nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia, chất độn đến độ bền uốn, độ dai va đập của vật liệu composite trong công nghệ ép phun

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM VĂN NGHĨA NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA, CHẤT ĐỘN ĐẾN ĐỘ BỀN UỐN, ĐỘ DAI VA ĐẬP CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 60520103 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM VĂN NGHĨA NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA PHỤ GIA, CHẤT ĐỘN ĐẾN ĐỘ BỀN UỐN, ĐỘ DAI VA ĐẬP CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN NG ÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 60520103 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HIẾU GIANG Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2015 TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHÕNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ Tên học viên: PHẠM VĂN NGHĨA Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06-11-1990 Nơi sinh: Phú Yên Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí MSHV: 132520103014 Khóa: 2013-2015 Mã ngành: 60520103 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA PHỤ GIA, CHẤT ĐỘN ĐẾN ĐỘ BỀN UỐN, ĐỘ DAI VA ĐẬP CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN II NHIỆM VỤ:  Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu composite  Nghiên cứu công nghệ ép phun  Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO 178:2010, tiêu chuẩn ISO 179:2010  Thành lập trình tự tiến hành thí nghiệm  Xử lý số liệu thực nghiệm III NG ÀY G IAO ĐỀ TÀI: IV NG ÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI: V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: CÁN BỘ HƢỚNG DẪN PGS.TS LÊ HIẾU GIANG CHỦ NHIỆM KHOA BỘ MÔN QUẢN LÝ Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày _ tháng năm 2015 Phòng Đào tạo sau Đại học Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy i CÔNG TRÌNH ĐÃ HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hƣớng dẫn khoa học:PGS.TS LÊ HIẾU GIANG Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG Cán chấm nhận xét 2: TS PHẠM SƠN MINH Luận văn đƣợc bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT Ngày 18 tháng năm 2015 ii LỜI CẢM ƠN Qua trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn, học trò kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu s ắc đến:  PGS.TS Lê Hiếu Giang, ThS Nguyễn Văn Sơn – thầy tận tình dạy, tạo điều kiện động viên học trò suốt trình thực  Quý thầy, cô giáo tham gia công tác gi ảng dạy, hƣớng dẫn học trò thành viên lớp Cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Cơ khí 2013A toàn khoá học  Quý thầy, cô giảng dạy khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – phận sau đại học – Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ ngƣời thực thời gian học tập nghiên cứu trƣờng  Kính gửi lời cảm tạ tới BGH Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho cho học viên trƣờng đƣợc học tập nghiên cứu Kính chúc Quý thầy, cô thật nhiều sức khỏe Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 Học viên Phạm Văn Nghĩa