CHƢƠNG 5 : Thí nghiệm q trình gia nhiệt bằng DÒNG ĐIỆN CAO TẦN
5.2 Các thông số thực nghiệm
Trong phần này, mơ hình thí nghiệm đƣợc chế tạo và các bƣớc thí nghiệm thực tế đƣợc tiến hành với các thiết bị nhƣ hình 4.1 và 4.2. Các thơng số trong q trình truyền nhiệt, sự phân bố nhiệt trong lịng khuôn, sự thay đổi về nhiệt độ của bề mặt khuôn đƣợc thu thập.
Hình 5.2: Cuộn dây và tấm khn cho thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm với tấm khn hình chữ nhật có chiều dài L thay đổi lần lƣợt: 25mm; 50mm; 75mm; 100mm, chiều rộng W=20mm, chiều dày T=3mm. Thời gian gia nhiệt lần lƣợt là 3; 6; 9 giây. Dòng điện sử dụng: 30A, điện áp: 380V. Nhiệt độ đo đƣợc tại điểm giữa tấm khn đƣợc ghi tại bảng 5.1
Hình 5.3: Hình vẽ tấm khn có chiều dài L thay đổi
Bảng 5.1: Kết quả thí nghiệm tấm khn hình chữ nhật có chiều dài L thay đổi
STT L(mm) Thời gian gia nhiệt(giây) Nhiệt độ (0 C) Nhiệt độ trung bình (0C) Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3 Lần đo 4 Lần đo 5
1 25 3 386 329 371 377 351 292.6 2 6 556 522 551 580 593 441.8 3 9 686 652 638 694 644 534 4 50 3 309 311 336 354 353 262 5 6 574 518 574 526 529 438.4 6 9 610 619 658 627 626 502.8 7 75 3 274 360 345 282 348 252.2
8 6 523 512 540 581 546 431.2 9 9 719 707 720 727 683 574.6 10 100 3 412 378 374 375 375 307.8 11 6 631 632 638 640 630 508.2 12 9 770 759 739 750 747 603.6
Hình 5.4: So sánh nhiệt độ các tấm khn có chiều dài L thay đổi.
Kết quả thí nghiệm với tấm khn có kích thƣớc: 100x3xW mm, chiều rộng W thay đổi lần lƣợt: 20mm; 40mm; 80mm; 100mm. Thời gian gia nhiệt lần lƣợt là: 3; 6; 9 giây. Dòng điện sử dụng: 30A, điện áp 380V. Nhiệt độ đo đƣợc tại điểm giữa tấm khuôn đƣợc ghi trong bảng 5.2
Bảng 5.2: Kết quả thí nghiệm với tấm khn có chiều rộng W thay đổi STT W STT W (mm) Thời gian gia nhiệt (giây) Nhiệt độ (0 C) Nhiệt độ trung bình (0C) Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3 Lần đo 4 Lần đo 5
1 20 3 412 378 374 375 375 307.8 2 6 631 632 638 640 630 508.2 3 9 770 759 739 750 747 603.6 4 40 3 135 137 140 139 137 110.2 5 6 242 262 244 249 243 199.4 6 9 392 367 369 365 366 298.6 7 60 3 77 71 74 75 73 59.4 8 6 108 103 117 110 112 87.6 9 9 176 153 169 164 167 132.4 10 80 3 49 47 47 49 47 38.4 11 6 76 74 82 73 79 61 12 9 115 105 110 108 104 87.6 13 100 3 50 46 47 49 47 38.4 14 6 61 66 66 62 61 51 15 9 80 82 79 84 85 65
Thời gian gia nhiệt 3 giây
Temp max: 276.9°C
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 276.9°C
Hình 5.7: Phân bố nhiệt độ tấm khuôn 100x20x3mm mô phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 6 giây Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: >371.6°C
Hình 5.8: Phân bố nhiệt độ tấm khuôn 100x20x3mm mô phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực Nghiệm Mô phỏng Temp max: 1870C
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 324.5°C
Hình 5.10: Phân bố nhiệt độ tấm khuôn 100x40x3mm mô phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm
Temp max: 204.9°C
Mơ phỏng
Hình 5.11: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x60x3mm mô phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 324.4°C
Thời gian gia nhiệt 3 giây Thực nghiệm Temp max: 178.6°C Mơ phỏng
