NGHIÊN cứu PHÂN TÍCH TRUYỀN NHIỆT CHO KHUÔN ép NHỰA để GIẢM THIỂU sự BIẾN DẠNG của sản PHẨM

xii DANHăM CăHỊNH Hình 2... Trên thê gi i đã co nhiêu công trinh tôi u hoa nhiê ̣t độ khuôn nh : nghiên c u mô phỏng đap ng nhi t đ vƠ tối u hóa c u trúc khuôn cho quá trình gia nhi

vi

M CăL C

LÝ L CH KHOA H C i

L I CAM ĐOAN ii

L I C M N iii

TÓM T T iv

M C L C vi

DANH M C HÌNH xii

DANH M C B NG BI U xiv

DANH M C T VI T T T xv

Ch ng 1 T NG QUAN 1

1.1 Gi i thi u chung 1

1.2 M c đích c a đ tài 2

1.3 Nhi m v và gi i h n c a đ tài 2

1.3.1 Nhi m v c a đ tài 2

1.3.2 Gi i h n c a đ tài 2

1.4 Ph ng pháp nghiên c u 2

Ch ng 2 C S LÝ THUY T 3

2.1 Thi t b trong công ngh ép phun [1] 3

2.1.1 Máy ép 3

2.1.2 Khuôn ép 3

2.2 Phân lo i khuôn ép phun [1] 4

vii

2.3 S l c v chu trình ép phun [1] 5

2.4 Các khuy t t t khi ép [10] 5

2.5 Các thông số ép [1] 7

2.5.1 Nhi t đ 7

2.5.1.1 Nhi t đ nhựa 7

2.5.1.2 Nhi t đ khuôn 8

2.5.1.3 nh h ng c a nhi t đ 9

2.5.1.4 M t số khuy t t t do nhi t đ gây ra 10

2.5.2 V n tốc 10

2.5.2.1 V n tốc phun 10

2.5.2.2 V n tốc quay tr c vít 12

2.5.2.3 V n tốc đóng m khuôn 13

2.5.3 Áp su t 13

2.5.3.1 Áp su t phun 13

2.5.3.2 Áp su t giữ 14

2.5.3.3 Áp su t kẹp 14

2.5.3.4 Áp su t ng c 15

2.5.4 Th i gian 15

2.5.4.1 Th i gian phun 15

2.5.4.2 Th i gian làm ngu i 16

2.5.5 Kho ng đ y 17

2.6 u, nh c đi m c a công ngh ép phun 18

2.6.1 u đi m 18

2.6.2 Nh c đi m 18

viii

Ch ng 3 CHIA L I TRONG PH N M M ANSYS ICEM CFD 19

3.1 L i Tetra [2] 19

3.1.1 Gi i thi u 19

3.1.2 u đi m c a l i Tetra 20

3.1.3 Các b c t o l i Tetra 20

3.1.3.1 Ch nh s a hình h c đối t ng 21

3.1.3.2 Quy đ nh chi ti t hình h c 22

3.1.3.3 Kích th c trên các đ ng/ mặt 23

3.1.3.4 Chia l i bên trong những góc hay những kho ng trống nh giữa đối t ng24 3.1.3.5 Các tính năng quan tr ng trong b chia l i Tetra 24

3.2 L i Prism [2] 25

3.2.1 Gi i thi u 25

3.2.2 Các v n đ khi t o l i Prism 26

3.2.3 u đi m c a l i Prism 27

3.2.4 Các b c chu n b đ t o l i Prism 27

3.3 L i Hexa [2] 28

3.3.1 Gi i thi u 28

3.3.2 u đi m c a l i Hexa 28

3.3.3 M t số tính năng nơng cao c a l i Hexa 29

3.3.4 Các b c t o l i Hexa 30

3.3.5 Ki m tra ch t l ng l i Hexa 31

3.4 Ví d t o l i Hexa cho m t ống 3D 33

3.4.1 Các b c chu n b 33

3.4.2 Các b c ti n hành 35

ix

Ch ng 4 NG D NG ANSYS Đ PHÂN TÍCH TRUY N NHI T TRONG KHUÔN, S D NG N C Đ GIA NHI T VÀ LÀM NGU I 52

4.1 T ng quan v ph n m m Ansys CFD [2] 52

4.2 T ng quan v phân tích CFX [2] 54

4.3 T ng quan v truy n nhi t [2] 55

4.4 Các b c thực hi n m t phân tích CFX 55

4.5 ng d ng ANSYS CFX đ phân tích truy n nhi t trong khuôn, s d ng n c đ gia nhi t và làm ngu i [1] 57

