2.2 Tổng quan về công nghệ ép phun nhựa
2.2.1 Máy phun ép nhựa
• Cấu tạo: máy ép phun gồm có các hệ thống cơ bản như hình 2.8
Hình 2.8: Máy phun ép nhựa.
Hệ thống hỗ trợ ép phun Hệ thống kẹp
Hệ thống điều khiển Khuôn Hệ thống phun
18
• Hệ thống kẹp
Hệ thống kẹp có nhiệm vụ mở, đóng khuôn, tạo lực kẹp mạnh để giữ khuôn trong quá trình làm nguội và đẩy sản phẩm ra khỏi lòng khuôn và bắt đầu chu kì ép phun mới.
Hình 2.9: Hệ thống kẹp.
Hệ thống kẹp gồm có các bộ phận sau:
Cụm đẩy: bao gồm xylanh hệ thống thủy lực, tấm đẩy và cần đẩy. Chức năng chính của chúng là tạo ra một lực đẩy để tác động lên tấm đẩy trên khuôn, giúp sản phẩm rời khỏi khuôn.
Cụm kìm bao gồm hai loại cơ cấu chính: cơ cấu khuỷu và cơ cấu xylanh thủy lực. Hệ thống xylanh thủy lực có nhiệm vụ cung cấp lực để đóng mở khuôn và duy trì lực kẹp khuôn trong suốt quá trình ép phun nhựa.
b.
Hình 2.10: a. Cơ cấu xylanh. b. Cơ cấu khuỷu. a.
Tấm cố định Tấm di động
Cụm kìm
Cụm đẩy Thanh nối
Xylanh thủy lực
Khuôn Pittong
đẩy
Tấm ụ sau
Xylanh thủy lực
Tấm cố định
Khuôn Chốt
nối
Tấm di động
Thanh nối Thanh khuỷu
19
Tấm di động là một tấm thép có bề mặt được thiết kế với nhiều lỗ thông với tấm đẩy của khuôn. Nhờ vào các lỗ ở tấm này này, lực có thể truyền qua tấm đẩy trên khuôn. Hơn nữa, trên bề mặt của tấm di động có các lỗ ren được sử dụng để kẹp chặt tấm di động của khuôn. Tấm di động di chuyển tịnh tiến dọc theo bốn thanh nối trong suốt quá trình ép phun.
Tấm cố định: là một tấm thép với nhiều lỗ thông qua tấm cố định của khuôn.
Ngoài bốn lỗ dẫn hướng, các lỗ ren dùng để kẹp tấm cố định của khuôn giống như tấm di động, tấm cố định có thêm lỗ vòng định vị đùng định vị tấm cố định của cũng như đảm bảo sự thẳng hàng giữa cần đẩy với cụm phun (vòi phun và bạc cuống phun).
Hình 2.12: Tấm cố định.
Hình 2.11: Tấm di động.
Lỗ dẫn hướng Lỗ có ren
Lỗ đẩy
Lỗ dẫn hướng Lỗ có ren
Lỗ vòng định vị
20
• Hệ thống khuôn
Hệ thống khuôn có nhiệm vụ tạo ra sản phẩm nhựa. Hệ thống khuôn gồm một số thành phần: hệ thống đẩy sản phẩm, hệ thống làm mát sản phẩm, hệ thống thoát khí.
• Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển cho phép người điều khiển máy theo dõi và điều chỉnh các thông số như nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, tốc độ quay của trục vít - me và vị trí các bộ phận khác của hệ thống thủy lực. Quá trình điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng cuối cùng của sản phẩm nhựa và cải thiện hiệu quả kinh tế toàn quá trình sản xuất. Hệ thống điều khiển có thể được điều chỉnh linh hoạt bởi người điều khiển thông qua bảng điều khiển và các nút bấm.
• Hệ thống phun
Hệ thống phun nhựa hoạt động bằng cách đẩy vật liệu nhựa vào lòng khuôn thông qua các quá trình cấp nhựa, nén và khử khí, khiến cho nhựa trở nên dẻo và chảy, sau đó phun ép và định hình nhựa lỏng để tạo ra sản phẩm.
Hình 2.13: Hệ thống phun.
Phiễu cấp liệu Trục vít
Các băng gia nhiệt Bộ hồi tự hở
Khoang chứa liệu Vòi phun
21 Hệ thống phun gồm các bộ phận sau:
Phiễu cấp nhựa là một thành phần trong quá trình phun ép nhựa và có vai trò chứa vật liệu nhựa dạng viên để cung cấp vào hệ thống trộn. Nó giúp đảm bảo việc cấp liệu nhựa một cách đồng đều và liên tục vào quá trình trộn.
Khoang chứa liệu là chỗ đựng vật liệu và là nơi trục vít-me di chuyển qua lại bên trong. Khu vực này thường được gia nhiệt bằng các băng cấp nhiệt để duy trì nhiệt độ cần thiết cho quá trình làm chảy nhựa. Nhiệt độ xung quanh khu vực lưu trữ thường được duy trì trong khoảng từ 20% đến 30% so với nhiệt độ cần thiết để làm nhựa trở nên lỏng.
