c. Bố trí đối xứng:
3.5.2.5Phân loại hệ thống kênh dẫn nóng.
Kênh dẫn nóng thường được phân loại chủ yếu dựa theo cách thức bộ chia nhựa và vòi phun được gia nhiệt. Bộ chia nhựa có thể được gia nhiệt bên ngoài, gia nhiệt bên trong hay cách ly nhiệt. Vòi phun cũng có thể gia nhiệt bên ngoài, bên trong hay cách ly nhiệt, kết hợp các hình thức gia nhiệt lại ta sẽ xây dựng được hệ thống kênh dẫn nhựa nóng phù hợp với sản phẩm và điều kiện kinh tế của công ty.
"max 0.006 max 0.006 a D =T + wb =1.25Db " ax 0.006 C m D =T + Wc=1.25DC 1 1 2. 2 3, 7 W L D= ' . L D D f= ' D L f ' D 1 3 . c n D =D N c D n D
Hình 2.6 Phối hợp các cách gia nhiệt trong hệ thống kênh dẫn nóng. a) P hân loại theo cách thức gia nhiệt:
Hình 2.7 Hệ thống kênh dẫn cách ly nhiệt và hệ thống kênh dẫn có gia nhiệt
Hệ thống kênh dẫn cách ly nhiệt:
Khuôn có kênh dẫn cách ly nhiệt thì nhựa phun vào lần đầu tiên sẽ đóng vai trò tạo nên 1 lớp màng nhựa cách ly nhiệt. Nguyên nhân là khi nhựa được đưa vào sẽ tiếp xúc với bề mặt khuôn có nhiệt độ thấp hơn khiến cho nhựa đông lại trên vách thành 1 lớp mỏng, lớp này sẽ đóng vai trò cách ly nhiệt cho dòng nhựa bên trong. Do đó rãnh dẫn phải đủ kích cỡ, chịu được điều kiện của quá trình. Khả năng cách ly nhiệt của nhựa (đông đặc trên thành của kênh dẫn) kết hợp với nhiệt thu được trong mỗi lần ép khuôn tạo hình giúp duy trì tình trạng mở, và dòng chảy nóng bên trong. Hệ thống kênh dẫn cách ly nhiệt nên được thiết kế để thể tích kênh dẫn đạt có thể đạt được thể tích điền đầy lòng khuôn và vật liệu nóng chảy trong kênh dẫn được phun vào lòng khuôn trong suốt quá trình ép phun. Điều này giúp ngăn chặn hiện tượng dư thừa của lớp màng cách ly nhiệt và làm nhỏ những sự sụt giảm nhiệt độ chảy... Hệ thống này có thể có các thiết bị gia nhiệt trong cho đầu phun nhưng nó cũng rất giới hạn vật liệu nhựa có thể sử dụng, thường chỉ có PP, PE, PS do khả năng kiểm soát nhiệt độ không tốt. Nó chỉ áp dụng để sản xuất các sản phẩm có yêu cầu thấp về chất lượng.
Nhưng hệ thống kênh dẫn cách ly có 1 khuyết điểm là do có thời gian đóng mở khuôn, do đó dòng nhựa tạo nên lớp màng mỏng có thể nhiều hơn, khi đó ta cần phải mở khuôn ra để lấy nhựa thừa, vì vậy ta cần máy ép phun hoạt động ở áp suất cao để kẹp khuôn và khuôn phải được điền đầy nhanh để tránh nhựa bị đông lại.
Hình 2.8 Hệ thống kênh dẫn cách ly nhiệt.
Những ưu điểm của hệ thống kênh dẫn cách ly nhiệt so với hệ thống kênh dẫn thông thường:
• Giảm sự biến dạng vật liệu. • Thời gian chu kỳ nhanh hơn.
• Loại bỏ nhựa thừa từ hệ thống kênh dẫn. • Giảm sự ăn mòn dụng cụ.
• Làm tăng chất lượng chi tiết thành phẩm.
• Độ nhạy cần thiết thấp hơn để cân bằng kênh dẫn. • Chu kỳ ngắn hơn.
