Khoảng đẩy :khoảng đẩy phải lớn hơn từ 5đến 10mm so với chiều cao của sản phẩm đ−ợc lấy ra từ khuôn sau
Sau khi sản phẩm đ−ợc đ−ợc đẩy ra,hệ thống đẩy phải trở về vị trí ban đầu để các chốt đẩy không làm hang các lòng khuôn tr−ớc khi đóng khuôn.Vì thế cần một chốt hồi,chốt đẩy và chốt hòi đ−ợc đặt cùng nhau. Phần đỉnh chốt đẩy về lý thuyết chỉ nằm ngang mức so với lòng khuônnh−ng trong thực tế ,có thể là trên d−ới 0,05-0,1.Nhà thiết kế
khuôn phải xem xét với nhà t kế sản phẩm .Có thể có một c lồi hay chồi lõm trên sản phẩmkích th−ớc của chốt đẩy cũng quan trọng.Kích th−ớc của chốt đẩy phụ thuộc vào kích th−ớc của sản phẩm,nh−ng để chế tạo khuôn cần tránh đ−ờng
kính nhỏ hơn 3mm,trừ khi nó cần thiết cho sản phẩm. hiết
hỗ
Thiết kế hệ thống đẩy cần đảm bảo là khonng làm yếu khuôn sau.Nhờ vị trí của sản phẩm và vị trí của chốt hồi ,khoảng trốn cần thiết d−ới tấm đỡ th−ờng dộng mà có thể làm cho tấm đỡ bị uốn cong
đé đặt các chốt đẩy vào đúng vị trí,cần phảI có kiến thức vững vàng để sử lý các trục chặc có thể sảy ra,có thể là trên đ−ờng gân,hoa văn và các phần khác,đặc biệt là chỗ bao quanh phần thép.Khi nhựa đ−ợc làm lạnh sự co lại của nhựa gây lên ứng suất.Nói chung th−ờng đặt chốt đẩy ở chỗ có thể sảy ra trục chặc,nhựa co lại dễ dàng từ trong các thành viên trong quá trình làm lạnh và ở đây 4 chốt đẩy là đủ
16,Bạc dẫn h−ớng chốt
Bạc dẫn h−ớng chốt để tránh hao mòn và hang chốt đỡ,tấm đẩy và tấm giữ do chuyển động mạnh giữa chúng
Chức năng là đ−a khuôn sau và khuôn tr−ớc làm hai phần thẳng hàng bạc dẫn H−ớng nằm ở khuôn sau để dễ điều khiển đẩy sản phẩm ra
Bạc dẫn h−ớng có nhiều loại và nhiều cách chế tạo khác nhau,kiểu bạc dẫn h−ớng dẻ nhất là khoan lỗ chính xác vào tấm khuôn,tuy nhiên sẽ khó sửa chữa khi chi tiết bị mòn.Từ nh−ợc điểm trên các nhà thiết kế đ−a ra ph−ơng pháp tốt hơn mà trong đó bạc dẫn h−ớng d−ới dạng một miếng ghép.Cũng có thể bằng đồng hoặc đồng thau hoặc với dạng sản xuất dạng lớn thì dùng thép đã tôi
17,Chốt đỡ
Chốt đỡ dẫn h−ớng chuyển động và dẫn h−ớng cho tấm 5 khỏi bị cong do áp lực đẩy cao
18,Bạc cuống phun
19.Hệ thống làm nguội khuôn
Nhựa lỏng sau khi vào khuôn đ−ợc làm nguội thật nhanh để đạt đ−ợc hình dạng mà ta mong muốn. Nếu làm nguội khuôn không tốt thì nhựa sẽ gia nhiệt cho khuôn và thế là quá trình định hình sẽ kéo dài làm tăng thời gian chu kỳ ép phun. Do đó hệ thống làm nguội khuôn đóng một vai trò rất quan trọng vì nó quyết định toàn bộ chu kỳ ép phun.
1.Các ph−ơng pháp làm nguội:
1.2.Làm nguội bằng khí: Khuôn đ−ợc làm nguội bằng khí nhờ sự bức xạ nhiệt của thép làm khuôn ra môI tr−ờng xung quanh.
