Hình 3.95: Kết qỐ phân tích cong ốênh, co rút
D ới sử nh h ng c a nhiệt độ, áp su t vật liệu biến d ng trong quá trình ép phun, sau quá trình b o áp nhiệt độ trong khuôn gi m dần tới nhiệt độ m khuôn, s n phẩm có xu h ơng bị ngót đi. Nếu l ợng nhựa không đ bù vào cho sự co ngót thì s n phẩm sẽ bị hụt kích th ớc. Để gi m quá trình này, áp su t ép phun ph i tăng lên, đồng th i quá trình làm nguội ph i chậm và đồng đều hơn để l ợng co ngót đồng đều hơn.
Sự cong vênh s n phẩm là do quá trình làm nguội ch a đúng theo yêu cầu, ng su t d làm cho s n phẩm bị u n cong theo các h ớng khác nhau do bề dày s n phẩm khác nhau.
5Tham kh o Luận văn Cao học: Nghiên c u tăng bền cho vật liệu nhựa và composite trong công nghệ ép phun, Nguyễn Văn Sơn, ĐHSPKT.TPHCM 2011.
Nh vậy, sự cong vênh vẫn nằm trong ph m vi cho phép. Cong vênh và co ngót là không thể tránh kh i do đặc tính c a vật liệu polymer.
3.3.8.Phân tích ng suất d :
Hình 3.106: Phân b ứng sỐất dư trước khi thiết kế hệ th ng làm mát.
Hình 3.117: Phân b ứng sỐất dư saỐ khi thiết kế hệ th ng gi i nhiệt
ng su t d tồn t i bên trong s n phẩm do quá trình ép phun l ợng nhiệt th t thoát vào trong khuôn không đều. Quá trình làm nguội s n phẩm
6
,7 Tham kh o Luận văn Cao học: Nghiên c u tăng bền cho vật liệu nhựa và composite trong công nghệ ép phun, Nguyễn Văn Sơn, ĐHSPKT.TPHCM 2011.
không cân bằng dẫn đến ng su t d làm cho s n phẩm bị cong vênh hoặc l ợng nhựa đ a vào không đ , d áp sẽ phát sinh ba via.
Dựa vào kết qu phân tích trên cho th y, ng su t d tr ớc khi thiết kế hệ th ng làm mát lớn nh t là: 110MPa ( trên s n phẩm), 117.7 MPa ( trên kênh dẫn). ng su t d cho thép đ i với nhựa PP ( Polypropylen) là: 85 – 130MPa.
Để làm gi m ng su t d , thiết kế kênh làm mát đi ngang qua gần kênh dẫn và s n phẩm để làm nguội đồng đều hơn. Kế qu phân tích sau khi thiết kế hệ th ng làm mát, ng su t trên s n phẩm là 92.06 MPa, trên kênh dẫn là 35.25MPa.
3.3.9. Phân tích đ ờng hàn:
Đ ng hàn xu t hiện do sự gặp nhau c a các dòng ch y. Khi ch y qua các khe, vách hoặc các đ o, dòng ch y phân tán, nh ng do quá trình m t nhiệt nên khi các dòng ch y hòa vào nhau thì không còn tính liên kết.
Đ ng hàn nh h ng x u đến độ bền và tính thẩm mĩ c a s n phẩm. Để h n chế đ ng hàn, có thể tăng nhiệt độ, áp su t phun, m rộng kênh dẫn và điểm phun, thay đổi vị trí các điểm phun để dòng ch y dễ dàng hơn. Mỗi thay đổi đều ph i thực hiện trình tự phân tích từ đầu.
Với thiết kế d ng khuôn 3 t m có kh năng ngắt đuôi keo tự động, kênh dẫn đ ợc xắp theo hình cung để cân bằng dòng ch y. Kết qu phân tích trên hình 3.12 dự đoán đ ng hàn có thể nằm trên các góc c a kênh dẫn, nh vậy với những vị trí này thì không nh h ng đến s n phẩm sau khi ép phun.
Hình 3.128: KếtqỐ phân tích dự đoán đường hàn.
3.3.10.B ng tổng hợp phân tích:
Kết qu đánh giá sau khi tính toán đư đánh giá đ ợc với các thiết kế đề ra phù hợp và có thể gia công thiết kế, s n phẩm sau khi ép phun có d ng và kích th ớc nằm trong ph m vi cho phép c a mẫu thử.
Sau khi phân tích và thay đổi các thông s kỹ thuật, kết qu c a quá trình tổng hợp để đánh giá sơ bộ tình tr ng s n phẩm và tiến hành cài đặt các th ng s ép phun trên máy ép.