iii TÓM TẮT Đề tài “ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA PHỤ GIA, CHẤT ĐỘN ĐẾN ĐỘ BỀN UỐN, ĐỘ DAI VA ĐẬP CỦA VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN” đƣợc tiến hành kho ảng thời gian năm trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM Sau thời gian nghiên cứu tiêu chuẩn đánh giá độ bền uốn theo ISO 178: 2010, tiêu chuẩn đánh giá độ dai va đập theo ISO 179: 2010 vật liệu composite, đề tài đƣợc triển khai tập trung giải vấn đề sau:  Tìm hiểu tổng quan vật liệu composite  Tìm hiểu công nghệ ép phun  Thiết kế chế tạo mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO 178: 2010 mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO 179: 2010  Ép vật liệu tiến hành thí nghiệm  Đánh giá kết đạt đƣợc Công trình nghiên cứu kết hợp nhiều lĩnh vực khác nhau, kết đạt đƣợc công trình đánh giá ảnh hƣởng phụ gia, chất độn đến độ bền uốn, độ dai va đập vật liệu Học viên thực Phạm Văn Nghĩa iv ABSTRACT Thesis “ Study of Effect of Additives, Reinforces to Flexural Strength, Impact Strength of Composite Material in Injection Molding Technology” has been done for one year at Ho Chi Minh City University of Technology and Education, base on the ISO 178 and ISO 179 standard The thesis’s content focused on:  Overview of composite material  Overview of Injection Molding Technology  Designing and manufacturing the mold of test specimen base on the ISO 178, ISO 179 standard  Making a test specimen and experiment was done  Evaluating the results The result of thesis is combination of application of many science fields, it shows the effect of additives, reinforces to flexural strength, impact strengh of composite material in injection molding technology Author Phạm Văn Nghĩa v LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 Học viên (Ký tên ghi rõ họ tên) Phạm Văn Nghĩa vi LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: PHẠM VĂN NGHĨA Giới tính: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 06-11-1990 Nơi sinh: Phú Yên Quê quán: Ân Niên, Hòa An, Phú Hòa, Phú Yên Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 12/6/1L Đƣờng Số 9, KP.3, P.Linh Trung, Q.TĐ, TP HCM SĐT: 097 4198 224 E-mail: Nghiaspkauto@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học phổ thông: Hệ đào tạo: qui Thời gian đào tạo từ 9/2005 đến 6/2008 Nơi học (trƣờng, thành phố): THPT Trần Quốc Tuấn, Tỉnh Phú Yên Đại học: Hệ đào tạo: qui Thời gian đào tạo từ 9/2008 đến 7/ 2012 Nơi học (trƣờng, thành phố): ĐH SPKT TPHCM Ngành học: CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG Tên đồ án tốt nghiệp: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ KHUÔN KHÓA BẤM CÁP Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 7/2012, ĐH SPKT TP HCM Ngƣời hƣớng dẫn: ThS Trần Mai Văn III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 9/2012-11/2012 Lucassen Precision Asia Ltđ, Co Kỹ Sƣ CNC 5/2014- Trƣờng CĐ Kỹ Thuật Cao Thắng Giảng viên khoa khí vii Mục Lục NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN .iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v LỜI CAM ĐOAN vi LÝ LỊCH KHOA