THIẾT KẾ KHUÔN 4 MẢNH LY

1. THIÊT KẾ KHUÔN 4 MẢNH, CAD, file 2D, 3D THIÊT KẾ KHUÔN 4 MẢNH  thuyết minh....,file báo cáo, nguyên lý vận hành THIÊT KẾ KHUÔN 4 MẢNH, tháo lắp KHUÔN 4 MẢNH LY, và cách bảo quản KHUÔN 4 MẢNH LY....Bản vẽ chi tiết sản phẩm, quy trình chế tạo các chi tiết trong khuôn......
   LỜI GIỚI THIỆU

   Ngày nay trên thế giới nhu cầu chất dẻo trong kỹ thuật cũng như trong dân dụng ngày càng tăng. Dựa trên cơ sở khoa học kỹ thuật, thành tựu phát triển mạnh mẽ của ngành polyme, các nhà sản xuất chất dẻo đã đưa ra thị trường chất dẻo nhiều chủng loại với các tính chất hơn hẳn các loại vật liệu khác đó là nhẹ, bền, đẹp, dễ gia công... Do lượng chất dẻo lớn nên hàng loạt sản phẩm được sản xuất từ vật liệu chất dẻo ngày càng đa dạng và phong phú, giá trị sử dụng của các loại sản phẩm này xâm nhập vào mọi lĩnh vực của nền kinh tế và dân dụng. Khi chất lượng cuộc sống ngày càng cao thì yêu cầu về chất lượng và giá thành của các sản phẩm từ nhựa càng khắt khe hơn. Điều này thách thức các nhà sản xuất và gia công. Cũng vì thế ngành công nghiệp khuôn mẫu đã ra đời để đáp ứng nhu cầu đó. Hiện nay, trên thế giới ngành công nghiệp này phát triển rất mạnh mẽ, đã cho ra nhiều sản phẩm chất lượng cao và giá thành hạ.
   Để hoàn thành đồ án này, trước hết chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo thầy ……… đã giúp đỡ chúng em trong quá trình hoàn thành đồ án.
   Để tìm hiểu sâu hơn về công nghệ chất dẻo cũng như lĩnh vực khuôn mẫu trong đồ án tốt nghiệp này chúng em tìm hiểu về công nghệ chế tạo khuôn mẫu sản phẩm “tách”.

    

   SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

   Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày nay việc tạo ra khối lượng sản phẩm ngày càng nhiều mà vẫn đảm bảo chất lượng của sản phẩm là những yêu cầu cơ bản trong quá trình thiết kế. Bên cạnh đó, trong quá trình chế tạo sản phẩm, vấn đề chất lượng hình dáng sản phẩm cũng đóng vai trò không kém khi mà các yếu tố kỹ thuật khác đã được đảm bảo. Do đó một kỹ thuật quan trọng khi chế tạo các sản phẩm nhựa là ứng dụng công nghệ Gas-injection trong các ứng dụng của ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu.

   Những ưu điểm quan trọng cần thiết trong quá trình chế tạo sản phẩm nhựa khi ứng dụng công nghệ này bao gồm:

   Tiết kiệm vật liệu, một yếu tố quan trọng trong việc giảm giá thành sản phẩm

   Rút ngắn thời gian lên khuôn, tạo điều kiện giảm chi phí cho thời gian sản xuất , tăng số lần lên khuôn, giảm chi phí khấu hao và cũng giảm giá thành sản phẩm, đem lại lợi ích cho người tiêu dùng.

   Cải thiện bề mặt sản phẩm, tạo ra độ bóng tương đối cao, tăng tính thẩm mỹ và độ chính xác cao cho các sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cao như thiết bị nhựa trong  tế, hay các thiết bị cơ khí chính xác.

   Với những ưu điểm trên, việc ứng dụng công nghệ Gas-injection khi chế tạo sản phẩm nhựa trong ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu là điều thực sự cần thiết. Bên cạnh đó, để đáp ứng nhu cầu sản xuất ngày càng cao, với số lượng sản phẩm nhựa trong việc ứng dụng công nghệ này sẽ giúp cho các nhà sản xuất đạt được lợi ích to lớn, đem lại lợi ích cuối cùng cho người tiêu dùng.
    

   Chương I :

   TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO

2. KHÁI NIỆM :

Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa polyme, là các hợp chất cao phân tử, mà trong phân tử của chúng gồm nguyên tử được nối với nhau bằng những liên kết hoá học thành những mạch dài và có khối lượng phân tử lớn.Trong mạch chính của polymer những nhóm nguyên tử này được lặp đi lặp lại nhiều lần. Chúng được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hàng ngày cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người. Chúng là những vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng.

Ngày nay, những loại nhựa mà có thể tái sử dụng hay tái chế, đã dần trở nên thân thiết với cuộc sống con người. Tuy nhiên, quá trình tái chế được lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ làm giảm cơ tính của vật liệu ( như độ bền, độ dẻo, màu sắc của vật liệu….).

Nếu không sử dụng nhựa thì tổng cân nặng của hàng hóa sẽ gia tăng đáng kể, chi phí sản xuất và năng lượng sẽ tăng gấp đôi, và sự tiêu hao nguyên vật liệu cũng sẽ tăng lên rất đáng kể.

2. PHÂN LOẠI :

• Trong sản xuất vật liệu nhựa được chia thành 2 loại : nhựa nhiệu dẻo và nhựa phản ứng nhiệt (nhựa nhiệt rắn)
• Nhựa nhiệt dẻo được sử dụng rất phổ biến, có thể tái sử dụng nhiều lần, tuy nhiên sẽ mất dần cơ tính của sản phẩm rõ rệt.
• Nhựa phản ứng nhiệt ít sử dụng trong sản xuất. Khi nung nóng, lúc đầu nhựa phản ứng nhiệt chảy dẻo ra nhưng sau đó thì đông cứng lại và không có khả năng tái chế như nhựa nhiệt dẻo.
• Theo trạng thái pha chúng ta có thể chia nhựa nhiệt dẻo thành 2 loại: nhựa có cấu trúc vô định hình và nhựa có cấu trúc tinh thể. Ngoài ra, theo phạm vi sử dụng chúng ta cũng có thể chia nhựa nhiệt dẻo thành 2 loại: nhựa gia dụng và nhựa kỹ thuật.

1. Nhựa có cấu trúc vô định hình (PS, PC…): dễ dàng nhận thấy bởi tính chất cứng và trong suốt. Màu sắc tự nhiên của loại này là trong như nước hoặc gần như cát vàng hoặc màu mờ đục. Loại nhựa này có độ co rút rất nhỏ, chỉ bằng 0,5 - 0,8%.
2. Nhựa có cấu trúc tinh thể (PP, PE, PA…): loại nhựa này thường cứng và bền dai, nhưng không trong suốt, thường được dùng trong làm đồ gia dụng.
3. Nhựa gia dụng: dùng để chế tạo các chi tiết hay các sản phẩm có độ chính xác và cơ tính không yêu cầu cao như vỏ bọc dây điện, dép nhựa, thau giặt đồ, ống nước…
4. Nhựa kỹ thuật : dùng để chế tạo các chi tiết máy, các chi tiết lắp hay các sản phẩm có yêu cầu về độ chính xác và cơ tính cao như bánh răng, bu lông, đai ốc, vỏ máy…

3. MỘT SỐ LOẠI NHỰA THÔNG DỤNG
   1. Các loại nhựa gia dụng
      1. PA (Poly Amide)

• Còn gọi là nylon, có cấu trúc tinh thể, màu từ trắng đục đến vàng xám, độ bền cao, chống va đập tốt nhưng lão hoá bởi ánh sáng, các loại tia.
• Nhựa PA dùng để chế tạo bánh răng, ổ lăn, ổ trượt, đai ốc… các chi tiết trong máy dệt, ống dẫn xăng, vật liệu trong các sợi dệt, dây cước, độn với cao su làm vỏ xe…

2. PC (Poly Cacbonat)

• Có cấu trúc phân tử, độ cứng cao nên khó gia công, ổn định kích thước khá cao, lão hoá chậm, độ dãn dài cao và chịu va đập tốt nhưng chịu tải có chu kỳ yếu, tính cách điện ở nhiệt độ cao tốt.
• Nhựa PC dùng để chế tạo các chi tiết giống như nhựa PA.

