B. Nhựa nhiệt rắn
2.2. Cỏc hệ thống cơ bản của khuụn
2.2.1 . Khuụn tĩnh
khuụn tĩnh là một trong hai phẩn tạo ra hỡnh dạng lũng khuụn là một trong cỏc phần tử tạo thành nửa khuụn tĩnh
Khuụn tĩnh được gia cụng theo hỡnh dạng của chi tiết gia cụng trờn đú cú thể cú cỏc rónh dẫn nhựa , cựng với nửa khuụn động chỳng tạo thành biờn dạng khụng gian long khuụn ứng với chi tiết gia cụng . Nửa khuụn tĩnh được gắn trờn tấm kẹp tĩnh bằng cỏc bu lụng .
Bề mặt của khuụn tĩnh được gia cụng mài nhẵn để đảm bảo độ kớn khớt giữa hai tấm khuụn .
Trờn tấm nửa khuụn tĩnh cú cỏc lỗ để lắp chốt dẫn hướng .
2.2.2. Khuụn động
Một trong hai phần tạo thành long khuụn , cũng như tấm khuụn tĩnh thỡ tấm khuụn đụng cũng được gắn chặt nờn tấm kẹp khuụn phớa sau bằng cỏc bu lụng , bề mặt cũng được mài nhẵn , lũng khuụn cũng được gia cụng ứng với chi tiết sản phẩm .Trờn tấm khuụn động cũng cú thể gia cụng rónh dẫn nhựa Cựng với tấn khuụn tĩnh tạo thành lũng khuụn hoàn chỉnh , Yờu cầu đặt ra là sự đảm bảo trựng khớt giữa hai tấm khuụn sao cho sản phẩm tạo ra khụng bị lệch do vị trớ tương quan của hai lũng khuụn và khụng kớn khớt .
Trờn nửa khuụn động cũn cú cỏc lỗ để lắp bạc dẫn hướng , cỏc lỗ để lắp chốt đẩy chốt hồi vị .v.v.
2.2.3. hệ thống dẫn nhựa hệ thống rónh dẫn nhựa
Thường cú hai loại
A- Cuống núng ( Khụng phải lấy cuống) : Hệ thống dẫn nhựa được gia nhiệt liờn tục trong quỏ trỡnh gia cụng, cú ưu điểm tiết kiệm nguyờn liệu năng suất cao nhưng chế tạo phức tạp
B- Cuống nguội : Hệ thống dẫn nhựa được làm nguụi cựng với khuụn và được đẩy ra ngoài cựng với SP
Nguyờn liệu chảy vào long khuụn qua hệ thống cấp nhựa , hệ thống cấp nhựa bao gồm : cuống phun , kờnh nhựa , miệng phun .
Hỡnh 2.5: Hệ thống cấp nhựa cho khuụn
Hỡnh 2.6: Cấp nhựa cho một lũng khuụn a ) Cuống phun
Đối với một bộ khuụn thỡ hệ thống cuống phun được sử dụng thụng thường nhất là loại cú bạc cuống phun. Bạc cuống phun được tụi cứng để khụng bị vũi phun của mỏy làm hỏng (Bạc cuống phun được nhà sản xuất tiờu chuẩn húa). Kớch thước của cuống phun được tiờu chuẩn húa và phụ thuộc vào:
Khối lượng và độ dày của sản phẩm cũng như loại nhựa được sử dụng để sản xuất sản phẩm đú.
Hỡnh 2.7: Cuống phun
Bỏn kớnh trờn bạc cuống phun và vũi phun phải tạo nờn sự liờn kết phự hợp giữa chỳng. Bỏn kớnh trờn bạc cuống phun phải lớn hơn 2 – 5 mm so với bỏn kớnh của vũi phun để đảm bảo khụng cú khe hở giữa vũi phun và cuống phun. Nếu khe hở lớn sẽ làm rũ rỉ vật liệu và làm giảm ỏp lực phun.
Gúc cụn của cuống phun là rất quan trọng α =10 ữ30:
Nếu gúc cụn nhỏ thỡ sẽ khú lấy cuống phun ra khỏi bạc cuống phun.
Gúc cụn lớn thỡ ảnh hưởng tới thời gian làm mỏt, tốn vật liệu, bề mặt sản phẩm xấu, tạo bọt khớ ở phần tiếp giỏp cuống phun với sản phẩm.