HỌC vii DANH SÁCH HÌNH xi DANH SÁCH BẢNG xiii CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hƣớng nghiên cứu: 1.1.1 Các kết nghiên cứu nƣớc: 1.1.2 Các công trình nghiên cứu nƣớc: 1.2 Tính cấp thiết đề tài: 1.3 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn: 1.3.1 Ý nghĩa khoa học: 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn: 1.4 Mục tiêu nghiên cứu, khách thể đối tƣợng nghiên cứu: 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu: 1.4.2 Khách thể nghiên cứu: 1.4.3 Đối tƣợng nghiên cứu: 1.5 Nhiệm vụ đề tài phạm vi nghiên cứu: 1.5.1 Nhiệm vụ đề tài: 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu: 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu: CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Vật liệu composite: 2.1.1 Khái niệm tính chất: viii  Tỉ lệ 4%:  Độ dai va đập trung bình 𝑋4 : 3.0988  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0089  Khoảng tin cậy (𝑋4 -ε4 ; 𝑋4 +ε4 ): 3.0899 ÷ 3.1076  Tỉ lệ 10%:  Độ dai va đập trung bình 𝑋10 : 3.3138  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0108  Khoảng tin cậy (𝑋10 -ε10 ; 𝑋10 +ε10 ): 3.3029÷ 3.3246  Tỉ lệ 12%:  Độ dai va đập trung bình 𝑋12 : 3.4938  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0110  Khoảng tin cậy (𝑋12 -ε12 ; 𝑋12 +ε12 ): 3.4827 ÷ 3.5047  Tỉ lệ 14%:  Độ dai va đập trung bình 𝑋14 : 3.4594  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0094  Khoảng tin cậy (𝑋14 -ε14 ; 𝑋14 +ε14 ): 3.4500 ÷ 3.4688  Tỉ lệ 16%:  Độ dai va đập trung bình 𝑋16 : 3.2688  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0117  Khoảng tin cậy (𝑋16 -ε16 ; 𝑋16 +ε16 ): 3.2571÷ 3.2804 Bảng Bảng Tổng hợp giá trị độ dai va đập trung bình pha CaCO3 Tỉ lệ CaCO3 [%] Độ dai va đập (TB) (KJ/mm2) 4% 10% 3.0988 3.3138 46 12% 14% 3.4938 3.4594 16% 3.2688  Kết phân tích thực nghiệm thảo luận: để tiến hành tìm công thức thực Độ dai va đập TB [KJ/mm2] nghiệm, xây dựng biểu đồ quan hệ tỉ lệ độ dai va đập nhƣ sau: 3.5500 3.5000 3.4500 3.4000 3.3500 3.3000 3.2500 3.2000 3.1500 3.1000 3.0500 10 12 14 16 18 Tỉ lệ pha CaC0 Hình Biểu đồ mối quan hệ độ dai va đập tỉ lệ CaC0  Nhận xét biểu đồ hình 5.4: pha tỉ lệ % CaC03 từ 4% đến 10% độ dai va đập tăng chậm, từ 10% đến 12% đô dai va đập tăng nhanh đạt giá trị cao tỉ lệ pha 12% Khi tăng từ 12% đến 16% độ dai va đập giảm  So sánh với dạng biểu đồ thực nghiệm [7], dạng phƣơng trình đƣợc chọn có dạng: Đặt 𝑦= 𝑥 ax + bx + c 𝑥 𝑍 = , xử lý số liệu: 𝑦 %CaCO3 Độ dai va đập trung bình [x] [y] Z=x/y 3.0988 1.290843082 10 3.3138 3.017729159 12 3.4938 3.43470483 14 3.4594 4.046973803 47 16 3.2688 4.894837476  Kết xử lý phần mềm thu mối quan hệ z x nhƣ sau: z = 0.434045 + 0.200398*x + 0.0046244*x^2 Từ ta tính đƣợc công thức thực nghiệm: 𝑦= 𝑥 0.434045 + 0.200398 ∗ x + 0.0046244 ∗ x^2 Trong đó: y: độ dai va đập trung bình [KJ/mm2] x: tỉ lệ pha trộn CaCO3 [%]  Độ tin cậy: R2 = 99.5325%, (R2 = 0.86 trở lên kết đƣợc chấp nhận)  Cực trị: 12%, giá trị: 3.4938, độ dai va đập tăng: 21,46%  Kết luận: chất độn CaCO3 có ảnh hƣởng tới độ dai va đập vật liệu, với tỉ lệ để tăng đƣợc độ dai va đập tốt 