CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Nhựa là một trong những nguyên liệu phổ biến được sử dụng để sản xuất các sản phẩm tiêu dùng hàng ngày với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các sản phẩm nhựa ngày càng đa dạng. Vì vậy việc lựa chọn lọc các loại nhựa phù hợp với sản ngày càng quan trọng. Máy thử độ bền kéo nhựa đóng vai trò không thể thiếu trong ngành công nghiệp sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm từ nhựa nhiệt dẻo. áy giúp xác định độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt và mô đun đàn hồi của nhựa, là những chỉ số then chốt đánh giá khả năng chịu tải, chống nứt vỡ và độ an toàn của sản phẩm.
Nhựa đạt tiêu chuẩn độ bền kéo cao sẽ đảm bảo tuổi thọ sử dụng lâu dài, đáp ứng yêu cầu khắt khe của thị trường. Qua đó tối ưu hóa quy trình sản xuất, tiết kiệm chi phí, nâng cao năng lực cạnh tranh góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp nhựa.2 Tình hình máy thử độ bền kéo nhựa trong nước Máy thử độ bền kéo nhựa là thiết bị chuyên dụng để đo độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt và mô đun đàn hồi của vật liệu nhựa. Máy hoạt động bằng cách kéo mẫu nhựa theo lực nhất định cho đến khi đứt và ghi lại các thông số đo lường. Ứng dụng của máy thử độ bền kéo như đánh giá chất lượng sản phẩm nhựa: Giúp xác định khả năng chịu tải, chống nứt vỡ và độ an toàn của sản phẩm.
Kiểm soát chất lượng nguyên liệu. Giúp kiểm tra chất lượng hạt nhựa đầu vào, đảm bảo nguyên liệu đồng nhất. Nghiên cứu khoa học: Giúp nghiên cứu các đặc tính cơ học của vật liệu nhựa mới. Việt Nam có một số doanh nghiệp sản xuất máy kéo nhựa như: Công ty cổ phần cơ khí chế tạo Tân Cảng, Công ty cổ phần cơ khí Trường Hải,… Tuy nhiên, sản lượng và 1 chất lượng sản phẩm của các doanh nghiệp này còn hạn chế, chưa đáp ứng được đầy đủ nhu cầu thị trường.
Thị trường máy kéo nhựa trong nước tiềm năng phát triển trong những năm tới do nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao và chính sách khuyến khích phát triển ngành công nghiệp hỗ trợ.3 Tình hình máy thử độ bền kéo nhựa thế giới Nhu cầu về máy kéo nhựa trên thế giới tăng cao do ngành công nghiệp sản xuất nhựa phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây. Nhựa được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: xây dựng, bao bì, dệt may, đồ gia dụng, thiết bị y tế,. Ngành công nghiệp sản xuất máy thử độ bền kéo nhựa đang hướng đến việc áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế như: ISO, ASTM, EN,. để đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của máy.
Châu Á: Hiện là khu vực sản xuất máy kéo nhựa lớn nhất thế giới, chiếm hơn 50% thị phần. Trung Quốc là quốc gia sản xuất máy kéo nhựa lớn nhất khu vực và cũng là quốc gia xuất khẩu máy kéo nhựa lớn nhất thế giới. Châu Âu: Chiếm khoảng 25% thị phần. Đức, Ý và Nhật Bản là những quốc gia sản xuất máy kéo nhựa lớn nhất khu vực.
Bắc Mỹ: Chiếm khoảng 15% thị phần. Hoa Kỳ là quốc gia sản xuất máy kéo nhựa lớn nhất khu vực. Khu vực còn lại: Chiếm khoảng 10% thị phần. Doanh nghiệp: Một số doanh nghiệp sản xuất máy kéo nhựa lớn nhất thế giới như: Krauss Maffei (Đức), Haitian International Holdings (Trung Quốc), Chen Hsong (Đài Loan), Jwell Machinery (Trung Quốc), Sumitomo Demag (Nhật Bản), Battenfeld (Đức),.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 1.1 Ý nghĩa khoa học Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em biết được cách vận hành và sử dụng máy kéo nhựa nắm rõ hơn về thiết kế máy kéo nhựa qua đó có thể thiết kế chế tạo module.
