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 b ơm, do cánh bơm có kích thư ớc nhỏ, biên dạng phần hướng dòng phức tạp, đảm bảo độ chính xác cao cả hai mặt, cũng nh ư biên dạng, áp
lực được tạo ra nhờ lực xiết bulông tr ên 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 d ưới 180C, do nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến khả năng đông v à đóng rắn của nhựa, ảnh hưởng tới
chất lượng sản phẩm.
Thứ tự thực hiện quy trình công nghệ:
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
Trình tự các bước cụ thể:
Bước 1: Chuẩn bị thiết bị, vật liệu, khuôn
Đây là bước khởi đầu quan trọng quyết định cả quá 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 h ướng
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 công bằng kéo nếu áp dụng sản xuất với số lượng lớn thì ta sử dụng máy cắt (giảm bớt sức lao đ ộng, 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 ch ưa 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%).
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 n ước,
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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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…
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 ph ải đánh bóng bề mặt bằng
compound (dạng lỏng hoặc kem), compound phải chọn đúng loại cho khuôm bằng
kim loại, compozite, công việc n ày 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.
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 khuônđã 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 khuônđã 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 c ơ 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.
Là tác nhân tách khuôn, nó không cho gelcoat bám lên bề mặt tự nhiên của
khuôn, nhờ đó dễ tách khuônđể 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) v à 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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lần.
Sau khi đánh bóng bằng wax dùng giẻ mềm, sạch lau kỹ để loại trừ wax d ư
thừa và bụi bặm.
Sau khiđã 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.
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 l ưu
chuyển, phủ kín, thời gian đông, đóng rắn. Gelcoat có đặc tính c ơ 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 tránh được vết chổi, bọt
khí, loại dùng cho phun thì đảm bảo phân tán phân tử tốt, phủ đều trên mặt khuôm,
mỗi loại có độ nhớt khác nhau.
Yêu cầu đối với gelcoat:
Không cong lõm, không chảy, kể cả khi quét ở mặt đứng nhờ đặc tính
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 giảmđược khuyết tật.
Kỹ thuật quét (phun) gelcoat: loại gelcoat đ ược 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 nghề công nhân phải cao, khi đạt độ dày thích hợp thì có tính phủ kín hoàn toàn. Khi quét gelcoat thì lớp tiếp xúc với khuônđóng 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 da tay) thì tiến hành lắp khuôm và điền đầy hỗn
hợp nhựa + sợi+ xúc tác đã pha trộn đều.
Bảng 3.1: Đặc tính chủ yếu của gelcoat [2,tr66].
Đặc tính Chỉ số yêu cầu
Độ nhớt
Tỉ trọng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chỉ số thixotropic
Độ võng 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
Bước 4: Pha trộn nhựa, xúc tác, sợi cắt ngắn.
Pha trộn nhựa được thực hiện ngay sau lớp gelcoat bảo vệ quét trên khuônđã khô, nhựa, xúc tác, Mat sợi cắt ngắn đ ược 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 ta đổ 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 th ước 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 h ơn 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 h ơn thời gian đông của nhựa, pha trộn nhựa đúng yêu cầu kỹ thuật thì đảm bảo chất lượng sản
phẩm, thời gian sản xuất.
Công việc trộn nhựa có thể thực hiện thủ công (sản xuất với số l ượng nhỏ, đơn chiếc) nếu sản xuất với số l ượng lớn thì thực hiện bằng máy.
Khi khuôm đã được điền đầy và ép thì phải cố định khuôm cho đến khi rỡ
khuôn tránh xê dịch, va chạm để hỗn hợp trong khuônđông đặc và đóng rắn.
Bước 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, hưhỏng.
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.