Để hiệu chỉnh nhiệt độ khuôn và để thời gian làm mát thấp, ta phải biết đặt hệ thống làm nguội tại vị trí nào để thuận tiện cho việc thiết kế, làm nguội cho sản phẩm và phải dùng hệ thống làm nguội gì. Điều này rất quan trọng vì hệ thống làm nguội chiếm 50-60% toàn bộ thời gian của chu kì khuôn. Vì thế quá trình làm nguội rất quan trọng để làm giảm thời gian của cả chu kỳ.
Mục đích của hệ thống làm nguội:
- Ổn địnhnhiệt cho khuôn để nguyên liệu nhựa có thể giải nhiệt đều.
- Giải nhiệt nhanh, tránh trường hợp nhiệt giải không kịp, gây nên hiện tượng biến dạng sản phẩm gây ra phế phẩm
- Giảm thời gian chu kì đúc và tăng năng suất sản xuất. Chọn kích thước kênh nguội: [2, trang 96]
36
Hình 2.24 Kích thước kênh làm nguội
Bảng 2.1. Kích thước làm nguội thiết kế [2, Bảng 1.5.6.1, Trang 96]
W D a b Bề dày thành sản phẩm mm (inch) Đường kính kênh làm nguội mm (inch) Khoảng cách từ tấm kênh làm nguội đến thành sản phẩm Khoảng cách giữa 2 tấm kênh dẫn nguội 2(0.08) 8÷10(0.30÷0.40) 2÷4(0.08÷0.16) 10÷12(0.40÷0.47) 2÷2.5d 2÷3d 4÷6(0.16÷0.24) 12÷14(0.47÷0.55)
Dựa vào bảng 2.1 ta chọn các kích thước kênh làm nguội:
+ Theo chiều dày (w) của thành sản phẩm là 2mm ta chọn được đường kính kênh làm nguội d = 8 mm.
+ Khoảng cách từ tấm kênh làm nguội đến thành sản phẩm chọn (a) là 20mm và (b) là 45 mm.
+ Chất làm nguội được sử dụng là nước ở nhiệt độ 250C.
- Ở phần khuôn âm ta khoan lỗ làm mát bình thường dạng xen kẽ. Còn ở phần lõi ta không thể khoan thủng bề mặt cho nên ta sử dụng vách ngăn. Vách ngăn đặt chân của chi tiết. Kích thước vách ngăn: L = 127 mm. L1 = 7 mm. S = 1.5 mm. B = 16 mm.
37
Lỗ vít lục giác có đường kính là 5 mm.
Hình 2.25. Vách ngăn phẳng
Hình 2.26. Vách ngăn phẳng 2D
- Kênh làm nguội phải được khoan tạo độ nhám để tạo ra sự chảy rối bên trong kênh. Dòng chảy rối trao đổi nhiệt tốt hơn không rối (chảy tầng) từ 3 5 ÷ lần
. - Dòng chảy rối trao đổi nhiệt tốt hơn.
- Dòng chảy rối đặt trưng bởi số Reynold. Khi số Reynold > 10000 ta có dòng chảy rối. Trạng thái dòng chảy tra theo:
- Số Reynold có thể được tính theo công thức sau: [3, trang 95]
𝑅𝑒 = 𝑝 𝑥 𝑈 𝑥 𝑑𝑛 Trong đó:
ρ –Tỉ trọng riêng của chất làm nguội ( kg/m3 ). U–Vận tốc trung bình của dòng chất làm nguội (m/s).
d –Đường kính kênh làm nguội (m).
η –Hệ số nhớt của chất làm nguội (m/s2 ).
38
𝑅𝑒 = 1000.5.0,01
0.897. 10−6 = 557413 > 10000 Vậy trạng thái chảy của nước làm mát là chảy rối.
2.12.3 Tính toán lượng nước cho quá trình làm mát
Lưu lượng nước được bơm vào hệ thống làm lạnh cho khuôn trong quá trình ép (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
phun phụ thuộc vào nhiều yếu tốnhư: đường kính kênh dẫn, chiều dài kênh dẫn, nhiệt
độkhuôn…Dựa vào thực nghiệm, chọn lưu lượng nước tương ứng với đường kính kênh
dẫn. Với đường kình kênh dẫn là 10mm, ta chọn lưu lượng nước cho hệ thống làm nguội
là 3,41 (lít/phút) [11, trang 113].
2.12.4 Tính toán thời gian làm nguội
Thời gian làm nguội là thời gian từlúc khuôn bắt đầu chịu tác động của áp suất giữkhuôn cho đến trước khi mở khuôn ra. Thời gian làm nguội được xem như là một
hàm số của: nhiệt độkhuôn, nhiệt độ chảy dẻo, tính chất vật liệu đem phun ép, và chiều
dày của sản phẩm.
Thời gian làm nguội tối thiểu được tính theo công thức sau [1, trang114]: 𝑡𝑐 =∝ × 𝜋ℎ22 × ln (𝜋4 × (𝑡𝑀 − 𝑡𝑊
𝑡𝐸 − 𝑡𝑊) (3.2) Trong đó:
h: chiều dày của sản phẩm (m) α: độ khuếch tán nhiệt
Sản phẩm ghế nhựa được chế tạo bằng nhựa PP. Tra thông số vật liệu từcơ sở dữ
liệu của phần mềm Modex 3D, chúng ta có được các đặc tính của nhựa PP ở nhiệt độ
2300C như sau:
- Nhiệt dung riêng: Cp = 3200 (J/kg0C)
- Khối lượng riêng: p = 0.91 (g/cm3) = 910 (kg/m3)
- Hệ số dẫn nhiệt: k = 0.16 (W/m0C)
Các thông số kĩ thuật ảnh hưởng đến quá trình phun ép của sản phẩm nhựa:
- Nhiệt độ sản phẩm: TE = 930C - Nhiệt độ khuôn: TW = 500C - Nhiệt độ chảy dẻo: TM = 2300C
39
Độ khuếch tán nhiệt được tính toán theo công thức sau [11, trang114]: ∝ = 𝜌 × 𝐶𝐾 𝑝 = 910 × 32000.16 = 5.5 x 10-8
Sản phẩm có chiều dày lớn nhất là 4mm ta tính được thời gian làm nguội tối thiểu,
thay vào công thức (3.2) ta được:
𝑡𝑐 =∝ × 𝜋ℎ2 2 × ln (𝜋4 × (𝑡𝑀 − 𝑡𝑊 𝑡𝐸 − 𝑡𝑊) = (5.5×10(4×10−8−3)× 𝜋)2 2 × ln (4𝜋 × (230−5093−50)) = 50 (𝑠) 𝑡 = 𝑡𝑐+ 30%. 𝑡𝑐 = 50 + 30%. 50 = 65(𝑠) Vậy thời gian làm nguội tối thiểu của sản phẩm là 65(s)