4.5.1 Chu n b mô hình CAD 57

4.5.2 Geometry 59

4.5.3 Mesh 60

4.5.4 Setup 64

4.5.4.1 Xác đ nh v t li u s d ng 65

4.5.4.2 Xác đ nh ph ng trình nhi t đ dòng ch y c a n c 66

4.5.4.3 Xác đ nh Domain (vùng làm vi c) 67

4.5.4.4 Xác đ nh Boundary 71

4.5.4.5 Xác đ nh Domain Interfaces 73

4.5.4.6 Xác đ nh th i gian phân tích 76

4.5.4.7 T o t p tin l u cho quá trình mô ph ng 77

4.5.5 Solution 78

4.5.6 Result 80

4.5.6.1 Xem dòng ch y rối c a n c và nhi t đ t i các th i đi m 81

4.5.6.2.Ki m tra nhi t đ trên m t mặt phẳng 82

4.5.6.3 Line 84

x

4.5.6.4 Chart 85

4.5.6.5 Ch nh th i đi m xem k t qu 87

4.5.6.6 Xem k t qu t i t ng đi m 87

4.5.6.7 T o video mô ph ng 89

4.6 Đánh giá k t qu c a bài toán truy n nhi t bằng n c 90

4.7 Đánh giá sai số c a quá trình mô ph ng 94

4.7.1 Sai số có th ki m soát 94

4.7.1.1 Ch t l ng chia l i 94

4.7.1.2 Đi u ki n đ u vào 95

4.7.2 Sai số không th ki m soát 95

4.7.2.1 Tác đ ng c a môi tr ng 95

4.7.2.2 Sự đ ng nh t c a v t li u 95

4.7.2.3 Sai số c a máy móc 96

Ch ng 5 MÔ PH NG TRUY N NHI T TRONG KHUÔN CHO CÁC S N PH M KHÁC NHAU 97

5.1 Rá đ bát 97

5.2 Ca nhựa 100

5.3 Phích c m đi n 104

5.4 Cốc nhựa 107

5.5 D ng c móc áo 111

5.6 Chi ti t l c lòng đ tr ng 114

5.7 Chi ti t cán dao c o râu 118

5.8 Con cá nhựa 121

5.9 Chi ti t quai sách vali du l ch 124

xi

5.10 D ng c v t n c cam 127

5.11 Tay c m đi n tho i đ bàn 131

5.12 Đĩa nan hoa 134

Ch ng 6 K T LU N 138

6.1 K t qu đ t đ c 138

6.2 H ng phát tri n 138

TÀI LI U THAM KH O 139

xii

DANHăM CăHỊNH

Hình 2 1: Máy ép nhựa 3

Hình 2 2: Phun v i v n tốc quá cao qua c ng phun 11

Hình 2 3: Tốc đ phun t ng vùng 11

Hình 2 4: Tốc đ phun c a chi ti t thành m ng 11

Hình 2 5: Áp su t giữ 14

Hình 2 6: Mối quan h giữ th i gian làm ngu i và b dày s n ph m 16

Hình 3 1: M t số ví d chia l i Tetra 19

Hình 3 2: L i Tetra k t h p v i các l p l i Prism trên b mặt đối t ng 26

Hình 3 3: Bi u đ ch t l ng l i 32

Hình 3 4: Hình d ng chi ti t 33

Hình 3 5: Môi tr ng Workbench 33

Hình 3 6: M t l i Hexa ban đ u đ c t o thành 45

Hình 3 7: V trí hi u chnh l i 50

Hình 3 8: L i Hexa đƣ t o O-Gird 50

Hình 4 1: Phân tích chuy n đ ng khí trong b ph n máy 52

Hình 4 2: Mô ph ng khí và nhiên li u trong bu ng đốt đ ng c 53

Hình 4 3: Mô ph ng chuy n đ ng cánh qu t 54

Hình 4 4: Mô hình truy n nhi t trong b ph n máy 55

Hình 4 5: Các b c thực hi n m t mô ph ng CFX 55

Hình 4 6: Bi u t ng c a Workbench 14.5 56

Hình 4 7: Giao di n và những vùng thao tác chính trong Workbench 14.5 56

Hình 4 8: T o mô hình phân tích CFX 57

Hình 4 9: Mô hình t m khuôn và ph n chốt 58

Hình 4 10: Khối solid c a n c trong mô ph ng 58

xiii

Hình 4 11: Xu t mô hình mô ph ng d i d ng file IGS 58

Hình 4 12: H p tho i thông số l u file IGS d ng Solid 59

Hình 4 13: Đ a mô hình CAD vƠo môi tr ng Geometry 59

Hình 4 14: Hình nh thay đ i đặc tính c a đối t ng 60

Hình 4 15: Hình đ a v t th vƠo môi tr ng Geometry thành công 60

Hình 4 16: VƠo môi tr ng chia l i 61

Hình 4 17: Chia l i Inflation 61

Hình 4 18: VƠo môi tr ng Inflation 61

Hình 4 19: Đ a các thông số vào Inflation 62

Hình 4 20: Mô hình chia l i đặc bi t c a c a ANSYS CFX 63

Hình 4 21: VƠo môi tr ng cài đặt 64

Hình 4 22: Đ a vƠo các thông số c a v t li u 65

Hình 4 23: Đ th hàm số Tinlet 67

Hình 4 24: Mô hình sau khi xác đ nh Inlet 72

Hình 4 25: Mô hình sau khi xác đ nh Outlet 73

Hình 4 26: Ch n cho đ ng n c 75

Hình 4 27: Ch n cho t m khuôn 75

Hình 4 28: Các mặt phẳng đƣ b ch n trùng nhau 76

Hình 4 29: Đ ng Streamline c a n c 81

Hình 4 30: Phân bố nhi t đ t i mặt c t c a khuôn 83

Hình 4 31: Bi u di n nhi t đ theo đ ng thẳng 85

Hình 4 32: Đ th chuy n bi n nhi t đ trên đ ng thẳng Line 1 86

Hình 4 33: V trí 2 đi m P1 và P2 88

Hình 4 34: Đ ng Streamline và nhi t đ c a n c cuối quá trình gia nhi t c a khuôn v t li u thép CT3 88

xiv

Hình 4 35: Đ ng Streamline và nhi t đ c a n c cuối quá trình gi i nhi t c a

khuôn v t li u thép CT3 88

Hình 4 36: Nhi t đ khuôn t i mặt c t A-A c a Thép CT3 cuối quá trình gia nhi t 89

Hình 4 37: Nhi t đ khuôn t i mặt c t A-A c a Thép CT3 cuối quá trình gi i nhi t 89

Hình 4 38: Nhi t đ c a thép CT3 2 đi m P1 và P2 92

Hình 4 39: Chuy n bi n nhi t đ trong 20 chu kǶ 93

DANHăM CăB NGăBI U B ng 2 1: Nhi t đ Xylanh và nhi t đ khuôn t ng ng t ng lo i nhựa 8

B ng 2 2: Nhi t đ nhựa và khuôn khi ép 9

B ng 2 3: Áp su t trung bình m t số lo i nhựa 15

B ng 2 4: Hi u ch nh thông số ép 17

xv

DANHăM CăT ăVI TăT T

CAD: Computer-Aided Design

CAE: Computre-Aided Engineering

CFD: Computational Fluid Dynamics

STL: Standard Template Library

1

Ch ngă1

T NGăQUAN

1.1Gi i thi u chung

Nghiên c u v nhi t đ khuôn t p trung vào nhi t đ nhựa nóng ch y (melt temperature) và nhi t đ khuôn (mold temperature) Trong đó, nhi t đ nhựa nóng

ch y th ng đ c nhà s n xu t quy đ nh nên là thông số r t khó thay đ i [1] Thay vƠo đó, nhi t đ khuôn là y u tố nh h ng đ n:

- Đ co rút và ng su t d c a s n ph m [3]

- Quá trình gi i nhi t cho s n ph m [6-8]

- Dòng ch y nhựa khi đi n vào lòng khuôn[4,5]ầ

Trong quá trình xác đ nh các thông số phun ép, giá tr nhi t đ khuôn th ng

đ c nhà s n xu t v t li u nhựa quy đ nh trong kho ng nhi t đ cho phép Tuy nhiên, khác v i nhi t đ nhựa nóng ch y, nhi t đ khuôn có th đ c phân thành hai th i đi m khác nhau: nhi t đ khuôn khi nhựa ch y vào lòng khuôn (Filling step) và nhi t đ khuôn sau khi nhựa đƣ đi n đ y lòng khuôn (full fill)

- Nhi t đ khuôn trong quá trình nhựa đi n đ y lòng khuôn: N u trong quá trình này, nhi t đ khuôn cƠng cao (nh ng ph i th p h n nhi t đ nhựa ậ melt

temperature) thì quá trình đi n đ y lòng khuôn càng d , và nhi u l i ích khác có th

đ t đ c nh : ng su t d trên s n ph m th p, đ chính xác v kích th c và hình dáng càng cao [9],ầ

- Nhi t đ khuôn sau khi nhựa đƣ đi n đ y lòng khuôn: N u trong quá trình này, nhi t đ khuôn càng th p, quá trình gi i nhi t cho s n ph m s càng thu n l i

h n, k t qu lƠ đ cong vênh c a s n ph m s gi m đáng k [9]

Trên thê gi i đã co nhiêu công trinh tôi u hoa nhiê ̣t độ khuôn nh : nghiên

c u mô phỏng đap ng nhi t đ vƠ tối u hóa c u trúc khuôn cho quá trình gia nhi t khuôn nhanh, điêu khiển nhiê ̣t đô ̣ khuôn băng mang tê vi trong qua trinh ep phun[4,5] Trong n c nhiêu công trinh đã đ ̣c th ̣c hiê ̣n liên quan đên nhiê ̣t độ

2

bao g m: thiêt kê kênh dỡn nong cho khuôn ep nh ̣a , gia nhiê ̣t cho tơm khuôn băng điê ̣n tr ̉, ầ[1]

Tuy nhiên nghiên c u truy n nhi t trong khuôngia nhi t và làm ngu i bằng

n c hiê ̣n ta ̣i ch a nhiêu Do đó, đ tƠi ắNghiên cứu phân tích truyền nhiệt trong

khuôn ép nh ựa để giảm thiểu sự biến dạng của sản phẩm” là c n thi t

1.2 M căđíchăc aăđ tài

- Nghiên c u hình dáng kênh gi i nhi t đ n quá trình đi u khi n nhi t đ cho

1.3 Nhi m v và gi i h n c aăđ tài

1.3.1 Nhi m v c aăđ tài

- Gi i thi u t ng quan v công ngh ép phun s n ph m nhựa

- Phân tích các ki u chia l i và các cách s a l i tr c khi phân tích

- Phân tích truy n nhi t trong khuôncó gia nhi t và làm ngu i bằng n c

- Đánh giá k t qu phân tích so sánh v i thực nghi m

- Mô ph ng truy n nhi t trong khuôn c a các s n ph m khác nhau

3

Ch ngă2

C ăS ăLụăTHUY T

2.1 Thi t b trong công ngh ép phun [1]

Đ cho ra m t s n ph m nhựa hoàn ch nh; c n có 2 thi t b chính đó lƠ: máy

ép và khuôn ép

2.1.1 Máy ép

- C u t o chính c a máy ép bao g m m t h thống khuôn (khuôn âm + khuôn

d ng), h thống phun, h thống ph tr và h thống kẹp Khuôn đ c giữ trên máy

ép theo chi u nằm ngang hoặc thẳng đ ng Khuôn nằm ngang đ c dùng ph bi n

- V t li u ch t o khuôn có th là thép c ng, thép tôi, h p kim,.ầ Vi c ch n

v t li u nƠo đ ch t o khuôn tùy thu c vào kh năng kinh t Thông th ng, khuôn làm t v t li u thép tiêu tốn nhi u chi phí h n nh ng cho tu i th cao, có th bù đ p chi phí ban đ u

- Khuôn gia công s n ph m nhựa là m t c m g m nhi u chi ti t l p ghép l i

v i nhau, đ c chia ra làm hai ph n khuôn chính là:

+ Ph n lòng khuôn (cavity): Là ph n khuôn cố đ nh, đ c gá trên t m cố đ nh

bằng tay S n ph m s mang hình d ng c a lòng khuôn

- Có các lo i khuôn ph bi n nh khuôn 2 t m, khuôn 3 t m, khuôn nhi u

t ng Tùy thu c vào quy mô s n xu t và các y u tố khác mà ta ch n lo i khuôn phù

h p

2.2 Phân lo i khuôn ép phun [1]

- Phân lo i theo số t ng lòng khuôn:

+ Khuôn 1 t ng

+ Khuôn nhi u t ng

- Phân lo i theo kênh d n:

+ Khuôn dùng kênh d n ngu i (Cold Runner)

+ Khuôn dùng kênh d n nóng (Hot Runner)

5

- Phân lo i theo cách bố trí kênh d n:

+ Khuôn 2 t m

+ Khuôn 3 t m

- Phân lo i theo số màu nhựa t o ra s n ph m:

+ Khuôn cho s n ph m 1 màu

+ Khuôn cho s n ph m nhi u màu

2.3 S ăl c v chu trình ép phun [1]

M t chu trình ́p phun th ng r t ng n, t 2 giơy đ n 2 phút, g m 4 chu trình sau:

- Kẹp ậ Tr c khi ép v t li u vào khuôn, hai n a khuôn ph i đóng l i M t

n a khuôn đ c g n trên máy ép, n a còn l i g n v i b ph n di đ ng trên máy ép

B ph n kẹp đ y hai n a khuôn v i nhau và t o s c ́p đ l n đ đ m b o khuôn luôn kín

- Ép ậ Nhựa (th ng là d ng h t) đ c gia nhi t đ n tr ng thái ch y vƠ đ c nhanh chóng phun vƠo khuôn vƠ đi n đ y lòng khuôn