Điểm bất lợi:
• Dụng cụ phức tạp và nhiều hơn. • Dụng cu mắc tiền hơn.
• Phí duy trì cao hơn.
• Thiết lập quá trình sản xuất khó hơn. • Có thể gây nên sự biến chất của vật liệu.
Hệ thống kênh dẫn có gia nhiệt.
Theo cách thức gia nhiệt ta có gia nhiệt trong và gia nhiệt ngoài.
Hệ thống kênh dẫn gia nhiệt ngoài.
Hình 2.9 Bộ chia nhựa gia
nhiệt ngoài. Ưu điểm: • Các kênh nh aự l n t o ra l u l ng nh và phân b nhi t đ u.ớ ạ ư ượ ỏ ố ệ ề
Khuyết điểm:
• Nhi t đ c n cho gia nhi t ngoài th ng ph i cao h n. Ví d : nhi t đ khuônệ ộ ầ ệ ườ ả ơ ụ ệ ộ x p x 100ấ ỉ 0 C và nhi t đ b chia nh a t i thi u 270ệ ộ ộ ự ố ể 0 C, đi u này có ngh a là có khácề ĩ bi t nhi t đ kho ng 170ệ ệ ộ ả 0 C so v i kh i khuôn. Vì v y ta c n ph i có nh ng d ngớ ố ậ ầ ả ữ ụ c đo thích h p đ đi u ch nh nhi t đ đ u phun đ cân nh c tránh b quá nhi t. ụ ợ ể ề ỉ ệ ộ ầ ể ắ ị ệ
• Ph i tính toán chính xác đ ghép đ u phun kênh d n nóng v i các mi ng phun do cóả ể ầ ẫ ớ ệ giãn n nhi t đáng k .ở ệ ể
• Công su t đ t nóng cao h n do gia nhi t kênh d n gián ti p thông qua các t m chiaấ ố ơ ệ ẫ ế ấ nh a. ự
• Ph i cách ly nhi t đ v i kh i khuôn. B chia nh a s d ng h th ng gia nhi tả ệ ộ ớ ố ộ ự ử ụ ệ ố ệ ngoài có nhi t đ b m t c a b chia nh a cao nên l ng nhi t m t mát x y ra do quá trìnhệ ộ ề ặ ủ ộ ự ượ ệ ấ ả b c x nhi t, l ng nhi t này đ c lòng khuôn ch a b chia nh a h p th . 1 ph n l ngứ ạ ệ ượ ệ ượ ứ ộ ự ấ ụ ầ ượ nhi t truy n vào b chia nh a thông qua các đi m ti p xúc gi a b chia nh a và lòng khuôn.ệ ề ộ ự ể ế ữ ộ ự Vì v y th ng trong thi t k ng i ta có th ch n l p thêm t m cách ly lên b m t b chiaậ ườ ế ế ườ ể ọ ắ ấ ề ặ ộ nh a đ h n ch b c x nhi t. ự ể ạ ế ứ ạ ệ
Hệ thống kênh dẫn gia nhiệt trong.
Hệ thống gia nhiệt trong thường sử dụng các ống gia nhiệt đặt bên trong lòng kênh dẫn bề mặt thiết bị gia nhiệt tiếp xúc trực tiếp với dòng nhựa trong kênh dẫn. Nhưng những hệ thống này thường ít được đề nghị vì chúng thường gây ra các điểm chết, điều này có thể dẫn đến biến tính vật liệu.