Vật liệu chế tạo bạc cuống phun cú ký hiệu SKD61. Bạc cuống phun phải được nhiệt luyện và ram để đạt độ cứng 52 HRCữ56 HRC. Sau đú nú được mài nghiền búng lỗ cụn.
b) Kờnh nhựa
kờnh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun và đảm bảo đường nhựa dẫn đến long khuụn sao cho ngắn nhất để trỏnh mất nhiều ỏp lực đẩ nhựa và đỡ tốn nhiờn liệu . kớch thước của kờnh dẫn nhựa phải đủ lớn để chuyển được vạt liệu vào lũng khuụn một cỏch nhanh nhất .
Kờnh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun. Kờnh nhựa phải được thiết kế ngắn sao cho cú thể nhanh chúng điền đầy vào lũng khuụn mà khụng bị mất nhiều ỏp lực. kớch thước của kờnh nhựa phải đủ nhỏ để làm giảm phế liệu và lượng nhựa trong lũng khuụn nhưng phải đủ lớn để điền đầu nhựa vào lũng khuụn.
Tổng chiều dài kờnh dẫn càng nhỏ càng tốt để giảm lực cản trờn đường đi và tăng khả năng điền đầy cho khuụn cũng như tiết kiệm nguyờn liệu.
Lũng rónh phải cú độ nhẵn búng cao nhằm làm giảm ma sỏt tăng khả năng điền đầy của lũng khuụn.
Hỡnh 2.8: Cỏch bố trớ kờnh nhựa
Để xỏc định diện tớch kờnh dẫn nhựa ta phải dựa vào thời gian điền đầy: T =m/Q => Q = m/T =s.v
Trong đú:
m: khối lượng của sản phẩm. Q: lưu lượng phun.
s: diện tớch tiết diện. v: tốc độ phun.
s = m/t.v
Tốc độ phun phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ỏp lực phun, độ búng bề mặt kờnh dẫn nhựa, nhiệt độ khuụn. Như vậy việc tớnh toỏn chớnh xỏc diện tớch tiết diện kờnh dẫn nhựa là rất khú khăn và phức tạp mà trong khuụn khổ đồ ỏn tốt nghiệp khụng thể hoàn thành được. mặt khỏc việc tớnh toỏn phải dựa trờn giả thuyết. do đú kết quả tớnh được chỉ ra là gần đỳng.
Hỡnh 2.9: Kớch thước kờnh dẫn nhựa
Vậy diện tớch tiết diện của kờnh nhựa và miệng phun được xỏc định dựa vào yờu cầu của sản phẩm và kinh nghiệm thiết kế. miệng phun cú tiết diện nhỏ thỡ cắt bỏ dễ dàng và vết cắt để lại trờn sản phẩm nhỏ do đú sản phẩm sẽ cú hỡnh thức đẹp. nhưng như thế dũng vật liệu chảy vào khuụn sẽ khú khăn hơn, tiết diện thường được chọn ở kớch thước nhỏ nhất cú thể, sau đú dựa vào sản phẩm ở nguyờn cụng ộp thử để quyết định sửa lại vị trớ hoặc mở rộng miệng phun, nếu sản phẩm ộp thử cú cỏc khuyết tật như: hụt vật liệu, cong vờnh, đường hàn, tạo ra đuụi, co ngút do thiết vật liệu, lừm co, co do khớ khụng thoỏt ra khỏi khuụn.
Cú cỏc loại kờnh dẫn nhựa
-. Kờnh nhựa hỡnh trũn là loại được dựng nhiều nhất vỡ tiết diện ngang hỡnh trũn cho phộp một lượng vật liệu tối đa chảy qua mà ớt bị mất nhiệt, tuy nhiờn loại này cú giỏ thành cao vỡ kờnh nhựa phải nằm trờn hai bờn của mặt khuụn.
d dcuống phun tiếp giáp với kênh dẫn 4 6 7 8 9 10 d 12 4 6 7 8 9 10 12 Kích th ớc kênh dẫn tròn (mm) Hỡnh 2.10: Kờnh dẫn nhựa hỡnh trũn
- Kờnh nhựa hỡnh thang cũng được sử dụng nhiều vỡ loại này gia cụng dễ nhưng lượng vật liệu thừa lớn.
