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
- Nhiệt chênh lệch giữa đầu vào và đầu ra (tt) nên nằm trong khoảng từ 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 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.
- Số Reynold có thể đ−ợc tính theo công thức sau:
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 .
2.4.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:
c) Bố trí kiểu vòng nhiều cấp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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
b) Nút và que làm chệch h−ớng dòng (Diverting plug and Rod ):
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
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.
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 có thể đ−ợc tính theo công thức sau:
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 gồm có : Cuống phun, Kênh dẫn nhựa, Miệng phun.
Hệ thốnG dẫn nhựa