I. Máy ép phun
1.1Khái niệm về máy ép phun
Ép phun là phương pháp thường gặp nhiều nhất trong công nghệ gia công chất dẻo. Phương pháp này hoạt động không liên tục, nó được vận hành theo từng chu kỳ để sản xuất các vật thể chất dẻo. Các vật thể này được sử dụng như những sản phẩm cung ứng cho kỹ nghệ hàng tiêu dùng, hàng gia dụng, sản phẩm kỹ thụât và sản phẩm phụ tùng trong các ngành công nghiệp khác. Phương pháp đúc-phun tạo ra sản phẩm đủ các lọai, từ thật nhỏ như bánh xe răng đến những vật thật lớn như thùng chứa rác, cảng bảo vệ va chạm của xe ô-tô. Trong nhiều trường hợp thông thường phương pháp đúc-phun có hiệu quả kinh tế cao với lợi thế có thể thay thế các sản phẩm trước đây được làm bằng nhiên liệu cổ điển khác như gỗ, sứ, kim loại..vv. Chúng có thể được sản xuất đại trà với độ chính xác cao và không đòi hỏi các khâu xử lý phụ.
Chức năng của máy ép phun là dùng để gia công các sản phẩm nhựa (có sự lựa chọn nguyên liệu), hoạt động theo nguyên lý :
- Đóng khuôn : chậm - nhanh - cao áp - khóa khuôn.
- Phun keo : nhựa được đưa vào khuôn trong tình trạng nóng chảy. - Giữ áp lực : nguyên liệu nhựa được ép đẩy vô khuôn.
- Làm nguội : trong thời gian làm nguội sản phẩm trục vít tiếp tục lấy keo làm nhuyễn nguyên liệu.
- Mở khuôn lấy thành phẩm - lỏi (đội).
Tiến trình hoàn thành việc san xuất một thành phẩm ép phun đòi hỏi phải hoàn toàn tự động và tạo nên một chu trình khép kín từ đầu dến cuối.
1.2 Cấu tạo của máy ép phun
Hình 17 : Hình dáng một máy ép phun thông thường có trục nằm ngang
Hình 18 : Các dạng cấu trúc khác nhau của máy ép phun a)Đơn vị phun nằm ngang, đơn vị đóng mở thẳng đứng.
b)Đơn vị phun và đơn vị đóng mở cùng nằm trên trục nằm ngang.
c)Đơn vị phun và đơn vị đóng mở cùng nằm trên trục thẳng đứng.
Máy ép phun thực hiện chu trình (không liện tục) gia công vật thể chất dẻo từ nguyên liệu dưới dạng bột hoặc hạt. Nhiệt được cung cấp từ các vòng băng điện trở bọc ngoài thành xylanh sẽ nấu chảy hạt nhựa, hệ thống thủy lực đẩy trục trôn ốc tịnh tiến về phía trước, nhựa nóng chảy được nạp theo lượng nhất định vào hốc khuôn, kế đến trục trôn ốc khởi động quay chung quanh trục của nó tạo nên áp suất thật cao ép nhựa nóng chảy áp chặt vào bề mặt hốc khuôn. Hệ thống thủy lực đẩy đơn vị ép phun lùi về phía sau, hệ thống thủy lực đơn vị đóng mở kéo phần nữa khuôn di chuyển rời xa khỏi phần nữa kia và thành phẩm được tách rời khỏi khuôn.Thông thường một máy ép phun gồm có ba phần quan trọng chủ yếu sau đây : Đơn vị đóng mở, đơn vị ép phun và bệ máy với hệ thống thủy lực bên trong khởi động cho hai đơn vị nói trên và cuối cùng hệ thống kiểm soát điều khiển toàn bộ các tiến trình ép phun. Hệ thống kiểm soát này gồm các tủ điện điều khiển và những chương trình phần mềm cùng với các ứng dụng của máy vi tính đóng vai trò cầu nối giúp cho công việc của người điều khiển và kiểm soát hoạt động của máy ép phun được dễ dàng hơn.
