CÔNG NGHỆ ĐÙN ÉP PHUN

9/11/2014 Sản phẩm đùn CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ ĐÙN Ths.Lê Vũ Hải 2.1 ĐẶC ĐIỂM Đùn phƣơng pháp gia công chủ yếu dùng cho nhựa nhiệt dẻo vật liệu đàn hồi nhƣ cao su, vật liệu trạng thái chảy nhớt đƣợc đẩy liên tục qua khe hở có tiết diện định gọi đầu tạo hình Phƣơng pháp đùn liên tục áp dụng cho vật liệu đàn hồi nhựa nhiệt dẻo, đối nhựa nhiệt rắn dùng phƣơng pháp đùn gián đoạn máy đùn piston Ths.Lê Vũ Hải Đặc điểm phương pháp đùn liên tục + Sản phẩm định hình theo hai chiều + Năng suất máy cao + Sản phẩm: màng mỏng, phẳng, sợ, ống, bọc cáp, dây dẫn, sản phẩm rỏng… 2.2 MÁY ĐÙN TRỤC VÍT 4.2.1 Phân loại A- Phân loại theo số trục vít Máy đùn trục vít Ths.Lê Vũ Hải 9/11/2014 • Máy đùn trục vít Đối với máy nhiều trục, trục có thề ăn khớp không ăn khớp, quay chiều hay ngược chiều Do cấu tạo truyền động phức tạp, nên máy nhiều trục sử dụng công nghiệp đùn tạo hình, mà thường dùng để trộn nhựa hóa hỗn hợp Ths.Lê Vũ Hải 2.2.2 Cấu tạo máy đùn trục vít B- Phân loại theo công dùng: Đùn chi tiết dạng profil SX ống mềm SX profil Đùn phôi thổi khí Đùn Do tính chất đơn giản, dễ vận hành công nghiệp polime, máy đùn trục vít thường sử dụng để gia công sản phẩm SX ống cứng SX màng mỏng Tráng phủ SX Cán SX màng ống SX màng ống SX màng phẳng SX màng phẳng SX dây phẳng lưới lọc 3.Phiễ nạp liệu 5.Bộ gia nhiệt 4.Xy lanh Bọc dây cáp SX màng phức hợp phẳng 7.Đầu khuôn Hộp giảm tốc 6.Trục vít Đúc áp suất SX sơ, sợi Ths.Lê Vũ Hải A Cửa cấp liệu: - Cữa nạp liệu có tiết diện tròn, chữ nhật, hay vuông, thành đứng, xiêng, tiếp xúc hay võng sâu xuống - Cữa cấp liệu có hệ thống làm mát tránh tƣợng nóng chảy vật liệu, dính vào thành thiết bị - Dùng phễu có hút chân không dùng cho nguyên liệu dạng bột để loại trừ tƣợng sản phẩm bị bọt khí - Với nguyên liệu dạng hạt dùng phễu thông thƣờng Ths.Lê Vũ Hải Động - Các phễu cấp nguyên liệu trang bị quạt hút để hút nguyên liệu từ bôn chứa vào - Chiều dài cửa nạp liệu không bé bƣớc vít 9/11/2014 - Thiết kế cho đảm bảo dòng vật liệu chảy ổn định, có thiết bị hỗ trợ để giúp trình nạp liệu ổn định B- Trục vít Nhiệm vụ: - Tiếp nhận nguyên liệu cửa nạp - Tải tới vùng nhựa hóa - Tạo ma sát trượt để nhựa hóa trộn - Tác dụng máy bơm nhựa lỏng tạo áp suất để đẩy nhựa thoát khỏi đầu tạo hình Phiễu cấp liệu có trục vít tải Ths.Lê Vũ Hải Yêu cầu trục vít - Vật liệu: thép không gỉ Độ cứng: cao Bề mặt vít phải bóng Chiều cao nhỏ 0,007D không vượt 0,1.W - Khe hở xy lanh vít xoắn: Nhằm làm giảm dòng nhựa chảy ngược ma sát vít xoắn với xylanh Thường