3. PE (Poly Etylen)

• Không màu, độ cứng không cao, dạng tinh thể, oxy hoá chậm ở nhiệt độ thấp nhưng tương đối nhanh ở nhiệt độ cao. PE bền trong nước, chống thấm khí tốt.
• Do độ bền không cao nên dùng để chế tạo các sản phẩm dạng màng, các sợi, dây bọc dây điện, các ống dẫn nước chịu áp lực không cao, chế tạo các chai lọ bằng phương pháp thổi …

4. PP ( Poly Propylen)

• Trong suốt, không màu, dạng tinh thể, độ dai va đập kém, có độ bền kéo và độ ổn định nhiệt cao, khó dán.
• Nhựa PP dùng làm nắp chai, vỏ bút, chai lọ trong y tế, bao bì, dùng trong ngành dệt, giả da, bọc dây điện …

5. PS (Poly Styren)

• Không màu, dạng vô định hình, có độ cứng khá tốt, độ dai va đập kém, dễ gia công bằng phương pháp ép phun hoặc đúc áp lực, chịu ăn mòn hoá học tốt.
• Nhựa PS dùng làm các sản phẩm gia dụng, bàn ghế, ly tách hoặc kết hợp với cao su làm vỏ ruột xe có tính đàn hồi cao…

6. PVC (Poly Vinyclorid)

• Màu trắng, dạng vô định hình, độ bền thấp, kháng thời tiết tốt, ổn định kích thước, độ bền sử dụng cao, dễ tạo màu sắc.
• Nhựa PVC có thể cán mỏng 0,01 - 0,05 mm, làm ống nước bằng phương pháp đùn liên tục, các sản phẩm dạng tấm, cách điện, có thể cán lên vải …

7. PET (Poly Etylen Terephatale)

• Có cấu trúc tinh thể, trong suốt, khá bền. Thường dùng để tạo màng mỏng, kéo dài thành các sợi có tính co giãn như len, tơ…

2. Các loại nhựa kỹ thuật

1. PA6 (Polyamide 6, hay Nylon 6, hay Polycaprolactam)

• Phân tử gồm các nhóm amide (CONH). Có độ bền, độ cứng cao, chịu nhiệt tốt. Được sử dụng làm khung, dầm, các giá đỡ cần độ bền và độ cứng vững cao.

2. PA 66 (Polyamide hay Nylon 6,6)

• Có độ bền và độ cứng cao, là một trong các loại nhựa có nhiệt độ nóng chảy cao nhất, hấp thụ độ ẩm trong quá trình ép phun. Thuỷ tinh là chất thêm vào thông dụng nhất để tăng cơ tính vật liệu, ngoài ra còn thêm các chất đàn hồi như: EPDM, SBR để tăng độ bền. Có độ nhớt thấp, dễ dàng chảy vào lòng khuôn, do đó cho phép tạo các vật có thành mỏng. Độ co rút từ 1% đến 2%.
• Nhựa PA66 dùng để chế tạo các chi tiết trong xe hơi, dùng làm vỏ các thiết bị máy móc…

3. POM (Poly Acetatic)

• Nhựa Acetals có hai loại Homopolymers và Copolymers.
• Homopolymer có độ bền kéo tốt, độ bền mỏi cao, cứng nên khó gia công. Copolymers ổn định nhiệt tốt, ít bị ảnh hưởng bởi hoá chất, dễ gia công.
• Cả hai nhựa Homopolymers và Polymers là nhựa tinh thể, hút ẩm kém.
• Nhựa Acetals có hệ số ma sát thấp và ổn định kích thước tốt, nên thích hợp cho việc chế tạo bánh răng và trục. Nó chịu nhiệt tốt, nên được sử dụng chế tạo các chi tiết trong máy bơm, van…

4. ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)

• Được tạo từ ba đơn phân tử: acrylonitrile, butadiene, và styrene. Mỗi đơn phân tử có tính chất khác nhau như: tính cứng, bền với nhiệt độ và hoá chất là của acrylonnitrile, dễ gia công, độ bền của styrene và độ dẻo độ dai va đập của butadiene
• Nhựa ABS dùng để chế tạo các chi tiết trong xe hơi (nắp của các ngăn chứa, vỏ bánh xe…), tủ lạnh, các thiết bị trong gia đình (máy sấy tóc, các thiết bị chế biến thực phẩm, bàn phím máy tính, điện thoại bàn, ván trượt tuyết…)

5. PMMA (Polymethyl Methacrylate)

• Có tính chất quang học rất đặc biệt, có thể truyền ánh sáng trắng cao đến 92%, các chi tiết đúc có thể có tính lưỡng chiết rất thấp, do đó rất lý tưởng để chế tạo các đĩa hát.
• Nhựa PMMA dùng trong xe hơi (các thiết bị báo hiệu, các bảng dụng cụ…), công nghiệp (đĩa hát, các kệ trưng bày …), y tế…

6. PBT (Polybutylene Terephthalates)

• Là một trong những nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật có cơ tính rất cao. PBT là một loại nhựa bán tinh thể, có tính kháng hoá chất rất tốt, hút ẩm rất ít, có tính trở nhiệt và trở điện cao, ổn định dưới các điều kiện môi trường.
• Nhựa PBT dùng để chế tạo các thiết bị, dụng cụ trong gia đình và công nghiệp (lưỡi trong các thiết bị chế biến thực phẩm, các chi tiết trong máy hút bụi, quạt, máy sấy tóc, cửa, vỏ máy, các chi tiết trong xe hơi …), các thiết bị trong ngành điện (công tắc, vỏ cầu chì, bàn phím máy tính, những đầu nối …)

4. CÁC CHẤT PHỤ GIA SỬ DỤNG TRONG CHẤT DẺO
   1. Chất ổn nhiệt:

• Chủ yếu dùng cho nhựa PVC cứng và mềm, chất ổn định nhiệt nhằm tránh tạo thành nốI đôi trong quá trình gia công.
• Sản phẩm chất dẻo được gia công ở nhiệt độ giữa nhiệt độ chảy và nhiệt độ phân huỷ. Chất ổn định nhiệt được thêm vào chất dẻo để đảm bảo gia công được ở khoảng nhiệt độ trên.
• Các loại chất ổn định nhiệt như: chất hữu cơ, muốI CADMIUN, CALCIUM, kẽm , v.v… dùng cho PVC, thường chất  ổn định sử dụng dưới dạng một hỗn hợp.

