo tạo xốpchất dẻo, ngời ta thờng sử dụng chất dẻo lẫn vật liệu cơ bảntrong 3 dạng sau:

- Nhựa nhiệt dẻo trong trạng thái nóng chảy

- Bột nhão và các Polyme hạt

- Hai hoặc nhiều vật liệu ở trạng thái lỏng giữa chúngxảy ra phản ứng hoá học

7 Công Nghệ Gia Công Hàn Chất Dẻo: Là quá trình mà

liên kết chất dẻo đợc thực hiện nhờ áp lực với việc sử dụng vậtliệu hàn hoặc không sử dụng vật liệu hàn Về mặt lý thuyếthầu hết chất dẻo đều có thể hàn đợc nhng trong thực tế,chất dẻo có phân tử lợng lớn thì rất khó hàn Để hàn vật liệubằng chất dẻo phải đa vật liệu về trạng thái nóng chảy, trongquá trình hàn cần giữ gìn sao cho mối hàn thu nhận có ứngsuất nhỏ

Có thể hàn bằng khí nóng; Hàn bằng dụng cụ đốt nóng;Hàn bằng dòng điện cảm ứng; Hàn bằng đốt nóng tiếp xúc;Hàn bằng dòng điện cao tần…

8 Công Nghệ Dán Chất Dẻo: Quá trình dán là quá trình

ghép nối các phần của chi tiết chất dẻo, bằng phơng phápnày có thể tạo ra các mối ghép nối khó tháo gỡ đợc Phơngpháp thờng dùng cho các vật liệu không thể hàn đợc nh thuỷtinh Acril… Khi thực hiện dán cần phải xử lý sơ bộ bề mặtbằng điện hoá, làm sạch và làm nhám bề mặt, phơng phápdán có thể ghép mối chịu đợc tải trọng lớn mà các phơngpháp khác không làm đợc

Ngoài các phơng pháp trên, ở Việt Nam và trên thế giớihiện nay có nhiều các phơng pháp khác gia công chất dẻomột cách năng suất và kinh tế nh phơng pháp tạo hình chânkhông, phơng pháp dập, cắt gọt…

iv máy ép phun nhựa (injection machine):

Một công đoạn không thể thiếu trong quá trình công nghệchế tạo sản phẩm nhựa Plastic là công đoạn ép phun nhựavào lòng khuôn nhựa để điền đầy lòng khuôn tạo ra sảnphẩm trên máy ép phun (Injection Machine) Nh vậy máy épphun có vai trò rất quan trọng trong việc chế tạo sản phẩmnhựa Plastic Máy ép phun có nhiệm vụ đỡ và kẹp chặtkhuôn nhựa, nung chảy nhựa nhiệt dẻo và ép phun với áp suấtcao vào trong lòng khuôn nhựa Sau đó giữ khuôn để nhựanóng chảy trong khuôn nguội và định hình sản phẩm thì

mở khuôn và hệ thống đẩy sẽ đẩy sản phẩm nhựa ra ngoài.Chu kỳ nh vậy liên tục lặp đi lặp lại để sản suất hàng loạt

các sản phẩm nhựa Nếu muốn sản xuất một san phẩm khácthì ngời ta sẽ chế tạo các khuôn khác và gá khuôn đó lên máy

ép phun và tiếp tục sản xuất Trong phần này, em xin trìnhbày một số nét chính trong việc tìm hiểu, nghiên cứu tínhnăng, tác dụng, nguyên lý hoạt động của máy ép phun nhựanhiệt dẻo

1 Cấu Tạo Máy ép Phun:

Các phần nguyên lý của máy phun nhựa:

- Bộ phận kẹp gồm có: Đầu xy lanh thuỷ lực chính; Cơcấu khuỷu (đòn); Xà Knock-Out

- Các tấm gồm: Các tấm di động; Các tấm tĩnh tại

- Cụm phun: Đầu xilanh thuỷ lực chính; Xi lanh phun; Vítxuắn phun; ống phun mỏ vịt; Hộp bánh răng; Đai nhiệt; Bơmthuỷ lực chính và động cơ