12% độ dai va đập tăng 22.56% 5.4 Thí nghiệm đo độ bền uốn: 5.4.1 Dụng cụ thí nghiệm: Thí nghiệm đƣợc thực máy Instron 5582 5.4.2 Điều kiện thí nghiệm: Độ ẩm: 55% Nhiệt độ phòng: 25°C Khoảng cách gối đỡ: 60mm Tốc độ uốn : mm/phút 5.4.3 Xử lý số liệu thống kê cho mẫu ép sử dụng phụ gia Na10MB3A: Bảng 5 Kết thực độ bền uốn pha Na10MB3A Tỉ lệ Số lần 0% 2% 48 3% 5% 7% 9% - 26.55 35.89 36.27 36.76 36.35 33.19 26.54 35.82 36.31 36.77 36.36 33.2 26.57 35.85 36.29 36.78 36.34 33.21 26.55 35.84 36.24 36.78 36.32 33.18 26.55 35.87 36.25 36.74 36.33 33.27 26.57 35.86 36.26 36.73 36.35 33.19 26.58 35.9 36.29 36.76 36.33 33.2 26.56 35.88 36.27 36.74 36.34 33.23 26.57 35.87 36.28 36.73 36.36 33.24 10 26.54 35.86 36.27 36.78 36.35 33.18 11 26.54 35.87 36.31 36.74 36.34 33.19 12 26.57 35.91 36.25 36.79 36.34 33.18 13 26.55 35.86 36.25 36.79 36.33 33.2 14 26.57 35.89 36.29 36.75 36.32 33.2 15 26.56 35.86 36.30 36.76 36.33 33.26 16 26.55 35.88 36.29 36.74 36.33 33.25 Xử lý kết phần mềm Statgraphics với độ tin cậy γ = 95%, chức One Sample Analysis nhƣ sau:    Tỉ lệ 0%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋0 : 26.5575  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0068  Khoảng tin cậy (𝑋0 -ε0 ; 𝑋0 +ε0 ): 26.5506 ÷ 26.5644 Tỉ lệ 2%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋2 : 35.8694  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0121  Khoảng tin cậy (X 2-ε2 ; X 2+ε2 ): 35.8573 ÷ 35.8814 Tỉ lệ 3%: 49     Độ bền uốn trung bình 𝑋3 : 36.2763  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0118  Khoảng tin cậy (𝑋3 -ε3 ; 𝑋3 +ε3 ): 36.2644 ÷ 36.2881 Tỉ lệ 5%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋5 : 36.7588  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0112  Khoảng tin cậy (𝑋5 -ε5 ; 𝑋5 +ε5 ): 36.7476 ÷ 36.7699 Tỉ lệ 7%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋7 : 36.3388  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0067  Khoảng tin cậy (𝑋7 -ε7 ; 𝑋7 +ε7 ): 36.3320 ÷ 36.3455 Tỉ lệ 9%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋9 : 33.2106  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0159  Khoảng tin cậy (𝑋9 -ε9 ; 𝑋9+ε9 ): 33.1948÷ 33.2265 Bảng Bảng tổng hợp giá trị độ bền uốn trung bình pha NA10MB3A Tỉ lệ Na10MB3A (%) Độ bền uốn TB (N/mm2) 2% 3% 5% 7% 9% 35.8694 36.2763 36.7588 36.3388 33.2106  Kết phân tích thực nghiệm thảo luận: để tiến hành tìm công thức thực nghiệm, xây dựng biểu đồ quan hệ tỉ lệ độ bền uốn nhƣ sau: 50 Độ bền uốn TB (N/mm2) 37.0000 36.5000 36.0000 35.5000 35.0000 34.5000 34.0000 33.5000 33.0000 Tỉ lệ pha Na10MB3A [%] 10 Hình 5 Biểu đồ mối quan hệ độ bền uốn tỉ lệ Na10MB3A  Nhận xét biểu đồ hình 5.5: pha tỉ lệ % Na10MB3A từ 2% đến 5% độ bền uốn tăng chậm, đạt giá trị cao tỉ lệ pha 5% Sau tăng tỉ lệ pha từ 5% đến 7% độ bền uồn giảm chậm, tăng từ 7% đến 9% độ bền uốn giảm nhanh  So sánh với dạng biểu đồ thực nghiệm [7], dạng phƣơng trình đƣợc chọn có dạng: y2= ax2 + bx+ c Đặt Z = y2 , xử lý số liệu: Ứng suất trung bình [y] Z=y2 35.8694 1286.612063 36.2763 1315.966314 36.7588 1351.205702 36.3388 1320.504752 33.2106 