Hình 5.13: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x80x3 thực nghiệm và mô phỏng Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 288.7°C
Hình 5.14: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x80x3mm thực nghiệm, mô phỏng Thời gian gia nhiệt 3 giây Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 153.2°C
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 239°C
Hình 5.16: Phân bố nhiệt độ tấm khuôn 100x100x3 mm thực nghiệm, mô phỏng
Kết quả thí nghiệm với tấm khn có kích thƣớc: 20x100xT (mm), chiều
dày T thay đổi. Thời gian gia nhiệt lần lƣợt: 3; 6; 9 giây. Dòng điện sử dụng: 30A, điện áp: 380V. Nhiệt độ đo tại điểm giữa tấm khuôn đƣợc ghi trong bảng
5.3. Với những tấm khuôn mỏng, tốc độ gia nhiệt khá nhanh, nhiệt độ lên cao tại vùng gần nguồn từ trƣờng. Các tấm khn có chiều dày lớn thì nhiệt độ sau
gia nhiệt thấp nhƣng phân bố nhiệt khá đồng đều và cân bằng (hình 5.16)
Hình 5.17: Hình vẽ tấm khn có chiều dày T thay đổi
Bảng 5.3: Kết quả thí nghiệm với tấm khn có chiều dày T thay đổi
STT T (mm) Thời gian gia nhiệt (giây) Nhiệt độ (0 C) Nhiệt độ trung bình (0C) Lần
đo 1 đo 2 Lần đo 3 Lần đo 4 Lần đo 5 Lần 1 3 3 412 378 374 375 375 307.8 2 6 631 632 638 640 630 508.2 3 9 770 759 739 750 747 603.6 4 7 3 159 165 154 158 155 127.2 5 6 304 307 301 291 302 240.6
6 9 442 438 434 438 435 350.4 7 11 3 118 112 113 101 114 88.8 8 6 187 187 174 185 183 146.6 9 9 278 274 278 273 276 220.6 10 15 3 90 86 85 84 84 69 11 6 139 144 139 128 139 110 12 9 202 191 188 192 189 154.6
Hinh 5.18: So sánh nhiệt độ các tấm khn có chiều dày T thay đổi. Thời gian gia nhiệt 3 giây: Thời gian gia nhiệt 3 giây:
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 276.9°C
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: >371.6°C
Hình 5.20: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x20x3mm mơ phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 159.6°C
Hình 5.21: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x20x7mm mơ phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 274.2°C
Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô Phỏng
Temp max: 112.9°C
Hình 5.23: Phân bố nhiệt độ tấm khuôn 100x20x11mm mô phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 6 giây Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 192.5°C
Hình 5.24: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x20x11mm mô phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm
Mô phỏng Temp max: 86.5°C
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm
Mô phỏng Temp max: 141°C
Hình 5.26: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x20x15mm mô phỏng và thực nghiệm
Kết quả thí nghiệm với tấm khn âm kích thƣớc nhƣ hình 3.18, kích thƣớc phần âm W thay đổi nhƣ bảng 5.4, các vị trí đo nhiệt độ nhƣ hình 5.18. Thời gian gia nhiệt từ: 3; 6; 9 giây. Dòng điện sử dụng: 30A, điện áp: 380V. Kết quả thí nghiệm đƣợc trình bày bảng 5.4. Nhiệt độ đo đƣợc tại các điểm phía trên tấm khuôn thấp hơn nhiệt độ các điểm phía dƣới tấm khn hơn100C. Nhiệt độ cao và tập trung tại vùng giữa tấm khuôn. Nhiệt độ tại đây phân bố khá đồng đều.
Bảng 5.4: Kết quả thí nghiệm với tấm khn âm có kích thƣớc W thay đổi.
