CHƯƠNG IV. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐÚC CÁNH BƠM
IV. 2 Quy trình đúc cánh bơm
Theo công nghệ chế tạo vật liệu compozite thì công nghệ đúc nguội có áp lực ở nhiệt độ phòng cho sản phẩm bóng, đẹp cả 2 mặt, vì vậy công nghệ này cũng được chọn chế tạo cánh bơm, do cánh bơm có kích thước nhỏ, biên dạng phần hướng dòng phức tạp, đảm bảo độ chính xác cao cả hai mặt, cũng như biên dạng, áp lực được tạo ra nhờ lực xiết bulông trên khuôm đúc (p=10-150 KG/cm2), hoặc lực ép của máy ( nếu khuôn gồm 2 tấm, tấm trên gắn trên máy tấm dưới được gá trên bàn máy), khuôn đúc được đánh bóng và phủ lớp chống dính (tác nhân tách khuôn wax), được phủ lớp gelcoat là nhựa đặc biệt làm lớp áo ngoài cùng cho sản phẩm bóng, đẹp, lớp này có cơ lý tính tốt nên chống bị xây xát, bảo vệ lớp bên trong, là lớp chống thấm nước, có độ co thích hợp nên làm dễ tách khuôn, lớp bên trong là hỗn hợp của nhựa+ sợi cắt ngắn+ xúc tác pha theo đúng tỉ lệ khuấy trộn đều.
Yêu cầu nhiệt độ phòng khi gia công vật liệu compozite không dưới 180C, do nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến khả năng đông và đóng rắn của nhựa, ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm.
Thứ tự thực hiện quy trình công nghệ:
.d ocu -tra c .d ocu -tra c
Trình tự các bước cụ thể:
Bước 1: Chuẩn bịthiết bị,vật liệu, khuôn
Đây là bước khởi đầu quan trọng quyết định cả qúa trình, thời gian chế tạo cũng như chất lượng sản phẩm.
Yêu cầu đối với vật liệu:
Sợi chọn loại Mat sợi cắt ngắn (250, 300, 450, 600 g/m2) của Hàn Quốc đây là loại mat cắt ngắn CSM gồm các sợi cắt ngắn tẩm plastic, không xoắn, phân bố ngẫu nhiên, ép lại và cuộn thành cuộn dài để đảm bảo chịu lực theo mọi hướng trong không gian, giá thành rẻ, sợi được cắt ngắn theo chiều dài khoảng 5mm do sản xuất đơn chiếc nên sợi được cắt thủ côngbằng kéo nếu áp dụng sản xuất với số lượng lớn thì ta sử dụng máy cắt (giảm bớt sức lao động, hạn chế độc hại khi cắt sợi).
Nhựa nền là loại nhựa polyester chưa no (nhựa 9509 của Malaisia), là loại nhựa đa dụng được dùng phổ biến nhất, chịu thời tiết, hóa chất nhẹ (nồng độ
<20%), chịu ma sát. Đặc tính của nhựa polyester chưa no[2], tỉ trọng 1,2g/cm3, độ co ngót (0,004-0,008)%, hệ số thấm nước (0,15-0,6)% nhỏ hơn nhiều so với nhựa PA6 (3%).
Cắt Mat sợi cắt ngắn CSM
khuôn Phủ lớp
chống dính
Tách khuôn Gia công
cơ
Pha trộn nhựa + sợi+ xúc tác Sản phẩm
Hình: Sơ đồ quy trình chế tạo cánh bơm bằng vật liệu composite.
Phủ lớp bảo vệ gelcoat
-101-
Nhựa dùng làm áo ngoài cho sản phẩm là loại nhựa đặc biệt (gelcoat ISO có màu trắng ) có pha màu, chất độn, loại gelcoat này bảo vệ nhựa và sợi bên trong, có đặc tính cơ lý cao hơn nhựa nền chịu mài mòn tốt, có tính phủ kín chống thấm nước, chịu hóa chất tốt hơn, độ co thích hợp cho việc tách khuôm.