Biết cách hoạt động piezo hiểu rõ hơn về tần suất khi rung và độ bền kéo của nhựa.2 Ý nghĩa thực tiễn Chúng em đã tìm hiểu đưa ra thiết kế để làm module tạo rung cho máy thử độ bền kéo để thực nghiệm và phân tích, đánh giá các mẫu nhựa khi chịu kéo rung. Qua đó gia tăng thêm tính chính xác khi thực nghiệm độ bền kéo của nhựa trong thực tiễn để các nhà doanh nghiệp lựa chọn để sản xuất sản phẩm nhựa đảm bảo độ bền khi làm việc.5 Lý do chọn đề tài Trong quá trình vận hành máy kéo nhựa đã có sẵn ở Viện Sư Phạm Kỹ Thuật, nhóm em đã nhận ra rằng sự rung động của những yếu tố ngoại cảnh gây ảnh hưởng đến việc thực nghiệm độ bền kéo nhựa. Vì vậy nhóm em quyết định tìm hiểu về sự rung động và sự ảnh hưởng của rung động đến độ bền kéo của sản phẩm nhựa. Từ đó cải thiện tính chính xác của máy thử độ bền kéo của nhựa ở Viện Sư Phạm Kỹ Thuật.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 1.1 Đối tượng nghiên cứu Thiết bị Piezo Piezo P-225.1 Máy kéo nhựa đã có sẵn ở Viện Sư Phạm Kỹ Thuật Các loại nhựa: ABS 1.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu về Piezo Piezo P-225.1 3 Nghiên cứu thiết kế máy kéo nhựa đã có sẵn ở Viện Sư Phạm Kỹ Thuật Nghiên cứu tìm các module tạo rung cho máy kéo nhựa đang có trên thị trường 1.7 Mục tiêu nghiên cứu Hiện nay, trên thị trường tất cả các máy kéo nhựa đều không có hệ thống tạo rung nên nhóm em cần phải nghiên cứu tìm kiếm module tạo rung trên thị trường, sau đó lên các ý tưởng thiết kế đồ gá cho module tạo rung lên máy kéo.
Chọn lọc ý tưởng tốt nhất để thiết kế trên phần mềm. Trước khi thực nghiệm, nhóm em cần phải có cơ sở lý thuyết về tần số rung động, độ bền kéo, loại nhựa, mẫu nhựa để kéo, độ bền kéo và biết vận hành máy kéo, bộ nguồn tạo rung động, 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu nhựa ABS 2.1 Tổng quan nhựa ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) Nhựa ABS hay còn gọi là Acrylonitrile Butadiene Styrene là một loại nhựa tổng hợp cách điện, cách nhiệt, nổi bật với độ cứng cao, độ bền tốt và tính co giãn. Không chỉ vậy đây còn là vật liệu dễ gia công, tạo hình. Do đó nhựa ABS thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và sản xuất.2 Cấu tạo nhựa ABS Nhựa ABS được cấu tạo từ ba thành phần chính: Acrylonitrile, Butadiene và Sty- rene.
Tên của nó chính là viết tắt của ba chất này. Tỷ lệ hỗn hợp giữa các thành phần này sẽ quyết định các đặc tính cuối cùng của nhựa ABS. Sự có mặt của Acrylonitrile trong hợp chất này mang lại tính năng chống chịu 5 hóa chất và cách nhiệt cho vật liệu, Butadiene đóng góp khả năng co giãn, trong khi đó Styrene tạo nên độ bóng và độ cứng cho nhựa ABS.2: Công thức hoá học nhựa ABS [(C8H8-C4H6-C3H3N)n] Sở dĩ nhựa ABS có tính ứng dụng cao chính là bởi vì những đặc tính vượt trội mà loại vật liệu này sở hữu: Độ cứng và bền bỉ: ABS có độ cứng cao, giúp nó chịu được tác động và va đập mà không bị biến dạng hoặc vỡ. Độ co giãn: Tính co giãn của ABS làm cho nó linh hoạt và dễ chịu tác động mà không gãy.