Hình 2.10 Hệ thống gia nhiệt trong. Ưu điểm: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Yêu c u v công su t nhi t c a h th ng th p h n vì gia nhi t tr c ti p trongầ ề ấ ệ ủ ệ ố ấ ơ ệ ự ế kênh d n. ẫ
• Có th b qua nhi t đ chênh l ch gi a khuôn và b chia nh a. Vì hi n t ngể ỏ ệ ộ ệ ữ ộ ự ệ ượ b c x nhi t không đáng k do nhi t đ b m t b chia nh a và nhi t đ thành khuôn chênhứ ạ ệ ể ệ ộ ề ặ ộ ự ệ ộ l ch không nhi u. ệ ề
• Khuôn r t c ng v ng nên không c n đ nh tâm đ u phun và mi ng phun. ấ ứ ữ ầ ị ầ ệ
• L ng nh a trong b chia nh a ít nên th i gian l u l i c a nh a trong b chiaượ ự ộ ự ờ ư ạ ủ ự ộ nh a th p h n. ự ấ ơ
Khuyết điểm:
• Đố ớ ệ ối v i h th ng này, bên trong b m t thành kênh d n s hình thành 1 l p nh aề ặ ẫ ẽ ớ ự đông l i và t o thành 1 l p cách nhi t làm thu h p kênh d n nên c n áp su t cao h n. ạ ạ ớ ệ ẹ ẫ ầ ấ ơ
• Do ti t di n kênh d n nh nên t c đ dòng ch y th ng cao và có th làm phá h yế ệ ẫ ỏ ố ộ ả ườ ể ủ c u trúc v t li u nh a do t c đ c t và nhi t đ cao. Do đó không nên dùng lo i này cho v t li uấ ậ ệ ự ố ộ ắ ệ ộ ạ ậ ệ nh y nhi t. ạ ệ
So sánh giữa hệ thống gia nhiệt trong và gia nhiệt ngoài.
Hình 2.11 Mặt cắt của hệ thống kênh nóng gia nhiệt ngoài và gia nhiệt trong.
Mặt cắt của hệ thống gia nhiệt trong là 1 hình vành khăn, điều này góp phần tạo nên 1 lớp cách ly nhiệt do lớp nhựa tiếp xúc với thành trong của kênh dẫn bị đông lại. Còn kênh dẫn gia nhiệt ngoài thì mặt cắt của kênh dẫn là hình tròn.
Hình 2.12 Vận tốc dòng chảy của hệ thống dùng kênh dẫn nóng gia nhiệt ngoài và gia nhiệt trong.
Đối với kênh dẫn gia nhiệt ngoài thì vận tốc dòng nhựa lớn nhất tại trung tâm của kênh dẫn và thấp nhất ở bề mặt tiếp xúc của dòng nhựa nóng chảy và thành kênh dẫn, do ma sát giữa dòng nhựa và thành. Còn kênh dẫn gia nhiệt trong thì vận tốc dòng chảy lớn nhất ở khu vực gần lõi gia nhiệt, vận tốc thấp ở khu vực thành kênh dẫn do bị ảnh hưởng của lớp nhựa mỏng bị đông lại.
Hình 2.13 Phân phối nhiệt độ của hệ thống kênh dẫn gia nhiệt ngoài và gia nhiệt trong.
Sự phối hợp giữa các loại bộ chia nhựa và vòi phun khác nhau cho ta các loại kênh dẫn nóng có cấu trúc khác nhau.
Bảng 2.4. So sánh các loại kênh dẫn.
Loại kênh dẫn Ưu điểm Khuyết điểm Kênh dẫn cách
ly • Thiết kế tương đối đơn giản hơn.
• Giá thành rẻ hơn.
• Không đòi hỏi làm lạnh ở vòi phun.
• Cần thời gian chu trình nhanh để duy trì tình trạng chảy của dòng vật liệu.
• Thời gian khởi động lâu để đưa đến nhiệt độ ổn định của dòng chảy. Kênh dẫn nhựa
gia nhiệt trong • Phân bố nhiệt tốt hơn. • Giá thành cao và thiết kế phức tạp hơn.
• Cần thiết kế cân bằng kênh dẫn và kiểm soát nhiệt tinh vi hơn.
• Phải kiểm soát dãn nở nhiệt của hệ thống khuôn và các bộ phận. Kênh dẫn gia
nhiệt ngoài • Phân bố nhiệt tốt hơn. • Kiểm soát nhiệt tốt hơn.
• Cần thiết kế cân bằng kênh dẫn và kiểm soát nhiệt tinh vi hơn.