- Bảng điều khiển trung tâm: Van kiểm tra thuỷ lực (ápsuất); Hệ thống kiểm tra nhiệt (nhiệt độ); Hệ thống kiểmtra thời gian (thời gian chu kỳ)

- Các phụ tùng khác: Công tắc giới hạn (N.C/N.O); Báo sựcố; Chỉ thị nhiệt độ dầu thuỷ lực; RPM gauge (máy đo)

đồng hồ đo vòng quay; Van kiểm tra nớc

Hình ảnh một máy ép phun nhựa

2 Phân Loại Các Loại Máy Phun Nhựa:

- Máy phun nhựa nhiệt dẻo

- Máy phun nhựa đặt nhiệt

Các loại máy phun nhựa:

- Máy phun nhựa thẳng đứng

- Máy phun nhựa nằm ngang

Các kiểu máy phun nhựa:

- Đờng phun: Phun chiều trục (đờng từng đoạn); Phuntheo đờng

- Hệ thống kẹp: Chuyển động thuỷ lực; Chuyển độngcơ - thuỷ lực

2.1 Máy ép phun với vít chuyển động qua lại theo

đờng:

Sơ đồ đầu phun của máy ép phun dùng xuắn vít

Sự phun nhựa đợc thực hiện bởi một vít quay mà nóchuyển động lùi và tiến trong xylanh nung nóng, là một vítquay, nó tạo ra sự chuyển động của vật liệu hạt từ phễunguyên liệu và buộc vật liệu đi dọc theo thùng xilanh nóng.Khi vật liệu đến cuối của vít thì vít chuyển động ngợc lại

để tích vật liệu lại Vào lúc đó vít lại tiến lên mạnh mẽ vàhoạt động giống nh một Piston, ép nhựa phun vào khuôn quavòi phun với áp lực phun cao

2.2 Máy ép phun dùng Piston - Vít 2 giàn:

Hoạt động của vít chuyển động qua lại sẽ hạn chế lợngvật liệu có thể đợc dẻo hoá do thể tích chứa vật liệu nhựanóng chảy cuối vít có giới hạn Tuy nhiên, sự hạn chế này cóthể khắc phục đợc bằng việc sử dụng Piston - Vít 2 giàn ở

đây vật liệu di đông trên toàn bộ chiều dài của vít qua 1van nạp vào trong khoang phun Cũng ở đây, Piston phunbắt buộc phải lùi lại Van bắng đạn sẽ đợc mở ra khi Pistonphun tiến lên phía trớc và vật liệu đợc phun vào khuôn

2.3 Piston phun một giàn: Là loại cũ nhất đợc biết

đến, nó hoạt động nh sau: Từ phễu hạt đợc đa đến xilanhphun ở đây chuyển dộng lên phía trớc của Piston buộc cáchạt đi tới bộ phận mở rộng (màng phun) Xung quanh súngphun (Spreader) sẽ là băng nhiệt, nó sẽ làm chảy hạt Chúng

đi qua giữa xilanh và màng phun vào mỏ vịt

2.4 Piston 2 giàn: Nó gồm 2 cụm Piston, cái này đặt

phía trên cái kia, một cái để dẻo hoá vật liệu và dẫn vật liệu

đến cho xilanh kia mà ở đó Piston thứ 2 sẽ hoạt động nh mộtPiston bắn đạn và đẩy vật liệu dẻo vào khuôn

3 Chu Kỳ Phun Nhựa Của Máy ép Phun Nhựa Dùng Vít Chuyển Động Qua Lại:

Đơn giản nhất và cũng thờng gặp nhất là khuôn 2 nửa

mà chúng đợc bắt trực tiếp vào các tấm kẹp khuôn của máy

ép phun Hai chi tiết cơ bản có ở mọi khuôn ép phun là: Nửakhuôn ở phía trớc vòi phun và nửa khuôn ở phía đóng khuôn.Ngời ta có thể gọi chúng là chày và cối Quá trình chế tạo 1sản phẩm - một chu kỳ cho ở hình sau:

Pha 1: Kẹp chặt khuôn và phun vào

Chất dẻo lỏng đơc ép vào khuôn kín Cụm đóng khuôncần phải tác dụng vào khuôn một lực lớn (lực kẹp khuôn) đểkhông có 1 tí chất dẻo lỏng nào chảy ra từ các khe của khuôn.Chất chảy lỏng đi từ cụm hoá dẻo vào 1 máy xoắn vít với 1trục xoắn có thể xê dịch hớng trục mà nó hoạt động nh 1 cáiPiston, đợc ép vào lòng khuôn Cụm hoá dẻo phải liên kếtchặt chẽ vơi khuôn, nhờ đó chất dẻo lỏng không bị mất mát.

Pha 2: Thời gian dừng với áp lực đuổi theo

Trên cơ sở sự phân cách về nhiệt giữa khuôn và cụmdẻo hoá, cả 2 đều có mức nhiệt rất khác nhau, liên kết nàychỉ đợc duy trì 1 lúc cho đến khi chất dẻo lỏng không cònkhả năng chảy nữa Sau khi điền đầy khuôn chất dẻo bắt

đầu đông cứng lại và khi đó thể tích của nó sẽ co lại đôichút Bằng cách ép tiếp và điền đầy tiếp, thể tích đợc bổxung cho đủ, do đó phải duy trì áp lực lên chất dẻo lỏng cho

đến lúc nó đông cứng song

Pha 3: Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài

Vì quá trình hoá dẻo cần một thời gian nhất định, trụcxoắn bát đầu ép vật liệu qua sự quay của nó, để tạo ratừng liều lợng nhằm làm chảy nó ra và xếp đặt nó trớc khiphun Trục xoắn tạo ra không gian trống bằng cách nó trợt lùilại dọc trục trong xylanh phun, chống lại áp lực đó Khi vật đợcphun đông đặc lại, cụm hoá dẻo rời khỏi khuôn, nhờ đó chấtdẻo lỏng ở vòi phun không bị đông đặc lại Cụm đóng

khuôn sẽ tiếp tục đóng cho đến khi sản phẩm đông đặc

đến mức có thể đợc tống ra ngoài

4 Các Thông Số Của Máy Phun Nhựa:

4.1 Lực kẹp (tấn): Đợc tính bởi số tấn của lực khoá

khuôn

Lực kẹp khuôn Fc đợc tính bằng công thức: Fc =1,15.Pi.A với Pi(Kg/cm2) là áp lực phun; A(cm2) là diên tích bềmặt

4.2 Dung tích phun: Đợc quy định cho dung tích mỗi

lần bắn

4.3 Tỷ lệ hoá dẻo: Thể tích của vật liệu đợc hoá dẻo

trong thời gian cho trớc

4.4 Mức độ phun: Đó là tốc độ lớn nhất Max mà toàn bộ

chất dẻo dự kiến có thể đợc phun qua ống mỏ vịt ở áp suấtcho trớc

4.5 áp lực phun: Đối với máy Piston thì đây là áp lực ở

Piston phun Đối với vít chuyển động qua lại áp lực này là ởvật liệu phía trớc của vít

4.6 Khoảng mở của máy: Khoảng mở cho phép của

máy khi mở khuôn

V đờng lối thiết kế khuôn sản phẩm chất dẻo:

1 Định Nghĩa: Khuôn là một dụng cụ để định hình

một sản phẩm nhựa Nó đợc thiết kế sao cho có thể đợc sửdụng cho một số lợng chu trình yêu cầu

Kích thớc và kết cấu của khuôn phụ thuộc yêu cầu cũng

là một yếu tố rất quan trọng để xem xét bởi vì yêu cầu sảnxuất loạt nhỏ không cần đến loại khuôn nhiều lòng khuônhoặc loại khuôn có kết cấu cao cấp

2 Các Bộ Phận Chính Của Khuôn Và Chức Năng Của Chúng:

Khuôn là một cụm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đónhựa đợc phun vào, đợc làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra

Sản phẩm đợc tạo hình giữa hai phần của khuôn.Khoảng trống ở giữa hai phần khuôn đợc điền đầy nhựa và

nó sẽ mang hình dáng sản phẩm Phần lõm vào sẽ xác định

Lòng khuôn

Khoảng trống giữa lòng khuôn và lõi khuôn

hình dạng ngoài của sản phẩm đợc gọi là lòng khuôn, phầnxác định hình dạng bên trong của sản phẩm đợc gọi là lõi.