2. Chất bôi trơn :

• Chất bôi trơn kiểm soát đặc tính ma sát và bám dính của nhựa trong suốt quá trình gia công và sử dụng. Chất bôi trơn cũng đồng thời cải thiện sự phân tán của bột màu và chất độn trong nhựa, giúp sản phẩm có màu đồng nhất, không có các hạt màu vón cục, kết tủa. Sự phân tán tốt hơn của chất độn giúp cải thiện giới hạn chảy và đặc tính của vật liệu.
• Chất bôi trơn được phân thành 2 loại: chất bôi trơn trong và chất bôi trơn ngoài. Chất bôi trơn trong giúp giảm ma sát giữa các phân tử polime trong suốt quá trình nóng chảy của nhựa và chuyển thành dạng nóng chảy. Như vậy, chúng giúp giảm năng lượng tiêu thụ trong quá trình dẻo hóa, giảm độ nhớt nóng chảy, cải thiện đặc tính chảy, cải thiện đầu ra của máy gia công và cho phép gia công ở các điều kiện khó khăn.
• Chất bôi trơn ngoài giảm ma sát và sự kết dính của polime nóng chảy với bề mặt khuôn kim loại nóng trong quá trình gia công. Điều này giúp giảm mài mòn giữa polime nóng chảy và kim loại, cải thiện đặc tính chảy. Nó cũng cải thiện độ bóng, độ phẳng và sự đều đặn của bề mặt sản phẩm.
• Lượng dùng tác nhân bôi trơn phụ thuộc vào sản phẩm cuối. PVC cứng thường yêu cầu tác nhân bôi trơn trong qua trình gia công (hàm lượng 1-4 %) và thường sử dụng kết hợp cả 2 loại. Sự lựa chọn chất bôi trơn dựa vào chất ổn nhiệt, ví dụ: axit stearic dùng với ổn chì, axit 12-hydoxystearic dùng với ổn Ba-Ca, glycerol mono-stearat, montan wax hoặc PE wax đã được oxi hóa được sử dụng với ổn thiếc, hỗn hợp các este của axit béo sử dụng với ổn Ca/Zn,… Nhựa PVC dẻo yêu cầu ít tác nhân hóa dẻo hơn (0,5%) và thường là dạng lỏng như glucerol monooleat hoặc dầu paraffin.

3. Chất tác nhân chịu va đập :

• Một số lượng lớn các loại nhựa như PVC, polyolefin hay polistyren có độ cứng cao nhưng giòn. Do đó cần sử dụng tác nhân chịu va đập (impact modifier) để cải thiện độ bền chịu va đập, đặc biệt ở nhiệt độ thấp. Ngược lại với tác nhân hóa dẻo, tác nhân chịu va đập phải không được làm giảm mà làm tăng nhiệt độ biến dạng nhiệt. Các tiêu chuẩn khác để lựa chọn tác nhân chịu va đập dựa trên hiệu quả kháng thời tiết và tính trong suốt của nó.
• Tác nhân chống va đập là các loại copolime với nhiệt độ chuyển trạng thái thủy tinh thấp. Chúng được phân tán như một pha riêng biệt trong nhựa nhiệt dẻo.
• Tác nhân chịu va đập chỉ được sử dụng cho nhựa cứng, lượng dùng tối đa là 5%. Nếu CPE được sử dụng thì lượng dùng tốt nhất là 3-5 %. Còn đối TiO2, lượng dùng thích hợp là 1-2 %. Khi dùng MBS, lượng dùng phù hợp nhất là 3-5% tổng khối lượng hỗn hợp.

4. Chất bột nở :

Các loại nhựa thường được chuyển thành dạng xốp nhờ sử dụng tác nhân nở vật lý hoặc hóa học với khối lượng gần như không đổi và đặc tính cách điện được cải thiện. Ngày nay, các tác nhân nở hóa học phổ biến hơn nhiều so tác nhân nở vật lý. Các tác nhân nở thông thường không hòa tan trong polime mà trải qua quá trình phân hủy nhiệt hoặc phản ứng hóa học, cung cấp các sản phẩm khí.

Các tiêu chuẩn quan trọng đối với bột nở là:

• Nhiệt độ phân hủy của chúng phải phù hợp nhiệt độ của quá trình gia công nhựa (150-250oC). Sự phân hủy cần được diễn ra tự phát, chỉ thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt rất ít, và cần phải xảy ra ở 1 khoảng nhiệt độ hẹp (5 – 15oC).
• Khí cần được sinh ra với hiệu suất cao (100 – 225 ml/g), không độc, không dễ cháy và không ăn mòn.
• Các sản phẩm phân hủy rắn cần không gây ảnh hưởng tới quá trình gia công.
• Chúng nên có kích thước hạt bé, sự phân bố kích thước hạt hẹp và dễ dàng phân tán trong polime.

Bột nở phổ biến trên thị trường Việt Nam là bột nở AC (Azodicarbonamide). Bột nở AC có nhiệt độ phân hủy 205-215^oC, thể tích khí 220 ml/g, khí thu được thường gồm N₂, CO (tỷ lệ khoảng 2:1), và một lượng nhỏ khí NH₃, CO₂. Nhiệt độ phân hủy có thể được giảm thấp hơn tới 155^oC khi sử dụng chất kích nở. Các chất kích nở có thể là các hơpk chất của kim loại (như ZnO, ZnSt, hệ Ba-Zn và K-Zn  hoặc muối chì) hoặc các hợp chất hữu cơ (như axit, ure). Bột nở AC được sử dụng trong PVC, polyolefin, polistyren, ABS, poliamide, poli (phenlylen oxit), Acrylat và các loại nhựa khác.

• Lượng dùng bột nở phụ thuộc và loại sản phẩm xốp cần sản xuất.

5. Chất phụ trợ gia công :

• Chất trợ gia công ACR là copolime của acrylic. Chức năng quan trọng nhất của trợ gia công ACR là cải thiện quá trình ông và thúc đẩy sự nóng chảy của hỗn hợp PVC để thu được trạng thái nóng chảy ở nhiệt độ thấp nhất có thể, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối.
• Trợ gia công ACR có rất nhiều loại, có thể đáp ứng được các yêu cầu khác nhau của khách hàng. Ở thị trường Việt Nam, phổ biến một số loại trợ gia công ACR như: ACR 401, ACR 201, PA-20, P551J,…Trong đó, công ty CP thương mại-công nghiệp Thịnh Phát chỉ tập trung kinh doanh 2 loại sản phẩm là ACR 201 và ACR 401.

6. Chất hoá dẻo :

• Chất hóa dẻo là chất mà khi được đưa vào vật liệu, nó giúp cải thiện độ dẻo, khả năng làm việc và khả năng căng phồng. Chất hóa dẻo có thể làm giảm độ nhớt nóng chảy, nhiệt độ chuyển trạng thái thấp hơn, modul đàn hồi của sản phẩm thấp hơn. Các tác nhân dẻo hóa là các hợp chất hữu cơ trơ với áp suất hơi thấp, với đa số các este, là những tác nhân tương tác vật lý với các polime cao tạo thành các một thể đồng nhất.
• Loại chất hóa dẻo phổ biến trên thị trường Việt Nam là DOP (dioctyl phthalat) và Paraffin đã được clo hóa. DOA (Dioctyl Adipate) cũng được sử dụng tại Việt Nam, nhưng lượng dùng rất ít.
• Lượng dùng của chất hóa dẻo phụ thuộc vào loại chất hóa dẻo và yêu cầu của sản phẩm cuối.

7. Chất tăng trắng quang học :

• Chất tăng trắng quang học tăng cường độ trắng sáng cho các loại nhựa có màu vàng nhạt. Chúng hấp thụ các tia UV và phát xạ một phần năng lượng thu được dưới dạng huỳnh quang ở vùng xanh tím của bước sóng sau 10^-7 – 10^-9 s.
• Tiêu chuẩn quan trọng đối chất tăng trắng quang học là màu sắc của bước sóng được phát xạ (hơi xanh, hơi lục hoặc hơi đỏ) và độ bền sáng của chúng. Chúng cũng cần được hòa tan trong nhựa, bền nhiệt trong suốt quá trình gia công và kháng di chuyển. Chúng được sử dụng trong rất nhiều loại nhựa, với hàm lượng thuộc khoảng 0,005 – 0,1 %; khi được sử dụng cùng với TiO₂, đặc biệt là dạng rutile, chúng cần được sử dụng với hàm lượng cao hơn. Sử dụng quá hàm lượng sẽ tạo màu trên sản phẩm cuối. Chất tăng trắng quang học cũng có thể được sử dụng như chất hòa tan trong chất độn hoặc chất hóa dẻo dưới dạng masterbatch.

