Trong quá trình ép phun có rất nhiều thông số ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm như là: áp suất phun, vận tốc phun, thời gian phun…Mỗi một thông số ép phun sẽ tác động đến chất lượng sản phẩm theo những cách khác nhau. Ví dụ, sản phẩm sau khi ép phun bị thiếu hụt điều này có thể gây ra do: vận tốc phun thấp, áp suất phun thấp…, sản phẩm sau khi ép phun bị bavia do: áp suất phun quá cao, lực kẹp nhỏ...Vậy tùy thuộc vào yêu cầu công nghệ cụ thể của chi tiết mà chúng ta sẽ cần phải xem xét và nghiên cứu những thông số ép phun nào.
a. Áp suất phun (Injection pressure): phụ thuộc vào độ sụt giảm áp suất xảy ra khi lòng khuôn được điền đầy.
Học viên: Phạm Anh Tuấn – 11BCTM 52
Độ sụt giảm áp suất phụ thuộc vào thuộc tính dòng chảy của vật liệu như: độ nhớt, tốc độ dòng chảy và hình dạng đường đi của dòng chảy (cao, rộng, dài). Áp suất phun thường nằm trong khoảng 500 bars đối với chi tiết dày tới 1500 bars đối với chi tiết mỏng có đường điền đầy dài. Áp suất phun phải đủ lớn để điền đầy 99% chi tiết và để tránh một số khuyết tật như: co ngót, lỗ rỗng, không điền đầy nếu áp suất phun quá cao có thể gây ra bavia, vết cháy, kẹt trong khuôn hoặc cong vênh chi tiết.
b. Áp suất giữ áp (hold pressure): chống lại áp suất dư sau quá trình điền đầy khuôn, áp suất giữ để bù lại phần co ngót của chi tiết trong quá trình điền đầy và chống lại lực của dòng chảy đập vào bề mặt khuôn. Áp suất này lấy theo áp suất phun trong khoảng: Pgiữ = 50- 90% Pphun.
c. Tốc độ phun (Injection speed): phụ thuộc vào chiều dày của chi tiết ép phun, sử dụng tốc độ phun thấp với chi tiết dày, sử dụng tốc độ phun cao với chi tiết mỏng. Nếu tốc độ phun quá cao có thể gây ra một số hiện tượng như: ứng suất dư, quá nhiệt, chi tiết bị cháy. Tuy nhiên, nếu tốc độ phun thấp thì gây ra đường hàn và vết dòng chảy.
d. Nhiệt độ khuôn (Mold temperature): Nhiệt độ khuôn là cực kỳ quan trọng vì nó ảnh hưởng đến toàn bộ thuộc tính của sản phẩm (về mặt thẩm mỹ và thuộc tính vật lý), nhiệt độ khuôn phụ thuộc vào từng loại nhựa sử dụng. Các ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn đến sản phẩm ép phun là:
Nhiệt độ khuôn cao: sản phẩm điền đầy tốt trong khuôn, thuộc tính vật lý tốt hơn nhưng thời gian làm lạnh lâu hơn. Vì thế, làm tăng tổng thời gian chu kỳ, lý do sử dụng nhiệt độ khuôn cao để tăng đặc tính của sản phẩm, tăng sự trao đổi nhiệt.
Học viên: Phạm Anh Tuấn – 11BCTM 53
Nếu nhiệt độ khuôn thấp gây ra một số khuyết tật vấn đề điền đầy lòng khuôn, ứng suất dư trong sản phẩm và ảnh hưởng đến mặt sản phẩm: bề mặt nhám, đường hàn. Lý do sử dụng nhiệt độ khuôn thấp là để giảm thời gian chu kỳ. Tuy nhiên, kết quả cuối cùng giảm năng suất sản xuất bởi vì mức độ phế phẩm lớn.
e. Thời gian phun (injection time): Thời gian điền đầy quyết định đến hiệu suất quá trình ép phun, phản ảnh chất lượng của khuôn ép, hệ thống ép. Quyết định đến chất lượng và giá thành sản phẩm.
f. Nhiệt độ nóng chảy của nhựa (melt temperature): Nhiệt độ nóng chảy của nhựa thường cài đặt được phụ thuộc vào từng loại vật liệu cụ thể. Nhiệt độ này nên cao hơn từ 20-25 F so với nhiệt độ nóng chảy yêu cầu của nhiệt nhựa để điền đầy chi tiết trong quá trình ép phun. Nhiệt động nóng chảy quá cao có thể gây ra một số các khuyết tật như là: vết lõm, cong vênh, co ngót và lỗ trống bên trong vật liệu. Hiện tượng chi tiết giòn, dễ gãy có thể bị gây ra bởi cả 2 trường hợp: nhiệt độ khuôn quá cao hoặc nhiệt độ khuôn quá thấp. Nếu nhiệt độ khuôn quá thấp sản phẩm thường gặp một số khuyết tật như: đường hàn, bề mặt xấu, chi tiết không điền đầy.
g. Thời gian giữ áp (hold time): Cần đủ lớn đủ để quá trình làm lạnh chi tiết đến nhiệt độ đông đặc trước khi lấy chi tiết ra khỏi khuôn. Nếu thời gian làm lạnh ngắn có thể làm tăng sự co ngót, cong vênh, vết lõm xuất hiện trên chi tiết. Theo kinh nghiệm tgiữ = t phun x 1.2.
