2.1 Nguyên lý thiết bị ép phun
2.1.1 Hệ thống dây chuyền công nghệ
Để sản xuất các sản phẩm bằng chất dẻo nhiệt dẻo ng−ời ta th−ờng dùng một dây chuyền công nghệ gồm nhiều loại thiết bị riêng biệt hoặc một hệ thống thiết bị liên hoàn. Hệ thống thiết bị đó phục vụ cho nhiều sản phẩm khác nhau. Tuỳ theo mục đắch ta thay đổi các thiết bị công tác phắa sau.
Hình 2.1. Hệ thống sản xuất sản phẩm bằng chất dẻo với công nghệ ép phun
2.1.2 Nguyên lý làm việc của thiết bị: (Hình 2.2)
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 29
Vật liệu dẻo đ−ợc cấp từ phễu vào máy ép phun. Trong máy ép phun bố trắ một (hoặc hai) trục vắt xoắn có chiều sâu rtnh vắt giảm dần theo từng đoạn từ chuôi trục đến đầu trục, quay bên trong xi lanh. Bao quanh xi lanh máy ép phun lắp hệ thống gia nhiệt và hệ thống làm nguội. Khi trục vắt quay sẽ đẩy ép vật liệu dẻo về phắa đầu đùn, trong quá trình đó, vật liệu dẻo đ−ợc gia nhiệt, đ−ợc ép và làm nhuyễn và cuối cùng đ−ợc ép phun qua miệng phun.
Hệ thống gia nhiệt đ−ợc phân bổ quanh xi lanh thành các vùng gia nhiệt, mỗi vùng cho một nhiệt độ xác định và có thể điều chỉnh đ−ợc. Trong một số tr−ờng hợp, ng−ời ta còn lắp thêm hệ thống làm nguội bằng n−ớc, để điều tiết nhiệt độ vật liệu theo yêu cầu, đồng thời, để tránh gây hiện t−ợng dắnh liệu ở cửa cấp liệu, gây khó khăn cho việc cấp liệu vào máy.
2.2 Kết cấu thiết bị ép phun chất dẻo nhiệt dẻo
Hệ thống ép phun nhựa định hình bao gồm: Khốiép phun nhựa và khối đóng mở khuôn - khuôn ép . (hình 2.2)
2.2.1 Khối ép phun nhựa
Khối ép phun có hai loại: loại ép phun bằng chắnh trục vắt xoắn và loại ép phun nhờ cơ cấu pitton-xilanh.
a. ép phun bằng chắnh trục vắt xoắn
Cơ cấu có 2 chức năng: hoá dẻo và ép phun vật liệu. Ban đầu, vắt xoắn vừa quay vừa đẩy liệu lên phắa tr−ớc vừa làm vật liệu hoá dẻo nh− máy đùn. Các hạt nhựa qua các giai đoạn nung nóng, nóng chảy và làm nhuyễn. Để tắch luỹ đủ l−ợng chất dẻo cho 1 sản phẩm, phắa đầu vắt có buồng tắch liệu. Khi liệu đt đầy buồng tắch luỹ, hệ thống pittôn gắn với trục vắt làm việc, đẩy trục vắt xoắn lên phắa tr−ớc, ép và bơm liệu từ buồng tắch sang lòng khuôn.
Để phun số l−ợng lớn vật liệu, hệ thống Vit xoắn đ−ợc thiết kế có đ−ờng kắnh và hành trình nhất định, sao cho quá trình nguội vật liệu không ảnh h−ởng đến chất l−ợng sản phẩm. Đầu vắt có lắp van. Van này có nhiệm vụ khoá đ−ờng dẫn vật liệu dẻo lỏng, không cho chúng chảy ng−ợc về rtnh vắt
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 30
khi phun.. (hình 2.3)
Hình 2.3. Cơ cấu phun ép bằng đẩy trục vắt b. ép phun nhờ cơ cấu pitton-xilanh
Cơ cấu ép phun pitton-xilanh có thể thiết kế thành cơ cấu riêng, lắp thành một góc với vắt xoắn. Cơ cấu này có thể dùng cho tr−ờng hợp phun nhiều loại vật liệu dẻo. Cơ cấu pitton-xilanh, đ−ợc truyền động nhờ hệ thuỷ lực riêng. Để giữ nhiệt, bên ngoài xi lanh có cơ cấu nung.