8. Chất chống tia UV :

• Chất hóa dẻo là chất mà khi được đưa vào vật liệu, nó giúp cải thiện độ dẻo, khả năng làm việc và khả năng căng phồng. Chất hóa dẻo có thể làm giảm độ nhớt nóng chảy, nhiệt độ chuyển trạng thái thấp hơn, modul đàn hồi của sản phẩm thấp hơn. Các tác nhân dẻo hóa là các hợp chất hữu cơ trơ với áp suất hơi thấp, với đa số các este, là những tác nhân tương tác vật lý với các polime cao tạo thành các một thể đồng nhất.
• Loại chất hóa dẻo phổ biến trên thị trường Việt Nam là DOP (dioctyl phthalat) và Paraffin đã được clo hóa. DOA (Dioctyl Adipate) cũng được sử dụng tại Việt Nam, nhưng lượng dùng rất ít.
• Lượng dùng của chất hóa dẻo phụ thuộc vào loại chất hóa dẻo và yêu cầu của sản phẩm cuối.

Chương II :

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHẤT DẺO

1. Công nghệ cán

• Là quá trình mà vật liệu chất dẻo được chế tạo thành từng tấc hoặc thành từng màng mỏng sau khi đi qua khe hở giữa các trục cán.
• Người ta thường dùng để chế tạo vật liệu như PVC. Ngoài ra còn có thể chế tạo thành màng mỏng PVC cả loại cứng và mềm trong công nghiệp xây dựng, đồ dùng dân dụng và đồ chơi.
• Các máy cán được sử dụng nhất là máy cán 4 trục và máy cán 5 trục. Các trục cán được xếp theo dạng chữ I, L, F và Z

2. Công nghệ đùn

• Là quá trình đùn trục vít quay quanh mặt phẳng xylanh, trụ tròn được nung nóng, giữa trục vít và xylanh và được trục vít vận chuyển lên phía trước qua khe hở định hình của đầu đùn, đẩy ngoài thành sản phẩm.
• Máy đùn có nhiều loại đầu đùn khác nhau trong đó phổ biến là máy đùn một trục vít và máy đùn hai trục vít. Đặc biệt là máy đùn hai trục vít được sử dụng trong công nghệ chất dẻo dạng bột, đặc biệt với vật liệu PVC.
• Gia công đùn được sử dụng để gia công với sản lượng lớn chủ yếu các chất dẻo như PVC cứng, PVC mềm, PE và PP.

3. Công nghệ đùn thổi

• Phương pháp này dùng để gia công các sản phẩm rỗng.
• Máy thổi bao gồm : máy đùn, đầu đùn, khuôn thổi, cụm dịch chuyển, lõi, cơ cấu lập sản phẩm và các thiết bị hỗ trợ khác. Đầu tạo hình được lắp vào đầu đùn mà hình dáng hình học phụ thuộc vào hình dáng hình học sản suất.
• Công nghệ này thường được sử dụng để sản xuất ra chai nhựa ví dụ như chai nước khoáng…., ngoài ra còn để dùng bọc dây điện….

4. Công nghệ ép và ép phun

• Quá trình ép phun : sau khi vật liệu vào trong phễu nó dịch chuyển dần vào trong xylanh, tại đây vật liệu được hóa dẻo và nóng chảy, dòng chất lỏng nóng chảy sẽ qua vòi phun của máy ép phun và được phun vào trong lòng khuôn khi hai nửa khuôn được ép chặt vào với nhau nhờ 1 hệ thống thủy lực và sau khi sản phẩm được điền đầy vào trong lòng khuôn, nó được giữ lại trong lòng khuôn một thời gian để hình thành sản phẩm và được làm mát bởi một hệ thống làm mát, thường là được làm mát bằng nước. Đây là giai đoạn quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và năng suất lao gia công. Nếu làm mát trong khuôn nhanh thì năng suất cao nhưng sản phẩm làm mát đột ngột sẽ sinh ra nội ứng suất, dẫn tới bị co hoặc bị nứt nếu làm mát chậm quá năng suất sẽ không cao, nên giai đoạn này cần quan tâm đến tính chất vật liệu và tính toán khuôn hợp lý.
• Vật liệu dùng ép phun : vật liệu dùng trong công nghệ ép phun dưới áp lực  thường là dạng hạt.
• Máy phun nhựa bao gồm bao gồm các cơ cấu chính : cụm làm nóng chảy và tạo áp lực cần thiết để đẩy ép chất dẻo vào khuôn. Cụm khuôn và cơ cấu kẹp khuôn.
• Phương pháp này có thể gia công các chất dẻo nhiệt dẻo cũng như nhiệt cứng. Chất dẻo nhiệt được gia công ở dạng nguyên hoặc dạng pha màu, pha thêm phụ gia hoặc tạo thành xốp. Phương pháp ép phun có lợi về mặt kinh tế khi sử dụng để sản xuất các sản phẩm định hình với sản lượng lớn.

Chương III :

TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY ÉP PHUN NHỰA

1. CẤU TẠO CHUNG :

Một máy ép phun cơ bản bao gồm các hệ thống sau :

•  Hệ thống kẹp ( cụm kẹp ).

•  Hệ thống khuôn ( cụm khuôn ).

•  Hệ thống phun ( cụm phun ).

•  Hệ thống hỗ trợ ép phun ( cụm ép phun ).

Máy ép phun

1. Hệ thống kẹp:

• Hệ thống kẹp có chức năng đóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá trình làm nguội và đẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc 1 chu kỳ ép phun.
• Hệ thống này bao gồm các bộ phận:

• Cụm đẩy của máy (Machine ejectors): gồm xylanh thủy lực, tấm đẩy và cần đẩy. Chúng có chức năng tạo ra lực đẩy tác động vào tấm đẩy trên khuôn để đẩy sản phẩm rời khỏi khuôn.

Cụm đẩy

• Cụm kìm ( Clamp cylinders ) : có hai loại chính là loại dùng cơ cấu khuỷu vả loại dùng xylanh thủy lực. Chức năng chính là cung cấp lực để đóng mở khuôn và lực để giữ khuôn đóng trong suốt quá trình phun.

Khuôn đóng

Khuôn mở

Cụm kìm dùng cơ cấu khuỷu

Khuôn đóng

Khuôn mở

Cụm kìm dùng Xylanh thủy lực

5. Ưu nhược điểm của cụm kìm dùng cơ cấu khuỷu và xylanh thủy lực

• Tấm di động (Moveble planten):   là một tấm thép lớn với bề mặt có nhiều lỗ thông với tấm di động của khuôn. Chính nhờ các lỗ thông này mà cần đẩy có thể tác động lực vào tấm đẩy trên khuôn. Ngoài ra, trên tấm di động còn có các lỗ ren để kẹp tấm di động của khuôn. Tấm này di chuyển tới lui dọc theo 4 thanh nối trong quá trình ép phun.

Tấm di động và vị trí của nó trên thân máy

• Tấm cố định (Stationary planten): cũng là một tấm thép lớn có nhiều lỗ thông với tấm cố định của khuôn. Ngoài 4 lỗ dẫn hướng và các lỗ có ren để kẹp tấm cố định của khuôn tương tự như tấm di động, tấm cố định còn có thêm lỗ vòng định vị để định vị tấm cố định của khuôn và đảm bảo sự thẳng hàng giữa cần đẩy và cụm phun (vòi phun và bạc cuống phun).

Tấm  cố định và vị trí của nó trên thân máy

• Thanh nối (tie bars): có khả năng co giản để chống lại áp suất phun khi kìm tạo lực. Ngoài ra chúng còn có tác dụng dẫn hướng cho tấm di động.

Vị trí của thanh nối trên thân máy

• Dưới đây là cấu tạo chung của hệ thống kẹp

2. Hệ thống khuôn (xem phần tìm hiểu chung về khuôn)

3. Hệ thống phun : Hệ thống phun có nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thong qua các quá trình : cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy dẻo nhựa, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm.