STT W(mm)
Thời gian đo
(giây)
Nhiệt độ đo tại các vị trí (0C)
P1A P2A P3A P1B P2B P3B
1 20 3 281 168 158 299 170 158 2 6 550 314 310 565 308 276 3 9 676 461 412 684 478 429 4 40 3 365 167 167 342 180 192 5 6 599 317 283 611 360 310 6 9 718 422 375 699 457 378 7 60 3 351 176 185 339 176 171 8 6 606 318 361 607 390 322 9 9 724 450 499 721 506 456
Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 305.8°C
Hình 5.29: Phân bố nhiệt nhiệt tấm khn âm có W=20 mm mơ phỏng, thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: >371.6°
Hình 5.30: Phân bố nhiệt nhiệt tấm khn âm có W=20 mm mơ phỏng, thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 345.8°C
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: >371.6°C
Hình 5.31: Phân bố nhiệt độ tấm khn âm có W=40mm mơ phỏng, thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 345.2°C
Hình 5.32: Phân bố nhiệt độ tấm khn âm có W=60mm mơ phỏng, thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: >371.6°C
Kết quả thí nghiệm với tấm khn dƣơng có kích thƣớc nhƣ hình 5.23, phần dƣơng W thay đổi lần lƣợt: 20mm; 40mm; 60mm (bảng 5.5). Thời gian gia nhiệt từ: 3; 6; 9 giây. Dòng điện sử dụng: 30A, điện áp: 380V. Nhiệt độ đo đƣợc tại các điểm đƣợc ghi trong bảng 5.5. Trong thí nghiệm này, nhiệt độ đo đƣợc tại các điểm phía trên tấm khn (P1A, P2A, P3A) cao hơn các điểm phía dƣới tấm khn (P1B, P2B, P3B) hơn 100C. Nhiệt độ cao tại phần mỏng tấm khuôn. Tốc độ gia nhiệt nhanh tại vùng gần nguồn từ trƣờng. Phân bố nhiệt tƣơng đối cân bằng (hình 5.26).
Hình 5.34: Hình vẽ và vị trí đo nhiệt độ tấm khn dƣơng có kích W thay đổi.
Bảng 5.5: Kết quả thí nghiệm với tấm khn có kích thƣớc W thay đổi.
STT W (mm) Thời gian (giây)
Nhiệt độ đo tại các vị trí (0 C)
P1A P2A P3A P1B P2B P3B
1 20 3 233 270 310 212 285 310 2 6 437 470 476 402 567 531 3 9 570 590 630 565 666 700 4 40 3 183 253 240 160 273 268 5 6 310 488 497 293 455 471 6 9 468 687 693 445 672 634 7 60 3 162 307 272 157 286 251 8 6 265 499 447 268 470 464 9 9 390 629 559 408 640 553
Hình 5.35: So sánh nhiệt độ tấm khn dƣơng có kích thƣớc W thay đổi Thời gian gia nhiệt 3 giây Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 339.1°C
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: >371.6°C
Hình 5.37: Phân bố nhiệt độ tấm khn dƣơng có W=20mm mơ phỏng, thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 330.1°C
Hình 5.38: Phân bố nhiệt độ dƣơng có W=40mm mơ phỏng, thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 6 giây Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: >371.6°C
Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 234.2°C
Hình 5.40: Phân bố nhiệt độ dƣơng có W=60mm mơ phỏng, thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 369.6°C
Kết quả thí nghiệm với tấm khn có kích thƣớc nhƣ hình 5.28, có phần
khuôn dƣơng thay đổi (H) từ: 20mm; 40mm; 60mm. Thời gian gia nhiệt từ: 3; 6; 9 giây. Dòng điện sử dụng: 30A, điện áp: 380V. Nhiệt độ đo tại các điểm (hình 5.28) đƣợc ghi trong bảng 5.6. Trong thí nghiệm này, tốc độ gia nhiệt nhanh. Nhiệt độ lên cao ở những tấm khn có phần khn h lớn, chênh lệch nhiệt độ giữa các kích thƣớc hơn 100C. Phần tấm khn ở gần nguồn từ trƣờng có nhiệt độ lớn hơn. Phân bố nhiệt trong trƣờng hợp này rất tốt.
Hình 5.42: Hình vẽ và vị trí đo nhiệt độ của tấm khuôn dƣơng thay đổi.