• Phải kiểm soát dãn nở nhiệt của hệ thống khuôn và các bộ phận. b) Phân loại theo kết cấu khuôn.
Ngoài cách phân loại theo cách thức gia nhiệt ta còn có thể phân loại theo kết cấu khuôn.
Khuôn có 1 lòng khuôn đơn:
Khuôn có lòng khuôn đơn thì hệ thống kênh dẫn nóng rất đơn giản chỉ gồm 1 đầu phun lắp trực tiếp với đầu phun máy ép. Thường không dùng để sản xuất mà chỉ dùng để thử nghiệm để tìm hiểu các thông số quá trình như: áp suất, nhiệt độ, độ co rút… trước khi sản xuất các khuôn nhiều lòng khuôn. Hình 2.14 Kênh dẫn nóng cho lòng khuôn đơn. Khuôn có nhiều lòng khuôn. Hệ thống kênh dẫn nóng nhiều lòng khuôn cũng tương tự như hệ thống nhiều lòng khuôn kênh dẫn nguội vì nó cho phép đặt miệng phun linh hoạt. Nhưng thiết kế khuôn nhiều lòng khuôn trong kênh dẫn nóng tương đối phức tạp hơn vì nó bao gồm hệ thống bạc cuống phun, bộ chia nhựa và đầu phun được gia nhiệt đều tạo thành hệ thống kênh dẫn nóng liên tục dẫn đến các lòng khuôn riêng biệt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.15 Khuôn có nhiều lòng khuôn và đồ thị mối quan hệ giữa chi phí và số lòng khuôn.
Dựa vào đồ thị ta thấy nếu thiết kế khuôn có nhiều lòng khuôn thì sẽ cho ta lợi về máy móc mặc dù chi phí khuôn tăng lên. Nhưng tổng chi phí giảm rất nhiều khi số lòng khuôn tăng từ 2 lên 6 lòng khuôn. Nhưng trong sản xuất người ta có thể thiết kế 32, 144 lòng khuôn để đạt hiệu quả kinh tế cao.
Khuôn nhiều tầng.
Các hệ thống khuôn kép này cũng có kết cấu chung khá giống với hệ thống khuôn nhiều tầng kênh dẫn nguội, trừ hệ thống kênh dẫn trong khuôn nhiều lòng khuôn. Các hệ thống này có năng suất rất cao nhờ số lòng khuôn có thiết kế tăng gấp đôi, gấp 3 lần hay thậm chí gấp 4 lần số lòng khuôn so với khuôn thông thường trong khi chỉ tăng lực kẹp và chiều dày khuôn lên rất ít. Điều này được thực hiện bằng cách thêm vào nhiều mặt phân khuôn ở các vị trí đối xứng nhau. Để có thể dùng các loại khuôn này thì máy ép cũng cần có hệ thống kẹp cũng như các
chuyển động kẹp đặc biệt. Hệ thống kẹp thường sử dụng là các thanh đòn kẹp hay các thanh răng.
Hình 2.16 Kênh dẫn nóng trong hệ thống khuôn nhiều tầng.
Tuy nhiên nhiều trường hợp hệ thống kênh dẫn nguội 2, 3 tấm vẫn được sử dụng phổ biến nhờ những ưu thế riêng của chúng trình bày ở bảng sau.
Bảng 2.5. Ưu thế của các hệ thống khuôn.
Hệ thống khuôn Ưu thế
Khuôn kênh dẫn nguội 2 tấm • Dễ thay đổi màu sắc.
• Dễ vận hành và bảo dưỡng.
• Chi phí thấp.
• Dng cho mọi loại nhựa.
• Hoạt động tin cậy.
Khuôn kênh dẫn nguội 3 tấm • Khả năng đặt miệng phun linh hoạt.
• Chi phí thấp so với knh dẫn nĩng.
• Khởi động nhanh.
• Dễ thay đổi màu sắc nhựa.
• Dng cho mọi loại nhựa.
• Hoạt động tin cậy.