Buồng tắch liệu là nơi tắch tụ vật liệu dẻo đt nóng chảy và làm nhuyễn. Trong buồng tắch liệu, ng−ời ta đặt bên trong một lõi hay đầu béc, tạo dòng chảy khi phun. Do có lõi, vật liệu đ−ợc đẩy sát khuôn và đ−ợc nung nóng liên tục. Lỗ phun đ−ợc thiết kế với kắch th−ớc nhất định. Dạng hệ thống Pitton- Xilanh phun đặt vuông góc với vắt đ−ợc dùng cho sản phẩm có kắch th−ớc lớn. (hình 2.4)
Hình 2.4. Cơ cấu phun pitton-xilanh đặt vuông góc
c. Kết cấu trục vắt xoắn
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 31
phun và nén ép phun vật liệu vào lòng khuôn, nên có một số kết cấu đặc biệt. Vùng nhập liệu th−ờng có b−ớc xoắn lớn để dễ chuyển liệu. Phần giữa có đoạn giảm áp và thoát khắ. Phần đầu nén ép phải có b−ớc xoắn nhỏ, hoặc dùng đ−ờng vắt xoắn kép. đầu trục vắt xoắn có dạng côn, gọi là đầu béc, vừa có chức năng nén ép, vừa tạo đ−ợc dòng vật liệu dẻo có tốc độ cao. Nhờ đầu côn, vật liệu ép sát thành xilanh, bảo đảm nhiệt độ đồng đều và tạo áp suất lớn đi qua lỗ phun. (hình 2.5)
Hình 2.5. Trục vắt xoắn
Kết cấu đầu béc còn có các rtnh và vòng van. Vòng này có nhiệm vụ khóa lỗ phun không cho vật liệu chảy ng−ợc khi bơm phun. (hình 2.6)
Hình 2.6. đầu béc
2.2.2 khối đóng mở khuôn và kẹp chặt khuôn
Các dạng cơ cấu đóng mở và kẹp khuôn gồm có: cơ cấu khớp khuỷu và hệ pitton - xilanh thủy lực trực tiếp.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 32
- Cơ cấu đóng mở và kẹp chặt khuôn dạng cơ cấu khớp khuỷu, đ−ợc dẫn động nhờ hệ thống thuỷ lực. Kết cấu khuỷu có −u điểm là đóng mở nhanh, lực kẹp lớn và không bị thay đổi khi áp suất ép phun quá tải. (hình 2.7 )
Hình 2.7. dạng kẹp khuôncơ cấu khớp khuỷu
- hệ pitton - xilanh thủy lực trực tiếp để đóng mở và kẹp chặt khuôn. Trong tr−ờng hợp này, cần thiết kế đúng lực kẹp, tránh sử dụng quá tải gây bavia trên sản phẩm. (hình 2.8)
Hình 2.8. dạng kẹp khuônpitton - xilanh thủy lực trực tiếp
Hệ thống đóng khuôn bảo đảm lực kẹp khuôn nhất định, khi phun ép liệu vào lòng khuôn, hai nửa khuôn không đ−ợc tách ra. Lực kẹp khuôn phải đ−ợc xác định theo sản phẩm lớn nhất, theo nguyên liệu và áp lực phun đẩy lớn nhất. Th−ờng lực kẹp khuôn đ−ợc lấy làm lực danh nghĩa của máy.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 33
Bảng 2.1. Lực kẹp khuôn theo yêu cầu vật liệu Nguyên liệu nhựa Lực kẹp khuôn thông dụng
(tấn/in2) PS PE PP ABS Nylon
Sợi thuỷ tinh Nhựa kỹ thuật 1.5 -2.5 1 - 1.5 1.5 - 2.5 2 - 3 2 -2.5 2 - 3.5 2 - 3
2.2.3 Kết cấu khuôn ép phun nhựa
2.2.3.1 Các bộ phận của khuôn
1. Khuôn 2 tấm: gồm tấm cố định và tấm di động (H2.9)
Hình 2.9 Tấm cố định và tấm di động khuôn 2 tấm
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 34 10 11 9 6 7 3 4 2 1 12 13 14 15 16 18 19 17 5 8
Hình 2.10. Cấu tạo một bộ khuôn ép nhựa thông dụng 1. Tấm đỡ giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài
2. Khối đỡ làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phắa sau để cho tấm đẩy hoạt động đ−ợc
3. Tấm giữ giữ chốt đẩy vào tấm đẩy
4. Tấm đẩy đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy 5. Chốt lấy cuống nhựa
6. Bạc dẫn h−ớng chốt tránh hao mòn và hỏng chốt đỡ 7. Chốt đỡ dẫn h−ớng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ 8. Chốt hồi về làm chốt đẩy quay về khi khuôn đóng lại 9. Bulông M18
10. Tấm kẹp phắa sau kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun 11. Tấm khuôn sau là phần chuyển động của khuôn tạo thành phần trong và ngoài của sản phẩm
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 35
13. Chốt dẫn h−ớng giúp phần chuyển động gắn với phần cố định chắnh xác
14. Tấm khuôn phắa tr−ớc là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và ngoài của sản phẩm
15. Tấm kẹp phắa tr−ớc:kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun 16. Bạc cuống phun nối vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phắa tr−ớc và tấm khuôn tr−ớc.