Hệ thống phun

• Hệ thống này gồm các bộ phận

• Phễu cấp liệu (Hopper): chứa vật liệu nhựa dạng viên để cấp vào khoang trộn.
• Khoang chứa liệu (Barrel): chứa nhựa và để vít trộn di chuyển qua lại bên trong nó. Khoang trộn được gia nhiệt nhờ các băng cấp nhiệt. Nhiệt độ xung quanh khoang chứa liệu cung cấp từ 20 đến 30% nhiệt độ cần thiết để làm chảy lỏng vật liệu nhựa.
• Các băng gia nhiệt (Heater Band) : giúp duy trì nhiệt độ khoang chứa liệu để nhựa bên trong khoang luôn ở trạng thái chảy dẻo. Thông thường, trên một máy ép nhựa có thể có nhiều băng gia nhiệt ( ≥  3 băng) được cài đặt với các nhiệt độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt độ thích hợp cho quá trình ép phun.

Băng gia nhiệt

• Trục vít (Screw): có chức năng nén, làm chảy nhựa dẻo và tạo áp lực đẩy nhựa dẻo vào khuôn.

Cấu tạo trục vít

• Vùng cấp liệu: là vùng gần phễu cấp liệu nhất, chiếm khoảng 50% chiều dài hoạt động của trục vít (có tài liệu là 60%) và có chức năng làm cho vật liệu đặc lại thành khối và chuyển vật liệu qua vùng nén. Chiều sau của các cánh vít ở vùng này là lớn nhất và hầu như không đổi.
• Vùng nén hay vùng chuyển tiếp: chiếm khoảng 25% chiều dài hoạt động của trục vít. Ở vùng này, đường kính ngoài của trục vít không đổi như chiều sâu của các cánh vít thay đổi nhỏ dần từ vùng cấp liệu đến cuối vùng định lượng. Chính nhờ cấu tạo đặc biệt này mà các cánh vít làm cho nhựa bị nén chặt vào thành trong của khoang chứa liệu, điều này tạo ra nhiệt ma sát. Nhiệt ma sát này cung cấp khoảng 70% đến 80% lượng nhiệt cần thiết để làm chảy dẻo vật liệu.
• Vùng  định lượng: chiếm khoảng 25% chiều dài hoạt động của trục vít, có chức năng cung cấp nhiệt độ để vật liệu chảy dẻo một cách đồng nhất và làm bắn vật liệu chảy dẻo vào khuôn qua cuống phun. Chiều sâu cánh vít ở vùng này là bé nhất và hầu như không đổi.
• Để đánh giá được khả năng làm chảy dẻo vật liệu của trục vít cao hay thấp người ta dựa vào 2 thông số chính đó là: L/D và D_f/D_m . Tỉ lệ L/D nhỏ nhất là 20:1, tỉ lệ D_f/D_m thường là 3:1; 2,5:1; và 2:1.
• Bộ hồi tự hở (Non-return Assembly): bộ phận này gồm vòng chắn hình nêm, đầu trục vít và seat. Chức năng của nó là tạo ra dòng nhựa bắn vào khuôn.

Khi trục vít lùi về thì vòng chắn hình nêm di chuyển về hướng vòi phun và cho phép nhựa chảy về phía trước đầu trục vít. Còn khi trục vít di chuyển về phía trước thì vòng chắn hình nêm sẽ di chuyển về hướng phễu và đóng kín với seat không cho nhựa chảy ngược về phía sau.

• Vòi phun (Nozzel): có chức năng nối khoang trộn với cuống phun và phải có hình dạng đảm bảo bịt kín khoang trộn và khuôn. Nhiệt độ ở vòi phun nên được cài đặt lớn hơn hoặc bằng nhiệt độ chảy của vật liệu (đây là lời khuyên của các nhà cung cấp vật liệu). Trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn, vòi phun phải thẳng hàng với bạc cuống phun và đầu vòi phun nên được lắp kín với phần lõm của bạc cuống phun và đầu vòi phun nên được lắp kín với phần lõm của bạc cuống phun thông qua vòng định vị để đảm bảo nhựa không bị phun ra ngoài và tránh mất áp.

Có nhiều loại vòi phun khác nhau, tùy vào từng trường hợp ứng dụng cụ thể mà ta dùng loại vòi phun nào cho thích hợp. Thông thường người ta quan tâm đến mốt số thông số như:

Đường kính lỗ của đầu vòi phun phải nhỏ hơn đường kín lỗ của bạc cuống phun một chút (khoảng 0.125 – 0.75mm) để cuống phun dễ thoát ra ngoài và tránh cản dòng.

Chiều dài của vòi phun nên dài hơn chiều sâu của bạc cuống phun (tạo dòng ổn định trước khi vào bạc cuống phun).

Độ côn tùy thuộc vào vật liệu ép phun.

4. Hệ thống hỗ trợ ép phun : Là hệ thống vận hành máy ép phun.

Hệ thống hỗ trợ ép phun

• Hệ thống này bao gồm:

• Thân máy: làm giá đỡ liên kết các chi tiết trên máy với nhau.
• Hệ thống thủy lực: cung cấp lực đóng mở khuôn, tạo ra và duy trì lực kẹp, làm cho trục vít quay và chuyển động tới lui, tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi mặt bên. Hệ thống này bao gồm bơm, van, motor, hệ thống ống, thùng chứa dầu…
• Hệ thống điện: cấp nguồn cho motor điện (electric motor) và hệ thống điều khiển nhiệt cho khoang chứa vật liệu nhờ các băng gia nhiệt và đảm bảo sự an toàn điện cho người vận hành máy bằng các công tắc. Hệ thống này gồm tủ điện (electric power cabinet) và hệ thống dây dẫn.
• Hệ thống làm nguội: cung cấp nước hay dung dịch ethyleneglycol… để làm nguội khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phễu  bị nóng chảy. Vì khi nhựa ở cuống phễu bị nóng chảy thì phần nhựa thô phía trên khó chạy vào khoang chứa liệu. Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào khoảng 90 – 120^oF. Bộ điều khiển nhiệt nước cung cấp một lượng nhiệt, áp suất, dòng chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khuôn.

2. Hệ thống điều khiển :

Hệ thống điều khiển giúp người vận hành máy theo dõi và điều chỉnh các thông số gia công như: nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, vận tốc và vị trí của trục vít, vị trí của các bộ phận trong hệ thống thủy lực. Quá trình điều khiển có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sau cùng của sản phẩm và hiệu quả kinh tế của quá trình. Hệ thống điều khiển giao tiếp với người vận hành máy qua bảng nút điều khiển (control panel) và màn hình máy tính (computer screen).

• Màn hình máy tính : cho phép nhập các thông số gia công, trình bày các dữ liệu của quá trình ép phun, cũng như các tín hiệu báo động và các thông điệp.

Một trang hiển thị các thông số ép phun trên máy

• Bảng điều khiển : gồm các công tắc và nút nhấn dùng để vận hành máy. Một bảng điều khiển điển hình gồm có: nút nhấn điều khiển bơm thủy lực, nút nhấn tắt nguồn điện hay dừng khẩn cấp và các công tắc điều khiển bằng tay.

Bảng điều khiển điển hình trên máy ép phun

Bên trong hệ thống điều khiển là bộ vi xử lý các rơle, công tắc hành trình, các bộ phận điều khiển nhiệt độ, áp suất, thời gian…v…v…

Các bộ phận bện trong của hệ thống điều khiển trên khuôn và trên máy

Các công tắc hành trình trên máy ép phun

3. CHU KỲ ÉP PHUN:

• Chu kỳ ép phun gồm 4 giai đoạn:

• Giai đoạn kẹp (clamping phase): khuôn được đóng lại
• Giai đoạn phun (Injection phase): nhựa điền đầy vào khuôn.
• Giai đoạn làm nguội (Cool phase): nhựa được làm đặc lại trong khuôn.
• Giai đoạn đẩy (Ejector phase): đẩy sản phẩm nhựa ra khỏi khuôn.