4 6 7 8 9 10 12 2 3 3,5
R 4 4,5 5 6
dcuống phun tiếp giáp với kênh dẫn H 4 6 7 8 9 10 12 Kích th ớc kênh dẫn hình thang góc l ợn (mm) 10° H R Hỡnh 2.11: kờnh dẫn nhựa hỡnh thang
-. Kờnh nhựa hỡnh thang cú gúc nhọn khụng hay được sử dụng do lượng vật liệu thừa lớn.
4 6 7 8 9 10 12
W dcuống phun tiếp giáp với kênh dẫn H 3 4 5 5,5 6 7 8 4 6 7 8 9 10 12 Kích th ớc kênh dẫn hình thang góc nhọn (mm) (5~10)° H W Hỡnh 2.12: kờnh dẫn nhựa hỡnh thang gúc nhọn
- Kờnh nhựa hỡnh chữ nhật và bỏn nguyệt ớt được sử dụng vỡ nú hay gõy nhiều sự cố, cỏc loại này hiện nay khụng được sử dụng nữa.
*. Mối liờn hệ giữa kớch thước kờnh dẫn với khối lượng, đường kớnh kờnh dẫn.
Kích th ớc kênh dẫn chọn theo khối l ợng sản phẩm
4 6 8 10 12
<100 g 100-350 g >350 g
Khối l ợng sản phẩm Đ ờng kính kênh dẫn d (mm)
Chiều dài kênh dẫn chọn theo đ ờng kính kênh dẫn
6 7 7,5 8
Đ ờng kính kênh dẫn
d (mm) 9 10
Chiều dài kênh dẫn
L (mm) 10 50 200 500 800 1200
c) Cỏc miệng phun và cỏc khuyết tật khi phun nhựa
khỏi niệm : miệng phun là kờnh mở giữa kờnh nhựa và lũng khuụn .
Cỏc miệng phun thường được giữ kớch thước nhỏ nhất và được mổ rộng nếu cần thiết . Những miệng phun lớn thường tốt cho sự chảy ờm của dũng nhựa .
Xỏc định vi trớ phun rất qua trọng trong quỏ trỡnh thiết kế khuụn , nếu cỏc điều kiện thiết kế khỏc hoàn toàn hợp lớ thỡ nếu vị trớ miệng khuụn sai thỡ sẽ gõy ra cỏc khuyết tật sau :
Vật được phun ngắn : vật liệu bị đụng cứng trước khi điền đầy .
Sản phẩm bị cong vờnh : đối với cỏc sản phảm dài cú một miệng phun trung tõm thỡ sản phẩm cú xu hướng bị cong ở giữa , khắc phục nhược điểm bằng cỏch thiết sao cho miệng phun thật rộng,mỏng sẽ giảm độ cong vờnh .
Đường nối nhựa : khi nhựa chảy qua sản phẩm , nú khụng cú sự pha trộn tốt với nhau nờn để lại phớa sau một đường phõn biệt gọi là đường nối . Khỏc phục bằng cỏch mở thờm miệng phun phớa kia của sản phẩm .
Hừm co ngút: do nhựa chảy qua một tiết diện mỏng , nú khú giữ được ỏp lực khuụn cao khi điền đầy vào khoảng trống dày.
Bọt khớ : khụng khớ bị kẹt lại , nhựa đang chảy qua một chỗ bị chảy ngược lại và khụng khớ khụng thoỏt được ra ngoài .