Phần tiếp xúc lõi và lòng khuôn gọi là đờng phânkhuôn Ngoài ra khuôn còn có các bộ phận khác:

9 Tấm kẹp phía sau 18 Bạc dẫn hớng

19 Chốt dẫn hớng

Kết cấu cơ bản của một bộ khuôn phun nhựa:

1 Tấm kẹp phía trớc: kẹp phần cố định của khuôn vàomáy ép phun

2 Tấm khuôn phía trớc: là phần cố định của khuôn tạothành phần trong và phần ngoài của sản phẩm

3 Vòng định vị: đảm bảo vị trí thích hợp của vòiphun với khuôn

13

3 1

15 14 16

4 Bạc cuống phun: nối vòi phun và kênh nhựa với nhauqua tấm kẹp phía trớc và khuôn trớc.

5 Sản phẩm

6 Bộ định vị: đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần cố

định và phần chuyển động của khuôn

7 Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi

11 Tấm giữ: giữ chốt đẩy vào tấm đẩy

12 Tấm đẩy: đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình

đẩy

13 Bạc dẫn hớng chốt: để tránh hoa mòn và hỏng chốt

đỡ, tấm đẩy và tấm giữ do chuyển động mạnh giữa chúng

14 Chốt hồi về: làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khikhuôn đóng lại

15 Bạc mở rộng: dùng làm bạc kẹp để tránh mài mòn,hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn và tấm đỡ

16 Chốt đỡ: dẫn hớng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ 5tránh cho tấm đỡ khỏi bị cong do áp lực đẩy cao

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

18 Bạc dẫn hớng: để tránh mài mòn nhiều hoặc làmhỏng tấm khuôn sau vì bạc dẫn hớng có thể thay đợc

20 Chốt dẫn hớng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố

định của khuôn để liên kết chính xác hai phần của khuôn

3 Yêu Cầu Kỹ Thuật Đối Với Khuôn ép Sản Phẩm Nhựa:

- Đảm bảo độ chính xác về kích thớc, hình dáng, biêndạng của sản phẩm

- Đảm bảo độ bóng cần thiết cho cả bề mặt của lòngkhuôn và lõi để đảm bảo độ bóng của sản phẩm

- Đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa hainửa khuôn

- Đảm bảo lấy đợc sản phẩm ra khỏi khuôn một cách dễdàng

- Vật liệu chế tạo khuôn phải có tính chống mòn cao và

dễ gia công

- Khuôn phải đảm bảo độ cứng vững khi làm việc, tấtcả các bộ phận của khuôn không đợc biến dạng hay lệch khỏi

vị trí cần thiết khi chịu lực ép lớn (vài trăm tấn)

- Khuôn phải có hệ thống làm lạnh bao quanh lòngkhuôn sao cho lòng khuôn phải có một nhiệt độ ổn định

để vật liệu dễ điền đầy vào lòng khuôn và định hìnhnhanh chóng trong lòng khuôn từ đó rút ngắn chu kỳ ép vàtăng năng suất

- Khuôn phải có kết cấu hợp lý không quá phức tạp saocho phù hợp với khả năng công nghệ hiện có

4 Cơ Sở Dữ Liệu Cần Thiết Trớc Khi Thiết Kế Khuôn:

Bản vẽ chi tiết với đầy đủ kích thớc và các yêu cầu kỹthuật nh:

- Vật liệu chế tạo chi tiết (loại nhựa)

- Vật liệu của lòng khuôn (do khách hàng yêu cầu)

- Độ chính xác của chi tiết bao gồm độ chính xác

về kích thớc, độ chính xác về hình dáng hình học và vị trítơng quan giữa các bề mặt

