II dạng có cạnh lồ
Công nghệ chất dẻo ( phần 4) 4 Kỹ thuật đ úc-phun ( Spritzgiesstechnik )
4.1 Tổng quát
Đúc-phun là phương pháp thường gặp nhiều nhất trong công nghệ gia công chất dẻo. Phương pháp này hoạt động không liên tục như phương pháp đẩy ( Extrusionsverfahren ), đã được trình bày ở Công nghệ chất dẻo ( phần 2 và 3 ), trái lại nó được vận hành theo từng chu kỳ dể sản xuất các vật thể chất dẻo. Các vật thể này được sử dụng như những sản phẩm cung ứng cho kỹ nghệ hàng tiêu dùng, hàng gia dụng, sản phẩm kỹ thụât và sản phẩm phụ tùng trong các ngành công nghiệp khác. Phương pháp đúc-phun tạo ra sản phẩm đủ các lọai, từ thật nhỏ như bánh xe răng đến những vật thật lớn như thùng chứa rác, cảng bảo vệ va chạm của xe ô-tô. Trong nhiều trường hợp thông thường phương pháp đúc-phun có hiệu quả kinh tế cao với lợi thế có thể thay thế các sản phẩm trước đây được làm bằng nhiên liệu cổ điển khác như gỗ, sứ, kim loại..vv. Chúng có thể được sản xuất đại trà với độ chính xác cao và không đòi hỏi các khâu xử lý phụ.
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp đúc-phun chủ yếu bao gồm các giai đoạn sau đây: Nấu chảy nguyên liệu chất dẻo dưới dạng bột hay hạt. Chất dẻo nóng chảy được vận chuyển với vận tốc rất nhanh và được ép vào hốc khuôn với áp xuất thật cao, ngay sau đó vật thể đúc phun được làm nguội (đối với nhựa nhiệt dẻo), hay tự đông cứng lại ở nhiệt độ cao ( đối với nhựa nhiệt cứng ), sau đó vật thể đúc-phun dược tách rời ra khỏi khuôn. Tiến trình hoàn thành việc sản xuất một thành phẩm đúc- phun đòi hỏi phải hoàn toàn tự động và tạo nên một chu trình khép kín từ đầu dến cuối.
Các loại chất dẻo như nhựa nhiệt dẻo ( Thermoplast ), nhựa nhiệt cứng ( Duroplast ) và nhựa đàn hồi ( Elastomere ), duới dạng hạt hay bột, đều có thể đựợc gia công bằng phương pháp đúc-phun. Nhựa nhiệt dẻo được nấu chảy trước khi đưa vào tiến trình đúc-phun để cho ra thành phẩm, và có thể gia công lại nhiều lần. Chúng có màu sắc tự nhiên hay được nhuộm màu, hoặc được tăng cường với chất phụ gia hay với chất xúc tác. Dựa theo cấu trúc phân tử người ta phân biệt hai loại nhựa nhiệt dẻo khác nhau: không định hình và kết tinh từng phần. Phương pháp đúc-phun đối với nhựa nhiệt cứng và nhựa đàn hồi hoàn toàn khác với nhựa nhiệt dẻo, đối với hai loại nhựa này nhiệt độ sẽ tác động trực tiếp lên phản ứng kết mạng, khi đạt được nhiệt độ nhất định, tiến đến hoá cứng thành vật thể. Sau đó vật thể không thể nấu chảy lại được nữa do bởi tính năng của chúng ( đã được trình bày trong công nghệ chất dẻo phần 1, vật lý chất dẻo ).
Hình 1: Giai đoạn phun
Trục trôn ốc chuyển động thẳng đẩy nhựa nóng chảy vào hốc khuôn. 1 Phễu chứa nguyên liệu 2 Xy-lanh
3 Vòng băng đốt nóng 4 Trục trôn ốc
5 Khuôn đúc-phun 6 Cuốn nối
7 Nhựa nóng chảy lấp đầy hốc khuôn
Hình 2: Giai đoạn đúc
Trục trôn ốc quay chung quanh trục của chính nó và lùi dần về phía sau tạo ra hai động tác, ép nhựa nóng chảy với áp suất cao vào hốc khuôn, kéo hạt nhựa trên phễu chứa xuống đưa vào bên trong xy-lanh cùng lúc đẩy dần ra phía trước.
Kỹ thuật đúc-phun có thể sản xuất ra những vật thể với độ lớn khác nhau từ rất nhỏ có trọng lượng 1/100 g cho đến vật thể lớn hơn 100 kg. Độ dày thành vật thể có thể thay đổi từ 0,2 mm đến lớn hơn 20 mm. Thời gian làm nguội tỷ lệ theo độ lớn và bề dày của thành vật thể và đôi khi cả đối với cấu trúc hình dạng của vật thể. Hình ảnh dưới đây giới thiệu một vài sản phẩm đúc-phun.
PP (Poly Propylen) POM (Polyacetal) Polyamid ( Nylon, Perlon)
ABS (Acrylnitril–Butadien-Styrol) PC (Poly Carbonat) PA (Polyacetylen)
Transparenter Polyamid PA 6.6 ( Polyamid 6.6 ) PBT ( Polybutylentherephthalat )
Polyamid được gia cường với sợi thủy tinh Ultrason E1010 có khả năng cản tia UV
Hình 3: Giai đoạn tách rời thành phẩm Trục trôn ốc ngưng hoạt động, xy-lanh lùi về phía sau, phần nửa khuôn di chuyển về phía trước, mang theo thành phẩm rời xa phần khuôn còn lại, khi đạt được khoảng cách nhất định thành phẩm sẽ được đẩy tách rời ra khỏi khuôn bằng hệ thống đinh đẩy nằm bên trong khuôn.
4.2 Máy đúc-phun.
Máy đúc-phun thực hiện chu trình ( không liên tục ) gia công vật thể chất dẻo từ nguyên liệu dưới dạng bột hay hạt. Nhiệt được cung cấp từ các vòng băng điện trở bọc vòng ngoài thành xy-lanh sẽ nấu chảy hạt nhựa, hệ thống thủy lực đẩy trục trôn ốc tịnh tiến về phía trước, nhựa nóng chảy được nạp theo lượng nhất định vào hốc khuôn, kế đến trục trôn ốc khởi động quay chung quanh trục của nó tạo nên áp xuất thật cao ép nhựa nóng chảy áp chặt vào bề mặt hốc khuôn. Hệ thống thủy lực dẩy đơn vị ép-phun lùi về phía sau, hệ thống thủy lực đơn vị dóng-mở kéo phần nửa khuôn di chuyển rời xa khỏi phần nửa kia và thành phẩm được tách rời khỏi khuôn. Thông thườg một máy đúc-phun gồm có ba phần quan trọng chủ yếu sau đây : Đơn vị đóng mở, đơn vị ép-phun, bệ máy với hệ thống thủy lực bên trong khởi động cho hai đơn vị nói trên và cuối cùng là hệ thống kiểm soát điều khiển toàn bộ các tiến trình đúc-phun. Hệ thống kiểm soát này gồm các tủ điện điều khiển và những chương trình phần mềm cùng với các ứng dụng của máy vi tính đóng vai trò cầu nối giúp cho công việc của người điều khiễn và kiểm soát hoật động của máy đúc-phun được dể dàng hơn.
Hình 4: 3 phần chính của máy đúc-phun. 1. Đơn vị đóng mở, 2. đơn vị ép-phun, 3. Bệ máy.
Hình 7: Các dạng cấu trúc khác nhau của máy đúc-phun.
a) đơn vi phun nằm ngang, đơn vị đóng mở thẳng đúng