17. Cuống nhựa
18. Vòng định vị đảm bảo vị trắ thắch hợp của vòi phun vào khuôn 19. Chốt đẩy đẩy sản phẩm ra ngoài khi khuôn mở.
2. Khuôn 3 tấm
Khuôn 3 tấm có 2 ủường phân khuôn một để tháo rtnh dẫn và một để tháo chi tiết, nó gồm 3 phần: tấm cố định, tấm di chuyển và tấm dùng để tháo khuôn.(H2.11)
Hình 2.11. khuôn 2 tấm Hình 2.12. khuôn không rãnh dẫn
3. Khuôn không rãnh dẫn
Là khuôn có đặt bộ gia nhiệt vào vùng đậu rót và rtnh dẫn, làm cho vật liệu không đông cứng.(H 2.12)
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 36
2.2.3.2 Các yều cầu đối với các bộ phận chắnh 1. Hệ thống cấp nhựa
Nguyờn liệu chảy vào lũng khuụn qua hệ thống cấp nhựa bao gồm cuống phun, kờnh nhựa và miệng phun. (H 2.13)
Hình 2.13. Hệ thống cấp liệu
+ Cuống phun: là chỗ nối giữa vũi phun của mỏy phun và kờnh nhựa. Trong cỏc khuụn một lũng khuụn, cuống phun thường cấp nhựa trực tiếp vào lũng khuụn. đường kớnh cuống phun ở vị trớ nối với kờnh nhựa nờn xấp xỉ 2ữ3 lần chiều dày sản phẩm. đường kớnh cuống phun quỏ bộ sẽ làm tăng nhiệt ma sỏt và tỏch lớp nhựa ở miệng phun. đường kớnh cuống phun quỏ lớn sẽ tăng thời gian ủỳc vỡ cần thờm thời gian ủể cuống phun nguội.
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 37
Hình 2.15. Kắch thuớc kênh nhựa
+ Kênh nhựa: là ủoạn nối giữa cuống phun và miệng phun. Kờnh nhựa phải ủược thiết kế ngắn ủể cú thể nhanh chúng ủiền ủầy lũng khuụn mà khụng bị mất nhiều ỏp lực. Kớch thước kờnh nhựa ủủ nhỏ ủể làm giảm phế liệu và lượng nhựa trong lũng khuụn, nhưng phải ủủ lớn ủể chuyển một lượng vật liệu ủỏng kể ủể ủiền ủầy lũng khuụn nhanh và giảm sự mất ỏp lực ở kờnh nhựa và miệng phun. (hình 2.15)
+ Miệng phun: là chỗ nối giữa kờnh nhựa với lũng khuụn. Cỏc miệng phun thường ủược giữ ở kớch thước nhỏ nhất và ủược mở rộng nếu cần thiết. Cỏc kiểu miệng phun:
Trường đại học Nụng nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nụng nghiệp ... 38
- Miệng phun cuống phun: ủược dựng khi bạc cuống phun cú thể dẫn nhựa trực tiếp vào lũng khuụn.
- Miệng phun cạnh: là kiểu miệng phun rất thụng dụng, cú thể sử dụng cho tất cả cỏc loại sản phẩm. Tuy nhiờn phải tớnh ủến phớ tổn cắt bỏ nú. Kiểu miệng phun này thường ủược làm khụng chớnh xỏc.
- Miệng phun kiểu băng: khụng thụng dụng. Chỉ dựng ủể khắc phục trục trặc khi tạo ủuụi. Dấu vết của miệng phun lớn và chi phớ cắt miệng phun ủược tớnh vào sản phẩm.
- Miệng phun kiểu ủường hầm: đõy là loại rất thụng dụng, nú cú ưu ủiểm tự cắt khi sản phẩm nhựa bị ủẩy ra khỏi khuụn. Miệng phun thường ủặt ở trờn những ủường hoa văn, ủường gõn khụng nhỡn thấy ủược.