1.8 Các loại lỗi trong ép phun
1.8.1 Rỗ khí
1.8.2 Đốm cháy
1.8.3 Sản phẩm bị giòn
Học viên: Phạm Anh Tuấn – 11BCTM 54
1.8.5 Chóc bề mặt
1.8.6 Sản phẩm không được điền đầy
1.8.7 Sản phẩm bị đổi màu 1.8.8 Mắt cá 1.8.9 Ba via 1.8.10 Vết dòng chảy 1.8.11 Co ngót 1.8.12 Cong vênh 1.8.13 Vết bẩn, sọc đen 1.8.14 Sự tạo đuôi 1.8.15 Đường hàn 2. Đặt vấn đề
2.1 Tầm quan trọng của lỗi đường hàn.
(Nêu ra tầm quan trọng của lỗi đường hàn. Trong thực tế lỗi đường hàn có một vai trò quan trọng ntn?)
2.2 Định hướng & phương pháp nghiên cứu:
Trước đây, để xử lý đường hàn thì theo các nghiên cứu của các tác giả trên nhiều nước, có các cách như sau:
Tao C. Chang & Ernest Faision trong “Optimization of weld line quality in injection molding using experimental design approach” [4] và Cheng-Hsien Wu & Wan-Jung Liang trong
“Effects of Geometry and Injection-Molding Parameters on Weld-Line Strength” [5] đã sử dụng phương pháp Taguchi tiến hành nhiều thử nghiệm bằng cách thay đổi một nhân tố trong một lần và giữ nguyên các nhân tố khác. 4 tham số quy trình ép phun: nhiệt độ nóng chảy, áp lực nén, tốc độ phun, nhiệt độ khuôn được phát
Học viên: Phạm Anh Tuấn – 11BCTM 55
hiện là có ảnh hưởng nhiều nhất (theo thứ tự sắp xếp). Sau đó các tác giả đã chọn ra bộ thông số tối ưu nhất cho quá trình ép phun để giảm thiểu tối đa số lượng và kích thước đường hàn. Ngoài ra đối với việc ép phun các vi cấu trúc, các tác giả còn đề cập đến kích thước mặt cắt ngang của các vi cấu trúc cũng ảnh hưởng lên đặc tính cơ học của sản phẩm còn lớn hơn cả các tham số quy trình qua thí nghiệm với 5 mẫu thử với các mặt cắt ngang khác nhau được đúc ép phun cùng lúc có hoặc không có đường hàn để dẫn đến so sánh và đưa ra kết luận.
Keun Park, Dong-Hwi Sohn & Kwang-Hwan Cho trong
“Eliminating weldlines of an injection-molded part with the aid of high-frequency induction heating” [6] thì lại đưa ra một cách để loại bỏ đường hàn bằng phương pháp nung cảm ứng cao tần. Trong nghiên cứu này, một cuộn cảm hình elip được đưa vào để nung nóng hiệu quả các vị trí được dự đoán xuất hiện đường hàn trên bề mặt đúc, sử dụng phần mềm mô phỏng Moldflow Plastic Insight.
M.Zhai, Y.C.Lam & C.K.Au trong “Runner sizing and weld line positioning for plastics injection moulding with multiple gates“ [7] thì tiếp cận và chỉ rõ được vị trí của những đường hàn bằng việc đo kích cỡ các các kênh dẫn (runner) trong ép phun đa cổng với điều kiện tối ưu hóa vị trí cổng phun. Bằng việc thử nghiệm ép phun đa cổng với các kích thước runner khác nhau, các tác giả đã đưa ra được phương pháp để điều khiển dòng chảy để dẫn đến việc hình thành đường hàn ở tại những vị trí thuộc vùng không khuyết tật. Tuy nhiên tác giả cũng đánh giá đây chỉ là một phương pháp thích hợp để kết hợp song song.
Học viên: Phạm Anh Tuấn – 11BCTM 56
- Sử dụng công cụ CAE để phát hiện các đường hàn tiềm tàng.
- Sử dụng phương pháp thực nghiệm để quan sát các lỗi đường hàn trong thực tế với một mẫu nhựa tương ứng với mẫu CAE đấy để tìm ra cái thực tế liên quan đến đường hàn.
3. Nội dung
Để đạt được mục đích nghiên cứu là ứng dụng phần mềm CAE trong phân tích khuôn nhựa để phân tích và khắc phục các lỗi khi ép phun sản phẩm vỏ điện thoại di động SHG sử dụng nhựa PCEH1050, thông qua kết quả mô phỏng với kết quả thực nghiệm ép phun thực tế để từ đó chọn các chế độ ép phun hợp lý. Luận văn gồm các nội dung sau:
3.1 Tìm hiểu cơ chế phát sinh đường hàn và định lượng đường hàn. 3.2 Sử dụng công cụ mô phỏng để xác định vị trí các đường hàn. 3.3 So sánh các cấu hình kênh dẫn liệu khác nhau.
3.4 Đo đạc trên các mẫu thực nghiệm để xác định đường hàn trong thực tế.
4. Tiểu kết
Trong chương 1, tác giả đã trình bày một cách tổng quan về công nghệ ép phun, xoay quanh các vấn chính: quá trình phát triển công nghệ ép phun, các loại máy ép phun, sản phẩm của công nghệ ép phun, vật liệu ép phun. Thêm vào đó, tác giả cũng đi sâu vào tầm quan trọng của lỗi đường hàn trong đúc ép phun, các nghiên cứu về lỗi này ở một số tác giả trên thế giới. Cuối cùng tác giả đề ra định hướng và phương pháp nghiên cứu của mình để khắc phục đường hàn và giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài.
Học viên: Phạm Anh Tuấn – 11BCTM 57