1.3.Làm nguội bằng n−ớc hoặc hỗn hợp Ethylene Glycol và n−ớc:
Đây là ph−ơng pháp đ−ợc sử dụng rộng rãI nhất hiện nay. Theo ph−ơng pháp này,khuôn đ−ợc làm nguội nhờ vào các kênh dẫn chứa chất làm nguội đ−ợc bố trí trong các tấm khuôn.
2.Thiết kế hệ thống kênh làm nguội:
2.1Các bộ phận trong hệ thống:
A: Bể chứa(Collection manifold). B: Khuôn(Mold).
C: ống phân phối n−ớc hoặc hỗn hợp làm nguội(Supply manifold). D: Bơm(Pump).
E: Kênh làm nguội(Regular Cooling Channels). F: ống dẫn(Hoses).
G: Vách làm nguội(Baffles).
2.2.Nh−ỡng điều cần l−u ý khi thiết kế:
-Đảm bảo làm nguội đều toàn sản phẩm. Do đó cần chú ý đến việc làm nguội những phần dày nhất của sản phẩm.
-Kênh làm nguội nên đ−ợc đặt gần mặt lòng khuôn khi có thể để làm nguội tốt hơn.
- Đ−ờng kính kênh làm nguội(th−ờng lớn hơn 8mm) nên không đổi trên toàn bộ chiều dài kênh để tránh cản dòng vì sự ngắt nghẽn sẽ làm cho trao đổi nhiệt không tốt
2-3 0C. Thông th−ờng, nhiệt độ đầu vào nên thấp hơn nhiệt độ khuôn mà ta
mong muốn là 10-200C. Nhiệt chênh lệch giữa chất làm nguội và thành kênh
làm nguội nên nằm trong khoảng từ 2-50C là tốt nhất (theo tài liệu Moldflow).
- Nên chia kênh làm nguội thành nhiều vòng làm nguội. Không nên thiết kế chiều dài kênh làm nguội quá dài vì dễ dẫn đến mất áp và tăng nhiệt trên nó khiến tt v−ợt quá 30C.
- Kênh làm nguội phảI đ−ợc khoan để có độ nhám tạo ra sự chảyrối bên trong kênh. Dòng chảy rối sẽ trao đổi nhiệt tốt hơn dòng chảy không rối (chảy tầng) từ 3-5 lần.
Dòng chảy rối trao đổi nhiệt tốt hơn
- Dòng chảy rối đ−ợc đặc tr−ng bởi số Reynold. Khi số Reynold >10000 ta có dòng chảy rối. Ta có thể tham khảo bảng sau để xác định trạng tháI dòng chảy.
η ρ.U.d
Re=
Trong đó: : Tỷ trọng riêng của chất làm nguội (kg/m3)
U : Vận tốc trung bình của dòng chất làm nguội (m/s) d : Đ−ờng kính kênh làm nguội(m)
: Hệ số nhớt của chất làm nguội (m2/s)
- Cần xem xét độ bền cơ của tấm khuôn khi khoan các kênh làm nguội .
2.3.Kính th−ớc kênh làm nguội cho thiết kế
2.4.Các chi tiết khuôn cần làm nguội.
a) Lõi khuôn và lòng khuôn (chày khuôn và cối khuôn)
Trong quá trình ép phun lõi khuôn và lòng khuôn luôn luôn tiếp xúc trực tiếp với nhựa nóng. Do đó, muốn sản phẩm nguội nhanh, thời gian làm nguội ngắn lại, giảm chu kỳ ép phun thì nhất thiết ta phảI làm nguội chúng.
b) Chốt (hay lõi khuôn có kích th−ớc nhỏ):
- Đối với những chốt quá nhỏ ta có thể dùng khí để làm nguội chốt hoặc dùng hẳn chốt làm bằng đồng hoặc đồng beryllium (vì giảI nhiệt tốt)
- Đối với những chốt lớn hơn (d≥40mm) ta có thể dùng ống dẫn nhiệt từ chốt xuống kênh làm nguội để giảI nhiệt.
