Hình 4.6: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x60x3 mm gia nhiệt 6 giây
33
Hình 4.8: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x80x3 mm gia nhiệt 6 giây
Hình 4.9: Phân bố nhiệt độ tấm 100x100x3 mm gia nhiệt 3 giây
34
Kết quả mô phỏng với tấm khuôn 100x20xT mm, chiều dày T thay đổi
Bảng 4.3: Kết quả mô phỏng gia nhiệt tấm khuôn 100x20xT thay đổi
Stt Chiều dày T(mm) Thời gian gia nhiệt Nhiệt độ (0 C) 1 3 3 307 2 6 507 3 7 3 126 4 6 239 5 11 3 88 6 6 145 7 15 3 68 8 6 109
Hình 4.11: So sánh kết quả mơ phỏng tấm khuôn 100x3xW mm
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây Hình 4.12: Phân bố nhiệt độ của tấm khuôn 100x20x3 mm
35
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây Hình 4.13: Phân bố nhiệt độ của tấm khuôn 100x20x7 mm
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây Hình 4.14: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x20x11 mm
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây Hình 4.15: Phân bố nhiệt độ tấm khuôn 100x20x15 mm
Kết quả mô phỏng với tấm khn âm 100x20x7 mm (hình 3.11), có kích thƣớc chiều rộng phần âm (W) thay đổi. Thời gian gia nhiệt 3 và 6 giây
36
Hình 4.16: Tấm khn âm W thay đổi
Bảng 4.4: Kết quả mô phỏng tấm khuôn âm W thay đổi
Stt Chiều rộng W(mm) Thời gian (giây) Nhiệt độ (0C) 1 20 3 280 2 6 548 4 40 3 364 5 6 597 7 60 3 350 8 6 604
37
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây Hình 4.18: Phân bố nhiệt độ tấm khn W=20mm
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây Hình 4.19: Phân bố nhiệt độ tấm khn W=40mm
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây Hình 4.20: Phân bố nhiệt độ của tấm khuôn W=60mm
Kết quả mô phỏng với tấm khn dƣơng 100x20x7mm (hình 4.21), có kích thƣớc chiều rộng phần dƣơng (W) thay đổi. Thời gian gia nhiệt 3; 6 giây. Kết
38
quả mô phỏng cho thấy: Nhiệt độ tăng nhanh và lớn nhất tại tại phần mỏng của tấm khuôn (phần gần thanh gá tấm khuôn). Nhiệt độ cao tập trung gần nguồn từ trƣờng (gần cuộn dây 3D).
Hình 4.21: Tấm khn dƣơng W thay đổi
Bảng 4.5: Kết quả mô phỏng với tấm khuôn dƣơng W thay đổi
Stt Chiều rộng W(mm) Thời gian (giây) Nhiệt độ (0C) 1 20 3 230 2 6 436 4 40 3 181 5 6 309 7 60 3 161 8 6 264
39
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây
Hình 4.23: Phân bố nhiệt độ của tấm khuôn dƣơng W=20 mm
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây
Hình 4.24: Phân bố nhiệt độ của tấm khn dƣơng W=40 mm.
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây
40
Kết quả mơ phỏng với tấm khn dƣơng (hình 4.26), có kích thƣớc chiều cao đáy (h) thay đổi. Thời gian gia nhiệt 3 và 6 giây. Nhiệt độ tăng nhanh ở vùng gần nguồn từ trƣờng (cuộn dây 3D) và gần vùng tiếp xúc với thanh gia nhiệt. Kết quả mô phỏng thể hiện trong bảng bên dƣới
Hình 4.26: Tấm khn dƣơng chiều cao h thay đổi
Bảng 4.6: Kết quả mô phỏng tấm khuôn dƣơng chiều cao h thay đổi.
Stt Chiều cao h (mm) Thời gian (giây) Nhiệt độ (0C) 1 20 3 152 2 6 243 4 40 3 160 5 6 288 7 60 3 165 8 6 323
41
Hình 4.27: So sánh kết quả mơ phỏng tấm khn dƣơng chiều cao h thay đổi
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây
Hình 4.28: Phân bố nhiệt độ của tấm khn dƣơng h=20mm.
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây
42
Gia nhiệt 3 giây Gia nhiệt 6 giây
Hình 4.30: Phân bố nhiệt độ của tấm khn có phần khn dƣơng h=60mm. Kết quả mô phỏng phân bố nhiệt độ ảnh hƣởng bởi vị trí kẹp giữ tấm hn. Kết quả mô phỏng phân bố nhiệt độ ảnh hƣởng bởi vị trí kẹp giữ tấm hn.
Mơ phỏng với tấm khn 100x40x3 mm. Vị trí giữ phơi lần lƣợt thay đổi từ phải qua trái: kẹp trên đầu, kẹp giữa tấm khuôn, kẹp cuối tấm khuôn. Thời gian gia nhiệt 3 giây. Tại cả 3 vị trí kẹp giữ phơi, nhiệt độ cao nhất lên tới hơn 3000C. Nhiệt độ lên nhanh tại vùng gần từ trƣờng.