Bảng 5.6: Kết quả thí nghiệm với tấm khn dƣơng có kích thƣớc thay đổi
STT H(mm)
Thời gian đo
(giây)
Nhiệt độ đo tại các vị trí (0 C)
P1A P2A P3A P1B P2B P3B
1 20 3 153 144 145 130 147 140 2 6 245 260 290 240 250 258 3 9 298 348 390 290 345 370 4 40 3 161 169 157 140 158 165 5 6 290 258 258 277 285 275 6 9 409 391 380 390 403 370 7 60 3 179 167 171 191 192 184 8 6 324 310 299 332 348 333 9 9 483 441 430 489 484 465
Hình 5.43: So sánh nhiệt độ của tấm khn dƣơng có kích thƣớc H thay đổi. Thời gian gia nhiệt 3 giây Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 187°C
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm
Mô phỏng Temp max: 343.1°C
Hình 5.45: Phân bố nhiệt độ dƣơng h=20mm mô phỏng, thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 184.7 °C
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 269.2°C
Hình 5.47: Phân bố nhiệt độ dƣơng h=40mm mơ phỏng, thực nghiệmThời gian gia nhiệt 3 giây gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm
Mô phỏng
Temp max: 187°C
Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 343.1°C
Hình 5.49: Phân bố nhiệt độ dƣơng h=60 mm mô phỏng, thực nghiệm
Hình ảnh phân bố nhiệt độ chụp bằng camera nhiệt cho tấm khn 100x40x3mm thay đổi vị trí thanh kẹp phơi hƣớng từ trái qua phải: Kẹp phía trên tấm khn, kẹp giữa tấm khn, kẹp phía cuối tấm khn. Thời gian gia nhiệt: 3 giây. Thí nghiệm này cho thấy vị trí kẹp giữ tấm khn cũng ảnh hƣởng đến nhiệt độ và tốc độ gia nhiệt. Nhiệt độ trong trƣờng hợp vị trí kẹp phía trên tấm khn nhỏ hơn trong trƣờng hợp vị trí kẹp cuối tấm khn là 1000C. Phân bố nhiệt cho cả 3 vị trí kẹp là khơng cân bằng. Nhiệt độ cao tại vùng gần nguồn từ trƣờng. Kết quả thu đƣợc tƣơng tự khi thay đổi vị trí tấm khn gần hơn với nguồn từ trƣờng.
Kẹp phía trên tấm khn Kết quả mô phỏng
Temp max: 227.7°C
Kẹp ở giữa tấm khuôn Kết quả mô phỏng
Temp max: 226.5°C
Kẹp cuối tấm khuôn Kết quả mô phỏng
Temp max: 359.7°C
Hình 5.50: Phân bố nhiệt độ khi thay đổi vị trí kẹp phơi
Phân bố nhiệt khi thay đặt tấm khuôn gần nguồn từ trƣờng và lần lƣợt thay đổi vị trí kẹp phơi. Phân bố nhiệt trong trƣờng hợp này cũng giống trƣờng hợp trên. Tốc độ gia nhiệt nhanh tại vùng gần từ trƣờng.
Kẹp phía trên Kẹp ở giữa Kẹp cuối
Temp max: 253.4°C Temp max: 218°C Temp max: 303.9°C Hình 5.51: Phân bố nhiệt độ khi thay đổi vị trí kẹp phơi
Hình ảnh phân bố nhiệt độ chụp bằng camera nhiệt cho tấm khuôn 100x20x3mm và tấm khuôn 100x40x3mm cùng lắp trên một bộ gia nhiết. Tấm khuôn 100x20x3mm lần lƣợt đƣợc lắp ở phía trƣớc và phía sau tấm khn 100x40x3mm Thời gian gia nhiệt 3 giây. Thí nghiệm cho thấy, tấm khn phía trƣớc (gần vùng từ trƣờng) ln có nhiệt độ cao hơn tấm khn phía sau. Phân bố nhiệt trong trƣờng hợp này không cân bằng.
Tấm khn nhỏ phía trƣớc Tấm khn nhỏ phía sau
Temp max: 193.9°C Temp max: 200.6°C
Hình 5.52: Phân bố nhiệt độ khi thay đổi vị trí giữa 2 tấm khn.
Hình ảnh phân bố nhiệt độ chụp bằng camera nhiệt khi lắp cuôn dây 3D vng góc với bộ kẹp tấm khn. Thí nghiệm đƣợc làm với tấm khuôn 100x40x3 mm. Thí nghiệm tiến hành trong hai trƣờng hợp. Trƣờng hợp 1: Đƣờng nƣớc nối giữa hai tấm gá phơi ở phía xa cuộn dây 3D. Trƣờng hợp 2: Đƣờng nƣớc nối giữa hai tấm gá phôi ở gần cuộn dây 3D. Thời gian gia