CHƯƠNG 1. Tổng quan hướng nghiên cứu 1. Các đề tài nghiên cứu trong nước - Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn đến quá trình giải nhiệt không liên tục của khuôn phun ép nhựa” năm 2014 – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. - Đề tài “Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dài dòng chảy của nhựa lỏng trong khuôn phun ép nhựa”.
Đề tài được thực hiện Th.s Dương Thị Vân Anh – trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. Trong qui trình phun ép nhựa, khi vận hành máy ép để sản xuất sản phẩm nhựa hàng loạt, việc lựa chọn nhiệt độ hợp lý sẽ giúp nhựa lỏng dễ dàng điền đầy lòng khuôn, i giảm các khuyết tật của sản phẩm nhựa, đặc biệt đối với sản phẩm có bề dày nhỏ (thành mỏng) và chiều dài lớn. Với nghiên cứu này, nhóm tác giả sẽ gia nhiệt nước giải nhiệt khuôn ở những nhiệt độ nhất định, rồi đưa nước vào hệ thống giải nhiệt khuôn, làm thay đổi nhiệt độ khuôn, để tìm hiểu và đánh giá mối liên hệ giữa nhiệt độ khuôn và chiều dài dòng chảy của nhựa lỏng điền đầy lòng khuôn. Sau quá trình thí nghiệm, chiều dài sản phẩm sẽ được tiến hành đo kiểm.
Qua quá trình nghiên cứu, các kết quả cho thấy nhiệt độ càng cao sẽ giúp tăng chiều dài dòng chảy. Ngoài ra, với phần mềm mô phỏng Moldflow, quá trình nhựa nóng chảy vào lòng khuôn với các giá trị nhiệt độ khác nhau có thể được dự đoán khá chính xác. ii - Nghiên cứu “Ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa tới độ cong vênh của sản phẩm dạng tấm” Đề tài được thực hiện bởi Ths. Lê Võ – trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM.
Trong qua trình ép phun, thông số nhiệt độ khuôn và nhiệt độ phun ảnh hưởng lớn tới độ cong vênh của sản phẩm, đặc biệt là với các sản phẩm dạng tấm. Với đề tài này, tác giả khảo sát cùng nhiệt độ khuôn từ 30 – 90 oC và vùng nhiệt độ nhựa từ 200 oC tới 280 oC để đánh giá ảnh hưởng của 2 thông số này. Kết quả đề tài chỉ ra rằng: khi tăng nhiệt độ từ 30 – 90 oC, độ cong vênh của sản phẩm thay đổi không đáng kể, vì thế có thể sử dụng phương pháp tang nhiệt độ khuôn cho điền đầy lòng khuôn. Khi tăng nhiệt độ nhựa từ 200 – 280 oC, độ cong vênh của sản phẩm thay đổi đáng kể.
chiều dày của sản phẩm có ảnh hưởng lớn đến độ cong iii vênh của sản phẩm nhựa dạng tấm. Khi tăng chiều dày từ 1.5 mm, độ cong vênh đã giảm từ 1. Các đề tài nghiên cứu ngoài nước - Đề tài “Influence of injection molding parameters on the electrical resistivity of polycarbonate filled with multi-walled carbon nanotubes” – năm 2008. Đề tài được thực hiện bởi Tobias Villmow, Sven Pegel, Petra Pötschke.
Nhóm tác giả sử dụng 2 vật liệu polycarbonate với 2% và 5% ống nano carbon để nghiên cứu tính dẫn điện của 2 sản phẩm bằng cách thay đổi các thông số: áp suất giữ, vận tốc phun, nhiệt độ khuôn, nhiệt độ phun đến tính dẫn điện bề mặt cũng như điện trở suất của 2 vật liệu. iv Kết quả cho thấy yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến điện trở suất của cả mẫu vật liệu trên là vận tốc phun và nhiệt độ phun. Với mẫu 2% ống nano carbon có tới 5 vùng có điện trở khác nhau, còn với mẫu 5% ống nano carbon có 2 vùng có điện trở suất khác nhau. Quan sát qua kính hiển vi điện tử, kết quả cho thấy khi vận tốc phun cao và nhiệt độ phun thấp sẽ giúp ông Nano carbon định hướng tốt hơn dẫn đến tính dẫn điện cao hơn.