- Số lợng chi tiết yêu cầu

- Các bề mặt làm việc và không làm việc của cácchi tiết

Các thông số kỹ thuật của máy ép nh :

- Lực ép lớn nhất của máy ép có thể ép đợc

- Khối lợng vật liệu lớn nhất mà máy có thể gia công

đợc

- Kích thớc bàn máy để lắp khuôn

- áp lực phun lớn nhất của máy

- Khoảng mở tối đa và tối thiểu của máy

- Kích thớc lỗ định vị khuôn trên bàn máy

Số lợng lòng khuôn của bộ khuôn cần thiết kế: Theo yêucầu của khách hàng hoặc theo yêu cầu của sản lợng cũng nhgiá thành khuôn, giá thành sản phẩm

5 Các Kiểu Khuôn Phổ Biến:

5.1 Khuôn hai tấm:

Phơng pháp dùng hai tấm rất thông dụng trong hệ thốngkhuôn, vì nó đơn giản Tuy nhiên, đối với sản phẩm loại lớnkhông bố trí đợc miệng khuôn ở tâm, hoặc sản phẩm cónhiều miệng phun hoặc khuôn nhiều lòng khuôn, cần nhiềumiệng phun ở tâm thì kết cấu khuôn có thể thay bằng hệthống khuôn ba tấm.

5.2 Khuôn ba tấm:

Khuôn 3 tấm cũng đợc sử dụng khi cần thiết khi bố trícổng nhựa ở trung tâm hoặc nhiều cổng nhựa cho các đ-ờng chảy riêng vào trong lòng khuôn Đối với những chi tiếtvách mỏng có dòng chảy nhựa rộng và dài Hai hoặc nhiềucổng nhựa có hớng vào trong chi tiết có thể tạo nên lu lợngdòng chảy bằng nhau và tránh đợc hiện tợng phân luồngdòng chảy Khuôn 3 tấm rất phù hợp với nhiều trờng hợp

Nhợc điểm của hệ thống khuôn 3 tấm là khoảng cáchgiữa vòi phun của máy và lòng khuôn rất dài, nó làm giảm áplực khi phun khuôn và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thốngkênh nhựa

Đối với những khuôn phức tạp, độ cứng vững của cácphần khuôn là rất quan trọng và khi lắp rắp phải cẩn thận

và bảo đảm từng bớc lắp ráp diễn ra suôn sẻ. ứng suất đợcgây ra bởi lực kẹp khuôn có thể đủ lớn và có thể là nguyên

Tấm

kẹp

sau

Hệ thống

nhân gây ra các biến dạng Chúng cần đợc kiểm tra sử dụngphân tích sức bền vật liệu để duy trì bảo đảm nhữngbiến dạng của khuôn không vợt quá lợng biến dạng cho phépcủa khuôn Trong trờng hợp đặc biệt, khi lực kẹp vợt quá mứccho phép thì có thể làm biến dạng những chi tiết củakhuôn, biến dạng đó đủ để co giãn đàn hồi trở lại, lúc đó

sự đẩy ra lớn hơn độ co của nhựa và kết quả là bị kẹt Đốivới họ khuôn bố trí nhiều lòng khuôn, các lòng khuôn đợc bốtrí ở nhiều nơi khác nhau, cố gắng đảm bảo vị trí cáckhoảng cách giữa các lòng khuôn bằng nhau càng tốt để tạolực lực ép đều trên khuôn Sự cân bằng tốt nhất khi tổngmomen của lực ở các sản phẩm về trục của khuôn bằngkhông

5.3 Khuôn nhiều tầng:

Khi yêu cầu một số lợng sản phẩm lớn và để giữ giáthành sản phẩm thấp, hệ thống khuôn nhiều tầng đợc chếtạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng cho loạimáy có kích thớc nhỏ) Với loại hệ thống khuôn này chúng ta

có một hệ thống đẩy ở mỗi mặt của khuôn

Lòng khuôn Lòng khuôn LõiLõi

Tấm di

động Tấm giữa Tấm định cố

6 Các Hệ Thống Cơ Bản Của Khuôn:

6.1 Hệ thống cấp nhựa:

Nguyên liệu nhựa chảy vào lòng khuôn qua hệ thốngcấp nhựa Hệ thống cấp nhựa gồm: Cuống phun, kênh nhựa,cổng nhựa