khe hở δ = 0.002 -:0,005D Ths.Lê Vũ Hải Trục vít chia thành vùng Vùng vận chuyển hạt rắn: nguyên liệu thường dạng hạt rắn Vùng nhựa hóa: nguyên liệu dạng bột nhão gồm hỗn hợp lẫn lộn polymer nóng chảy hạt rắn Vùng phối liệu: nguyên liệu dạng chảy nhớt Ths.Lê Vũ Hải Ths.Lê Vũ Hải Tỷ số L/D 15 20 25 30 Chiều cao 4,0-:-4,5 4,5-:-5,3 5,6-:-6 5,5-:-6,5 vít(mm) Chiều cao vít đùn Ths.Lê Vũ Hải Trong qua trình di chuyển nguyên liệu từ cửa nạp đến đầu tạo hình, nguyên liệu thay đổi trạng thái từ rắn đến mềm cao, chảy nhớt, nên khối lượng riêng thay đổi, trục vít phải có hệ số nén đó, trục vít có dạng sau: Xét mặt học, trục vít có chiều cao không đổi bền Trái lại, xét mặt thiết kế, chế tạo tính kỹ thuật trục vít có bước không đổi ổn định Ths.Lê Vũ Hải 9/11/2014 Sơ đồ dạng số loại vít thông dụng Ths.Lê Vũ Hải Dạng e với vùng phối liệu từ đến 10D thường sử dụng cho gia công loại nhựa dễ chảy, bền nhiệt PE, PB, PA, PUB, PC Với loại nhựa có điểm nóng chảy rõ ràng PS dạng vít thường dùng f Còn để gia công loại nhựa ABS, CA, PVC, người ta dùng vít a Ths.Lê Vũ Hải Một kích thước có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm chiều dài trục vít, ảnh hưởng đến thời gian lưu lại nguyên liệu máy Tùy theo mục đích sử dụng, chiều dài trục vít thay đổi khoảng rộng Gia công cao su, chiều dài vít so với đường kính L/D biến thiên từ đến Gia công nhựa nhiệt dẻo, L/D từ 15 -:- 20 Phần cấp liệu chiếm khoảng 50%, phần phối liệu khoảng 25% Ths.Lê Vũ Hải Chiều dài vùng phân chia trục vít có tính chất quy ước quan trọng, chiều dài vùng phối liệu Những máy có chiều dài vùng phối liệu ngắn thông số nhiệt độ, áp suất, suất biến động Trái lại, máy có chiều dài vùng phối liệu dài thông số ổn định đồng thời áp suất lớn hơn, phải có hệ số ma sát nhỏ nguyên liệu gia công với bề mặt trục vít, yếu tố đảm bảo suất cao hệ số ma sát vật liệu polyme bề mặt trục vít phải bé hệ số ma sát bề mặt xylanh Trong nhiều máy để đảm bảo điều kiện trên, phải tiến hành làm nguội xylanh Ths.Lê Vũ Hải Ths.Lê Vũ Hải C- Xylanh Chế tạo thành lớp: lớp chịu lực, lớp chịu ma sát ăn mòn thay dễ dàng Tùy theo cách đốt nóng, lớp có hay vỏ Những máy dùng để gia công cao su thường có vỏ để gia nhiệt nước, tác nhân nhiệt khác, đòi hỏi nhiệt độ không cao, có yêu cầu kiểm soát nhiệt chặt chẽ Ths.Lê Vũ Hải 9/11/2014 Còn dùng gia công chất dẻo, vỏ thường lớp, đốt nóng điện trở đòi hỏi nhiệt cao Làm nguội nước bố trí vùng cấp liệu , có van điều chỉnh lượng nước để làm nguội xuống nhiệt độ mong muốn Xy lanh ống thành đặt cố định giá đỡ Bộ phận đỡ xy lanh phải đảm