Xúc tác là xúc tác MEKP dạng dung dịch hoạt tính 9%.
Chất chống dính là Parafin ( Wax 8) có thể dạng lỏng hoặc rắn.
Yêu cầu với thiết bị
Phải có đủ trang thiết bị phục vụ quá trình gia công: kéo dùng cắt Mát sợi cắt ngắn, ca, chậu để trộn nhựa, chổi quét (quét gelcoat, nhựa, chống dính)
Vật liệu phải được chuẩn bị đầy đủ: Sợi được cắt ngắn theo kích thước yêu cầu khoảng 5mm, Mat sợi phải hoàn toàn sạch không dính tạp chất bụi, bẩn…
Yều cầu đối với khuôn:
Khuôm sử dụng lần đầu thì yêu cầu phải hoàn toàn sạch, không có tạp chất nào trên khuôn, khuôn phải được làm nhẵn bề mặt chính xác bằng giấy nhám, đây là công việc cần tỉ mỉ, thận trọng vì dễ gây hụt kích thước yêu cầu, sau khi trà nhám thì chỉ làm nhẵn bề mặt nhưng chưa bóng, ta phải đánh bóng bề mặt bằng compound (dạng lỏng hoặc kem), compound phải chọn đúng loại cho khuôm bằng kim loại, compozite, công việc này được thực hiện bằng cách đùng giẻ mền lau sạch bề mặt khuôm, sau đó thấm compound xoa nhẹ lên bề mặt khuôm, sau đánh bóng thì lại lau sạch bằng giẻ mền, dùng axeton lau sạch lại bề mặt khuôn để kiểm tra độ bóng và đẩy hết compound và wax dư thừa, sau đó lau sạch axeton để khỏi ảnh hưởng đến lớp gelcoat bảo vệ.
+ Yêu cầu đối với khuôn đã qua sử dụng: Khi sử dụng lại thì phải lau chùi sạch không còn bụi bặm, tạp chất, không còn wax, gelcoat, nhựa dư thừa do nguyên công trước để lại, nếu bề mặt khuôn bị xây xát nhẹ thì phải trà nhám rồi đánh bóng bằng compound, nếu khuôn bị hư hỏng không thể phục hồi thì phải bỏ.
Tóm lại việc chuẩn bị khuôn đòi hỏi phải cẩn thận, tỉ mỉ yêu cầu khuôn phải luôn luôn sạch, bóng như gương để đảm bảo cho chi tiết tạo ra chính xác cao, không bị khuyết tật. Sau khi khuôn sạch chúng ta tiến hành phủ lớp chống dính.
.d ocu -tra c .d ocu -tra c
Bước 2: Lau (wax) sáp chống dính
Lau wax là công việc cũng cần sự cẩn thận và tỉ mỉ wax được lau nhiều lần trên khuôn mới, hoặc khuôn sửa chữa (6lần), với khuôn đã qua sử dụng thì khi tách khuôn thấy dính thì ta phải lau wax ngay để đảm bảo sản phẩm của lần sản xuất sau không còn dính khuôn, thường thì khuôn đã qua sử dụng cứ khoảng (5-6) sản phẩm phải lau wax lại.
Vậy chất chống dính ở đây là gì?
Wax (Parafin) chống dính là loại este được tổng hợp từ axít hữu cơ và rượu bậc cao, cung cấp trên thị trường dưới dạng lỏng, sệt hoặc rắn tùy theo công nghệ mà ta sử dụng loại nào.
Tác dụng của wax chống dính là:
Là tác nhân tách khuôn, nó không cho gelcoat bám lên bề mặt tự nhiên của khuôn, nhờ đó dễ tách khuôn để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn dễ dàng.
Đảm bảo độ bóng láng cho sản phẩm, tăng độ bóng cho bề mặt khuôn.