1)Đơn vị đóng mở 2)Đơn vị ép phun 3)Bệ máy
Đơn vị đóng mở
- Nhiệm vụ : Giữ khuôn, đóng và mở khuôn, tạo kháng lực giữ khuôn, hoàn tất công việc tách rời thành phẩm ra khỏi khuôn. Lực đóng được tạo ra bởi hệ thống cơ lực hay thủy lực thông qua hệ thống xylanh thủy lực.
- Cấu trúc và chi tiết hoạt động của đơn vị đóng mở :
Hai phần nửa của khuôn được đặt vào chính giữa hai lổ khoan hướng tâm nằm đối xứng trên hai tấm giữ khuôn trên mặt có những lổ khoan đối xứng để bắt ốc giữ khuôn. Hai tấm giữ này một phần cố định, phần còn lại chuyển động được tựa trên 4 thanh hình trụ nằm ngang, hay thẳng đứng tùy theo dạng máy. Lực khởi động tiến trình đóng mở được tạo ra bởi hệ thống thuỷ lực, thông qua một đòn bẩy có dạng khủy tay sẽ đẩy phần nửa tấm lót có mang một phần nửa khuôn chuyển động tới lui ( hay lên xuống ) dọc theo 4 trục định hướng. Đòn bẩy khủy chân chuyển động tạo nên tiến trình đóng mở của khuôn. Người ta phân biệt hai loại đơn vị đóng mở khác nhau : Hoạt động bằng thủy lực thông qua hệ thống cơ học và trực tiếp bằng hệ thống thủy lực ( xy-lanh ).
b) Hệ thống tạo thủy lực nằm bên trong bệ máy c) Tấm giữ khuôn gắn vào 4 thanh trụ dẫn hướng.
Hình 20 : Cấu tạo của một đơn vị đóng mở 1) Khuôn 2) Tấm lót hướng tâm 3) Tấm giữ khuôn cố định
4) Lỗ khoang hướng tâm
5) Tấm giữ khuôn di chuyển 6) Bệ máy
- Đơn vị đóng mở của máy ép phun ngoài nhiệm vụ đóng mở còn có thêm nhiệm vụ tạo lực tác động đóng kín hai phần nửa của khuôn lại với nhau, lực đóng kín này không được lớn hơn 80% công suất và phải luôn luôn lớn hơn áp suất bên trong hốc khuôn do trục trôn ốc tạo nên.
Đơn vị phun
- Cấu tạo và hoạt động : Bao gồm xy-lanh được bao chung quanh bởi các vòng băng điện trở đốt nóng, trục trôn ốc bên trong xylanh. Trục trôn ốc chuyển động quay chung kéo hạt nhựa xuống từ phễu nạp nguyên liệu và đẩy dần về phía trước, đồng thời ép nhựa nóng chảy xuyên qua kênh tiếp nối đi vào bên trong hốc khuôn. Chuyển động quay của trục trôn ốc được khởi động bởi một động cơ thủy lực hay động cơ điện . Chuyển động thẳng theo trục ngang được tạo ra bởi pít-tông với xy-lanh thủy lực.
Vận chuyển nguyên liệu trong phễu từ trên xuống đưa vào bên trong
xy-lanh thông qua chuyển động quay của trục trôn ốc.
Nấu chảy nguyên liệu bên trong xy-lanh bởi nhiệt do sự cọ sát giữa (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nguyên liệu với trục trôn ốc và giữa nguyên liệu với nhau, nhiệt được cung cấp bởi vòng băng điện trở đốt nóng bọc bên ngoài.
Phun (Hình a): Trục trôn ốc theo chiều ngang, dọc theo xylanh về
phía đầu phun để đẩy khối nhựa nóng chảy vào hốc khuôn. Với động thái này trục trôn ốc được xem như giữ vai trò của một pít-tông nạp nhựa nóng chảy theo một liều lượng nhất định vào hốc khuôn.