bảo xy lanh giản nỡ theo chiều dài nung nóng co lại làm nguội D- Đầu tạo hình Bộ phận giữ nhiệm vụ tạo hình sản phẩm, tính đa dạng sản phẩm đùn nên đầu tạo hình đa dạng: đầu tạo hình màng mỏng, đầu tạo hình ống, đầu tạo hình bọc dây dẫn, đầu tạo hình profile… Ths.Lê Vũ Hải Đầu tạo hình Ths.Lê Vũ Hải Sơ đồ cấu tạo số đầu tạo hình tiêu biểu a/ Đầu tạo hình phẳng kiểu đuôi cá b/ Đầu tạo hình phẳng kiểu ống góp - Khi khỏi đầu khuôn , dòng nhựa có xu hƣớng khôi phục lại trạng thái ban đầu, đƣợc gọi tƣợng trƣơng phồng Ths.Lê Vũ Hải Đầu tạo hình sản xuất ống phôi ống Để sản suất ống sản phẩm hình rỗng ngƣời ta sử dụng đầu tạo hình bên có lõi Các chi tiết cố định lõi tách dòng chảy gây bất đẵng hƣớng dòng chảy Để khắc phục ngƣời ta thu hẹp mặt cắt ngang dòng chảy sau chi tiết Không khí đƣợc thổi vào lỏi với áp lực cao để tạo đƣờng kính Áp suất khoảng 0.5 – bar Ths.Lê Vũ Hải Đầu tạo hình sản suất màng ống Thực chất công nghệ tạo ống, sau đƣợc thổi khí nén Tiếp theo lăn ép thành phẳng để dể cuộn 9/11/2014 Ngoài phận trên, máy đùn có phận khác lưới lọc, hướng dòng, … Đầu tạo hình bọc dây dẫn Ths.Lê Vũ Hải Ths.Lê Vũ Hải Tính toán đầu tạo hình Thiết kế đầu tạo hình cần ý vấn đề: Xác định kích thước phận dẫn nhựa bên đầu tạo hình thích hợp để có tổn thất áp suất nhỏ nhất, đạt xuất cần thiết Xác định hình dạng kích thước phận biên dạng đầu tạo hình để với chi tiết sản phẩm tạo hình đạt kích thước hình dạng cho trước Với yêu cầu thứ 2, đầu tạo hình chia thành loại Ths.Lê Vũ Hải 2- Đầu tạo hình dòng nhựa chảy phận tạo hình phát triển theo hướng, vd: đầu tạo hình kiểu đuôi cá, với loại dòng nhựa chảy qua phận tạo hình xuất biến dạng profil tiết diện sản phẩm Nếu phận tạo hình giống điểm vận tốc vùng có tiết diện lớn lớn vùng có tiết diện nhỏ với thiết bị tiếp nhận kéo căng thông thường, mức độ kéo căng điểm dẫn đến vùng có tiết diện nhỏ, sản phẩm có chiều dày nhỏ Ths.Lê Vũ Hải 1- Đầu tạo hình dòng nhựa chảy phận dẫn nhựa phát triễn theo chiều, vd: đầu tạo hình tròn, ống, … kích thước hình dạng cho trước bảo đảm cách tương đối đơn giản cách kiểm soát mức độ phục hồi cho phép nhựa khỏi đầu tạo hình phận tiếp nhận có tỉ lệ kéo căng thay đổi Ths.Lê Vũ Hải F Lưới lọc đỡ lưới lọc - lƣới thép không gỉ dùng lọc tạp chất khỏi khối nhựa nóng chảy, không cho vào đầu tạo hình - Tấm đỡ lƣới lọc kim loại tròn có khoan nhiều lỗ dùng tạo áp lực ngƣợc để làm tăng hiệu trộn nhựa hóa vít Ths.Lê Vũ Hải 9/11/2014 Tấm chắn Đặt cuối thân máy đùn, kim loại dày, dạng đĩa, có lổ Mục đích: đỡ lƣới lọc, ngăn cản chuyễn động xoáy dòng