Mục đích của hệ thống cổng nhựa là dẫn vật liệu chảy

đều và với áp suất và nhiệt độ tối thiểu giảm dần tới mỗilòng khuôn, hoặc tới điểm xa hơn tại một lòng khuôn lớn.Chảy đều về bản chất có nghĩa là bằng tỷ lệ chảy qua mỗicổng nhựa Điều này có nghĩa là bằng áp suất tại điểm cuốicủa mỗi cổng nhựa, nó đúng cho tất cả các lòng khuôn.Trong trờng hợp của một họ khuôn, tổng lợng chảy có thểkhác ở mỗi lòng khuôn, nhng trong một nhánh đợc thiết kếchính xác, thì sự điền đầy vào lòng khuôn sẽ hoàn toànkhác nhau trong cùng một thời gian Khi sử dụng một hệ thống

đo áp suất trong lòng khuôn, chuyển từ lúc bơm tới việc duytrì hoặc thành sản phẩm đợc điều khiển bởi bộ chuyển

đổi trong lòng khuôn Hệ thống này hoạt động tốt khi tất cảlòng khuôn đợc điền đầy cùng lúc Tuy nhiên một lòng khuôn

đợc điền đầy trớc và cổng nhựa của nó đông lại trớc khi pha

đông đợc bắt đầu bởi phần tử cảm biến áp suất trong lòngkhuôn khác, nó có thể do thiếu hụt kết hợp với việc điền đầykhông đủ và tỷ trọng thấp Qua lúc đông đặc cũng có thểvẫn xảy ra nếu dòng chảy không cân bằng nhau

Do đó bớc đầu tiên trong thiết kế nhiều lòng khuôn là

bố trí xắp đặt dòng chảy bằng nhau, mỗi dòng chảy tỷ lệvới mỗi lòng khuôn sao cho tất cả các lòng đợc điền đầy nhnhau trong cùng một thời gian Nếu tất cả lòng khuôn là nhnhau thì sẻ làm giảm giá trị bằng lợng giảm áp suất từ cuốngphun tới mỗi đầu ra của cổng nhựa Trong trờng hợp đơngiản này, một cách trình bày “cân bằng tự nhiên” có chiềudài và kích cỡ bằng nhau đối với tất cả các máng dẫn Số lòngkhuôn đối với khuôn cân bằng tự nhiên là 2, 4, 6, 8, 16, 18,

24, 32, 48, 64, 72, 96 v.v và vòng tròn miệng phun đợc đặt

ở giữa Không gian đủ cần phải ở giữa lòng khuôn để chophép làm mát đều trên khuôn Trong nhiều trờng hợp phứctạp, khuôn cũng “cân bằng từng phần” hoặc “cân bằng giảtạo”

Nguyên liệu chảy vào lòng khuôn qua hệ thống cấpnhựa là một quá trình hoạt động nh sau :

Trớc tiên nguyên liệu nhựa ở trạng thái nóng chảy đợc

đổ vào cuống phun và hệ thống kênh nhựa dẫn đến lòngkhuôn Khi nhựa nóng chảy điền vào lòng khuôn thì chúngnhanh chóng đợc đông đặc lại tạo thành một lớp vỏ mỏng(do lòng khuôn có nhiệt độ thấp) Lúc đầu lớp nhựa đông

đặc lại rất mỏng vì thế nhiệt mất đi rất nhanh, sau mộtthời gian lớp nhựa đông đặc đạt đợc một độ dày nhất địnhthì nhiệt thu đợc từ nhựa và ma sát do dòng chảy cân bằngvới lợng nhiệt mất đi, nh vậy đã đạt đợc trạng thái cân bằngnhiệt