Chu kỳ ép phun

1. Giai đoạn kẹp: lúc đầu cụm kìm đóng khuôn lại rất nhanh nhưng sau đó chậm dần cho đến khi khuôn đóng hoàn toàn (không xảy ra tiếng động lớn). Một khi khuôn đã đóng cũng là lúc áp lực kìm rất lớn được tạo ra để chống lại áp cao từ dòng nhựa bắn vào khuôn. Điều này rất quan trọng vì nếu lực kìm không chống lại nổi áp lực phun thì khuôn sẽ bị hư hại và sản phẩm nếu có ép phun được đi nữa thì cũng gặp nhiều khuyết tật.

Diễn biến giai đoạn kẹp

2. Giai đoạn phun: trong suốt giai đoạn này xảy ra 3 quá trình. Đầu tiên, nhựa nóng chảy được phun vào khuôn rất nhanh do trục vít tiến về phía trước. Một khi các lòng khuôn gần như được điền đầy (khoảng 95% lòng khuôn) thì quá trình dịnh hình sản phẩm diễn ra do lòng khuôn có nhiệt độ thấp hơn. Nhựa nóng sẽ nguội dần và xảy ra hiện tượng co rút. Do đó, một lượng nhựa nữa (khoảng 5%) sẽ tiếp tục được phun vào để bù trừ vào sự co rút cho đến khi miệng phun bị đặc cứng lại. Ta gọi đây là quá trình giữ hay quá trình kìm. Quá trình này giúp ngăn dòng chảy ngược của nhựa qua miệng phun.

1. Quá trình phun nhanh
2. Quá trình định hình và quá trình giữ
3. Giai đoạn làm nguội: giai đoạn này bắt đầu ngay sau khi quá trình giữ kết thúc. Khuôn vẫn được đóng và nhựa nóng trong lòng khuôn được làm nguội cho đến khi đủ độ cứng để có thể được đẩy rời khỏi khuôn. Trong suốt giai đoạn này trục vít vẫn quay và lùi dần lại để chuẩn bị cho lần phun kế tiếp. Thời gian tiêu tốn trong giai đoạn này phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa mà ta ép.

4. Giai đoạn đẩy: đây là giai đoạn cuối cùng của 1 chu kỳ ép phun. Trong giai đoạn này cụm kìm làm chức năng mở khuôn ra một cách nhanh chóng và an toàn. Lúc đầu, cụm kìm mở khuôn một các chậm chạp và sau đó là nhanh dần cho đến gần cuối hành trình thì nó chuyển động chậm lại để tránh va đập mạnh. Khi khuôn mở ra thì tấm đẩy của khuôn bị cần đẩy của máy đẩy về phía trước để lôi sản phẩm ra khỏi khuôn. Một khi sản phẩm rời khỏi khuôn thì cần đẩy sẽ hồi về để sẵn sàng cho một chu kỳ ép phun kế tiếp.

Giai đoạn đẩy

4.  THỜI GIAN CHU KỲ ÉP PHUN VÀ CÁCH RÚT NGẮN THỜI GIAN CHU KỲ
   1. Thời gian chu kỳ ép phun:

Thời gian chu kỳ ép phun là khoảng thời gian cần thiết để nhựa điền đầy lòng khuôn và bề dày sản phẩm đông đặc khoảng 90%. Như vậy thời gian chu kỳ sẽ là tổng các khoảng thời gian của từng giai đoạn ép phun. Các khoảng thời gian này là:

• Thời gian phun.
• Thời gian giữ: gồm thời gian định hình và thời gian làm lạnh.
• Thời gian mở khuôn.
• Thời gian đóng khuôn: không đáng kể, có thể bỏ qua.

2. Cách rút ngắn thời gian chu kỳ:

Thông thường thời gian chu kỳ tăng là do:

• Nhiệt độ của khuôn và nhiệt chảy dẻo của nhựa cao.
• Hệ thống làm nguội thiết kế không tốt.
• Tốn nhiều thời gian trong giai đoạn phun và giữ.

Như vậy, để giảm thời gian chu kỳ ta sẽ giải quyết các vấn đề sau:

• Giảm thời gian phun.
• Giảm thời gian giữ
• Giảm thời gian làm lạnh đến mức tối thiểu.

1. Giảm thời gian phun: việc này liên quan đến vấn đề mất áp, số lòng khuôn và bề dày sản phẩm.

• Mất áp: xảy ra trên hệ thống kênh dẫn và miệng phun. Mất áp ít thì các lòng khuôn sẽ điền đầy nhanh hơn nên thời gian điền đầy giảm và ngược lại. Kênh dẫn lớn sẽ làm giảm sự mất áp nhưng làm tăng thời gian làm lạnh đối với kênh dẫn nguội và ảnh hưởng đến nhiệt chảy dẻo của nhựa trong kênh dẫn nóng. Miệng phun lớn cũng làm giảm sự mất áp nhưng sẽ để lại vết trên sản phẩm. Như vậy, để giảm thời gian phun ta cần phải thiết kế hệ thống phun nhựa có kích thước hợp lý.
• Số lòng khuôn: số lòng khuôn nhiều thì thời gian phun sẽ tăng nhưng trong thiết kế số lòng khuôn phải đảm bảo theo yêu cầu khách hàng nên ta không thể giảm số lòng khuôn. Tuy nhiên ta có thể cải thiện thời gian phun bằng các giảm thiểu chiều dài hệ thống kênh dẫn.
• Bề dày sản phẩm: nhựa sẽ chảy dễ hơn trong những vùng có bề dày dày hơn. Vì thế ta cần phải thiết kế bề dày sản phẩm một cách hợp lý hoặc có thể bố trí thêm miệng phun khi bề dày cảu sản phẩm quá mỏng để giảm thời gian phun. Mỗi loại vật liệu có chiều dài dòng chảy của riêng nó nên ta cần xem datasheet của chúng để điều chỉnh áp suất phun hợp lý, đặc biệt là khi tỉ lệ L/t ≥ 200 (L: chiều dài sòng chảy, t: bề dày)

2. Giảm thời gian giữ: đường kính miệng phun răng thì thời gian giữ sẽ tăng. Vì thế ta có thể giảm đường kính miệng phun để giảm thời gian giữ nhưng cần phải đảm bảo rằng các lòng khuôn phải được điền đầy. Nếu không thể giảm đường kính miệng phun thì ta có thể tối thiệu hóa thời gian giữ trên máy ép phun.
3. Giảm thời gian làm lạnh: có 2 yếu tố ảnh hưởng đến thời gian làm lạnh đó là nhiệt độ khuôn và nhiệt độ chảy dẻo của nhựa. Nếu một trong 2 yếu tố này tăng thì thời gian làm lạnh sẽ tăng và thời gian chu kỳ cũng sẽ răng. Vì vậy muốn giảm thời gian làm lạnh thì ta phải biết điều chỉnh nhiệt độ của khuôn và nhiệt chảy dẻo của nhựa một cách hợp lý.
5. ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG QUÁ TRÌNH ÉP PHUN

Nhiệt độ của khuôn (gia nhiệt cho khuôn hoặc làm nguội khuôn) rất quan trọng, đóng 1 vai trò quan trọng trong quá trình ép phun. Nhiệt độ khuôn có ảnh hưởng đến:

• Chu kỳ ép phun
• Hình dán và chất lượng sản phẩm
• Tính thẩm mỹ của sản phẩm
• Độ co rút, độ bền và các khuyết tật trên của sản phẩm

Do đó, nhiệt độ của khuôn cần phải được đo đạc và điều chỉnh hợp lý. Hiện nay có nhiều loại sensor và các đồng hồ đo nhiệt cao hiển thị số được bán trên thị trường. Các loại đồng hồ này chủ yếu dùng để đo nhiệt ở mặt ngoài của khoang chứa liệu, vời phun và các bề mặt của khuôn.