nhựa nóng khỏi trục vít Tấm chắn hƣớng nhựa chảy theo đƣờng thẳng vào khuôn 2.2.3 Quá trình hoạt động máy đùn Qua cửa nạp, nguyên liệu rớt vào rãnh vít, trục vít quay nguyên liệu tải dần phía trước đến vùng nhựa hóa Trong trình vận chuyển nhiệt cung cấp từ xylanh ma sát, nhiệt độ nguyên liệu tăng lên chuyển từ trạng thái rắn rời, sang mềm cao cuối dạng chảy nhớt liên tục Ở vùng phối liệu nhờ ma sát mà nhựa lỏng đẩy tới trước, tạo áp suất đầu trục vít đẩy nhựa thoát khỏi đầu tạo hình Ra khỏi đầu tạo hình, hình dáng sản phẩm hình thành, sản phẩm cần làm nguội đến trạng thái thủy tinh Ths.Lê Vũ Hải Sản phẩm sau định hình dạng liên tục, tùy theo mục đích sử dụng loại sản phẩm, người ta cắt thành từ đoạn cần thiết Việc làm nguội sản phẩm thoát khỏi đầu tạo hình không khí hay nước Ths.Lê Vũ Hải 2/ Vùng nhựa hóa(làm chảy): vít đóng vai trò nhựa hóa khối hỗn hợp Nguyên liệu vùng hỗn hợp nhựa lỏng nhựa bột, chuyển động nguyên liệu tuân theo qui luật ma sát rắn có bôi trơn, tượng đảo lộn xuất rõ nét 3/ Vùng phối liệu hay nhựa lỏng: Trục vít đóng vai trò máy bơm Nguyên liệu hoàn toàn chuyển sang trạng thái chảy nhớt, chuyển động mang tính chất chuyển động khối, khác với vùng nạp liệu, chuyển động tuân theo qui luật ma sát nhớt với hình thành lớp mỏng Ths.Lê Vũ Hải 2.2.4 Sự biến đổi trạng thái chuyển động nguyên liệu rãnh vít 1/ Vùng nạp liệu: vùng vít giữ chức tải vật liệu Chuyển động nguyên liệu tuân theo qui luật ma sát khô đảo lộn khối vật liệu chưa rõ ràng, chuyển động vật liệu mang đặc điểm chuyển động khối, thay đổi khối lượng riêng kết việc vật liệu bị nén ép rãnh vít Ths.Lê Vũ Hải Tính máy đùn trục vít phụ thuộc vào thực nhiện vụ Trên nguyên tắc tổng quát máy đùn xác định phân tích tính vùng sau kết hợp lại Tuy nhiên vùng phối liệu không bị tải, sử dụng kết phân tích vùng để tính toán vận hành máy Ngoài từ kết phân tích rút số kết luận tổng quát đặc trưng độ đồng nhiệt độ sản phẩm, tốc độ đùn, … Cho nên phần sau tiến hành Ths.Lê Vũ Hải 9/11/2014 phân tích vùng phối liệu máy coi máy bơm loại vít Ths.Lê Vũ Hải Do vít hình xoắn ốc nên vận tốc V phân thành thành phần Vz: hướng dọc theo trục vít Vx: vuông góc với đường trục Ths.Lê Vũ Hải Khi đầu vít bị cản( lưới lọc, đầu tạo hình), áp suất hình thành đầu trục vít Chúng ta xem có dòng chảy ngược hay dòng chảy áp suất ( sai biệt áp suất) hình thành Thực tế dòng chảy này, mà dòng chảy dọc trục bị giảm đầu cản trở, để dễ phân tích, với khái niệm dòng chảy áp suất, xem dòng chảy dọc trục vít tổng dòng chảy nhớt dòng chảy áp suất, tức lưu lượng dòng chảy dọc trục hiệu số lưu lượng dòng chảy nhớt dòng chảy áp suất Ths.Lê Vũ Hải 2.3 Đặc điểm dòng chảy nhựa rãnh vít 4.3.1 Mô tả dòng chảy: Nhựa lỏng di chuyển vít đùn chuyển động tương đối vít so với xylanh Để tính toán, thường xem trục vít đứng yên, xylanh chuyển động quay với vận tốc V = 2.