1102.945613  Sử dụng phần mềm xử lý số liệu thực nghiệm Statgrahics thu đƣợc mối quan hệ Z tỉ lệ x :Z = 1076.33 + 125.22*tile-13.4532*tile^2 51 Từ công thức thực nghiệm: Y^2 = 1076.33 + 125.22*X-13.4532*X^2 Trong đó: Y: độ bền uốn [ N/mm2] X: tỉ lệ pha trộn CaCO3 [%]  Độ tin cậy: R2 = 96.2699 %, (R2 = 0.86 trở lên kết đƣợc chấp nhận)  Cực trị: 5%, giá trị: 36.7588 N/mm2 , độ bền uốn tăng : 38.41% Kết luận: phụ gia Na10MB3A có ảnh hƣởng tới độ bền uốn vật liệu theo phƣơng trình sau: Y^2 = 1076.33 + 125.22*X-13.4532*X^2, tỉ lệ để tăng đƣợc độ bền uốn tốt 5% độ bền uốn tăng 38.41% 5.4.4 Xử lý số liệu thống kê cho mẫu ép sử dụng chất độn CaCO3 : Bảng Kết thực độ bền uốn pha CaCO3 Tỉ lệ 0% 4% 6% 10% 12% 14% Số lần 26.55 28.26 29.47 28.84 28.11 26.05 26.54 28.28 29.49 28.83 28.12 26.06 26.57 28.24 29.48 28.82 28.10 26.04 26.55 28.26 29.46 28.85 28.13 26.06 26.55 28.27 29.46 28.81 27.90 26.10 26.57 28.25 29.47 28.84 27.80 26.10 26.58 28.23 29.45 28.86 28.13 26.05 26.56 28.25 29.44 28.83 28.14 26.06 26.57 28.23 29.44 28.83 28.11 26.05 10 26.54 28.26 29.43 28.82 28.09 26.07 11 26.54 28.29 29.45 28.81 28.12 26.06 12 26.57 28.24 29.47 28.84 28.13 26.08 52 - 13 26.55 28.23 29.48 28.84 28.14 26.04 14 26.57 28.27 29.46 28.86 28.12 26.05 15 26.56 28.26 29.45 28.85 28.14 26.04 16 26.55 28.27 29.44 28.83 28.15 26.06 Xử lý kết phần mềm Statgraphic với độ tin cậy γ = 95%, chức One Sample Analysis nhƣ sau:  Tỉ lệ 4%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋4 : 28.2556  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0097  Khoảng tin cậy (𝑋4 -ε4 ; 𝑋4 +ε4 ): 28.2459 ÷ 28.2653  Tỉ lệ 6%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋6 : 29.4588  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0091  Khoảng tin cậy (𝑋6 -ε6 ; 𝑋6 +ε6 ): 29.4496 ÷ 29.4679  Tỉ lệ 10%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋10 : 28.8350  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0082  Khoảng tin cậy (𝑋10 -ε10 ; 𝑋10 +ε10 ): 28.8267 ÷ 28.8433  Tỉ lệ 12%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋12 : 28.0894  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0514  Khoảng tin cậy (𝑋12 -ε12 ; 𝑋12 +ε12 ): 28.0380 ÷ 28.1408  Tỉ lệ 14%:  Độ bền uốn trung bình 𝑋14 : 26.0606 53  Phƣơng sai mẫu ɛ: 0.0100  Khoảng tin cậy (𝑋14 -ε14 ; 𝑋14 +ε14 ): 26.0506 ÷ 26.0706 Bảng Bảng tổng hợp giá trị độ bền uốn trung bình pha CaCO3 Tỉ lệ CaCO3 (%) 4% Độ bền uốn TB (N/mm2) 6% 10% 12% 14% 28.2556 29.4588 28.8350 28.0894 26.0606  Kết phân tích thực nghiệm thảo luận: để tiến hành tìm công thức thực nghiệm, xây dựng biểu đồ quan hệ tỉ lệ độ bền uốn nhƣ sau: Độ bền uốn TB (N/mm2) 30.0000 29.5000 29.0000 28.5000 28.0000 27.5000 27.0000 26.5000 26.0000 25.5000 10 12 14 16 Tỉ lệ pha CaC03 [%] Hình Biểu đồ mối quan hệ độ bền uốn tỉ lệ CaC0  Nhận xét biểu đồ hình 5.6: pha tỉ lệ % CaC03 từ 4% đến 6% độ bền uốn tăng gần nhƣ tuyến tính, pha từ 6% đến 10% độ bền uốn giảm chậm, tăng tỉ lệ pha từ 10% đến 14% độ bền uốn giảm nhanh  So sánh với dạng biểu đồ thực nghiệm [7], dạng phƣơng trình đƣợc chọn có dạng: y= ax2 + bx+ c 54  Sử dụng phần