Bảng 4.7: Kết quả mơ phỏng tấm khn thay đổi vị trí kẹp phơi.
Stt Vị trí kẹp Thời gia (giây) Nhiệt độ (°C) 1 Đầu phôi 3 227 2 Giữa phôi 3 226 3 Cuối phôi 3 359
43
Hình 4.32: Kết quả mơ phỏng ảnh hƣởng của vị trí kẹp chặt ở giữa tấm phơi
Hình 4.33: Kết quả mơ phỏng ảnh hƣởng của vị trí kẹp chặt cuối phơi. Kết quả mô phỏng phân bố nhiệt độ ảnh hƣởng bởi cách bố trí đầu vào của
cuộn dây, nguồn cung cấp từ trƣờng (cuộn dây 3D) đƣợc đặt vng góc với thanh gá tấm khn. Mô phỏng đƣợc thực hiện với tấm phôi 100x40x3 mm; 100x60x3 mm. Ta thấy nhiệt độ tăng nhanh và phân bố đều ở hai biên tấm khuôn.
Bảng 4.8: Kết quả mô phỏng ảnh hƣởng của vị trí cấp nguồn cuộn dây
Stt Tấm khuôn Thời gia (giây) Nhiệt độ (°C) 1 100x40x3 3 170 2 6 228 3 100x60x3 3 123 4 6 151
44
Hình 4.34: Kết quả mơ phỏng ảnh hƣởng của vị trí cấp nguồn cho bộ gia nhiệt, tấm khn 100x40x3 mm, gia nhiệt 3 giây.
Hình 4.35: Kết quả mơ phỏng ảnh hƣởng của vị trí cấp nguồn cho bộ gia nhiệt, tấm khuôn 100x40x3 mm, gia nhiệt 6 giây.
45
Hình 4.36: Kết quả mơ phỏng ảnh hƣởng của vị trí cấp nguồn cho bộ gia nhiệt, tấm khn 100x60x3 mm, gia nhiệt 3 giây.
Hình 4.37: Kết quả mơ phỏng ảnh hƣởng của vị trí cấp nguồn cho bộ gia nhiệt, tấm khuôn 100x60x3 mm, gia nhiệt 6 giây.
46
Chƣơng 5
THÍ NGHIỆM Q TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG DÒNG ĐIỆN CAO TẦN
Trong chƣơng này sẽ trình bày các thí nghiệm gia nhiệt khn bằng dịng điện cao tần với các tấm khuôn đã mô phỏng ở chƣơng 3, từ đó so sánh kết quả mô phỏng với thực nghiệm để tìm ra kết quả tốt nhất. Trong chƣơng này cũng sẽ khảo sát ảnh hƣởng của vị trí gá đặt tấm khn, vị trí cấp nguồn vào của dịng điện tần số cao đối với thời gian gia nhiệt và sự phân bố nhiệt trên bề mặt các tấm khn.
5.1. Giới thiệu
Q trình gia nhiệt bề mặt khn
Q trình truyền nhiệt từ bề mặt khn vào phía trong của tấm khuôn
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 quá trình truyền nhiệt, sự phân bố nhiệt trong lịng khn, sự thay đổi về nhiệt độ của bề mặt khuôn đƣợc thu thập.
47
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 khuôn 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
48 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 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
49
Bảng 5.2: Kết quả thí nghiệm với tấm khn có chiều rộng W thay đổi
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
50
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 khn 100x20x3mm mơ phỏng và thực nghiệm
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: >371.6°C
Hình 5.8: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x20x3mm mô phỏng và thực nghiệm
Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực Nghiệm Mô phỏng Temp max: 1870C
51 Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 324.5°C
Hình 5.10: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x40x3mm mô phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 3 giây Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm
Temp max: 204.9°C
Mô phỏng
Hình 5.11: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x60x3mm mơ phỏng và thực nghiệm
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 324.4°C
52 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 khuôn 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
53
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 239°C
Hình 5.16: Phân bố nhiệt độ tấm khn 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
54 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:
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: 276.9°C
55
Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng Temp max: >371.6°C
Hình 5.20: 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: 159.6°C
Hình 5.21: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x20x7mm mô phỏng và thực nghiệm Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm Mô phỏng
Temp max: 274.2°C
56 Thời gian gia nhiệt 3 giây
Thực nghiệm Mô Phỏng Temp max: 112.9°C
Hình 5.23: Phân bố nhiệt độ tấm khn 100x20x11mm mô phỏng và thực nghiệm 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
Thực nghiệm
Mô phỏng Temp max: 86.5°C
57 Thời gian gia nhiệt 6 giây
Thực nghiệm
Mô phỏng Temp max: 141°C
Hình 5.26: Phân bố nhiệt độ tấm khuôn 100x20x15mm mô phỏng và thực nghiệm Kết quả thí nghiệm với tấm khn âm kích thƣớc nhƣ hình 3.18, kích thƣớc 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 khn 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.
58
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
59
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 mô 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
60 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 mô 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