π.R.N Khi xylanh quay, lớp nhựa lỏng tiếp xúc với thành xylanh có vận tốc thành xylanh, vận tốc giảm dần theo bề sâu rãnh vít đáy trục vít Ths.Lê Vũ Hải Nếu đầu trục vít để hở, có dòng chảy: + Dòng chảy dọc trục, Vz, định lưu lượng nhựa đùn + Dòng chảy ngang, Vx, dòng chảy không ảnh hưởng đến lưu lượng đùn nhựa, có tác dụng đảo trộn chất lỏng rãnh vít, tạo động nguyên liệu Dòng chảy đầu vít để hở gọi dòng chảy nhớt hình thành chuyển động tương đối xylanh, lưu lượng dòng chảy lưu lượng cực đại máy đùn Ths.Lê Vũ Hải Khi đầu bị bịt kín hoàn toàn, lưu lượng dọc trục nhựa khg, nghĩa hiệu ứng dòng chảy thuận nghịch Khi áp suất hình thành đầu trục vít cựa đại Ths.Lê Vũ Hải 9/11/2014 Ngoài hai dòng chảy thuận chảy nghịch ảnh hưởng đến lưu lượng vít đùn Chúng ta có dòng chảy rò, chủ yếu sai biệt áp suất nhựa lỏng bên vít Dòng chảy chảy qua khe hở đỉnh vít thành xylanh Sự dòng chảy rò làm giảm lưu lượng chung vít đùn Tuy nhiên khe hở bé nhựa lỏng có độ nhớt cao, tổn thất lưu lượng dòng chảy rò không đáng kể, nên tính toán thường ý đến dòng chảy 2.3.2 Các phương trình xác định đặc tuyến vít a/ Dòng chảy dọc trục Để tính toán lưu lượng áp suất nhựa chảy rãnh vít, với mô hình mặt phẳng song song, dòng chảy rãnh tiết diện chữ nhật t Ths.Lê Vũ Hải Năng suất máy đùn suất M = dòng dọc trục – dòng áp xuất – dòng rò QD = ½ (W.VZ.H ) W = π.D.sinϕ – e Vz= π.D.n.cosϕ D – đường kính trục vít mm n- tốc độ quay trục vít vòng/phút H- độ sâu rãnh vít vùng bơm định lượng mm 𝜑: góc nghiêng cánh vít Ths.Lê Vũ Hải Ths.Lê Vũ Hải Dòng áp suất Qp= 𝐻 𝑠𝑖𝑛𝜑 𝑃 (π𝐷𝑠𝑖𝑛𝜑−𝑒) 12.𝜇.𝑒 : P – áp suất trƣớc đỉnh vít e - bƣớc vít mm 𝜇 – độ nhớt nhựa vùng bơm Ths.Lê Vũ Hải ... Cấu tạo máy đùn trục vít B- Phân loại theo công dùng: Đùn chi tiết dạng profil SX ống mềm SX profil Đùn phôi thổi khí Đùn Do tính chất đơn giản, dễ vận hành công nghiệp polime, máy đùn trục vít... Đầu tạo hình sản suất màng ống Thực chất công nghệ tạo ống, sau đƣợc thổi khí nén Tiếp theo lăn ép thành phẳng để dể cuộn 9/11/2014 Ngoài phận trên, máy đùn có phận khác lưới lọc, hướng dòng, …...9/11/2014 • Máy đùn trục vít Đối với máy nhiều trục, trục có thề ăn khớp không ăn khớp, quay chiều hay ngược chiều Do cấu tạo truyền động phức tạp, nên máy nhiều trục sử dụng công nghiệp đùn tạo hình,