Đồng hồ và một số loại cảm biến đo nhiệt cao

Một số loại cảm biến dùng để đo nhiệt của khuôn:

• Cảm biết lò xo (spring sensor) dùng để đo nhiệt bề mặt của cối khuôn và chày khuôn.
• Cảm biến đo độ ẩm.
• Cảm biến từ được dùng khi không dùng được cảm biến lo xo

Chương IV :

TÌM HIỂU VỀ KHUÔN ÉP NHỰA

1. KHÁI NIỆM KHUÔN ÉP NHỰA :
   1. Khái niệm :

Khuôn là một cụm nhiều chi tiết lắp với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra. Sản phẩm được tạo hình giữa 2 phần của khuôn có khoảng trống, phần đó được điền đầy bởi nhựa và nó mang hình dạng của sản phẩm.

2. Phân loại khuôn :
   1. Khuôn hai tấm :

• Là loại khuôn gồm hai phần : khuôn trước và khuôn sau
• Ưu điểm : kết cấu đơn giản và rất thông dụng.
• Nhược điểm : không làm được với bề mặt phức tạp, việc bố trí miệng phun với các chi tiết lớn trở lên khó khăn.

2. Khuôn ba tấm :

• Là loại khuôn dùng để khắc phục nhược điểm của khuôn hai tấm, nó gồm khuôn sau, khuôn trước và hệ thống thanh đỡ. Nó tạo ra hai chỗ mở khi khuôn mở, một chỗ để lấy sản phẩm và một chỗ để lấy kênh nhựa
• Nhược điểm : khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn rất dài. Nó làm giảm áp lực khi phun và tạo ra nhiều phế liệu của hệ thống kênh nhựa.

3. Khuôn không có kênh dẫn nhựa :

• Là loại khuôn loại bỏ phế liệu ở hệ thống kênh dẫn nhựa và giảm độ dày của khuôn. Hệ thống này tương đối giống khuôn hai tấm, chỉ khác là những thiết bị làm nóng ở hệ thống cuống phun giữ cho vật liệu dẻo ỡ mức độ vừa phải.

2. KẾT CẤU KHUÔN

.......................................

1. XÁC ĐỊNH SỐ LÒNG KHUÔN

Số lòng khuôn được xác định nhờ các yếu tố :

• Kích cỡ của máy ép phun
• Thời gian giao hàng
• Yêu cầu về chất lượng sản phẩm
• Kết cấu và kích thước khuôn
• Giá thành khuôn
• Trình độ sản xuất

Ta tính số lòng khuôn theo năng suất của máy ép phun :

n = 0.8 × S/W

trong đó :       n – số lòng khuôn

                        S – năng suất phun của máy (gam/s)

                        W – trọng lượng của sản phẩm

Ta có trọng lượng của sản phẩm là 21g. Theo thực nghiệm ta có năng suất phun của máy là : 60 – 70(gam/s)

Vậy ta có số lòng khuôn là :

n          = 0,8 × 60/21

            = 2,28

Tuy nhiên ta chọn loại sản xuất hàng loạt nhỏ, vậy nên ta chọn lòng khuôn là n = 1 để giảm kích thước khuôn, giảm giá thành khuôn.

2. Thiết kế cuống phun

• Cuống phun được nối trực tiếp từ vòi phun của máy ép phun vào lòng khuôn. Cuống phun được gắn trực tiếp vào tấm đế ta chọn đường kính ngoài là Æ16mm, vừa thông dụng vừa thích hợp vừa đủ để trong lòng đế ly.

• Kích thước 32mm cần làm yêu cầu chính xác cao tạo với tấm đế ly thành lòng khuôn.
• Đường kính Æ16mm lắp ghép với lỗ theo hệ thống trục vì đây là cuống phun tiêu chuẩn.
• Lỗ cuống phun được làm côn tạo sự dễ dàng khi giựt đuôi keo, góc côn khoảng  ≥ 1,5^O  ta chọn góc côn là 2^O.

3. Thiết kế miệng phun

• Do khuôn có 1 lòng khuôn nên ta chọn loại miệng phun trực tiếp cắt bằng tay.
• Vì vậy giảm đáng kể sự mất áp trong quá trình phun.
• Tuy nhiên sẽ tạo vết cắt lớn ở vị trí miệng phun, chính vì vậy ta thiết kế nằm dưới đáy ly nhằm giấu đi vết cắt cuống phun.
• Miệng phun sẽ nằm ngay tấm đế :

4. Vòng định vị

• Có nhiệm vụ làm đầu lò và bạc bơm keo đồng tâm với nhau.
• Đường kính ngoài của vòng định vị phải nhỏ hơn đường kính lỗ định tâm trên máy ép.

• Chiều dày của vòng định vị là 15mm, đường kính ngoài là Æ100.

5. Thiết kế giật đuôi keo

• Một yêu cầu rất quan trọng là sau khi mở khuôn yêu cầu phải giật đuôi keo. Với thiết kế các mặt phân khuôn ta sẽ dùng hai bên tấm phải và tấm trái làm thêm nhiệm vụ giật đuôi keo :

• Sản phẩm được giữ lại do tấm phải, tấm trái và tấm đực cùng đi ra mà vẫn chưa tách rời làm giữ lại được sản phẩm.
• Sau khi giật được đuôi keo, sản phẩm sẽ đi theo khuôn đực đến khi đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn.
• Khoảng giật đuôi keo là 15mm, với khoảng cách này vừa đủ để giật được đuôi keo, vừa đủ để khoảng mở khuôn không quá dài cho hành trình mở khuôn.

6. Thiết kế hệ thống chốt dẫn hướng

• Do trọng lượng của khuôn 50kg nên ta chọn hệ thống dẫn hướng gồm 4 chốt dẫn hướng có đường kính là Æ16mm.
• Chốt dẫn hướng được chọn theo tiêu chuẩn có kích thước :

• Bạc dẫn hướng được lắp với tấm đế và ta chọn loại bạc có kích thước :

7. Hệ thống trượt :

• Hệ thống trượt được thiết kế để tách hai tấm phải và trái tạo khoảng mở để lấy khuôn.
• Hệ thống trượt thiết kế bằng hai chốt xiên 1góc là 60^O
• Hai chốt xiên được đặt tại vị trí tấm đực. ( như trên hình mục thiết kế giật đuôi keo)
• Ta có kích thước chốt xiên :

8. Hệ thống đẩy

• Hệ thống đẩy có nhiệm vụ đẩy sản phẩm ra khỏi tấm đực, đây là quá trình cuối của công đoạn mở khuôn.
• Ở đây ta chọn hệ thống đẩy dùng chốt đẩy, các chốt đẩy thường được chọn theo tiêu chuẩn. Nhưng tùy từng trường hợp ta có thể thiết kế thêm cho chốt đẩy để phù hợp với khuôn và sản phẩm.
• Theo tiêu chuẩn ta chọn chốt đẩy có đường kính Æ10mm.

• Riêng đầu chốt đẩy ta bo cung R2mm để có thể đẩy sản phẩm ra dễ dàng.
• Lò xo được gắn liền với chốt đẩy giúp chốt đẩy có thể trở về vị trí cũ mà không cần dùng đến hệ thống hồi.

9. Hệ thống làm nguội

• Hệ thống làm nguội có vai trò hết sức quan trọng trong một quá trình tạo sản phẩm của khuôn. Hệ thống nguội làm nhựa được  đông đặc nhanh chóng rút ngắn thời gian 1 hành trình của khuôn. Một điều đáng lưu ý là thời gian làm nguội khuôn chiếm khoảng 60 – 70%, vậy nên rút ngắn thời gian làm nguội khuôn sẽ giảm đáng kể lượng thời gian.
• Ở đây ta chọn loại hệ thống làm nguội bằng nước.
• Các kênh nguội được bố trí gần mặt lòng khuôn để làm nguội nhanh hơn.
• Các đường kính kênh nguội là Æ10mm và được chỉ cần khoan là đủ nhằm tạo dòng chảy rối của nước khi độ nhám cao. Như vậy sẽ làm nguội nhanh hơn.