B ng tổng hợp đ ợc trình bày chi tiết d ới đây:
B ng 3.2: Tổng hợp kết qỐ phân tích
Ch ng 4
CÔNG TÁC CHU N B THệ NGHI M
4.1. Cấu t o c a v t li u nghiên c u:
*Nguyên ốật liệỐ dùng cho nghiên cứỐ: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhựa Polypropylene nguyên sinh có tên th ơng m i là MoplenRP348N đ ợc s nxu tt i Thái Lan b i HMC Polymers Company Limited
Phụ gia Na10MB3A đ ợcs nxu tt iĐ cb i BYKKometraGmbH.
Phụ gia bôi trơn khuôn TLPA 1011
Nhựa Polyproylene
Lo i nhựa polypropylene có tên th ơng m i là Moplen RP348N đ ợc s n xu t t i Thái Lan b i HMC Polymers Company Limited và có các thông s kỹ thuật nh sau:
Tính chất K t qu Tiêu chu n th
T c độ dòng ch y 0,1g/phút
Melt flow rate, dg/min 11
Kh i l ợng thể tích (g/cm3 )
Specific Gravity 0,90
Độ bền kéo (Mpa)
Tensile strength at yield 29
Độ co dưn (%)
(Elongation at yield) 13
Mô dun đàn hổi (Mpa)
Flexural modulus 1050
Độ bền va đập (J/m) 64
Nhiệt độ ch y mềm 455 kPa (0 C)
Deflection temperature, at 455 kPa 86 Nhiệt độ nóng ch y 0
C 170
Chất ph gia:
Ch t phụ gia để tăng bền cho PP có tên th ơng m i là Na10MB3A đ ợc s n xu t t i Đ c b i BYK Kometra GmbH. Có một s đặc tính sau:
Thành phần: Polypropylene, maleic anhdryde
Tính chất: Appearance Melt Index ( 1900C / g/10’) Bulk density Clear pellet Approx. 20 0.93 – 0.4 Nucleating agent content (%)
B ng 4.2: Tính chất của chất trợ tương hợp
Ph gia bôi tr n
Phụ gia bôi trơn đ ợc sử dụng là TLPA-1011 đ ợc s n xu t t i Đ c b i BYK Kometra GmbH. Có một s đặc tính sau:
Thành phần:
Tính ch t: Kh i l ợng thể tích 530kg/m3; hàm l ợng sử dụng 0,25% – 1,5%
4.2.Máy móc trang thi t b ph c v cho quá trình nghiên c u: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Máy móc, trang thiết bị phục ốụ cho qỐá trình nghiên cứu
Máy ép phun
Khuôn để gia công mẫu thử
Th ớc kẹp, độ chính xác: 0,02mm
Cân điện tử, độ chính xác: 0,01gam và 0,0001gam
Đồng hồ đo th i gian, độ chính xác: giây
Nhiệt độ, áp su t phun đ ợc thể hiện chi tiết trên b ng ma trận thí nghiệm.
Điều chỉnh t c độ quay trục vít nh sau: Vận t c trục vít là 1000 vòng/ phút.
Cho hỗn hợp nguyên liệu bột gỗ và nhựa đư định l ợng vào phễu c p liệu
Sau khi cho nguyên liệu vào phễu c p liệu, nguyên liệu sẽ đ ợc làm nóng ch y và đùn ra nh lực nén c a trục vít qua các lỗ đầu đùn thành d ng sợi
(đ ng kính 3.2 mm). Sợi gỗ nhựa sau khi ra kh i đầu đùn đ ợc làm nguội tự nhiên trong không khí trên băng t i. Giai đo n làm nguội đây khác với giai đo n t o h t nhựa do h t gỗ - nhựa t o ra nếu làm nguội bằng buồng n ớc sẽ làm cho h t gỗ - nhựa hút n ớc, gây khó khăn trong việc xác định các tính ch t. Vì vậy ta chọn ph ơng pháp làm nguội bằng không khí Sau khi sợi gỗ - nhựa đư nguội thì đ ợc cắt nh b i máy băm. Cu i cùng cho ra h t gỗ - nhựa có đ ng kính trong kho ng 2 – 5 mm.
Máy ép phun
Hình 4.1: Máy ép –phỐn ốà khỐôn ép mẫỐ thử
Đ i với những chi tiết có kích th ớc nh , hình dáng ph c t p ta nên dùng ph ơng phápép phun để t o s n phẩm.
Chu kỳ ép phun gồm có 4 giai đo n:
a) Giai đo n kẹp: Lúc đầu cụm kìm đóng khuôn l i r t nhanh nh ng sau đó chậm dần cho đến khi khuôn đóng hoàn toàn. Khi khuôn đư đóng cũng là lúc áp lực kiềm r t lớn đ ợc t o ra để ch ng l i áp su t cao từ dòng nhựa bắn vào khuôn.
