c) Đúc áp lực thấp (Low pressure die casting)
2.2 TẠO HÌNH NHỰA VÀ CHẤT DẺO
Nhựa cĩ thể tạo hình thành nhiều dạng sản phẩm khác nhau đúc nhựa, đùn nhựa, sản phẩm dạng tấm mỏng, vỏ bọc dây điện,….Trong khoảng 50 năm trở lại đây, việc chế tạo các sản phẩm cùng loại từ nhựa nhanh hơn rất nhiều so với chế tạo bằng kim loại hoặc gốm sứ. Rất nhiều sản phẩm trước đây bằng kim loại nay được thay bằng nhựa hoặc composite, ví dụ như vỏ tàu, các bộ phận trên xe ơ tơ, máy bay,…. Cĩ thể khẳng định rằng quá trình tạo hình chất dẻo cĩ vai trị quan trọng trong đời sống con người.
- Khả năng tạo hình đa dạng.
- Nhiều chi tiết nhựa được tạo hình bởi khuơn đúc cho ra chính xác hình dạng, khơng cần gia cơng thêm sau đĩ.
- Các quá trình tạo hình thơng thường yêu cầu gia nhiệt, tuy nhiên nhiệt độ này vẫn thấp hợp so với gia cơng kim loại, nên tiết kiệm được năng lượng.
- Do sử dụng nhiệt độ thấp nên việc kiểm sốt suốt quá trình tạo hình đơn giản hơn. Hầu hết quá trình sản xuất đều sử dụng nguyên cơng một-bước (ví dụ như khuơn đúc) nên áp dụng cho sản xuất sản lượng lớn các chi tiết nhựa thuận lợi hơn so với chi tiết bằng kim loại.
- Sản phẩm nhựa khơng cần cần sơn phủ sau khi chế tạo.
Phân loại vật liệu nhựa, cĩ 2 loại: nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn. Sự khác biệt giữa hai loại vật liệu này ở chỗ với nhựa nhiệt rắn sau khi gia nhiệt và tạo hình sẽ làm biến đổi hĩa học, xuất hiện những liên kết ngang trong cấu trúc phân tử. Do đĩ một khi đã biến dạng thì khơng thể gia nhiệt làm nĩng chảy vật liệu trở lại. Ngược với nhựa nhiệt rắn, nhựa nhiệt dẻo vẫn cĩ thể biến dạng dẻo nếu bị gia nhiệt, cho dù đã được gia nhiệt và tạo hình trước đĩ. Trong số hai loại vật liệu trên, nhựa nhiệt dẻo cĩ vai trị rất quan trọng trong thương mại sản xuất, chiếm trên 80% các chi tiết làm bằng nhựa.
Dựa trên kết quả hình học của sản phẩm, quá trình tạo hình chất dẻo cĩ thể phân thành 8 loại:
(1) Đùn liên tục các sản phẩm cĩ tiết diện ngang khơng đổi. (2) Tạo tấm mỏng và màng mỏng liên tục. (3) Sợi liên tục. (4) Đúc chi tiết đặc. (5) Đúc chi tiết rỗng, thành mỏng. (6) Tạo tấm mỏng và màng mỏng rời rạc. (7) Đúc. (8) Sản phẩm dạng bọt. 2.2.1 Quá trình đùn (Extrusion)
Đùn là phương pháp tạo hình cơ bản cho các loại vật liệu như kim loại, gốm sứ và polymer. Đây là quá trình gia nhiệt nĩng chảy sau đĩ nén dịng vật liệu (keo nhựa) dưới
áp lực cao, chảy qua một miệng khuơn tạo nên sản phẩm dài liên tục cĩ tiết diện ngang được định hình bởi hình dạng của miệng khuơn. Hầu hết quá trình đùn đều áp dụng ở sản xuất hàng khối cho nhựa nhiệt dẻo và vật liệu đàn hồi (cao su), hiếm khi áp dụng cho nhựa nhiệt rắn. Một số sản phẩm điển hình như ống, vịi phun, sản phẩm dạng tấm và màng mỏng, vỏ bọc dây cáp. Sản phẩm cĩ thể dài liên tục và được cuộn thành từng cuộn, hoặc cắt ngắn theo quy cách sau khi đùn.
Hình 2.20 Cấu tạo trục vít đùn
Thiết bị thường dùng là trục vít đùn (Hình 2.20). Nhựa cho vào phễu cấp liệu sẽ được trục vít vận chuyển lần lượt qua vùng cấp liệu, vùng nén và vùng đồng nhất. Vùng cấp liệu là khơng gian chứa hạt nhựa đi từ phễu cấp liệu đến vùng trước khi gia nhiệt. Vùng nén là vùng vật liệu bị chuyển hĩa từ thể rắn sang lỏng, gọi là keo nhựa, loại bỏ các bọt khí và keo nhựa được nén chặt. Vùng đồng nhất là nơi keo nhựa được sẵn sàng đồng nhất về vật liệu, trạng thái pha và đủ áp để bơm vào khu vực đầu đùn, thốt khỏi khuơn đùn đi ra ngồi. Khi đến vùng đồng nhất, hạt nhựa từ trạng thái rắn đã chuyển đổi hồn tồn sang trạng thái lỏng. Trong quá trình di chuyển, hạt nhựa sẽ được gia nhiệt thơng qua các điện trở dọc theo thân trục vít. Trong một số trường hợp, quá trình vận chuyển, nén và trượt giữa những hạt nhựa sinh ra nhiệt đủ làm chảy lỏng nhựa thì khơng cần dùng đến các điện trở.
Phần cuối xy lanh là đầu đùn cĩ gắng một tấm lọc, cấu tạo gồm nhiều lỗ nhỏ dọc theo chiều trục vít. Mục đích chính là:
(1) Lọc các hạt rắn chưa nĩng chảy hồn tồn, (2) Tạo sự tăng áp ở vùng đồng nhất,
(3) Nắn thẳng dịng chảy, phá hiện tượng chảy rối xốy của dịng keo trước đĩ. Đầu đùm được lắp vào phần cuối của trục vít đùm, nĩ đĩng vai trị quan trọng đến chất lượng sản phẩm, nĩ định hướng cho dịng chảy để chi tiết sau khi đùn khơng bị vặn, xoắn, cong vênh. Sau phần đầu đùn là khuơn đùn. Khuơn đùn khơng thật sự là một bộ phận của trục vít đùn. Nĩ là bộ phận đặc biệt được chế tạo riêng, cĩ tiết diện lỗ như tiết diện ngang của vật cần đùn. Khi cần thay đổi kiểu dáng khác ta chỉ việc thay đổi phần khuơn đùn này.