mềm xử lý số liệu thực nghiệm Statgrahics để phân tích số liệu, kết tổng hợp nhƣ công thức thực nghiệm: Y= 24.3989 + 1.33184*X-0.0865034*X^2 Trong đó: Y: độ bền uốn [N/mm2 ] X: tỉ lệ pha CaCO3 [%]  Độ tin cậy: R2 = 98.1279 %, (R2 = 0.86 trở lên kết đƣợc chấp nhận)  Cực trị: 6%, giá trị: 29.4588 N/mm2 , độ bền uốn tăng : 10.92% Kết luận: chất độn CaCO3 có ảnh hƣởng tới độ bền uốn vật liệu theo phƣơng trình đƣờng bậc hai: Y= 24.3989 + 1.33184*X-0.0865034*X^2, tỉ lệ để tăng đƣợc độ bền uốn tốt 6% độ bền uốn tăng 10.92% 5.5 Cơ chế tăng bền vật liệu: Ta thấy sử dụng hạt phụ gia, chất độn giúp tăng bền cho vật liệu PP Sức bền composite đạt giá trị lớn tỉ lệ phụ gia định Nếu tỉ lệ phụ gia vƣợt qua giá trị này, sức bền vật liệu giảm đáng kể vật liệu trở nên dòn Lý giải chế tăng bền vật liệu, trƣớc hết ta cần tìm hiểu chế phá hủy vật liệu A B Nền polymer Hạt phụ gia Hình Cơ chế phá hủy bề mặt gãy đứt mẫu PP có trộn phụ gia: Cơ chế phá hủy bề mặt gãy đứt mẫu vật liệu PP trộn hạt phụ gia đƣợc A Sự bong tách polymer hạt phụ gia, B Sự biến dạng phá hủy polymer 55 Cơ chế phá hủy vật liệu composite gia cƣờng hạt đƣợc mô tả hình 5.6 ; bao gồm bong tách polymer bề mặt hạt phụ gia, biến dạng phá hủy polymer So với chế phá hủy composite sợi ngắn polymer chế đơn giản [8] Quá trình tăng bền, thực chất trình làm cho thân vật liệu có khả hấp thụ lƣợng từ bên ngoài, lƣợng tác động vào bề mặt gãy đứt bị giảm Quá trình tăng bền cho polymer liên quan đến tập trung ứng suất, bong tách polymer bề mặt hạt phụ gia, hình thành dải ứng suất trƣợt [9,10] Đầu tiên, hạt vô hoạt động nhƣ nơi tập trung ứng suất polymer suốt trình biến dạng khác biệt ứng xử đàn hồi phụ gia polymer, có nghĩa môđun đàn hồi khác c phụ gia Do ảnh hƣởng tập trung ứng suất, trạng thái ứng suất ba chiều hữu quanh hạt phụ gia Sự bong tách polymer bề mặt hạt hấp thụ lƣợng tác động từ bên ngoài, giải phóng trạng thái ứng suất này, tạo thành bề mặt làm cho trình chịu lực của vật liệu thuận lợi Sau cùng, dải ứng suất trƣợt mà chúng chế biến dạng bên vật liệu polymer đƣợc tạo dẫn đến việc hấp thụ lƣợng cao trình biến dạng hình 5.7 [8] Hình Cơ chế tăng bền vật liệu polymer 56 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Luận văn hoàn tất đạt đƣợc yêu cầu đề ra, bao gồm:  Thiết kế chế tạo thành công mẫu thử đo độ bền uốn theo tiêu chuẩn ISO 178:2010 mẫu thử đo độ dai va đập theo tiêu chuẩn ISO 179:2010  Thiết kế thí nghiệm đơn yếu tố, từ đánh giá đƣợc mức độ ảnh hƣởng thành phần phụ gia, chất độn đến độ bền uốn độ dai va đập vật liệu  Đánh giá đƣợc mức độ ảnh hƣởng phụ gia Na10MB3A độ bền uốn, độ dai va đập qua công thức thực nghiệm: (Độ bền uốn )^2 = 1076.33 + 125.22*X - 13.4532* X^2 Độ dai va đập = 2.68718 + 0.229128*X - 0.017534 * X^2 Với X: tỉ lệ pha Na10MB3A (%)  Đánh giá đƣợc mức độ ảnh hƣởng chất độn CaCO3 độ bền uốn, độ dai va đập qua công thức thực nghiệm: Độ bền uốn = 24.3989 + 1.33184 * x - 0.0865034 * x^2 Độ dai va đập = x 0.43404  0.200398* x  0.0046244* x Với x: tỉ lệ pha CaCO3 (%) 6.2 Khuyến nghị Để tiếp tục phát triển đề tài nhằm đánh giá ảnh hƣởng thành phần