Các sản phẩm nhựa ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong cuộc sống hàng ngày. Ưu điểm của chúng là giá thành rẻ, khối lượng, kích cỡ nhỏ gọn, có thể sản xuất hàng loạt với năng suất cao. Bài viết này trình bày phương pháp để giúp các nhà công nghệ lựa chọn được chế độ ép tối ưu khi gia công sản phẩm nhựa.
HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Tính tốn chế độ ép tối ưu máy ép nhựa The computation of optimal injection mode on plastic injection machine Nguyễn Tuấn Linh1,*, Hoàng Long2, Hoàng Tiến Dũng1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Trường Đại học Bách khoa Hà Nội *Email: tuanlinhck@gmail.com Mobile: 0902079537 Tóm tắt Từ khóa: Chế độ ép; Khn; Máy ép nhựa; Sản phẩm nhựa; Vít ép Các sản phẩm nhựa ngày sử dụng rộng rãi công nghiệp sống hàng ngày Ưu điểm chúng giá thành rẻ, khối lượng, kích cỡ nhỏ gọn, sản xuất hàng loạt với suất cao Để tạo sản phẩm nhựa, ngày thường sử dụng khn để tạo hình sản phẩm máy ép nhựa kiểu vít ép Để tạo sản phẩm có chất lượng tốt đạt suất cao việc tính tốn chế độ ép cho máy yếu tố then chốt Bài báo trình bày phương pháp để giúp nhà công nghệ lựa chọn chế độ ép tối ưu gia công sản phẩm nhựa Abstract Keywords: Injection mode; Molds; Plastic injection machine; Plastic products; Pressed screw Nowadays plastic products are widely used in the industry as well as in everyday life Their advantages are low cost, compact size and mass, being able to be mass-produced with high productivity To create plastic products, molds are currently used in plastic injection machine with pressed screw The computation of injection mode is an important factor to make high quality products and achieve high productivity This paper proposes a method to help technologists select the optimal injection mode in plastic producs manufacture Ngày nhận bài: 15/7/2018 Ngày nhận sửa: 05/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, sản phẩm nhựa sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống ưu điểm chúng giá thành rẻ, khối lượng kích thước nhỏ gọn, sản xuất hàng loạt với suất cao Trong năm gần đây, sản phẩm nhựa ngày đa dạng từ chủng loại, mẫu mã sử dụng nhiều lĩnh vực từ sản phẩm thông dụng đồ dùng gia đình, đồ chơi đến sản phẩm nhựa sử dụng kỹ thuật Bảng trình bày số lĩnh vực sử dụng vật liệu nhựa tốc độ tăng trưởng năm HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Bảng Các lĩnh vực sử dụng vật liệu nhựa tốc độ tăng trưởng ngành công nghiệp nhựa [1] Lĩnh vực công nghiệp Đóng gói Xây dựng Ơ tơ Điện tử Điện dân dụng Dệt may Nội thất Khác Nhựa gia dụng (%) 40,4 26,6 6,8 6,6 3,8 3,8 3,3 6,3 Nhựa kỹ thuật (%) 4,8 3,5 18,6 31,9 8,0 2,5 3,4 24,5 Tốc độ tăng trưởng/năm (%) 4,5 2,5 6,0 3,5 2,5 4,0 3,0 3,5 Để tạo sản phẩm nhựa, ngày thường sử dụng khn để tạo hình sản phẩm máy ép nhựa kiểu vít ép Nguyên tắc làm việc máy ép nhựa kiểu vít ép sử dụng vít ép có hình dạng đặc biệt, lịng