Cỏc kiểu miệng phun :
-Miệng phun dạng màng, khe ( hỡnh đĩa )
Miệng phun này dựng đẻ điền đầy một lũng khuụn từ mộit hốc trong sản phẩm , vật liệu từ cuống phun chảy ra ngoài và tất cả cỏc tiết diện lũng khuụn được diền đầy cựng một lỳc . h L h L L1
t h
D L
W
Hỡnh 2.14: Miệng phun dạng vấu
- Miệng phun dạng vành khăn
L h
Hỡnh 2.15:Miệng phun dạng vành khăn
- Miệng phun dạng chồng W t L L1 2 h Hỡnh 2.16: Miệng phun dạng chồng
Miệng phun dạng chồng thường được dựng đối với cỏc sản phẩm dạng khối hay dạng hộp. Cỏc kớch thước của miệng phun được chọn như sau:
- Miệng phun dạng khe
h
L
Hỡnh 2.17 : Miệng phun dạng khe
- Phun dạng trũn hoặc hỡnh thang
Hỡnh 2.18: Miệng phun trũn hay hỡnh thang
- Miệng phun ngầm
Kớch thước của miệng phun ngầm được cho như sau: L = 1,75 (mm). 0 0 45 30 ữ = α L 30 ~ 4 5 ° ° x Hỡnh 2.19:Miệng phun ngầm
- Miệng phun dạng quạt :
Loại này rất thụng dụng , cú ưu điểm là tự cắt đứt khi sản phẩm bị đẩy ra khỏi khuụn , dấu vết để lại của miệng phun khụng nhất thiết phải trờn đường phõn khuụn , nghĩa là cú thể đặt miệng phun trờn nhngx đường hoa văn , đường gõn mà khụng nhỡn thấy được . Với miệng phun kiểu này việc tự động húa trể nờn rất dễ dàng .
W D h h L 1 2
- Miệng phun cú mặt cắt ngang hỡnh chữ nhật
L
h
L
h
Hỡnh 2.21: Miệng phun cú mặt cắt ngang hỡnh chữ nhật 2.2.4 . Hệ thống tự đẩy sản phẩm
a) Giới thiệu chung
Chức năng của hệ thống đẩy là đẩy sản phẩm ra sau khi khuụn mở.
Hỡnh 2.22: Hệ thống đẩy sản phẩm
Đõy là hệ thống đẩy thụng dụng nhất mà trong đú phải tuõn theo một số quy định sau :
1) Khoảng đẩy: Khoảng đẩy phải lớn hơn từ 5 ữ10 mm so với chiều cao của sản phẩm được lấy ra từ khuụn. Ký hiệu là A trong hỡnh 2.
Hỡnh 2.23: Hệ thống đẩy thụng thường
2) Sau khi sản phẩm được đẩy ra, hệ thống đẩy trở về vị trớ ban đầu để cỏc chốt đẩy khụng làm hỏng cỏc lũng khuụn của khuụn trước khi đúng khuụn. Vỡ vậy cần cú một chốt hồi. Chốt đẩy và chốt hồi được đặt cựng nhau.
3) Độ dày của tấm đẩy cũng rất quan trọng. Tấm đẩy phải chịu tất cả ỏp lực đẩy và nếu tấm đẩy quỏ mỏng thỡ nú sẽ bị uốn cong và lực đẩy khụng đều trờn toàn bộ bề mặt của sản phẩm. h Chốt hồi Chốt đẩy Tấm đẩy Hỡnh 2.24: Hệ thống đẩy
Độ dày của tấm đẩy phụ thuộc bề mặt sản phẩm
Diện tớch bề mặt của sản phẩm Độ dày tấm đẩy (h)
5 cm2 12 mm 10 cm2 15 mm 25 cm2 20 mm 50 cm2 30 mm 100 cm2 50 mm Bảng 2.2. Bề dày tấm đẩy
4) Kớch thước của chốt đẩy cũng quan trọng. Kớch thước của chốt đẩy phụ thuộc vào kớch thước của sản phẩm, nhưng để chế tạo khuụn cần cố gắng trỏnh chốt đẩy cú đường kớnh nhỏ hơn 3 mm trừ khi điều đú cần thiết cho hỡnh dạng của sản phẩm.
Chốt đẩy
0,05 ~ 0,1 mm
0,05 ~ 0,1 mm
5) Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm phải đảm bảo là khụng làm yếu khuụn sau. Khoảng cỏch cần thiết dưới tấm đỡ thường rộng cú thể làm cho tấm đỡ bị uốn cong.
Khi khuụn dựng để sản xuất từ 50.000 sản phẩm trở lờn hoặc những sản phẩm cú hành trỡnh đẩy rất dài hoặc cần những chốt đẩy rất nhỏ thỡ nờn cú những chốt dẫn hướng trong hệ thống đẩy. Điều này cũng giỳp làm chắc tấm đỡ.