phụ gia, thành phần gia cƣờng khác, nhƣ mức độ ảnh hƣởng yếu tố đến tính chất lý khác vật liệu trình ép phun, đề tài nên đƣợc phát triển theo hƣớng nhƣ sau:  Khảo sát ảnh hƣởng thành phần sợi thủy tinh tới độ bền kéo, độ bền uốn, độ dai va đập vật liệu polime 57  Khảo sát ảnh hƣởng thành phần phụ gia khác đến độ bền uốn, độ dai va đập vật liệu composite  Khảo sát ảnh hƣởng thành phần phụ gia chất độn tới bề dày sản phẩm  Khảo sát ảnh hƣởng kích thƣớc hạt đến độ bền vật liệu composite 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Sơn (HV), Lê Hiếu Giang (HD), LVTN cao học: ‘Nghiên cứu tăng bền cho vật liệu nhựa composite trình ép phun’, Đại Học Sƣ phạm Kỹ thuật TP HCM, 2011 [2] PGS.TS Vũ Hoài Ân, Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa, Viện máy ứng dụng công nghiệp, 1994 [3] Edmund Lindner and Peter Unger (Ed.), Injection Molds 130 Proven Designs Third Edition, Hanser Gardner Publications Inc., Cincinnati, 2002 [4] Herausgegeben von Tim A Osswald, Lih-Sheng Turng, Paul Gramann,Injection Molding Handbook, Kluver Academic Publisher, 2007 [5] Peter Jones, The Mould Degign Guide, SmithersRapraTechnology Limited, 2008 [6] Thông tin kỹ thuật- Công ty nhựa Thành Lộc, 404 Quang Trung, 10, Gò Vấp, Hồ Chí Minh [7] PGS TS Phùng Rân, Quy hoạch thực nghiệm ứng dụng, Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2006 [8] PGS.TS Lê Hiếu Giang, Th.S Nguyễn Văn Sơn, Tăng bền cho Polypropylen vi hạt phụ gia, ĐH SPKT TP HCM, 2011 [9] Tjong SC, Structural and mechanical properties of polymer nanocomposites, Materials Science and Engineering R 2006, (53): 73-197 [10] Zuiderduim WCJ, Westzaan C, Huétink J and Gaymans RJ, Toughening of polypropylene with calcium carbonate particles, Polymer-200, 44(1): 261-275 59 S K L 0 [...]... cứu và chế tạo mẫu thử đo độ bền uốn, độ dai va đập của vật liệu composite trong công nghệ ép phun để đánh giá ảnh hƣởng của phụ gia, chất độn đến độ bền uốn, độ da va đập của vật liệu trong công nghệ ép phun 1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: 1.3.1 Ý nghĩa khoa học:  Sản phẩm của đề tài sẽ đƣợc dùng để phục vụ công tác nghiên cứu về độ bền uốn, độ dai va đập của vật liệu trong công nghệ ép. .. - Đƣa ra đƣợc ảnh hƣởng của phụ gia, chất độn đến độ bền uốn, độ dai va đập của vật liệu 1.4.2 Khách thể nghiên cứu: - Các thông số đến quá trình ép phun - Công nghệ ép phun - Vật liệu nhựa PP và composite - Phụ gia, chất độn sử dụng trong chế tạo vật liệu composite 1.4.3 Đối tƣợng nghiên cứu: - Vật liệu composite - Vật liệu nhựa PP - Các phụ gia, chất độn thƣờng dùng - Công nghệ ép phun, các thông... particulate-reinforced composites –Acta Mechanical, Volume 225, Issue 4-5, Pages 1373- 1389: đề tài nghiên cứu ảnh hƣởng của kích thƣớc hạt và vết bong tách đến tính dẻo đàn hồi quanh vết nứt của vật liệu composite đƣợc gia cƣờng bằng hạt Kết luận: chƣa có công trình nghiên cứu nào sử dụng phụ gia, chất độn để tăng độ bền uốn, độ dai va đập cho vật liệu composite trong công nghệ ép phun Vì vậy trong công trình nghiên cứu. .. công cụ thử kiểm nghiệm độ bền uốn và độ bền dai va