- Đề tài “The Influence of molding condition on the shrinkage and roundness of injection molded parts” – năm 2009. Đề tài được thực hiện bởi Mustafa Kurt, Yusuf Kaynak, Omer S. Kamber, Bilcen Mutlu, Barkin Bakir, Ugur Koklu. Trong quá trính phun ép nhựa, sự co ngót ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản v phẩm.
Việc lựa chọn các thông số ép phun hợp lý sẽ giúp giảm thiểu tối đa nhược điểm này. Với nghiên cứu này, nhóm tác giả tiến hành thay đổi các thông số: áp suất phun, nhiệt độ phun và thời gian làm nguội để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố này đến độ co ngót và độ tròn của sản phẩm bằng phương pháp thực nghiệm. Ngoài ra nhóm tác giả cũng đánh giá được môi quan hệ giữa ba thông số trên. Qua quá trình nghiên cứu, các kết quả cho thấy áp suất phun và nhiệt độ phun là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến độ co ngót qua đó ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm.
Kết luận: Qua phân tích tổng quan thấy rằng: chưa có công trình nào nghiên cứu ảnh hưởng của thông số ép phun bao gồm: áp suất phun, nhiệt độ phun và nhiệt độ khuôn tới độ bền uốn của vật liệu nhựa. Với đề tài nghiên cứu này, tác vi giả thiết kế, chế tạo bộ khuôn ép phun mẫu uốn theo tiêu chuẩn ISO178:2010, thí nghiệm uốn lấy số liệu thực nghiệm, xử lý số liệu thực nghiệm và xây dựng đường cong thực nghiệm. Tính cấp thiết của đề tài - Những sản phẩm của công nghệ ép phun ngày càng phổ biến hiện nay. Bằng cách quan sát một cách thông thường nhất, có thể thấy rằng từ những đồ dùng đơn giản như dụng cụ học tập của học sinh như thước, bút…, đồ chơi trẻ em cho đến những đồ dùng phức tạp hơn như bàn, ghế, vỏ tivi, đồng hồ…đều là sản phẩm của công nghệ ép phun.
Các sản phẩm này đều đa dạng về màu sắc, kiểu dáng góp phần làm cho cuộc sống của con người thêm đẹp, tiện nghi hơn. Điều này cũng đồng nghĩa với việc sản phẩm nhựa mà phần lớn tạo ra bằng công nghệ ép phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Khi sự phát triển của công vii nghệ ép phun càng cao thì yêu cầu của thị trường về chất lượng sản phẩm ngày càng tốt hơn, đặc biệt phải kể đến là độ bền uốn của sản phẩm. - Trong công nghệ ép phun, các thông số ép phun giữ vai trò rất quan trọng đến chất lượng của sản phẩm ép ra nhưng các thông số ép phun hiện nay chủ yếu được ép theo kinh nghiệm để cho ra sản phẩm mà không đánh giá được chất lượng độ bền của sản phẩm.
Để có thể đánh giá được ảnh hưởng của các thông số ép phun đến độ bền uốn của vật liệu và tăng hiệu quả cho quá trình ép phun thì cần thiết phải có một công trình nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng của các thông số ép phun tới độ bền uốn của vật liệu nhựa. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế 1. Ý nghĩa khoa học viii - Sản phẩm của đề tài được dùng cho nghiên cứu độ bền uốn của các vật liệu khác nhau trong công nghệ ép phun. - Từ kết quả thì nghiệm, biểu đồ thực nghiệm có thể xây dựng được thông số phun ép tối ưu dùng cho ngành phun ép nhựa.