Đúc (Hình b): Chuyển động quay của trục trôn ốc bắt đầu khởi động tạo
áp suất lớn để nén chặt nhựa trong hốc khuôn ngay sau động thái cung ứng theo liều lượng này chấm dứt.
Hình 21 : a - Giai đoạn phun ; b - Giai đoạn đúc (ép) 1. Phễu nạp nguyên liệu 4. Trục trôn ốc 2. Xylanh 5. Khuôn đúc phun 3. Vòng băng đốt nóng 6. cuốn nối
7. Nhựa nóng chảy rót đầy hốc khuôn. Bệ máy
Có nhiệm vụ nâng giữ cố định các đơn vị đã trình bày ở phần trên. Bộ phận điều khiển các tiến trình thông qua đồng hồ chuẩn định. Thông qua đơn vị kiểm soát người ta có thể kiểm soát được sự lệ thuộc của áp suất với tiến trình phun- nén và tiến trình cung theo liều lượng.
Nhiệt độ của xy-lanh cũng được điều chỉnh thông qua bộ phận điều chỉnh điện tử.
1.1.2. Các bộ phận quan trọng của máy ép phun
1.1.2.1. Đơn vị phun (đã trình bày ở trên) 1.1.2.2. Phễu nạp liệu
Đây là bồn chứa nguyên liệu dưới dạng bột nhựa hay hạt nhựa đã được sấy khô trước đó (ví dụ PC,PMMA, ABS). Trong nhiều trường hợp bồn chứa được làm nóng bởi các mạch điện trở bên trong để sấy khô hạt nhựa trước khi được đưa vào bên trong xylanh. Đối với nhựa đàn hồi và BMC bồn chứa được trang bị thêm một chốt chận để kiểm soát lượng nguyên liệu đưoơc nạp vào.
Thông thường bồn chứa phải có cửa sổ để nhân viên có thể kiểm soát được mức lượng nguyên liệu nhựa bên trong.
1.1.2.3. Trục trôn ốc
Trục trôn ốc có nhiệm vụ kéo nguyên liệu từ phễu chứa vào trong xylanh để nấu chảy. Khi gia công nhựa nhiệt dẻo người ta thường xử dụng trục trôn ốc có 3 vùng : Vùng kéo, vùng nén và vùng ép -phun.
Các trục trôn ốc đời mới thường có chiều dài 20 D ( 20 lần đường kính D ). Kích thước của chiều dài dựa trên đòi hỏi của hiệu suất, sự chảy lỏng của nhựa nhão và điều kiện co
sát giữa các hạt nhựa và hạt nhựa với bề mặt trục trôn ốc. Tất cả các loại nhựa nhiệt dẻo, ngoại trừ PVC-U, đều có thể được xử dụng trục trôn ốc phổ thông để gia công với máy đúc-phun. Đối với các loại trục trôn ốc dài hơn kích thước nói trên (20 D) sẽ có tác dụng nguy hại phá hỏng nguyên liệu vì thời gian nấu chảy và cọ sát quá lâu. Trong một vài trường hợp trục trôn ốc có thiết kế thêm phần trộn cũng được ứng dụng ví dụ như trong trường hợp tiến trình nấu chảy và trộn màu song song với nhau. Ứng dụng này thường gặp với gia công nhựa PE, PP, PVC..vv…Ngoài ra trục trôn ốc thoát hơi cũng được xử dụng đối với các
loại nhựa có chứa nhiều hơi nước, không cần thông qua khâu sấy khô trước khi gia công như PMMA, PC, PA. So sánh cho thấy công suất tiến trình nấu chảy tăng lên từ 15% đến 50% đối với trục trôn ốc thông thường. Đối với nhựa PVA- U trục trôn ốc được thay thế nhiều đoạn có kích thước chiều xâu rãnh khác nhau và gờ vòng xoắn sẽ kéo dài đến mũi trục trôn ốc. Ngoài ra đối với nhựa PVC-U người ta không cần ứng dụng trục trôn ốc có bộ phận chận dòng nhựa lỏng chảy ngược.
