CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM TRÊN HỆ THỐNG VINA FDM 2015
3.1. Xác định yếu tố thực nghiệm
Đối với máy tạo mẫu FDM, hầu hết các yếu tố công nghệ có sự ảnh hưởng phụ thuộc vào nhau đến độ chính xác kích thước cũng như độ nhám bề mặt của mẫu. Theo nhƣ một số tài liệu [20] [21] [7] [1] thì để nâng cao độ chính xác kích thước, cũng như độ nhám bề mặt thì phương pháp thực nghiệm là phương pháp được sử dụng nhiều nhất. Các thông số công nghệ chủ yếu ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác của máy tọa mẫu nhanh FDM theo tài liệu [1] [22] [23] là nhiệt độ đùn, vận tốc đùn, chiều dày lớp cắt, đường kính đầu đùn, vận tốc chạy máy, nhiệt độ buồng, độ phình của vật liệu…
Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng sản phẩm:
Chi u dày cắt lớp z : đây là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác mẫu cũng nhƣ là độ nhám bề mặt của chi tiết FDM, nhƣ trình bày phần 2 (sai số của máy FDM) ta thấy nếu chiều dày cắt lớp của chi tiết quá lớn sẽ gây sai số về biên dạng của chi tiết, đặc biệt các sản phẩm có bề mặt phức tạp nhƣ hình Hình 2. 22, bên cạnh đó, bề dày cắt lớp cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ nhám bề mặt theo hướng Z, vì nguyên lý FDM là nguyên lý đắp từng lớp vật liệu, cho nên khi lớp càng mỏng thì độ chính xác về biên dạng cung ( cắt chi tiết theo phương Z) càng chính xác và độ nhám đạt được càng nhỏ nhưng
Nguyễn Minh Dương 43 MSHV: 13041410 thời gian lại tăng lên. Nhƣng khi lựa chọn chiều dày lớp đùn càng lớn thì thời gian tạo mẫu nhành nhanh và khi đó độ chính xác về kích thước cũng như độ nhám bề mặt của chi tiết sẽ giảm. Do đó, cần phải nghiên cứu tối ƣu chiều dày lớp cắt để đạt đƣợc độ chính xác mong muốn và độ nhám bề mặt cần thiết nhƣng thời gian lại ngắn nhất.
ườ g kí đầu đù d: là yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám giống như chiều dày cắt lớp. Do vật liệu đƣợc ép từ đầu đùn với một áp lực P, cho nên khi vật liệu ra khỏi đầu đùn sẽ có hiện tượng phồng ra so với kích thước thực tế của đầu đùn. Ngoài ra, từng đường kính đầu đùn sẽ cần một áp lực ép tương ứng, do đó, áp lực ép tương ứng với những đường kính khác nhau sẽ khác nhau, điều đó làm cho độ phồng của sợi vật liệu ra khỏi đầu đùn cũng khác nhau nhƣ Hình 3. 1.
Hình 3. 1 Đường kính sợi vật liệu đùn ra lớn hơn đường kính đầu đùn a: đường kính sợi vật liệu được đùn ra
d: đường kính đầu đùn.
s : vận tốc đùn
Cho nên cần phải nghiên cứu ảnh hưởng của từng đường kính đầu đùn đến sợi vật liệu đùn ta để lựa chọn được đường kính đầu đùn phù hợp với những chiều dày cắt lớp.
Vận tốc đù s : đây là giá trị quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sợi vật liệu, ứng với những vật liệu cụ thể thì vận tốc đùn sẽ đƣợc giới hạn nhất định, vận tốc đùn phải đảm bảo vật liệu đƣợc gia nhiệt đủ, vật liệu phải ở trạng thái dẻo (nằm trong vùng chuyển pha từ rắn sang lỏng), nếu vận tốc đùn quá cao thì vật liệu không đủ thời gian gia nhiệt để sợi vật liệu chuyển
Nguyễn Minh Dương 44 MSHV: 13041410 sang trạng thái lỏng sẽ làm cho đầu đùn bị ngẹt, hoặc là sợi đùn ra không đƣợc liên tục mà bị ngắt quãng. Ngƣợc lại nếu lựa chọn vận tốc đùn quá chậm sẽ làm ảnh hưởng đến bề mặt của sản phẩm đùn ra, chất lượng kết dính kém và thời gian tạo mẫu sẽ lâu hơn, đôi khi việc lựa chọn vận tốc đùn quá thấp có thể gây cháy vật liệu hoặc vật liệu đùn ra quá lỏng, vƣợt quá trạng thái dẻo làm cho lớp đùn không kịp rắn lại, ảnh hưởng đến độ chính xác của sản phẩm.
Vận tốc chạy máy v : là yếu tố quan trọng quyết định tốc độ tạo mẫu, nhƣng vận tốc chạy máy lại bị phụ thuộc vào vận tốc đùn, nếu vận tốc chạy máy nhanh hơn vận tốc đùn thì sợi vật liệu đùn sẽ bị kéo giãn ra, làm cho đường kính sợi đùn nhỏ lại. Ngƣợc lại, nếu vận tốc đùn quá chậm sẽ làm cho sợi vật liệu bị trùng lại nhƣ Hình 3. 2, làm cho bề mặt chi tiết không tốt, điều này sẽ làm cho độ nhám chi tiết FDM sẽ tăng lên, đồng thời sẽ làm cho kích thước của chi tiết thay đổi.
Hình 3. 2 Ảnh hưởng vận tốc đùn đến sợi vật được đùn ra khỏi vòi đùn Vì vậy, các yếu tố chiều dày cắt lớp, đường kính đầu đùn, vận tốc đùn và vận tốc chạy máy có quan hệ rất mật thiết với nhau. Mặt dù dựa trên lý thuyết vẫn tính toán đƣợc các giá trị thích hợp nhƣng quá trình tính toán rất phức tạp, bên cạnh đó khi áp dụng vào thực tế, do điều kiện làm việc bị ảnh hưởng môi trường nên các giá trị tính toán vẫn chưa thật sự thích hợp với hệ thống. Do đó, thực nghiệm để tìm phương trình hồi quy, từ đó đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số và tối ưu chúng nhằm nâng cao độ chính xác hệ thống cũng nhƣ là chất lƣợng bề mặt chi tiết, đồng thời làm giảm thời gian tạo chi tiết, tăng tính kinh tế của máy tạo mẫu nhanh Vina FDM 2015.