- Làm ngu i ậ Nhựa nóng ch y sau khi đ c phun vào khuôn b t đ u ngu i ngay khi ti p xúc v i b mặt lòng khuôn Khi nhựa ngu i, nó s đông đặc theo hình

d ng c a lòng khuôn

- Tháo khuôn– Sau m t kho ng th i gian, b ph n di đ ng c a máy ép g n v i

m t n a khuôn s m khuôn ra Khi khuôn đ c m ra, m t c c u đ c s d ng

đ l y ph n s n ph m đƣ ngu i ra ngoƠi VƠ sau đó n a khuôn di đ ng đó đ c đ y vào l i đ chu n b cho chu trình ép ti p theo

2.4.Các khuy t t t khi ép [10]

- Giống nh t t c các quy trình công nghi p khác, ép phun có th t o các s n

ph m không hoàn thi n Trong lĩnh vực ép phun, x lý sự cố th ng đ c thực hi n

bằng cách ki m tra b ph n b l i cho các khuy t t t c th và gi i quy t những khuy t t t Tr c khi s n xu t hàng lo t, chúng ta th ng ép th s n ph m đ dự đoán các khuy t t t có th x y ra vƠ xác đ nh các thông số kỹ thu t phù h p

- Gi m lực tác đ ng lên

s n ph m

- Tăng nhi t đ b mặt khuôn

- Xem xét thi t k đ c i thi n tính ch y

- Gi m áp su t phun

- Gi m nhi t đ nhựa

- Ki m tra h thống thoát khí

B t khí Các l bên trong

s n ph m

- Đi n quá nhanh, không khí không thoát k p

- H thống thoát khí

ch a tốt

- Gi m tốc đ phun đ không khí có đ th i gian thoát ra ngoài

- Ki m tra h thống thoát khí

Bavia Ph n nhựa d

- Khuôn không khép kín

- Lực kẹp quá th p

- Áp su t phun, tốc đ phun quá cao

7

Đ ng

hàn

Đ ng nh mặt sau c a lõi, n i hai dòng ch y gặp

nhau

Sự h p nh t c a hai dòng ch y nhựa

- Co rút không đ u giữa các ph n

- Tăng th i gian làm ngu i s n ph m

đ phun

N p nhăn

b mặt

Ph n bi n d ng do dòng ch y b rối

- Nhi t đ khuôn quá cao

- C ng vào nhựa thi t

k không tốt (quá l n

hoặc quá nh )

- Gi m nhi t đ khuôn

- Ki m tra thi t k c ng vào, kênh d nầ

- Nhi t đ nhựa có đ c là nh nhi t đ cƠi đặt trên nòng và ma sát do quay

tr c vít, th ng đ c chia thành nhi u vùng đ d ki m soát:

+ Nhi t đ sau nòng (Barrel Rear Temperature)

+ Nhi t đ giữa nòng (Barrel Middle Temperature)

+ Nhi t đ đ u nòng (Barrel Front Temperature)

+ Nhi t đ đ u phun (Nozzle Temperature)

B ng 2 1: Nhi tăđ xylanh và nhi tăđ khuônăt ngă ng t ng lo i nh a

Tên nguyên li u Nhi t đ xylanh (o

2.5.1.2 Nhi tăđ khuôn

- Bên c nh nhi t đ nhựa, nhi t đ khuôn cũng lƠ m t y u tố c n l u ý vì nó

nh h ng đ n m t số tính ch t c a nhựa cũng nh ch t l ng s n ph m

- Nhi t đ khuôn đ c làm mát bằng các h thống làm ngu i, nhi t đ khuôn

c n ph i đ ng nh t trong c b khuôn

9

B ng 2 2: Nhi tăđ nh a và khuôn khi ép

V t li u Nhi t đ nhựa (oC) Nhi t đ khuôn (oC)

2.5.1.3 nhăh ng c a nhi tăđ

- Nhi t đ thay đ i s lƠm thay đ i đ nh t c a nguyên li u Khi nhi t đ tăng,

đ nh t c a v t li u s gi m, nhựa dẻo s đi n đ y nhanh h n vƠ ng c l i

- Nhi t đ nh h ng đ n kh năng ńn ́p v t li u vào khuôn Nhi t đ càng cao, kh năng s n ph m b bavia càng l n

10

- Nhi t đ nh h ng đ n th i gian làm ngu i s n ph m Nhi t đ cao, th i gian làm ngu i s lơu h n, chu kǶ ́p dƠi h n, năng su t th p h n lƠm giá thƠnh s n

ph m tăng cao

2.5.1.4 M t s khuy t t t do nhi tăđ gây ra

- S n ph m b bavia (nhi t đ cao)

- S n ph m không đi n đ y (nhi t đ th p)

+ Quy t đ nh kh năng v t li u đi n đ y khuôn

+ Đ m b o tính đ ng nh t c a v t li u t i v trí đi n đ y đ u tiên đ n v trí sau cùng trong lòng khuôn

+ Các vùng ch u nh h ng b i tốc đ phun là: vùng quanh c ng phun, ph n thành giao nhau và ph n khuôn đi n đ y sau cùng

- Các khuy t t t do tốc đ phun gây ra:

+ Hi n t ng t o b t khí

+ Hi n t ng s n ph m b bi n màu

+ B mặt g n v trí c ng phun không tốt

- Phun v i tốc đ quá cao:

+ Sự bi n d ng c a s n ph m s khác nhau khi tốc đ phun quá cao qua các

ph n khác nhau trong lòng khuôn

+ Phun v i tốc đ cao đòi h i lực kẹp khuôn l n, d n đ n kh năng thoát khí ḱm qua các đ ng phân khuôn, gây nên hi n t ng b t khí, bavia

11

+ Phun qua c ng phun v i tốc đ phun cao s gây ra hi n t ng phun tia, làm cho dòng ch y rối và b mặt s n ph m g n c ng phun x u