Hệ thống làm nguội tấm đực.

Hệ thống kênh nguội tấm phải.

Hệ thống làm nguội tấm trái

Hệ thống làm nguội tấm đế

2. CHU TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA KHUÔN

• Ban đẩu khuôn được đóng và nhựa được đưa vào từ đầu phun qua bạc cuống phun vào lòng khuôn. Nhựa được điền đầy sau đó làm nguội nhờ hệ thống các kênh dẫn nguội được thiết kế ở phần trên.
• Phần cố định bao gồm tấm đế liên kết cố định với tấm trần và bạc cuống phun, vòng định vị.

• Sau khi sản phẩm được làm nguội đến một nhiệt độ nhất định, chu trình mở khuôn bắt đầu.
• Đầu tiên khuôn được mở ra 15mm có nhiệm vụ giật cuống phun: khuôn mở ra được khoảng 15mm nhờ thanh mở khuôn tạo ra.

• Sau khi hết hành trình giật cuống phun, hai tấm phải và trái sẽ đi ra hai phía tạo ra khoảng mở khuôn để lấy sản phẩm.
• Khoảng mở sẽ là 80mm để sản phẩm có thể lọt ra ngoài.
• Để có 1 khoảng như vậy thì cụm di động tấm đực, tấm đỡ … phải di chuyển 1 khoảng là 70mm

KẾT CẤU KHUÔN LY NHỰA

• Tấm kẹp phía trước (tấm trần) : có nhiệm vụ kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun.
• Tấm đế : là phần tạo đế ly và gắn bạc cuống phun
• Bạc cuống phun : dẫn nhựa từ vòi phun vào lòng khuôn
• Bạc dẫn hướng : gắn vào tấm đế tránh mài mòn tấm đế
• Tấm phải và tấm trái : tạo ra thành ly phía bên ngoài.
• Tấm đực : tạo thành ly phía trong
• Thanh trượt : được gắn với hai tấm phải và tấm trái tạo ra chuyển động trượt cho tấm phải và trái.
• Chốt dẫn hướng :  dẫn hướng phần chuyển động tới phần cố định của khuôn.
• Chốt xiên : tạo ra khoảng mở của tấm phải và tấm trái.
• Khóa : có nhiệm vụ cố định hai tấm bên phải và trái
• Chốt đẩy : có nhiệm vụ đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi mở
• Lò xo : làm chốt đẩy về vị trí cũ sau khi mở khuôn
• Trụ xoắn : dùng để làm nguội tấm đực
• Tấm đỡ : dùng để gắn tấm đực với phần di động của khuôn.
• Bulong vòng : dùng để cân bằng khuôn khi lắp khuôn
• Gối đỡ : tạo khoảng không gian cho chốt đẩy hồi về.
• Tấm đội trên và tấm đội dưới : gắn chốt đẩy làm chốt đẩy di chuyển khi tác động vào.
• Tấm đế : gắn với phần di động của máy.

Tài liệu tham khảo

1. GIÁO TRÌNH VẼ KỸ THUẬT       

Đại học Giao thông vận tải Hà Nội 1996

2. GIÁO TRÌNH VẼ KỸ THUẬT       

Trần Thúy Nga – Trường CĐ KT Cao Thắng

3. GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN MẪU VỚI PRO/ENGINEER WILDFIRE 2.0           

Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải

4. THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM NHỰA                

PTS. Vũ Hoài Ân Viện máy và dụng cụ công nghiệp_Trung tâm đào tạo và thực hành CAD/CAM IMI

5. CHẾ ĐỘ CẮT GIA CÔNG CƠ KHÍ

Nguyễn Ngọc Đào – Trần Thế San – Hồ Viết Bình_Khoa cơ khí chế tạo máy trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

6. SỔ TAY DUNG SAI

Nhà xuất bản giáo dục

MỤC LỤC

Chương I: TỔNG QUAN VỀ CHẤT DẺO............................................................ 3

1. KHÁI NIỆM............................................................................................... 3
2. PHÂN LOẠI............................................................................................... 3
3. MỘT SỐ LOẠI NHỰA THÔNG DỤNG................................................. 4
4. CÁC CHẤT PHỤ GIA SỰ DỤNG TRONG CHẤT DẺO...................... 7

Chương II: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CHẤT DẺO......................... 12

1. CÔNG NGHỆ CÁN................................................................................. 12
2. CÔNG NGHỆ ĐÙN................................................................................ 12
3. CÔNG NGHỆ ĐÙN THỔI...................................................................... 12
4. CÔNG NGHỆ ÉP, ÉP PHUN.................................................................. 13

Chương III: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY ÉP PHUN NHỰA...................... 14

1. TÌM HIỂU CHUNG................................................................................. 14
2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN..................................................................... 23
3. CHU KỲ ÉP PHUN................................................................................. 25
4. THỜI GIAN CHU KỲ ÉP PHUN VÀ CÁCH RÚT NGẮN THỜI

GIAN CHU KỲ........................................................................................ 27

5. ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG ÉP PHUN........................ 30

Chương IV: TÌM HIỂU VỀ KHUÔN ÉP NHỰA.............................................. 31

1. KHÁI NIỆM KHUÔN ÉP NHỰA.......................................................... 31
2. KẾT CẤU KHUÔN................................................................................. 32
3. YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI KHUÔN ÉP NHỰA....................... 33
4. CÁC KIỂU KHUÔN PHỔ BIẾN............................................................ 33
5. BIỂU ĐỒ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KHUÔN................................. 35
6. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KHUÔN.................................................. 37

Chương V: KHUYẾT TẬT TRÊN SẢN PHẨM VÀ

CÁCH KHẮC PHỤC.............................................................................................. 79

1. LỖ KHÍ..................................................................................................... 79
2. SẢN PHẨM BỊ GIÒN............................................................................. 80
3. CÁC ĐỐM CHÁY................................................................................... 81
4. VẾT RẠN NỨT....................................................................................... 82
5. CHỐC BỀ MẶT....................................................................................... 82
6. SẢN PHẨM BỊ HỤT............................................................................... 83
7. SẢN PHẨM BỊ ĐỔI MÀU..................................................................... 84
8. MẮT CÁ................................................................................................... 85
9. BA VIA..................................................................................................... 86
10. VẾT DÒNG CHẢY................................................................................. 87
11. SẢN PHẨM KHÔNG ĐƯỢC ĐIỂN ĐẦY HOÀN TOÀN.................. 88
12. VẾT LÕM VÀ LỖ TRỐNG.................................................................... 90
13. SẢN PHẨM BỊ CONG VÊNH............................................................... 91
14. NHỮNG VẾT BẨN VÀ SỌC ĐEN....................................................... 92
15. SỰ TẠO ĐUÔI........................................................................................ 93
16. ĐƯỜNG HÀN HAY ĐƯỜNG NỐI....................................................... 93

Chương VI: THIẾT KẾ HÌNH HỌC CHO SẢN PHẨM NHỰA.................... 95

1. TÌM HIỂU CHUNG................................................................................. 95
2. MỘT SỐ KIỂU THIẾT KẾ..................................................................... 96

Chương VII: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM

PRO/ENGINEER WILDFIRE 4.0 M070......................................................... 103

1. LỊCH SỬ RA ĐỜI................................................................................. 103
2. TÌM HIỂU PHẦN MỀM PRO/E WILDFIRE 4.0 M070.................... 104
3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ 3D.......................... 109

Chương VIII: THIẾT KẾ KHUÔN ÉP PHUN CHO SẢN PHẨM............... 142

1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHUÔN........................................................ 143
2. CHU KỲ HOẠT ĐỘNG CỦA KHUÔN............................................. 154
3.