2.5.Các kiểu bố trí kênh làm nguội: a) Bố trí theo từng kênh riêng biệt: b) Bố trí kiểu vòng một cấp
c) Bố trí kiểu vòng nhiều cấp
2.5.Các chi tiết dùng trong hệ thống làm nguội:
a) Các nút chỉnh dòng (Pressure plugs) :dùng để khoá hoặc điều khiển dòng chảy của chất làm nguội trong kênh làm nguội theo ý muốn của ng−ời thiết kế
Một loại nút và que làm lệch h−ớng dòng
c) Cascade water junction : dùng để làm nguội các lõi đ−ợc cấy vào khuôn hoặc ở những vùng khó thiết kế kênh làm nguội.
d) Vách tròn(Bubbler tube) : là loại ống dùng để làm nguội những lõi nhỏ đ−ợc cấy vào khuôn
e) Vách phẳng hoặc vách xoắn(Baffle or Spiral baffle) : dùng để chia lỗ khoan làm nguội ra thành hai phần.
Các vách phẳng sẽ giúp chất làm nguội chạy lên xuống bên trong các lỗ khoan và tạo ra dòng chảy rối bên trong chúng để giúp quá trình làm nguội diễn ra nhanh hơn
Một sỗ loại vách phẳng vách xoắn
f) ống dẫn nhiệt(Thermal pin): Dùng để làm nguội lõi cấy hoặc các lõi trựơt mặt bên…
g) Đầu nối chuyển tiếp (Elbow): Dùng để nối các đoạn gấp khúc của kênh làm
nguội
h) Đầu nối(Connector): Dùng kết nối ống dẫn chất làm nguội với kênh làm nguội.
i) ống phân phối chất làm nguội:
Một số loại ống phân phối có đồng hồ đo áp
3.Thời gian làm nguội:
Thời gian làm nguội chiếm từ 70-80% chu kỳ ép phun. Do đó để giảm phần lớn thời gian chu kỳ ta cần giảm thời gian làm nguội
Thời gian làm nguội chiếm phần lớn thời gian chu kỳ Thời gian làm nguội có thể đ−ợc tính theo công thức sau:
20.Hệ thống dẫn nhựa
Hệ thống dẫn nhựa làm nhiệm vụ đ−a nhựa từ vòi phun của máy ép phun vào trong lòng khuôn. Tr−ớc tiên nguyên liệu nhựa đ−ợc đổ đầy cuống phun và hệ thông kênh nhựa dẫn đến lòng khuôn, tạo hình khuôn bởi nhựa bị nóng chảy. Khi nhựa nóng chảy chạm vào khuôn lạnh, nhanh chóng bị đông lại, tạo thành 1 lớp vỏ trong khi phần chính vẫn còn là nhựa nóng chảy.
Lúc đầu lớp nhựa đông lại rất mỏng vì thế nhiệt mất đi rất nhanh, sau đó càng nhiều nhiệt bị mất đi khi qua lớp nhựa mỏng tạo nên lớp nhựa đông dày hơn. Sau 1 thời gian, lớp nhựa đông sẽ đạt đ−ợc độ dày nhất định thì nhiệt thu đ−ợc từ nhựa và nhiệt ma sát sinh ra từ dòng chảy sẽ cân bằng với l−ợng nhiệt đã mất.
Vì nhựa dẫn nhiệt kém nên lớp vỏ ngoài sẽ đóng vai trò là lớp cách nhiệt cho lõi trong của nhựa nóng chảy và giữ nhiệt cho lõi trong. Do đó nguyên liệu nhựa vẫn có thể chảy qua lõi giữa trong quá trình phun. Nếu tốc độ phun tăng thì lớp nhựa đông lại sẽ bị mỏng đi do nhiệt ma sát sinh ra cao hơn. T−ơng tự nh− thế, độ nóng chảy và nhiệt dộ của khuôn cao sẽ làm giảm độ dày của lớp nhựa đông lại.
Để có đ−ợc lớp cách nhiệt bằng phẳng, không nên để có góc nhọn làm cản trở dòng chảy. Hơn nữa vùng làm nguội chậm khó qua đ−ợc ở cuối của cuống phun và kênh nhựa tốt nhất là làm giốn nh− dùng cho vật liệu cứng, điều này cho phép nhựa nóng chảy có thể chảy qua.
Hệ thống dẫn nhựa
I- Cuống phun ( Sprue): cuống phun nối trực tiếp với vòi phun của máy ép phun để đ−a nhựa vào kênh dẫn qua miệng phun và vào các lòng khuôn.