Ý nghĩa thực tiễn - Từ biểu đồ thực nghiệm giúp ép ra những sản phẩm có độ bền uốn mong muốn. - Bộ khuôn ép theo tiêu chuẩn Iso 178: 2010 được dùng để chế tạo ra các mẫu ứng dụng cho nghiên cứu các sản phẩm khác. Mục đích nghiên cứu, khách thể nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu 1. Mục đích nghiên cứu - Hiểu về công nghệ ép phun.
ix - Thiết kế và chế tạo ra bộ khuôn Iso 178: 2010 dùng cho thí nghiệm đo độ bền uốn. - Đánh giá ảnh hưởng của các thông số ép phun tới độ bền uốn của vật liệu nhựa PA66. - Đưa ra được phương trình thực nghiệm về ảnh hưởng của các thông số ép phun tới độ bền uốn của vật liệu PA66. Khách thể nghiên cứu - Vật liệu nhựa PA66.
- Các thông số ép phun: áp suất phun, nhiệt độ phun, nhiệt độ nhựa. Đối tượng nghiên cứu - Độ bền uốn của vật liệu PA66. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài x 1. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu công nghệ gia công khuôn mẫu và công nghệ ép phun - Nghiên cứu về tiêu chuẩn iso 178: 2010.
- Phân tích sản phẩm trên phần mềm Moldflow 2012. - Nghiên cứu thiết kế bộ khuôn ép nhựa trên module IMOLD của phần mêm Solidworks. - Lập trình gia công bộ khuôn trên phần mềm Creo Parametric 3. - Gia nhiệt cho bộ khuôn bằng máy gia nhiệt nước nóng.
- Ép sản phẩm trên máy ép nhựa SW – 120B SHINE WELL - Thí nghiệm, xử lý số liệu và xây dựng phương trình thực nghiệm về ảnh hưởng của 2 yếu tố: áp suất phun nhiệt độ nhựa tới độ bền uốn của vật liệu PA66. Giới hạn đề tài xi Đề tài nghiên cứu sẽ tập trung giải quyết những vấn đề sau: - Thiết kế chế tao bộ khuôn theo tiêu chuẩn ISO 178: 2010. - Chỉ thí nghiệm trên vật liệu nhựa PA66. - Chỉ thay đổi các thông số ép phun: áp suất phun, nhiệt độ phun.
- Sử dụng phương pháp ép phun trực tiếp tạo ra sản phẩm. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: - Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: thu thập các thông tin có liên quan đến đề tài và tổng hợp theo từng phần cụ thể. - Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: xii Phương pháp thực nghiệm khoa học: tiến hành các thí nghiệm thực nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng đến độ bền uốn của vật liệu nhựa. Phương pháp giả thuyết khoa học: đặt giả thuyết ảnh hưởng của các thông số ép phun đến độ bền uốn của PA66 và chứng minh cho giả thuyết này.
xiii xiv CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Giới thiệu công nghệ khuôn ép phun. Công nghệ ép phun (Injection molding - British English: moulding) là công nghệ phun nhựa dẻo vào lòng khuôn và chờ khi nhựa nguội đông cứng sẽ được hình dạng sản phẩm. Đây là một trong những phương pháp để tạo ra các sản phẩm, đồ vật làm bằng nhựa: các sản phẩm tiêu dùng, sản phẩm kĩ thuật, đồ dùng trong y tế.1: Sản phẩm công nghệ ép phun xvi Sản phẩm nhựa đa dạng từ đơn giản đến phức tạp, kích thước lớn nhỏ khác nhau.
Sản xuất bằng công nghệ ép phun cần có: máy ép phun và khuôn. - Nguyên lý hoạt động của máy ép phun: Hình 2.2: Nguyên lý ép phun xvii Hạt nhựa được chứa trong phễu cấp nhựa, khi trục vít quay sẽ đùn nhựa về phía trước, đồng thời gia nhiệt cho hạt nhựa chảy dẻo.