Hình 2 2:Phun v i v n t c quá cao qua c ng phun

- Đ tránh hi n t ng t p trung b t khí cũng nh s n ph m đi n đ y khuôn tốt

mà không kéo dài th i gian đi n khuôn, ta c n cài tốc đ phun các vùng khác nhau

Hình 2 3: T căđ phun t ng vùng

- Đối v i các s n ph m thành m ng thì ph i phun v i tốc đ phun càng nhanh

n u có th đ tránh hi n t ng không đi n đ y khuôn do nguyên li u ngu i

Hình 2 4:T căđ phun c a chi ti t thành m ng

12

- Tốc đ phun th p giai đo n đ u c a chu trình ép (hai hình trên) v i m c đích:

+ Gi m sự bi n d ng khuôn

+ Gi m khuynh h ng nhi u keo tr c khi b m

+ Gi m những v t m vùng cuốn phun hay c ng nhựa

- Tốc đ phun giai đo n cuối gi m v i m c đích:

+ Gi m lực kẹp khuôn

+ B o đ m có m t sự chuy n đ i chính xác h n

+ C i thi n hi n t ng b t khí trong khuôn do làm gi m sự nén không khí

2.5.2.2 V n t c quay tr c vít[1]

- V n tốc quay tr c vít là số vòng tr c vít quay trong m t phút (n) lúc l y keo

- V n tốc quay tr c vít là chi u dài m t vòng tr c vít (chu vi tr c vít) quay trong m t phút nhân cho số vòng quay:

V = 60.d.�.n Trong đó:

+ LƠm tăng sự mài mòn giữa xylanh nóng và tr c vít

- Nên đi u ch nh v n tốc quay tr c vít phù h p v i quy trình phun đ có đ

đ ng đ u và gi m th i gian l u t i vùng đ u nòng

- V n tốc quay tối đa, kho ng g n 100 mm/s dùng cho v t li u nh y nhi t, đ n

1000 mm/s cho những v t li u có đ nh t cao Thông th ng, các nhà s n xu t h n

h p nhựa hay nhà s n xu t máy ép phun s cho bi t các thông tin này

13

- Vi c s d ng tốc đ tr c vít tối đa không nên dùng cho h n h p nhựa có

ch a các ph gia nh b t màu hay ch t làm ch m cháy vốn r t nh y v i áp su t

- Áp su t phun là áp su t c b n đ c s d ng trong chu trình ép phun Nó

đ c đ nh nghĩa lƠ l ng áp su t c n thi t đ làm nhựa đi n đ y lòng khuôn

- Áp su t phun t ng đ ng v i áp su t đ c đo t i béc phun và là giá tr có

th thay đ i tùy theo đi u ki n

Áp su tăphunăthayăđ i theo

b dày s n ph m

Áp su t phun thay đ i theo dòng

ch y nh a

14

2.5.3.2 Áp su t gi

- Trong giai đo n đi n khuôn c n m t áp su t l n đ đi n khuôn nhanh chóng

nh ng khi khuôn đƣ đi n đ y thì c n đ a v tr ng thái duy trì v i áp su t nh h n

áp su t phun đ bù l ng nhựa hao h t do v t li u co rút

- Áp su t này ph i đ c giữ đ n cuối quá trình đi n khuôn và duy trì áp su t

đ chống l i áp su t nhựa đ c phun vào và khi nhựa co rút do quá trình ngu i

- Áp su t giữ th ng nằm trong kho ng 50% áp su t ́p ban đ u

Hình 2 5: Áp su t gi 2.5.3.3 Áp su t k ẹp [1]

- Áp su t kẹp đ c đ nh nghĩa lƠ l ng áp su t c n thi t đ giữ khuôn luôn đóng kín, chống l i áp su t phun

- Áp su t kẹp đ c t o ra do h thống kẹp c a máy ép, h thống kẹp c a máy

có th lƠ c khí hay th y lực Áp su t kẹp (hay lực kẹp) ít nh t ph i bằng v i lực

đ c t o ra do h thống phun (áp su t phun) N u lực kẹp quá th p, s n ph m có th

b bavia Nh ng n u lực kẹp quá l n có th làm khuôn mau h ng

- Áp su t kẹp đ c tính nh sau:

F = �.0.8 Trong đó:

P: Áp su t do v t li u gây nên (g/cm2) (tra b ng d i) S: Di n tích hình chi u c a s n ph m (cm2)

0,8: H số an toàn

- Áp su t ng c là áp su t tr c vít c n ph i v t qua khi nó di chuy n lùi l i

- Đ c gây nên do tr c vít quay kháng l i tr lực c a v t li u trong nòng

- Áp su t ng c cao làm s n ph m đ ng đ u (hóa dẻo, đ u màu) tuy nhiên làm tăng th i gian hóa dẻo, làm gãy s i gia c ng và nặng máy

- C n giữ áp su t này càng th p càng tốt, không v t quá 20% áp su t phun

2.5.4 Th i gian

2.5.4.1 Th i gian phun

- Th i gian phun có quan h v i v n tốc phun (cc/giây) V n tốc phun c n đ

l n đ tránh hi n t ng đông đặc c a nhựa dẻo trong suốt quá trình đi n khuôn

- V n tốc phun cao không nh h ng nhi u đ n các lo i nhựa ch u nhi t nh

PP, PS ầ nh ng có nh h ng t i các nhựa nh y nhi t

- Th i gian làm ngu i là kho ng th i gian chi m ph n l n trong m t chu trình

́p (h n 50%) Th i gian làm ngu i tỷ l thu n v i bình ph ng chi u dày tối đa

Cong vênh

V t cháy

- Đ gia tăng ch t l ng ph n t trong l i, b chia l i Tetra tích h p các thu t toán lƠm m n m nh m , cũng nh tích h p các công c lƠm tinh/thô l i giúp hoƠn thi n l i

- Những y u tố đ u vào cho b chia l i Tetra có th là:

+ M t b các đ ng cong B-Spline và mặt phẳng c t B-Spline v i các đi m cho tr c

+ Các l i b mặt tam giác

+ Các l i b mặt hoàn toàn hoặc c c b

Hình 3 1: M t s ví d chiaăl i Tetra

20

3 1.2.ă uăđi m c aăl i Tetra

- u đi m l n nh t c a b chia l i Tetra là nó có tính tự đ ng r t cao, đ n

m c mà t t c những gì chúng ta c n làm ch là ch n đối t ng c n đ c chia l i

B chia l i Tetra s tự đ ng t o ra các m t l i t di n trực ti p t mô hình CAD

mƠ không đòi h i m t có m t l i b mặt tam giác ban đ u

- L i Tetra phù h p v i các đối t ng mô hình khác nhau, t đ n gi n đ n

ph c t p Nó cung c p m t số u đi m nh :