Hình 22 : Hình thể tổng quát của một trục trôn ốc thông thường
1. Mũi trục trôn ốc 2. Bộ phận chận giòng chảy ngược 3. Lõi trục trôn ốc 4. Gờ vòng xoắn 5. Chuôi trục 1.1.2.4. Xylanh và vòng băng đốt trong
Xy-lanh là một ống thép với kích thưóc thành ống rất dầy bên ngoài được bao bọc bởi các vòng băng điện trở đốt nóng. Xylanh hai lớp vỏ được ứng dụng đối với nhựa cứng, giữa hai lớp vỏ này là dầu.
Nhiệt độ của vòng băng nằm trong các vùng sẽ đạt được cố định thông qua dụng cụ điều chỉnh.
1.1.2.5. Bộ phận ngăn chặn dòng chảy ngược của nhựa lỏng
Trong giai đoạn ép, trục trôn ốc quay chung quanh trục tạo áp suất rất lớn để ép nhựa vào hốc khuôn, sức ép này sẽ tạo ra phản lực đẩy nhựa lỏng lùi về phía sau, để ngăn không cho hiện tượng này xảy ra người ta thiết kế thêm vào đầu trục trôn ốc một bộ phận chận dòng chảy ngược. Bộ phận này luôn luôn được ứng dụng cho trục trôn ốc trong máy ép-phun.
1.1.2.6. Đầu phun
Đầu phun được xem như bộ phận tiếp nối giữa phần đầu của xylanh và khuôn. Đầu phun được nối vào xylanh thông qua đĩa nối có ren vít hay thông qua nắp đậy. Kênh dẫn nhựa nóng chảy bên trong đầu phun phải được thiết kế thích hợp với dòng chảy và mặt tiếp giáp giữa đầu phun với ống lót kênh nối của khuôn phải thật kín để tránh trường hợp nhựa lỏng chảy thoát ra ngoài. Một chi tiết thiết kế cần lưu ý, đường bán kính của đầu phun luôn luôn nhỏ hơn bán kính của ống lót kênh nối và đường kính kênh dẫn bên trong đầu phun phải nhỏ hơn đường kính kênh dẫn bên trong ống lót kênh nối.
Các dạng đầu phun thường thay đổi tùy theo khối lượng nhựa lỏng nạp vào khuôn. Người ta phân biệt ra hai dạng chính: Đầu phun mở và đầu phun đóng. Đầu khuôn mở được ứng dụng đối với lượng nhựa có độ dai (nhờn) quá lớn nên chúng không thể chảy thoát ra bên ngoài trong giai đoạn nạp nhựa vào khuôn. Ngooài ra đối với các loại nhựa như PVC hay POM phải được ứng dụng với đầu phun mở để giúp cho khí nên trong thoát ra được dể dàng. Đầu phun đóng thường được ứng dụng đối với các loại nhựa có độ dai thấp khi được
nấu chảy lỏng có thể chảy ra bên ngoài (trong giai đoạn cuối tách rời thành phẫm, đơn vị
ép-phun lùi về phía sau). Trong trường hợp này kim đóng giữ nhiệm vụ đóng mở miệng đầu phun thông qua tác động nén và dãn của lò-xo. Khi đầu phun ép vào ống lót, đĩa chận ép lò-xo lại, kim mở ra. Trong giai đoạn ép-phun, áp suất của nhựa lỏng bên trong xy-lanh ép chốt đóng kín miệng đầu phun. Ngoài ra cơ phận chận cũng được ứng dụng để đóng mở đầu phun. Khi đơn vị phun tiến về phía trước, ép đầu phun vào ống lót , đầu phun bị nén lại về phía sau, thanh chận ở vị trí mở. Khi đơn vị phun lùi lại về phía sau, lò-xo dãn ra đẩy đầu phun về phía trước, cơ phận chận ở vị trí đóng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 23 : Trục trôn ốc với van chặn dòng chảy ngược
1. Khuôn 2. Đầu phun 3. Van chặn dòng chảy ngược 4. Trục trôn ốc 5. Xylanh 6. Mũi trục trôn ốc
7. Đầu xylanh 8. Ống lót cuốn nối 1.1.2.7. Khuôn ép phun
Khuôn là dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa, nó được thiết kế chế tạo sao cho có thể được sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu sản xuất, kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của sản phẩm, tùy theo số lượng sản phẩm, yêu cầu chất lượng sản phẩm cần sản xuất mà người ta thiết kế khuôn cho nhiều sản phẩm trên một khuôn, độ chính xác khuôn cao, khuôn làm việc thủ công, bán tự động hoặc tự động. Những yêu cầu trên ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm.