Vì nhựa là một chất dẫn nhiệt kém nên lớp vỏ đông

đặc sẽ đóng một vai trò là lớp cách nhiệt cho lõi trong củanhựa nóng chảy và giữ nhiệt cho lõi trong Do đó mà nguyênliệu nhựa vẫn có thể chảy qua lõi giữa trong quá trình phun.Nếu tốc độ phun tăng (áp lực phun lớn) thì lớp nhựa đông lại

sẻ bị mỏng đi do nhiệt ma sát sinh ra lớn

Để có đợc một lớp cách nhiệt bằng phẳng thì không nên

để có góc nhọn làm cản trở dòng chảy Hơn nữa vùng làmnguội chậm khó qua đợc ở cuối cuống phun và kênh nhựa tốtnhất là làm giống nh dùng vật liệu cứng, điều này cho phépnhựa nóng chảy chảy qua đợc

Cuống phun:

- Cuống phun là chỗ nối giữa vòi

phun của máy phun và kênh nhựa

- Với khuôn hai tấm cuống phun

nên có một nấc nhỏ để phù hợp với chỗ

không ăn khớp, nh hình bên:

- Với hệ thống cuống phun thông

thờng, thờng có bạc cuống phun Bạc

cuống phun đợc tôi cứng để không bị vòi phun của máy làmhỏng

- Kích thớc của cuống phun phụ

thuộc vào hai yếu tố: khối lợng và độ

dầy thành của sản phẩm cũng nh loại vật

liệu nhựa đợc sử dụng

Min 0.1

Bạc cuống phun

Ta có quan hệ:

W: Khối lợng (g)D: Đờng kính mặt cắt ngang cuống phun (mm).S: Chiều dầy thành (mm)

Bán kính trên bạc cuống phụ và vòi phun phải tạo nên

đ-ợc sự liên kết phù hợp giữa chúng Bán kính trên bạc cuốngphun phải lớn hơn 25 mm so với bán kính của vòi phun để

đảm bảo không có khe hở giữa cuống phun và vòi phun khichúng tiếp xúc với nhau

Góc côn của cuống phun là yếu tố rất quan trọng, góccôn này ảnh hởng đến việc thầo cuống phun ra khỏi bạccuống phun và thời gian làm nguội Do vậy góc côn nàykhông đợc quá nhỏ hay quá to, tối thiểu nên là 10

Kênh nhựa:

- Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệngphun Kênh nhựa phải đợc thiết kế ngắn nhất có thể để cóthể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà không bị mấtnhiều áp lực

- Kích thớc của kênh nhựa phải đảm bảo đủ nhỏ đểlàm giảm phế liệu và lợng nhựa trong lòng khuôn, nhng phải

đủ lớn để chuyển một lợng vật liệu đáng kể để điền đầylòng khuôn nhanh và giảm sự mất áp lực ở kênh nhựa và cácmiệng phun

- Kênh nhựa có các loại tiết diện ngang nh hình tròn,hình thang, kênh hình chữ nhật, kênh hình bán nguyệt vàhình cong Nhng trong các loại kênh nhựa trên thì kênh nhựa

có tiết diện hình tròn hoặc hình thang là tốt nhất

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5.5 6 D(mm)

W(g)

100 200 300 400 500 600 700

S=1 S=2 S=3 S=4 S=5 S=7 S=6

- Kênh nhựa hình tròn cho phép một lợng vật liệu tối đachảy qua mà không bị mất nhiều nhiệt, tuy nhiên việc chếtạo khuôn loại này đắt hơn vì kênh nhựa phải nằm ở hai bêncủa mặt khuôn.