Chốt dẫn h ớng
Hỡnh 2.25: Dẫn hướng cho hệ thống đẩy
- Cỏc chốt đẩy trũn
Đõy là kiểu đẩy thụng thường nhất. Núi chung nú rất đơn giản để đưa vào trong khuụn. Những lỗ trũn và chốt trũn rất dễ gia cụng. H L 0,5R d D
Hỡnh 2.26: Kớch thước cơ bản của chốt đẩy
D H L 0,5R H d d1 n m
Hỡnh 2.27: Kớch thước tiờu chuẩn của chốt đẩy ghộp cú φ =1ữ4mm
D H L 0,5R H d d1 n 2R
m o p ỉ Q D H L 0,5R H w t d n
Hỡnh 2.29: Lưỡi đẩy được ghộp trong ống trụ để tăng độ cứng vững
- Cỏc ống đẩy.
Hỡnh 2.30: Ống đẩy
Cỏc ống đẩy rất thuận lợi cho quỏ trỡnh đẩy quanh cỏc chốt lừi. Khi dựng hệ thống đẩy này, gúc thoỏt cú thể giảm xuống đến 0,50, để trỏnh cỏc vết chỡm để lại trờn bề mặt phớa trờn.
Thanh đẩy được dựng cho cỏc sản phẩm lớn. Để thanh đẩy khụng làm hỏng lừi trong khi đẩy và lựi về thanh đẩy phải đặt cỏch bề mặt thẳng đứng của khuụn ớt nhất 0,5 mm. Cũng vỡ lý do đú mà thanh đẩy phải được hướng dọc theo khoảng đẩy.
Hỡnh 2.31: Thanh đẩy
Đối với quỏ trỡnh đẩy cần sự đẩy kộp để sản phẩm được đẩy ra hoàn toàn, thanh đẩy thường được gắn vào thanh nối bằng cỏc vớt chỡm.
Hỡnh 2.32: Thanh đẩy ghộp
-Tấm thỏo:
Tấm thỏo là một trong những hệ thống đẩy tốt nhất. Trong trường hợp này việc dẫn hướng để trỏnh làm hỏng lừi khuụn cũng rất quan trọng.
Hỡnh 2.33: Cỏc loại tấm thỏo
-Cỏc van đẩy:
Hệ thống cỏc van đẩy khụng thụng dụng trong chế tạo khuụn nhựa. Nú thường được dựng bằng cỏc vật hỡnh cúc và trợ giỳp sự thụng khớ trong quỏ trỡnh đẩy cú hiệu quả. Một van đẩy cũng dễ hơn so với dựng tấm thỏo. Tuy nhiờn phải cú một gúc lớn hơn 20.
Hỡnh 2.34: Van đẩy hỡnh cốc c) Sự đẩy cuống phun – Kờnh nhựa – Miệng phun
Hỡnh 2.35: Sự đẩy cuống phu.
Hệ thống này phải thực hiện hai hoạt động:
- Thứ nhất là kộo cuống phun ra ngoài khuụn khi khuụn mở. Vỡ vậy ta cần cú một bộ phận để kộo cuống phun.
- Thứ hai là đẩy kờnh nhựa, cuống phun và miệng phun ra khỏi khuụn sau.
Cú ba kiểu hệ thống kộo cuống phun:
Thứ 1 : Bộ phận kộo cuống phun dạng cụn ngược.
Đõy là kiểu thụng dụng mà trong đú nú dựng như một vựng thõn nguội. Cũng nờn giữ cho thanh đẩy thấp xuống 1mm vỡ trong nhiều trường hợp số lượng nhựa lớn việc làm nguội sẽ rất chậm. Ta hạ chốt đẩy thấp xuống để tạo nờn bề mặt lớn hơn, nhưng cũng tạo nờn 1mm vật liệu an toàn trước khi chốt đẩy đi vào trong nhựa trong quỏ trỡnh đẩy.
6°
ỉ D ỉ D
ỉ D + 1mm
Hỡnh 2.36: Chốt kộo cuống phun kiểu cụn ngược
Cuống phun Kờnh nhựa
Chốt đẩy
Bộ phận kộo cuống phun và đẩy kờnh nhựa
Thứ 2 : Bộ phận kộo cuống phun cú rónh vũng.
ỉ D ỉ D
ỉ D + 1mm
Hỡnh 2.37: Chốt kộo cuống phun cú rónh vũng