Đầu cuống phun nên càng nhỏ càng tốt nh−ng vẫn phải đảm bảo sự điền đầy đồng đều giữa các lòng khuôn với nhau. Góc côn của cuống phun cần phải đủ lớn để dễ thoát khuôn nh−ng đ−ờng kính cuống phun thì đừng quá lớn vì sẽ làm tăng thời gian làm nguội và tốn vật liệu.
Kích th−ớc cuống phun cho thiết kế
Trên thực tế ng−ời ta ít khi gia công lỗ cuống phun liền trên khuôn (trừ những khuôn đơn giản) mà ng−ời ta dùng bạc cuống phun để tiện việc gia công và thay thế. Hiện tại trên thị tr−ờng có 3 loại bạc cuống phun phổ biến có các đ−ờng kính ngoài 12mm, 16mm, 20mm. Tuỳ thuộc vào khối l−ợng sản phẩm, kích th−ớc kênh dẫn và đ−ờng kính của vòi phun trên máy phun mà ta dùng loại bạc cuốn phun nào cho phù hợp.
Một số loại vòng định vị
Bạc cuống phun trên khuôn
Trên khuôn, cuống phun sẽ đ−ợc đẩy rời khỏi khuôn cùng lúc với sản phẩm. Do đó cần có bộ phận kéo cuống phun ở lại trên tấm di dộng ( tấm khuôn đực) khi khuôn mở để mà cuống
phun có thể rời khỏi bạc cuống phun. Thêm vào đó, ng−ời thiết kế có thể lợi dụng phần nhựa để giữ cuống phun làm đuôi nguội chậm ( cold slug well) nhờ đó mà quá trình điền đầy các lòng khuôn tốt hơn.
a) Dạng cuống phun đ−ợc kéo nhờ côn ng−ợc ( tốt nhất ) b) Dạng cuống phun chữ Z ( tốt)
c) Dạng cuống phun đ−ợc kéo nhờ rãnh vòng ( ít dùng ) d) Dạng cuống phun đ−ợc kéo nhờ chốt đẩy đầu bi ( ít dùng) II- Các kênh dẫn ( runners ):
Các kênh dẫn nhựa là cầu nối giữa các miệng phun và cuống phun. Chúng làm nhiệm vụ đ−a nhựa vào các lòng khuôn. Vì thế khi thiết kế chúng cần phải tuân thủ một số nguyên tắc kĩ thuật để đảm bảo chất l−ợng cho hầu hết sản phẩm. Sau đây là một số nguyên tắc mà ta cần phải tuân thủ:
1. Giảm đến m−cs tối thiểu sự thay đổi tiết diện kênh dẫn. 2. Nhựa kênh dẫn phải thoát khuôn dễ dàng.
3. Toàn bộ chiều dài kênh dẫn nên càng ngắn nếu có thể để tránh mất áp và mất nhiệt trong quá trình điền đầy.
4. Mặt cắt kênh dẫn phải đủ lớn để đảm bảo sự điền đầy cho toàn bộ sản phẩm.
1) Kênh dẫn nguội:
a) Các loại tiết diện ngang của kênh dẫn nhựa:
Kênh dẫn có nhiều dạng mặt cắt ngang khác nhau nh−ng phổ biến là các loại kênh dẫn có mặt cắt ngang hình tròn, hình thang hiệu chỉnh, hình
thang, hình chữ
nhật và hình bán
nguyệt.
Tuỳ từng loại khuôn mà ta thiết kế tiết diện kênh dẫn cho phù hợp. Mặc dù loại kênh dẫn có tiết diện ngang hình tròn là tốt nhất nh−ng giá thành gia công rất cao nên trên thực tế ng−ời ta hay dùng kênh dẫn có tiết diện ngang hình thang hiệu chỉnh hoặc hình thang vì giá thành thấp và dễ gia công.
Loại kênh dẫn có tiết diện ngang hình thang th−ờng dùng trong khuôn 3 tấm vì ở loại khuôn này mặt phân khuôn sẽ dể bị lệch nếu ta dùng kênh dẫn có tiết diện ngang hình tròn.