- Khi dùng kênh nhựa hình thang thì phải sử dụng một ợng vật liệu nhiều hơn so với hình tròn, nhng kênh hìnhthang dễ gia công hơn vì nó chỉ nằm ở một bên của mặtphân khuôn

l Để xác định diện tích tiết diện kênh nhựa ta phải dựavào thời gian điền đầy :

Trong đó: L là độ dài dòng chảy; H là bán kínhthuỷ lực H đợc tính theo công thức: H =

Trong đó: B là chiều rộng (cm) và D là chiều dày(cm); P là lực ép tối đa (ví dụ 1200 bar); VF là chu vi củadòng chảy trớc (30cm/s); NS là độ nhớt có giá trị 2600g/s đốivới loại vật liệu không định hình và 1700g/s đối với loại vậtliệu tinh thể

Từ những số liệu trên ta có: L = C.H2 với C = 320cho vật liệu không định hình và C = 500 cho vật liệu tinhthể

- Tốc độ phun phụ thuộc vào nhiều yếu tố : áp lực phun,

độ bóng bề mặt kênh nhựa, nhiệt độ khuôn Nh vậy việctính toán chính xác diện tích tiết diện kênh nhựa là rất khókhăn và phức tạp Mặt khác việc tính toán phải dợc trên cácgiả thuyết Do đó kết quả tính đợc chỉ là gần đúng

- Đối với loại khuôn nhiều lòng khuôn, việc đảm bảo chocác lòng khuôn đợc điền đầy là rất quan trọng Để đảm bảo

điều này ta có các giải pháp:

+ Loại khuôn nhiều lòng khuôn có một đoạn ngắn

ở cuối đờng kênh nhựa ở lòng khuôn cuối cùng (kênh cânbằng nhân tạo)

+ Nhng biện pháp tốt nhất là cho độ dài của cáckênh nhựa của tất cẩ các sản phẩm nh nhau (kênh nhựa đợccân bằng từng phần)

- Để đơn giản ta cân bằng các kênh nhựa bằng môhình hoá đơn giản:

Các dạng mặt cắt kênh nhựa: Tròn, chữ nhật, đa giác,

Elip…

Khuôn 6 lòng khuôn Khuông 2 lòng khuôn Khuôn 8lòng khuôn

Vật liệuthừa

Vật liệuthừa

Vật liệuthừa

Khuôn 12 lòng khuôn Khuôn 8 lòngkhuôn

Khuôn 8 lòng khuôn Khuôn 16 lòng khuônSơ đồ bố trí cân bằng thời gian chảy tới các lòng khuôn của

các kênh nhựa

Các miệng phun và khuyết tật khi phun nhựa:

- Miệng phun là miệng mở giữa kênh nhựa và lòngkhuôn Các miệng phun thờng đợc giữ ở kích thớc nhỏ nhất

và đợc mở rộng nếu cần thiết

- Miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựanhng lại phải có thêm nguyên công cắt và để lại vết cắt lớntrên sản phẩm

- Vị trí của miệng phun là rất quan trọng, vị trí sai củamiệng phun có thể tạo ra một số khuyết tật sau:

- Vật đợc phun bị ngắn: Tức là vật lìệu bị đông cứngkết trớc khi sản phẩm đợc điền đầy

- Sản phẩm bị cong vênh: Đối với loại sản phẩm dài,thẳng có một miệng phun trung tâm, xu hớng cấu trúc phân

tử nhựa sau khi phun luôn là sẽ gây ra sự uốn cong Điều này

có thể đợc giảm nhờ có miệng phun rất rộng

- Sản phẩm có đờng hàn: Khi nhựa chảy quanh vật cản

mà bị đông lại nhiều thì nó sẽ không có sự pha trộn tốt vớinhau và khi đông cứng nó để lại phía sau một đờng phânbiệt gọi là đờng hàn

- Sự tạo đuôi: Khi nhựa chảy qua một cửa hẹp vào trongmột lòng khuôn lớn có thể bị tạo thành đuôi Điều này có thểxẩy ra cả khi lòng khuôn đã hoàn toàn đầy

- Hõm co: Khi nhựa phải chảy qua một tiết diện mỏng,nên khó giữ đợc áp lực khuôn cao để làm đầy các khoảngtrống, nên sản phẩm có thể bị hõm co bởi nhựa co lại ở tiếtdiện dầy

Để tránh điều này ta có thể:

+ Thay đổi vị trí miệng phun

+ Thay đổi thiết kế sản phẩm

+ Kết hợp cả hai cách trên