+ Thi t l p mô hình nhanh chóng

+ Có kh năng tự đ ng xác đ nh kích th c t di n đối v i những đặc đi m hình h c riêng bi t

+ Không c n l i b mặt

+ T o l i trực ti p t các b mặt CAD hay STL

+ Đ nh nghĩa kích th c các ph n t ngay trên b mặt CAD hay STL

+ Ki m soát tốt kích th c ph n t bên trong th tích

+ Tích h p các công c làm m n th tích và b mặt đối t ng, g p nút, đ i

c nh,.ầ

+ Có th đ c gán vào m t l i Tetra, Hexa hay l i lai khác, giúp c i thi n

ch t l ng l i

+ Tích h p các công c chu n đoán vƠ s a chữa

+ Tốc đ thu t toán nhanh : 1500 ph n t / giây

3 1.3.ăCácăb c t oăl i Tetra

- Tr c khi t o l i, ta nên ki m tra đ đ m b o rằng mô hình hình h c không

t n t i các sai sót nƠo, vì đi u này s gây nh h ng đ n vi c tối u hóa ch t l ng

l i Vì v y tr c khi chia l i, ta nên ki m tra ngay trên giao di n CAD m t số

vi c nh sau:

+ Đ t o l i, b chia l i Tetra đòi h i mô hình ph i là m t đối t ng ch a

th tích kín Vì v y, n u đối t ng ch a b t kǶ m t l h ng nào, ta nên s a chữa đ

lo i b l h ng đó tr c khi t o l i

+ Chu trình Build Topology có th giúp tìm các l và kho ng trống trên đối

t ng Nó s hi n th các đ ng cong mƠu vƠng n i mà có các kho ng trống hay l

có kích th c l n

- M t số tùy ch n có sẵn giúp s a chữa l i khi t o l i Tetra:

+ Close Holes (làm kín l ): S d ng khi l đ c bao b i nhi u mặt phẳng khác nhau

Các đ ng cong mƠu vƠng đ i di n

cho biên c a l Trong tr ng h p này,

l bao b i nhi u h n m t mặt phẳng

Đối t ng sau khi ch y xong quá trình Close Holes M t mặt phẳng m i đ c

t o ra đ đi n đ y l

22

RemoveHoles (xóa l ): s d ng khi l nằm hoàn toàn trong m t mặt phẳng

Đối t ng tr c khi xóa l Đối t ng sau khi xóa l

Bên c nh vi c làm kín b mặt, b chia l i Tetra yêu c u n m b t các đ ng

hay đi m mƠ khó khăn cho vi c chia l i (các góc nh , các góc giao nhau, )

bi u t ng đó quá l n hoặc quá b́ Do đó ta c n hi u ch nh các thông l i đ bi u

24

3.1.3.4 Chiaăl i bên trong nh ng góc hay nh ng kho ng tr ng nh gi a

đ iăt ng

- L y ví d những vùng giữa 2 mặt hoặc đ ng mƠ r t g n nhau hay giao nhau

v i m t góc nh N u kích th c Tetra không đ nh đ ít nh t 1 trong 2 ph n t

v a v i b dƠy c a các vùng đó, thì c n ph i đ nh nghĩa v t c t m ng (thin cut) Tùy

ch n này trong Mesh > Global Mesh Setup > Volume Meshing Parameter Đ đ nh nghĩa c t m ng, 2 mặt ph i nằm trong những ph n khác nhau N u 2 mặt giao nhau,

đ ng giao tuy n c a các mặt c n nằm trên 1 ph n khác

- N u kích th c c a Tetra l n h n hoặc x p x kích th c c a khe h giữa các mặt phẳng hay đ ng, các l i b mặt s có xu h ng nh y qua kho ng trống

đó vƠ t o ra các đ nh non-manifold Những đ nh nƠy s đ c t o ra trong suốt quá trình x lí l i B chia l i Tetra s tự đ ng đóng các l do các khe trống y b

nh m l n lƠ các l Ta nên đ nh nghĩa m t Thin cutđ ph n m m hi u khe h y không ph i lƠ l , hoặc cách khác lƠ lƠm cho kích th c l i đ nh đ khẻ h y không b nh y qua trong quá trình t o l i

3.1.3.5 Cácătínhănĕngăquanătr ng trong b chiaăl i Tetra

- Curvature/Proximity based Refinement:

+ N u kích th c l n nh t c a ph n t t di n trên 1 mặt phẳng mƠ l n h n

c n thi t; có th s d ng Curvature/Promixity based refinement đ tự đ ng chia nh

l i đ đ t yêu c u Giá tr tỷ l v i Global Scale FactorvƠ lƠ kích th c nh nh t

có th đ t đ c thông qua tự đ ng chia nh ph n t Th m chí v i các kích th c

l n đ c ch đ nh trên mặt, những đặc đi m nƠy có th đ c kích ho t tự đ ng + Giá tr c a Curvature/Promixity based refinement lƠ kích th c ph n t tối thi u có th đ t đ c thông qua vi c tự đ ng chia nh N u kích th c tối đa trên

mô hình hình h c nh h n giá tr nƠy, b chia Tetra v n s chia nh đ đáp ng kích

th c yêu c u

- Công c làm m n l i t di n:

+ Trong vi c lƠm m n l i, công c nƠy tính toán ch t l ng ph n t dựa trên

ti t di n t danh sách tiêu chu n có sẵn

25

+ Công c lƠm m n s hi u ch nh những ph n t có ch t l ng d i m c ch

đ nh lên t i giá tr yêu c u Các đi m có th b d i đi hoặc đ c nối l i, các c nh

đ c hoán đ i vƠ trong vƠi tr ng h p các ph n t có th b xóa Quy trình s đ c lặp l i đ c i thi n l i v i số l n lặp l i đ c ch đ nh tr c Ta có th ch n lƠm

m n m t vƠi lo i ph n t trong khi giữ nguyên những ph n t khác

- Công c lƠm thô l i t di n:Trong suốt quá trình làm thô, ta có th lo i tr các mi n b mặt hay v t li u N u tùy ch n Maintain Surface Size đ c kích ho t trong khi làm thô, cho ra k t qu lƠ l i s đáp ng tiêu chu n kích th c l i c

th trên các đối t ng hình h c

- Công c làm m n l i b mặt tam giác:

Chia l i tam giác trên b mặt trong b t o l i Tetra cũng có th đ c s

d ng đ c l p v i chia l i th tích B lƠm m n tam giác đánh d u t t c những

ph n t d i tiêu chu n vƠ sau đó ch y các b c lƠm m n trên những ph n t nƠy Các đi m có th b di d i trên b mặt CAD đ c i thi n ch t l ng ph n t

- Công c ch nh s a l i b mặt tam giác:

+ Có nhi u công c có sẵn trong menu Edit Mesh đ ch nh s a l i n i mƠ các

đi m có th b di d i trên b mặt CAD, nối l i hay th m chí b xóa Các tam giác riêng c a l i có th b chia nh hay đ c gán v i nhi u tên khác nhau

+ Công c dự đoán b mặt l i cho ph́p lƠm đ y các l d dƠng trong b mặt

l i Cũng nh có những công c cho vi c phát hi n những ph n t tam giác b trùng lặp vƠ các đ nh non-manifold, cũng nh xác đ nh c nh đ n (hoặc đa) vƠ các

26

v t lí l p biên (trong khi l i Tetra t ra không m y hi u qu trong v n đ này)

nh ng v n duy trì đ c sự đ n gi n và tính tự đ ng cao t ng tự l i Tetra

- Do đó, l i Prism đ c s d ng r t nhi u trong phân tích những mô hình có tính ch t v t lí vuông góc v i b mặt mô hình (ví d nh phơn tích đi n tr ng, t

tr ng, v n tốc ầ) vƠ th ng đ c k t h p v i l i Tetra giúp nâng cao ch t l ng

l i đ quá trình phơn tích chính xác h n

Hình 3 2 :ăL i Tetra k t h p v i các l păl i Prism trên b mặtăđ it ng 3.2.2 Các v n đ khi t oăl i Prism

- V b n ch t, l i Prism là các ph n t l i b mặt khi đ c ắđùn” theo

ph ng pháp tuy n đ t o ra các l p ph n t lăng tr Do đó chi u cao, h ng đùn,

và kho ng cách giữa các l p ph n t y là các v n đ c b n mà ta c n quan tâm

- Kho ng cách giữa các l p lăng tr đ n m b t đ c theo tr c Y+ đối v i l i Navier-Stokes là mối quan tơm c b n Tỷ l thay đ i th tích giữa những ph n t cũng quan tr ng Các ph́p toán đ c thực hi n giữa những nút hay ph n t vƠ l i Prism t o ra nhi u h n các ph n t vuông góc t i mặt phẳng Đi u này giúp phân tích nhanh vƠ chính xác h n so v i l i Tetra

- Chi u cao vƠ h ng đùn c a l p lăng tr đ c tính toán trên m t ph n t theo t ng y u tố và có th thay đ i dựa vào các tùy ch n đi u khi n toàn b hay

t ng khu vực Ta có th thi t l p chi u cao ban đ u, số l p và h số phát tri n cho các ph n t Hay ta có th ch c n thi t l p số l ng các l p và h số phát tri n

Đi u này cho phép Prism tự đ ng đi u ch nh chi u cao ban đ u và tối u hóa chuy n đ i th tích giữa các ph n t Prism và Tetra

h n

- Sau khi thi t l p thông số vƠ các l p ph n t đ c đùn ra, vi c ti p theo lƠm

m n l i Đơy lƠ ph n tốn th i gian nh t Vì v y, đ ti t ki m th i gian, đối v i những v n đ đ n gi n, ta nên t t t t c các chu trình lƠm m n vƠ phát tri n t t c những l p m t t i m t th i đi m Đi u nƠy cho ph́p t n d ng những tính năng đad ng chi u cao trong ph n m m

3.2 3.ă uăđi m c aăl i Prism

- L i Prism v n có những u đi m t ng tự nh l i Tetra Nh ng so v i

l i Tetra, l i Prism n m b t tốt h n những đặc tính v t lí l p biên hoặc tr t c a

mô hình, do đó đ c s d ng đ gi i các bài toán v tính ch t v t lí vuông góc v i

b mặt mô hình

- Không những th , l i Prism còn k th a sự đ n gi n và tính tự đ ng cao

c a l i Tetra, vƠ th ng k t h p v i l i Tetra đ c i thi n ch t l ng l i

3.2 4.ăCácăb c chu n b đ t oăl i Prism

- Khi t o l i Prism, các b c chu n b là r t quan tr ng Nh đƣ nói trên,

l i Prism th ng đ c k t h p v i l i Tetra Tuy nhiên vi c làm m n l i Prism

đ c i thi n ch t l ng l i th ng r t khó khăn trong khi vi c nƠy đối v i l i Tetra thì l i t ng đối d dàng Vì v y, đ ti t ki m th i gian, ngay t đ u, ta nên

b t đ u v i m t l i b mặt tam giác hay m t l i Tetra có ch t l ng tốt

- Các b c chu n b đ b t đ u v i m t l i b mặt tam giác hay l i Tetra có

ch t l ng tốt :

+ Lựa ch n tùy ch n t o l i Prism c n th n

+ Ki m tra h ng phát tri n, ch t l ng ph n t trong l i lăng tr

+ Ki m tra và s a t t c những chu n đoán l i

28

+ RƠ soát l i b mặt m t cách trực quan Tìm xem có b t kì sự khác bi t b mặt trong l i hay không

+ Đ m b o sự liên k t các ph n v i nhau là chính xác Vi c đùn t các ph n t

bi t l p s có kh năng lƠm h ng l i Vì v y, c n ki m tra n u có b t kǶ ph n t

c a m t ph n nƠo đó mƠ nằm r i rác trong m t ph n khác

+ S d ng tùy ch n làm m n cho b mặt l i Tetra vƠ Tri tr c khi t o l i Prism

+ Đ ki m tra ch t l ng l i Prism l n cuối cùng, nên dùng tùy ch n lo i Laplace Triangle Quality