Hình 4.2: Ảiai đo n kẹp
b) Giai đo n phun: Nhựa nóng ch y đ ợc phun vào khuôn r t nhanh do trục vít tiến về phía tr ớc. Lòng khuôn gần nh đ ợc điền đầy (điền đầy kho ng 95% lòng khuôn) thì quá trình định hình s n phẩm diễn ra do lòng khuôn có nhiệt độ th p hơn. Nhựa nóng sẽ nguội dần và x y ra hiện t ợng
ảình 4.3: Ảiai đo n phỐn
c) Co rút. Do đó, một l ợng nhựa nữa ( kho ng 5%) sẽ tiếp tục đ ợc phun vào để bù trừ vào sự co rút cho đến khi miệng phun bị đặc c ng l i. Gọi đây là quá trình kiềm, ngăn dòng ch y ng ợc c a nhựa qua miệng phun.
d) Giai đo n làm nguội: Khuôn vẫn đ ợc đóng và nhựa nóng trong lòng khuôn đ ợc làm nguội cho đến khi đ độ c ng để có thể đẩy đ ợc r i kh i khuôn. Trong su t giai đo n này trục vít vẫn quay và lùi dần l i để chuẩn bị cho lần phun kế tiếp.
Hình 4.4: Ảiai đo n làm ngỐội
e) Giai đo n đẩy: Trong giai đo n này cụm kìm làm ch c năng m khuôn ra một cách nhanh ch ng và an toàn. Lúc đầu, cụm kìm m khuôn một cách chậm ch p và sau đó là nhanh dần cho đến lần cu i hành trình thì nó chuyển động ch m l i để tránh va đập m nh. Khi khuôn m ra thì t m đẩy c a khuôn bị cần đẩy c a máy đẩy về phía tr ớc để lói s n phẩm ra kh i khuôn.
Khi s n phẩm r i kh i khuôn thì cần đẩy sẽ hồi về để sẳn sàng cho một chu kỳ ép phun kế tiếp.
Th i gian làm l nh 18s, Th i gian ép 45s
B ng 4.3: Thông s kỹ thỐật của máy ép phỐn SW-120B
Th c kẹp, độ chính xác: 0,02mm
Đặc điểm:Có tính đa dụng (dùng để đo kích th ớc ngoài, kích th ớc trong,
đo chiều sâu) ph m vi đo rộng, độ chính xác t ơng đ i cao, dễ sử dụng.
CấỐ t o:Hàm đo trong, hàm đo ngoài, hàm c định, hàm động, ch t hưm, đo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sâu và thân th ớc, Đơn vị mm/inch.
Cách sử dụng: Cách đo:
Tr ớc khi đo cần kiểm tra xem th ớc có chính xác không.
Ph i kiểm tra xem mặt vật đo có s ch không.
Khi đo ph i giữ cho hai mặt phẳng c a th ớc song song với kích th ớc cần đo.
Tr ng hợp ph i l y th ớc ra kh i vị trí đo thì vặn đai c hưm để c định hàm động với thân th ớc chính.
Chú ý: Nếu đo mặt trong c a chi tiết thì ta ph i cộng thêm 10mm với th ớc đơn vị mm
Cách đọc trị s đo:
Khi đo xem v ch "0" c a du xích vào vị trí nào c a th ớc chính ta đọc đ ợc phần nguyên c a kích th ớc trên th ớc chính
Xem v ch nào c a du xích trùng với v ch c a th ớc chính ta đọc đ ợc phần lẻ c a kích th ớc theo v ch đó c a du xích (t i phần trùng nhau).
Cách b o qỐ n
Không đ ợc dùng th ớc để đo khi vật đang quay.
Không đo các mặt thô, bẩn.
Không ép m nh hai m đo vào vật đo.
Cần h n chế việc l y th ớc ra kh i vật đo rồi mới đọc trị s đo.
Th ớc đo xong ph i đặt đúng vị trí trong hộp, không đặt th ớc chồng lên các dụng cụ khác hoặc đặt các dụng cụ khác chồng lên th ớc.
Luôn giữ cho th ớc không bị bụi bẩn bám vào th ớc, nh t là bụi đá mài, phoi gang, dung dịch t ới.
Hàng ngày hết ca làm việc ph i lau chùi th ớc bằng giẻ s ch và bôi dầu m .
Hình 4.6:Thước kẹp
Cơn đi n t , độ chính xác: 0,01gam vƠ 0,0001gam:
Sử dụng 2 lo i cân:
Cân Sartorius CP-324S và Cân Sartorius 612điều do Đ c s n xu t.