Cấu tạo chung của bộ khuôn trên máy ép phun gồm có 2 phần : khuôn cố định và khuôn di động. Có 3 dạng khuôn trên máy ép phun đang sử dụng trong nhà máy là : khuôn hai tấm (khuôn két bia, két nước ngọt, khuôn nắp thùng sơn, decap ...), khuôn ba tấm (khuôn thân acquy, nắp acquy, khuôn nắp bảo vệ thực vật ...) và khuôn nhiều tầng.
Hình 24 : Khuôn đúc sản phẩm Nhiệm vụ chủ yếu của khuôn ép - phun bao gồm :
Hướng dẫn dòng chảy nhựa lỏng
Tạo dáng khối nhựa
Làm nguội vật thể ép - phun.
Hình 25 : Tiết diện cắt và các phần cơ bản của một khuôn đúc phun a.Chiều cao tổng quát b. Phần di chuyển c. Phần cố định d. Mặt phẳng phân ly
1. Ống lót dẫn hướng 2. Chốt dẫn hướng 3. Tấm lõi(phần nữa cố định) 4. Vòng định vị 5. Bạc cuốn phun 6. Kênh dẫn nước 10 . Tấm đế 7. Tấm lõi (phần di chuyển) 8. Tấm kẹp khuôn phía trước 9. Tấm đỡ 11. Đinh đẩy(Vật thể đúc phun) 12. Trục đẩy chính 13. Tấm giữa 14. Đinh đẩy hổ trợ 15. Chốt hồi 16. Tấm kẹp khuôn phía sau 17. Tấm khuôn sau 18. Bạc ghép nối
- Khuôn cố định (khuôn cái) :
• Tấm kẹp khuôn phía trước (8) có nhiệm vụ kẹp phần cố định của khuôn vào bàn máy ép phun.
• Tấm lõi hay tấm khuôn phía trước (3) là phần cố định trên khuôn nơi hình thành hình đáng bên ngoài (phần lõm) của sản phẩm.
• Bạc cuốn phun (5) nối vòng khun với kênh dẫn nhựa với nhau thông qua tấm kẹp phía trước và tấm lõi trước (dòng nhựa nóng chảy từ máy ép phun qua vòi phun bạc cuốn phun, kênh dẫn nhựa đến điền đầy vào các khoảng trống của khuôn hình thành sản phẩm).
• Chốt dẫn hướng (2) dẫn phần khuôn di động đến phần khuôn cố định để liên kết chính xác giữa hai phần khuôn cố định và di động của khuôn.
• Kênh dẫn nước (6) dẫn nước lạnh làm nguội sản phẩm trong khuôn ép. -Khuôn di động (khuôn đực) :
• Tấm khuôn sau (17) là phần chuyển động của khuôn là hình dáng trong (phần