3 3.ăL i Hexa [2]

3.3.1 Gi i thi u

- B chia l i Hexa (l c di n) là b chia l i v t th 3D, bán tự đ ng, h tr

l i có c u trúc đa khối hay phi c u trúc, l i b mặt hoặc l i th tích

- Hexa đ i di n cho cách ti p c n m i đ t o ra l i l c di n Mô hình Block Topology (c u trúc liên k t) đ c sinh ra trực ti p trên mô hình CAD c b n V i giao di n d s d ng, các công vi c chia l i khó khăn mƠ lúc tr c ch đ c thực

hi n b i những chuyên gia, nay đƣ tr nên d dƠng h n nh vƠo các tính năng tự

đ ng c a b chia l i Hexa

- Trong Hexa, ta có th truy c p vào 2 lo i đối t ng trong suốt quá trình t o

l i: Block Topology và Geometry (hình h c c a đối t ng) Sau khi t ng tác t o

ra m t mô hình 3D Block Topology t ng đ ng v i hình h c đối t ng, Block Topology có th đ c rút g n h n nữa thông qua vi c chia nh các c nh, mặt hay các khối Thêm vƠo đó, có các công c đ di chuy n đ nh c a Block đ n lẻ hay theo nhóm lên trên các đ ng cong hoặc trên các b mặt CAD đ n m b t những đặc

đi m hình h c quan tr ng trong l i

3 3.2.ă uăđi m c aăl i Hexa

Hexa n i lên nh lƠ b chia l i nhanh và toàn di n nh t cho vi c t o ra mô hình hình h c 3D l n và chính xác cao dựa trên các ph n t l c di n Trong ph n

29

m m Ansys 14.5 này, b chia l i Hexa v n giữ đ c u đi m v tốc đ và sự linh

ho t vƠ các u đi m khác c a các phiên b n tr c C th :

- T o l i Hexa dựa trên mô hình CAD vƠ chi u các Block

- D dƠng thao tác các đối t ng 3D dựa vƠo mô hình Topology

- Giao di n ng i dùng hi n đ i cùng v i công ngh t o l i l c di n m i

nh t

- M r ng th vi n giao di n t ng tác v i b gi i v i h n 100 giao di n khác nhau

- T o O-Grid tự đ ng

- Kích th c l i dựa trên hình h c đối t ng vƠ đ nh nghĩa đi u ki n biên

- LƠm tinh/thô l i đ cung c p kích th c l i phù h p

- Các thu t toán lƠm m n nhanh chóng mang l i ch t l ng l i tốt

- Kh năng t o l i c u trúc đa khối, phi c u trúc

- Kh năng xác đ nh các đ nh nghĩa theo chu kǶ

- Lựa ch n phong phú g m các kh năng đ h a nh thêm, xóa, ch nh s a

ki m soát đi m

- Quá trình Topology nh xoay,d ch chuy n, đối x ng vƠ tỷ l đ t o ra mô hình topology đ n gi n

- Tự đ ng chuy n đ i Block Topology 3D sang c u trúc l i b mặt 3D

- Tự đ ng chuy n đ i t Block Topology 2D sang Block Topology 3D

- Kh năng đùn các mặt phẳng c a Block đ t o thƠnh Block Topology 3D

- Ki m tra ch t l ng đối v i y u tố quy t đ nh, các góc bên trong hay th tích

c a l i

- Đ nh nghĩa đ u ra c a Block đ gi m số l ng file l i đ u ra c a c u trúc

đa khối

- Đ nh h ng block vƠ các tùy ch n ch nh s a gốc

3.3.3 M t s tínhănĕngănơngăcaoăc aăl i Hexa

Trong Ansys ICEM CFD Hexa, có m t số tính năng nơng cao giúp cho vi c

t o l i nhanh chóng và d dƠng h n, cũng nh lƠ c i thi n ch t l ng l i:

30

-O-Grids: Đối v i mô hình hình h c cực kǶ ph c t p, Haxa tự đ ng t o ra Grid v a vặn v i mô hình c bên trong l n bên ngoƠi đ phù h p v i Bblock Topology, giúp đ m b o ch t l ng l i tốt

O Edge-Meshing Parameters: Cung c p sự linh ho t không gi i h n đ áp d ng các yêu c u c th c a ng i dùng

-Time Saving Methods: Hexa cung c p công c lƠm m n b mặt ti t ki m th i gian vƠ thu t toán th tích trong vi c t o l i

-Mesh Quality Checking: V i m t b công c đ ki m tra ch t l ng l i có sẵn, các ph n t không mong muốn có th đ c hi n th n i b t ngay trên hình h c đối t ng

-Mesh Refinement/Coarsening: Công c lƠm tinh/thô c a l i cho ph́p lƠm tinh h n hoặc thô h n m t l i trong khu vực có các dốc cao hay th p t ng ng -Replay Option: Cho ph́p t o Block Topology tham số đ c liên k t v i những thay đ i tham số trong hình h c c a đối t ng

-Symmetry: Khi c n phơn tích ng d ng các lo i máy chuy n đ ng quay Ví

d Hexa cho ph́p t n d ng u đi m c a tính đối x ng trong vi c t o l i m t ti t

di n c a b máy quay đó, do đó lƠm gi m kích th c mô hình, giúp vi c chia l i

vƠ phơn tích d dƠng vƠ nhanh chóng h n

-Link Shape: Cho ph́p liên k t m t c nh vƠ c nh bi n d ng đang t n t i

Đi u nƠy cung c p vi c ki m soát tốt h n

-Adjustability: Tùy ch n cho ph́p t o ra l i b mặt 3D t l i th tích 3D

vƠ bi n 2D thƠnh c u trúc Block Topology 3D

3.3.4 Cácăb c t oăl i Hexa

- Nh p đối t ng vƠo môi tr ng Ansys ICEM CFD

- Xác đ nh mô hình Block thông qua các tùy ch n nh : Split (c t), Merge (nối), O-grid, chi u các đ nh, đ ng mặt c a Block lên mô hình

- Ki m tra ch t l ng Block đ đ m b o rằng mô hình Block đƣ t o đáp ng

m t ng ỡng ch t l ng quy đ nh