Các băng gia nhiệt được sử dụng để duy trì nhiệt độ trong khu vực lưu trữ nhựa để đảm bảo rằng nhựa luôn ở trạng thái chảy dẻo. Trên máy ép nhựa, có thể có nhiều băng gia nhiệt được cài đặt với các mức nhiệt độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ phù hợp cho quá trình ép nhựa.
Trục vít có nhiệm vụ nén, nung nóng chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa vào lòng khuôn. Trục vít cấu tạo gồm ba vùng khác nhau để thực hiện các chức năng khác nhau trong quá trình ép phun nhựa.
Hình 2.14: Trục vít
Van chắn
Vùng định lượng 25%
Vùng nén 25%
Vùng cấp liệu 50%
L – Chiều dài hoạt động của trục vít Dm
Dr
22
Bộ hồi tự hở là một thành phần quan trọng của trục vít, bao gồm vòng chắn hình nêm, đầu trục vít và seat. Chức năng của bộ hồi tự hở là điều khiển đưa dòng nhựa lên khuôn. Khi trục vít lùi lại, di chuyển vòng chắn hình theo hướng vòi phun để cho nhựa chảy vào trục vít theo hướng đi ra đầu. Khi trục vít tiến lên, vòng chắn hình nêm di chuyển về phía phễu và khóa với seat, ngăn chặn nhựa chảy ngược về phía sau.
Hình 2.15: Bộ hồi tự hở.
Vòi phun chức năng là nối khoang trộn cùng với cuống phun nó có hình dạng đảm bảo làm kín khoang trộn và khuôn. Nhiệt độ tại vị trí vòi phun thường điều chỉnh cao hơn hoặc bằng nhiệt độ chảy của vật liệu nhựa. Trong lúc thực hiện, vòi phun cần đảm bảo đồng tâm với bạc cuống phun và đầu vòi phun được lắp kín.
Hình 2.16: Vòi phun.
Screw tip
Check-ring Seat
Xy-lanh
Trục vít Tấm gia nhiệt
Đường dẫn Xy-lanh Tấm di động
Vòi phun
23
• Hệ thống hỗ trợ ép phun có nhiệm vụ hỗ trợ vận hành máy ép phun. Hệ thống bao gồm bốn hệ thống nhỏ khác nhau là thân máy, hệ thống điện, hệ thống thủy lực và hệ thống làm nguội.
Thân máy: có chức năng liên kết các hệ thống trên máy lại với nhau.
Hệ thống thủy lực: có chức năng cung cấp lực cho quá trình đóng và mở khuôn, đồng thời duy trì lực kẹp và điều khiển chuyển động của trục vít-me, cũng như tạo lực cho chốt đẩy và di chuyển trượt lõi mặt bên. Hệ thống bao gồm nhiều thiết bị như bơm thủy lực, van, motor điện, hệ thống ống và thùng chứa nhiên liệu.
Hình 2.17: Hệ thống thủy lực.
Hệ thống điện trong máy ép nhựa đóng vai trò cung cấp nguồn điện cho motor điện và hệ thống điều khiển nhiệt của khoang chứa vật liệu. Nó đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của máy bằng cách sử dụng các công tắc để kiểm soát và điều chỉnh các thành phần. Hệ thống điện trong máy ép nhựa bao gồm tủ điện và các dây dẫn để cung cấp nguồn điện cho motor điện và các thiết bị khác trong máy. Tủ điện chứa các linh kiện điện như bộ điều khiển, bộ chuyển đổi, bảng điều khiển và các phụ kiện điện khác để quản lý và điều khiển hoạt động của máy.
Ống dẫn Ống dẫn
Bơm thủy lực
24
Hình 2.18: Hệ thống điện.
Hệ thống làm mát đảm bảo rằng khuôn được làm nguội để kiểm soát quá trình ép phun nhựa. Nó sử dụng nước làm mát hoặc dung dịch ethyleneglycol để truyền nhiệt và làm nguội khuôn. Hệ thống này cũng cung cấp dầu thủy lực để bôi trơn và đảm bảo hoạt động mượt mà của các bộ phận chuyển động trong máy. Ngoài ra, nó ngăn ngừa việc nhựa ở cuống phễu bị nóng chảy. Nhiệt độ trao đổi cho dầu thủy lực thường nằm trong khoảng từ 90 đến 120 độ F (32 đến 49 độ C) để đảm bảo nhiệt độ phù hợp cho quá trình làm nguội của nhựa nóng trong khuôn. Bộ thiết bị điều khiển nhiệt nước đảm nhiệm cung cấp áp suất, nhiệt lượng và dòng chảy phù hợp giúp làm nguội khi nhựa còn nóng. Nó giúp căn chỉnh và duy trì nhiệt độ nước làm mát trong khoảng giới hạn cần thiết để đảm bảo quá trình ép phun nhựa diễn ra hiệu quả.