đập của vật liệu 1.2 Tính cấp thiết của đề tài: Những sản phẩm của công nghệ ép phun phổ biến và yêu cầu chất lƣợng sản phẩm ngày càng tốt hơn, bền hơn, nhẹ hơn, giá thành rẻ hơn Vật liệu nhựa truyền thống đƣợc pha trộn với phụ gia ở những tỉ lệ nhất định để đạt đƣợc độ bền cao hơn Tuy nhiên, trƣớc những ƣu điểm của vật liệu và công nghệ chế tạo vật. .. thực tiễn nghiên cứu khoa học,và là nền tảng cho sự ứng dụng hiệu quả cả về mặt kỹ thuật và kinh tế cho công nghệ ép phun 1.4 Mục tiêu nghiên cứu, khách thể và đối tƣợng nghiên cứu: 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu: - Chế tạo đƣợc mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO 178:2010, và mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO 179:2010 4 - Thực nghiệm kiểm tra độ bền uốn, độ dai va đập của vật liệu composite trong công nghệ ép phun - Đƣa... trình ép phun - Tiêu chuẩn ISO 178: 2010, tiêu chuẩn ISO 179: 2010 - Phần mềm STAT GRAPHICS 1.5 Nhiệm vụ của đề tài và phạm vi nghiên cứu: 1.5.1 Nhiệm vụ của đề tài: - Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu composite - Nghiên cứu công nghệ ép phun - Nghiên cứu và thiết kế mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO 178:2010, mẫu thử theo tiêu chuẩn ISO 179:2010 - Nghiên cứu chế tạo mẫu thử bằng công nghệ ép phun -... nhất Tỉ lệ mùn cƣa cho độ bền tốt nhất là 50%, của trấu là 40%, tỉ lệ hàm lƣợng chất dẻo cho độ bền tốt nhất là 10% 1.1.1.3 Đề tài Nghiên cứu tăng bền cho vật liệu nhựa và composite trong công nghệ ép phun năm 2011-ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM - Đề tài đƣợc PGS.TS Lê Hiếu Giang hƣớng dẫn năm 2011, đề tài nghiên cứu tăng bền cho vật liệu nhựa PP dùng phụ gia Na10MB3A và chất độn CaCO3 - Kết quả thực... phun  Các thí nghiệm để phân tích, đánh giá ảnh hƣởng của tỉ lệ thành phần phụ gia, chất độn , xây dựng các biểu đồ thực nghiệm, từ đó phát triển các loại vật liệu mới bền hơn và tốt hơn cho công nghệ ép phun 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn:  Sản phẩm trực tiếp từ đề tài là mẫu thử đo độ bền uốn ISO 178: 2010, và mẫu thử đo độ dai va đập theo tiêu chuẩn ISO 179: 2010  Các kết quả của công trình nghiên cứu. .. thí nghiệm - Xử lý số liệu thực nghiệm 5 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu: Vì giới hạn về thời gian và cơ sở nên đề tài chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu các vấn đề sau: - Chỉ nghiên cứu trong công nghệ ép phun - Vật liệu nhựa sử dụng là nhựa polypropylene - Sử dụng hai loại phụ gia Na10MB3A và chất độn CaCO3 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu: - Thu thập tài liệu, xử lý tài liệu liên quan - Nghiên cứu tiêu chuẩn ISO 178:2010,... L= 64 mm - Tốc độ đi xuống của chày: 2 mm/phút 2.5.2 Độ dai va đập: Độ dai va đập là hiện tƣợng chống lại tải trọng của chất dẻo thƣờng có thể phân tích bằng kết quả kiểm tra độ dai va đập Thực hiện trên thiết bị charpy- dùng con lắc dao động (búa) để phá vỡ mẫu thử đƣợc kẹp chặt hai đầu, xác định công va đ ập riêng trên một đơn vị diện tích mẫu thử Đơn vị kj/m2 18 Xác định độ dai va đập theo tiêu chuẩn