ép thiết kế cho thể tích rỗng lòng ép trục ép sau nhỏ, nhựa nén dần phía cuối máy cuối lịng ép, cuối lịng ép có phận hình điều chỉnh khe hở để tạo áp suất ép lớn Trên hình hình ảnh máy ép nhựa kiểu vít ép, hình thể q trình ép phun nhựa vào lịng khn với áp suất lớn Khoang máy, vị trí lắp khn Phễu nạp liệu Vít ép Hình Máy ép nhựa kiểu vít ép Hình Q trình ép phun nhựa vào lịng khn [3] HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Để tạo sản phẩm có chất lượng tốt đạt suất cao việc tính tốn chế độ ép cho máy yếu tố then chốt Sau trình bày phương pháp tính tốn chế độ ép cho sản phẩm cụ thể TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ ÉP TỐI ƯU Trong báo này, tác giả đề xuất tính tốn chế độ ép tối ưu cho sản phẩm thông dụng sống hàng ngày, bát nhựa Hình dạng kích thước sản phẩm hình 3: Vật liệu: PP Khối lượng: 47,2g Hình Kích thước sản phẩm Với sản phẩm nhựa chất lượng bề mặt độ xác hình dạng hai tiêu quan trọng Các yếu tố ảnh hưởng đến hai tiêu là: lực ép (F), hành trình làm việc vít ép (L), tốc độ ép (Q) thời gian chu kỳ làm việc vít ép (t) Các thơng số cần tính tốn lựa chọn theo tiêu làm việc máy theo thơng số vít ép để đạt chất lượng bề mặt độ xác hình dạng theo yêu cầu, gọi thông số chế độ ép tối ưu Sau trình bày phương pháp xác định thông số chế độ ép tối ưu cho sản phẩm bát nhựa hình - Thể tích vật thể: V 47, 64, 675cm3 0, 739 (1) - Tính kích thước vít ép (theo hình 4): 1D 3D 4V 43mm (2) 4V 30mm 3 (3) Với đường kính vít ép 30 ÷ 43, chọn theo tiêu chuẩn máy 32 [2] HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 1D ÷ 3D: Dải tối ưu 3D ÷ 4D: Có thể chọn 4D: khơng sử dụng Hình Thơng số vít ép - Lực ép xác định sau: F = p.Amặt cắt Với Amặt cắt = 14,82 = 172,03 cm2 (4) (5) p áp suất, tra bảng theo máy, p = 250 kg/cm2 [2] Do đó: F = 43 - Xác định hành trình làm việc vít ép: Hình Hành trình làm việc vít ép Chiều dài lớp đệm: Từ ÷ mm với < 40 mm; Từ ÷ mm với > 40 mm [2] Do chọn chiều dài lớp đệm mm Hành trình vít ép: L V 64, 657 80, 4mm A vít ép 3, 22 (6) Tổng chiều dài: Lt = 80,4 + = 85,4 mm - Tốc độ quay vít ép: n vc 60.1000 0,9.60.1000 537(vg / ph) d vít ép 32 (7) HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 - Áp lực tác dụng lên vít ép: bar với vít ép 10 bar với vít ép mài lại [2] - Xác định tốc độ ép thời gian ép: Hình Áp lực tác dụng lên vít ép + Tốc độ ép: 4Q r3 (8) Q - tốc độ ép (lưu lượng dòng chảy); cm3/s; - tốc độ tức thời (tra bảng theo máy); r – bán kính cổng phun Từ ta có: Q r 105. (0,15)3 265, 07cm3 / s (9) + Thời gian ép: te V 0, 24 s Q (10) + Thời gian giữ nhiệt: T Tkhuon r2 t g 0,1729 ln(1, 6023 chay ) a eff Tvao Tkhuon t g 0,1729 1,52 230 20 ln(1, 6023 ) 4,5 s 0, 067 167 20 (11) (12) + Thời gian làm nguội: Thời gian làm nguội chi tiết: s2 T Tkhuon t ct ln( chay ) a eff Tra Tkhuon t ct 32 230 20 ln( ) 24, 25 s 0, 067 65 20 (13) (14) Thời gian làm nguội đậu rót: t dr 0,1792 32 230 20 ln(1, 