Tính dẫn nhiệt và điện: ABS có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, do đó nhựa ABS phù hợp trong các ứng dụng yêu cầu tính an toàn điện. Khả năng gia công và tạo hình: Nhựa ABS dễ gia công và tạo hình, cho phép sản xuất các sản phẩm có hình dạng và chi tiết phức tạp. Khả năng chịu hóa chất: ABS có khả năng chịu được nhiều loại hóa chất, làm cho nó là lựa chọn phù hợp trong các ứng dụng yêu cầu độ bền hóa chất. 6 Khả năng tương thích với môi trường ngoại vi: ABS có khả năng chống lại tác động của thời tiết và tia UV, giúp nó giữ được màu sắc và độ bóng trong thời gian dài.3: Sản phẩm nhựa ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) 2.3 Ưu và nhược điểm của nhựa ABS Cần nắm rõ các ưu điểm cũng như nhược điểm của nhựa ABS để có thể ứng dụng loại vật liệu này một cách phù hợp và hiệu quả nhất.1 Ưu điểm của nhựa ABS: Độ bền cao: ABS có khả năng chịu được tác động và va đập cao, giúp bảo vệ sản phẩm khỏi hư hại.
Nhựa ABS chống mài mòn tốt, giúp nâng cao tuổi thọ của sản phẩm. Tính co giãn và đàn hồi: Sự co giãn linh hoạt của nhựa ABS giúp nó chống được áp lực, dễ dàng uốn cong mà không bị gãy hay biến dạng, Chống cháy và chống hóa chất tốt: ABS có khả năng chống cháy, vì vậy rất an toàn khi sử dụng trong môi trường có khả năng cháy nổ. Khả năng chống hóa chất của vật liệu này cũng tương đối tốt, có thể giữ được tính chất trong môi trường khắc nghiệt. 7 Dễ gia công và tạo hình: Nhựa ABS dễ gia công bằng nhiều phương pháp, từ ép phun đến gia công nhiệt.
Ngoài ra, vật liệu này còn có khả năng tạo hình tốt, cho phép sản xuất các chi tiết phức tạp và chi tiết nhỏ. Bề mặt hoàn thiện tốt: Nhựa ABS tạo ra bề mặt hoàn thiện mịn, giúp sản phẩm cuối cùng có vẻ đẹp và chất lượng. Khả năng cách điện: Nhựa ABS có khả năng cách điện tốt, làm cho nó thích hợp cho nhiều ứng dụng trong lĩnh vực điện tử. An toàn khi sử dụng trong sản xuất linh kiện điện và thiết bị điện tử, giảm nguy cơ ngắn mạch và rủi ro liên quan đến điện.
Khả năng kháng mùi: Một trong những ưu điểm đáng chú ý của nhựa ABS là khả năng kháng mùi tốt. Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu vật liệu không tạo mùi khó chịu, như đồ chơi trẻ em, đồ gia dụng, và sản phẩm tiêu dùng. Độ bền màu cao: Nhựa ABS thường có độ bền màu cao, giữ cho màu sắc của sản phẩm được sản xuất từ nó không bị phai màu hay thay đổi theo thời gian.2 Nhược điểm của nhựa ABS Nguy cơ gãy và biến dạng: Trong môi trường nhiệt độ cao, nhựa ABS có thể có nguy cơ gãy hoặc biến dạng. Khả năng tác động của hóa chất hạn chế: Mặc dù khá chống hóa chất, nhưng vẫn có một số chất có thể tác động lên ABS.
Khả năng tương thích hạn chế với nước nóng: ABS có thể không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu chịu nhiệt độ cao liên tục. Khả năng phát ra mùi: Trong quá trình gia công, nhựa ABS có thể phát ra mùi khá mạnh, đặc biệt là khi nó được gia công ở nhiệt độ cao.