Cân Sartorius CP-324S: Đ ợc sử dụng ch yếu trong phòng thí nghiệmcó các thông s kỹ thuật đáng chú ý sau:
Làm từ vật liệu thép không rỉ
Kh i l ợng cân: 4,35 Kg
Màng hình LCD cao 16mm, 7 phím sử dụng
Làm việc t t trong điều kiện nhiệt độ 15 – 40 0C
Sử dụng nguồn AC Adapter 230V
Thông s cân TE612
Độ chính xác: 0.01g (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Th i gian tr l i: 2 giây
Mặt cân làm bằng thép không gỉ
Hiển thị bằng màn hình tinh thể l ng LCD
Kho ng cân: 610g
Cung c p kèm theo AC adapter 220V/50Hz, bao che bụi.
Ch ng 5
TI N HẨNH THệ NGHI M, X Lụ S LI U VẨ ĐÁNH GIÁ K T QU
5.1. Xác đ nh s l ng thí nghi m:
Thí nghiệm đ ợc tiến hành để đánh giá m c độ nh h ng độc lập c a các yếu t đến s c bền kéo c a vật liệu sau khi ép phun.
Kết qu c a thí nghiệm thể hiện m i t ơng quan sự nh h ng c a nhiệt độ, áp su t và tỉ lệ các ch t phụ gia đ i với s c bền kéo đ t c a vật liệu sau khi pha trộn trong công nghệ ép phun.
S thí nghiệm cần tiến hành: n2k n0
Trong đó: k là s yếu tổ nh h ng n0là các giá trị, n0= 3,5,7………..
Từ đó: S l ợng thí nghiệm là 7.
S l ợng thí nghiệm lặp l i cần tiến hành cho mỗi m c thí nghiệm là bao nhiêu để có thể ớc l ợng năng su t trung bình trong kho ng 1,5MPa với độ tin cậy 95%, độ lệch chuẩn là 3 Mpa.
N: s l ợng thí nghiệm cần lặp l i.
Tra b ng 2: với hệ s ý nghĩa p=0.05 thì K =1,96.
16 4 2 2 L N
Lập ma trận qui ho ch thực nghiệm:
Các yếu t đầu vào Các m c Kho ng
biến thiên M c trên M c cơ s M c d ới
Nhiệt độ (t0 ) 210 200 190 10 Áp su t (P) 70 65 60 5 B ng 5.1: Xác lập các yếỐ t đầỐ ốào ốà xác định các mức 70 60 210 190 0 P t N Các yếu t trong hệ
tọa độ tự nhiên Các yếu t hệ tọa độ mư hóa Y
Z1 Z2 X0 X1 X2 1 190 60 + - - 2 190 70 + - + 3 210 60 + + - 4 210 70 + + + 5 200 65 + 0 0 6 200 65 + 0 0 7 200 65 + 0 0 B ng 5.2: ChỐyển hệ trục tọa độ
Đểtăng độ bền c a vật liệu PP, có 2 ph ơng pháp đ ợc sử dụng là:
Sử dụng phụ gia tăng bền cho PP, tên th ơng m i Na10MB3A. Đ ợc s n xu t và cắt nh gi ng nh h t nhựa, màu trong su t. Điểm đặc biệt c a ph ơng pháp này là không làm thay đổi màu sắc c a vật liệu. Tuy nhiên, về mặt kinh tế thì giá thành c a vật liệu này cao g p kho ng 3 lần vật liệu PP nguyên sinh.
Sử dụng thành phần gia c ng nh sợi th y tinh, trong công nghệ ép phun, do kích th ớc điểm phun nh nên không thể sử dụng lo i sợi thông th ng nh các ph ơng pháp chế t o vật liệu composite phổ biến, mà ph i sử dụng lo i sợi đ ợc chế t o d ng h t pha trộn vào trong thành phần nhựa. Do đ ợc pha trộn trong hệ th ng máy ép công nghiệp để b o đ m độ đồng đều c a vật liệu, nên kh i l ợng c a mỗi lần pha trộn cho một lần ép không ít hơn 500 kg. H t nhựa có ch a ch t gia c ng này sẽ ph i đ ợc pha trộn với các vật liệu PP nguyên sinh để ép phun vào lòng khuôn, hoặc sử dụng trực tiếp với tỉ lệ th p hơn. Do những khó khăn về mặt kỹ thuật và do giá c vật liệu cao hơn, nên thông th ng vật liệu PP pha sợi chỉ đ ợc sử dụng h n chế do yêu cầu c a khách hàng. Vật liệu này không