Quy trìnhđánh wax:
Dùng giẻ mềm, sạch bôi wax (dạng lỏng) và xoa đều lên bề mặt khuôn, tránh sử dụng quá nhiều wax.
Đánh bóng kỹ bằng giẻ mềm mớibằng tay, trong một thời gian cho đến khi đạt độ bóng.
Phải thực hiện nhiều lớp khuôn mới (6lần), khuôn qua sử dụng thì chỉ cần 1 lần.
Sau khiđánh bóng bằng wax dùng giẻ mềm, sạch lau kỹ để loại trừ wax dư thừa và bụi bặm.
Sau khi đã phủ lớp chống dính ta tiến hành quét (phun gelcoat).
Bước 3: Quét lớp gelcoat bề mặt
Tác dụng của việc quét (phun) gelcoat:
Gelcoat là lớp áo ngoài của sản phẩm bảo vệ lớp nhựa và sợi bên trong.
Chống mòn tốt (cơ tính cao hơn), chống thấm nước (tính phủ kín cao), chịu hóa chất, tăng bền cho sản phẩm.
-103-
Làm cho sản phẩm bóng đẹp, đảm bảo độ chính xác.
Có độ co ngót thích hợp, dễ dàng cho việc tách khuôm.
Gelcoat là một loại nhựa (keo) đặc biệt với những tác nhân thixotropic để tăng độ nhớt, tính chống uốn, chảy, có pha màu, chất độn để đảm bảo tính lưu chuyển, phủ kín, thời gian đông, đóng rắn. Gelcoat có đặc tính cơ lý cao hơn nhựa, đượccungứng trên thị trường dưới dạng lỏng, gelcoat cũng có nhiều loại, loại dùng cho quét tay thì chế tạo sao cho khi quét bằng chổi mền thì tránhđược vết chổi, bọt khí, loại dùng cho phun thìđảm bảo phân tán phân tử tốt, phủ đều trên mặt khuôm, mỗi loại có độ nhớt khác nhau.
Yêu cầu đối với gelcoat:
Đàn hồi tốt, dễ ổn định, độ nhớt đảm bảo phù hợp từng loại công nghệ.
Khụng cong lừm, khụng chảy, kể cả khi quột ở mặt đứng nhờ đặc tớnh thixotropic.
Khi sử dụng đúng kỹ thuật không sinh bọt khí.
Chịu nước, hóa chất tốt, tránh rạn nứt, giột bề mặt, chịu mài mòn cao.
Thời gian đông, đóng rắn phải chuẩn xác, đảm bảo quy trình sản xuất liên tục đúng dự định, thời gian đông, đóng rắn chính xác còn giảm được khuyết tật.
Kỹ thuật quét (phun) gelcoat: loại gelcoat được chọn là loại ISO (chịu hóa chất, chống thấm tốt), được pha với xúc tác (xúc tác dùng cho gelcoat cũng là xúc tác MEKP như: Andonox LCR_S; Interox LA3; Butanox LA; M50; Peroximon K12;
Luperox DHD.) theo đúng tỉ lệ (1-2,5)% thích hợp nhất là 1,8% được khuấy trộn đều và quét (phun) đều lên bề mặt khuôm khi đạt độ dày thích hợp (0,40-0,65)mm, nếu lớp gelcoat mỏng quá thì sẽ gây hiện tượng không đóng rắn hoàn toàn, nếu dày quá thì lại kém dẻo (tăng giòn),độ dày lý tưởng (tiêu chuẩn) là (0,40-0,50)mm để đạt được cũng rất khó đòi hỏi tay nghềcông nhân phải cao, khi đạt độ dày thích hợp thì có tính phủ kín hoàn toàn. Khi quét gelcoat thì lớp tiếp xúc với khuôn đóng rắn nhanh do không tiếp xúc với không khí, lớp ngoài tiếp xúc với không khí đóng rắn chậm, khi mặt ngoài khô không dính tay (ăn datay) thì tiến hành lắp khuôm và điền đầy hỗn hợp nhựa + sợi+ xúc tác đã pha trộn đều.