Khó gia công tiết diện ngang hình tròn
Để so sánh các loại kênh dẫn ng−ời ta dùng chỉ số đ−ờng kính thuỷ lực và sự cản dòng ( Hydraulic diameter and flow resistance). Khi đ−ờng kính càng lớn thì sự cản dòng càng bé . Ta có thể tính đ−ờng kính thuỷ lực dựa vào công thức sau: Dh = 4A/P Dh : đ−ờng kính thuỷ lực A: diện tích mặt cắt ngang. P: chu vi b)Kích th−ớc của kênh dẫn:
Việc tính toán để có đ−ợc đ−ờng kính và chiều dài kênh dẫn hợp lí là rất quan trọng vì khi một kênh dẫn quá lớn hay quá dài sẽ làm cản trở dòng chảy và gây ra: mất áp trên chính nó, tốn nhiều vật liệu và làm tăng thời gian chu kì. Do đó, ta nên thiết kế kênh dẫn nhỏ ở mức có thể để có thể lợi dụng nhiệt ma sát trên nó gia nhiệt cho nhựa lỏng giúp cho quá trình điền đầy khuôn thuận lợi hơn và ít bị quá nhiệt.
Kích th−ớc cho thiết kế kênh dẫn
Ngoài ra, ta có thể tính toán kích th−ớc kênh dẫn theo các công thức sau: 1/ 2. 1/ 4 3, 7 W L D= Trong đó: D là đ−ờng kính kênh dẫn (mm) W: là khối l−ợng sản phẩm (mm)
L: chiều dài kênh dẫn (mm) Hoặc: D= D’. fL Trong đó : D’ là đ−ờng kính kênh dẫn tham khảo fL là hệ số c dài hiều Ta có thể dùng đồ thị sau để xác đinh hai hệ số này:
Quan hệ giữa khối l−ợng, bề dày danh nghĩa của sản phẩm với đ−ờng kính kênh dẫn tham khảo.
Quan hệ giữa hệ số chiều dài và chiều dài kênh dẫn
Kích th−ớc kênh dẫn chính: mỗi lần rẽ nhánh thì đ−ờng kính kênh dẫn nhánh nên nhỏ hơn đ−ờng kính kênh dẫn chính một chút vì sẽ kinh tế hơn nếu ta dùng ít vật liệu. Công thức tính đ−ờng kính kênh dẫn chính:
Dc : đ−ờng kính kênh dẫn chính (mm) Dn: đ−ờng kính kênh dẫn nhánh (mm) Dc = Dn . N1/3
N: số nhánh rẽ Đuôi nguội chậm trên k
nhánh không bị đông đặc sơm gây nghẽn dòng ta nên thiết k thêm đuôi nguội chậm. Đuôi nguội chậm sẽ giúp cho qua trình điền đầy diễn ra nhanh và tốt hơn.
ênh dẫn và cuống phun: để phần vật liệu ở chỗ rẽ ế
Loại kênh dẫn Ưu điểm Nh−ợc điểm Tỉ lệ thể tích qua mặt
cắt ngang là lớn nhất.
kênh dẫn nguội sau cùng và duy trì áp
Việc gia công rất khó khăn vì cần gia công trên hai nửa khuôn và phải đảm bảo sự đồng tâm của hai nửa vòng tròn Tốc độ nguội chậm. ít mất nhiệt và ít ma sát. Tâm suất giữ.
Dễ gia công hơn so với kênh dẫn tròn (full round) vì chỉ cần gia công trên một tấm khuôn.
Mất nhiệt và tốn nhiều vật liệu hơn so với kênh dẫn tròn.
Dễ gia công Mất nhiệt nhiều hơn so hiệu chỉnh (Modified trapeziod)
với kênh dẫn hình thang
Dễ gia công Làm nhỏ mặt cắt ngang.
áp.
thoát khuôn. Giảm khả năng truyền
Dễ gia công Diện tích mặt cắt ngang nhỏ nhất. Không tốt bằng các loại kênh dẫn khác. Truyền áp rát tệ. Ma sát rất lớn. 2) Kênh dẫn nóng ( khuôn không kênh dẫn ):
Kênh dẫn nóng đ−ợc dùng cho những sản phẩm có kích th−ớc lớn (vỏ tivi, vi tính, các chi tiết trên xe hơi...) hoặc mỏng hoặc làm bằng loại nhựa cần phải duy trì nhiệt chảy dẻo nh−: HDPE, LDPE, POM, PBT... Bên trong