6023 ) 46, 72 s 0, 067 65 20 Do đó, thời gian làm nguội trung bình: tln = (15) t ct t dr = 35,5 s + Tổng thời gian chu kỳ làm việc, bao gồm: thời gian đóng khn (tđ), thời gian ép (te), thời gian giữ nhiệt (tg), thời gian làm nguội (tln), thời gian mở khuôn (tm) thời gian lấy chi tiết (tlct): HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 t = tđ + te + tg + tln + tm + tlct (16) t = + 0,24 + 4,8 + 35,5 + + = 46,54 s (17) Trên sở thông số tính tốn, ta có biểu đồ chế độ ép hình 7: Hình Biểu đồ chế độ ép KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Đã tính tốn chế độ ép tối ưu đưa biểu đồ chế độ ép, thông số lấy làm kết đầu vào cho việc mơ q trình biến dạng nhiệt sau làm nguội sản phẩm, sau tiến hành kiểm tra chất lượng bề mặt độ xác hình dạng sản phẩm Việc tính tốn nhằm tạo sản phẩm có chất lượng tốt, khắc phục sai hỏng xảy ta trình chế tạo Hình Biểu đồ nhiệt ép nhựa Đối với sản phẩm nhựa, thường xảy tượng nhiệt, co ngót… Dẫn đến phế phẩm Trên hình thể biểu đồ nhiệt mô phương pháp phần tử hữu hạn Có thể thấy HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 nhiệt độ vị trí đậu rót cao giảm dần chảy vào lịng khn, thay đổi thơng số lực ép (F), hành trình làm việc vít ép (L), tốc độ ép (Q) thời gian ép biểu đồ nhiệt thay đổi theo, đặc biệt tăng giảm thời gian chu kỳ làm việc vít ép biểu đồ thay đổi mạnh nhất, tính tốn thơng số chế độ ép không hợp lý dẫn đến phế phẩm Trên hình mơ dạng phế phẩm xảy q trình co ngót nhiệt Trên hình 10 thể sản phẩm thực tế ép máy ép nhựa 80 theo chế độ ép tính tốn (tại Viện Nhựa - Thái Lan) Hình Một dạng phế phẩm co ngót Hình 10 Sản phẩm thực tế KẾT LUẬN Quá trình ép sản phẩm nhựa q trình phức tạp, việc tính tốn chế độ ép tối ưu cần thiết để tạo sản phẩm có chất lượng tốt, nâng cao suất giảm thiểu phế phẩm Đã đưa phương pháp tính tốn chế độ ép với sản phẩm cụ thể, mơ q trình ép máy tính, từ đưa khuyến cáo cho nhà sản xuất để thiết lập chế độ ép tối ưu cho trình ép nhựa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Peerawat Somnuk., 2017 Injection Moulding Technology, Plastics Institute of Thailand [2] Standard Components for Plastic Mold, MISUMI CATALOG 2007 [3] Sakchai., 2017 Plastics Injection Molding, Thailand - Germany Institute ... tính tốn chế độ ép cho máy yếu tố then chốt Sau trình bày phương pháp tính tốn chế độ ép cho sản phẩm cụ thể TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ ÉP TỐI ƯU Trong báo này, tác giả đề xuất tính tốn chế độ ép tối ưu. .. 35,5 + + = 46,54 s (17) Trên sở thơng số tính tốn, ta có biểu đồ chế độ ép hình 7: Hình Biểu đồ chế độ ép KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Đã tính tốn chế độ ép tối ưu đưa biểu đồ chế độ ép, thông số lấy làm... thơng số chế độ ép không hợp lý dẫn đến phế phẩm Trên hình mơ dạng phế phẩm xảy q trình co ngót nhiệt Trên hình 10 thể sản phẩm thực tế ép máy ép nhựa 80 theo chế độ ép tính tốn (tại Viện Nhựa -