.d ocu -tra c .d ocu -tra c
Bảng 3.1: Đặc tính chủ yếu của gelcoat [2,tr66].
Đặc tính Chỉ số yêu cầu
Độ nhớt Tỉ trọng
Chỉ số thixotropic
Độ vừng uốn ở chiều dày chuẩn (0,4-0,5) mm Tính phủ kín bề mặt ở chiều dày chuẩn Khả năng áp dụng cho phun
Năng suất phủ bề mặt chiều dày chuẩn
9.000-22.000 1,1-1,36g/cm3 5-7
Đáp ứng yêu cầu
Luôn kín hoàn toàn bề mặt Rất tốt
1 lít/1,5m2
Bước 4: Pha trộn nhựa, xúc tác, sợi cắt ngắn.
Pha trộn nhựa được thực hiệnngay sau lớp gelcoat bảo vệ quét trên khuôn đã khô, nhựa, xúc tác, Mat sợi cắt ngắn được cắt ngắn cân theo tỉ lệ thành phần % đã chọn và đúng đủ khối lượng cho 1 cánh bơm. Trước tiên trộn xúc tác với nhựa trong thời gian ( t1=1 phút) đến khi nhựa và xúc tác thật đều thì tađổ sợi cắt ngắn đã cân theo tỉ lệ % trọng lượng vào trộn trong thời gian (t2= 1 đến 3 phút) cho đến khi thật đều rồi tiến hành điền hỗn hợp vào khuôn (nếu khuôn đã được ghép lại bằng bu lông rồi xiết lại bu lông cho chặt) rồi ghép khuôn xiết chặt bu lông với khuôn, nếu không có hệ thống ốc vít thì phải ép bằng máy hoặc thiết bị ép, để đảm bảo sản phẩm có độ chính xác kích thước khi tách khuôn.
Yêu cầu của kỹ thuật trộn nhựa:
Tỉ lệ % các thành phần phải theo đúng yêu cầu đã chọn.
Khuấy trộn nhựa phải đúng kỹ thuật.
Thời gian trộn (t1+ t2) phải nhỏ hơn thời gian đông rắn của nhựa.
Việc pha trộn nhựa là đòi hỏi phải cẩn thận chính xác đúng thành phần theo đúng tỉ lệ, cách khuấy trộn, yêu cầu thời gian trộn (t1+ t2) phải nhỏ hơn thời gian
-105-
đông của nhựa, pha trộn nhựa đúng yêu cầu kỹ thuật thìđảm bảo chất lượng sản phẩm, thời gian sản xuất.
Công việc trộn nhựa có thể thực hiện thủ công (sản xuất với số lượng nhỏ, đơn chiếc) nếu sản xuất với số lượng lớn thì thực hiện bằng máy.
Khi khuôm đãđược điền đầy và ép thì phải cố định khuôm cho đến khi rỡ khuôn tránh xê dịch, va chạm để hỗn hợp trong khuôn đông đặc và đóng rắn.
ước 5: Tách khuôn.
Sau khi đúc điền đầy khuôn thì hỗn hợp sẽ đông và đóng rắn hoàn toàn thì ta tiến hành tách khuôn thời gian có thể để tách khuôn ( 27 phút ), việc tách khuôn cũng phải hết sức cẩn thận và nhẹ nhàng để đảm bảo khuôn, sản phẩm không bị xây xát, hư hỏng.
Khuôn thìđược bảo dưỡng để phục vụ quy trình sản xuất được liên tục.
Bước 6: Gia công cơ.
Khi lấy sản phẩm ra thì phải cạo, cắt bavia, làm bóng bề mặt, có thể sơn phủ thêm lên bề mặt sản phẩm lớp bảo vệ ta sẽ được sản phẩm hoàn chỉnh.
Hình : Sản phẩm cánh bơm hoàn chỉnh.