Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng điền đầy cho sản phẩm nhựa ép phun có thành mỏng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng điền đầy cho sản phẩm nhựa ép phun có thành mỏng, góp phần cải thiện chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Việt Hào
• Người hướng dẫn: TS. Trần Anh Sơn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Khí
• Đề tài: Giải Pháp Nâng Cao Khả Năng Điền Đầy Cho Sản Phẩm Nhựa Ép Phun Mỏng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: TP. HỒ CHÍ MINH

Tóm tắt

I. Giới thiệu về công nghệ ép phun

Công nghệ ép phun là một trong những phương pháp sản xuất nhựa phổ biến nhất hiện nay, đặc biệt là trong việc sản xuất các sản phẩm nhựa có hình dạng phức tạp. Quá trình này bao gồm việc nén nhựa nóng chảy vào khuôn dưới áp lực cao, tạo ra sản phẩm với độ chính xác cao. Sản phẩm nhựa được tạo ra có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ điện tử đến ô tô. Tuy nhiên, để đạt được chất lượng tối ưu, khả năng điền đầy của dòng nhựa trong lòng khuôn là yếu tố then chốt. Khả năng điền đầy không chỉ phụ thuộc vào thiết kế khuôn mà còn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, áp suất và tốc độ phun. Theo nghiên cứu, việc tối ưu hóa các thông số này có thể nâng cao đáng kể hiệu suất sản xuất và chất lượng sản phẩm.

1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng điền đầy

Nhiệt độ, áp suất và tốc độ phun là ba yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng điền đầy trong công nghệ ép phun. Nhiệt độ nhựa và nhiệt độ khuôn có vai trò quan trọng trong việc quyết định độ nhớt của nhựa. Nếu nhiệt độ quá thấp, nhựa sẽ khó điền đầy khuôn, dẫn đến hiện tượng không điền đầy. Ngược lại, nếu nhiệt độ quá cao, nhựa có thể bị phân hủy. Áp suất phun cũng là yếu tố cần được cân nhắc; áp suất cao giúp nhựa điền đầy nhanh chóng nhưng có thể gây ra các khuyết tật nếu không được kiểm soát. Cuối cùng, tốc độ phun cũng ảnh hưởng đến khả năng điền đầy, với tốc độ quá nhanh có thể dẫn đến hiện tượng tạo bọt khí và giảm chất lượng bề mặt sản phẩm.

II. Giải pháp nâng cao khả năng điền đầy

Để nâng cao khả năng điền đầy cho sản phẩm nhựa ép phun, một số giải pháp công nghệ có thể được áp dụng. Đầu tiên, việc cải tiến thiết kế khuôn là rất quan trọng. Thiết kế khuôn phải đảm bảo rằng dòng nhựa có thể di chuyển một cách dễ dàng và không bị cản trở. Bên cạnh đó, việc sử dụng các vật liệu nhựa có đặc tính tốt hơn cũng có thể cải thiện khả năng điền đầy. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nhựa ép phun có tính năng tốt hơn có thể giúp cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, việc điều chỉnh các thông số công nghệ như nhiệt độ khuôn, áp suất và tốc độ phun cũng cần được thực hiện một cách chính xác để đạt được kết quả tốt nhất.

2.1. Cải tiến quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất cũng cần được cải tiến để nâng cao khả năng điền đầy. Sử dụng công nghệ gia nhiệt lòng khuôn bằng khí nóng là một trong những giải pháp hiệu quả. Phương pháp này giúp tăng nhanh nhiệt độ của lòng khuôn, từ đó làm giảm độ nhớt của nhựa và cải thiện khả năng điền đầy. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc gia nhiệt lòng khuôn bằng khí nóng có thể giúp cải thiện đáng kể khả năng điền đầy của dòng nhựa trong lòng khuôn, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất không chỉ giúp giảm thiểu thời gian sản xuất mà còn tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu suất.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các giải pháp cải tiến trong công nghệ ép phun có thể nâng cao đáng kể khả năng điền đầy cho sản phẩm nhựa. Các thí nghiệm thực nghiệm đã chỉ ra rằng việc gia nhiệt lòng khuôn bằng khí nóng giúp cải thiện đáng kể độ điền đầy của nhựa, đặc biệt là với các loại nhựa như Polyetylen (PE) và Polypropylene (PP). Những kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có thể được áp dụng thực tiễn trong sản xuất, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu các khuyết tật trong quá trình sản xuất. Việc áp dụng các phương pháp mô phỏng như Ansys và Moldflow cũng giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

3.1. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn lớn trong ngành công nghiệp nhựa, đặc biệt là trong công nghệ ép phun. Việc nâng cao khả năng điền đầy không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu thời gian sản xuất và chi phí. Các doanh nghiệp có thể áp dụng những giải pháp này để nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường. Đồng thời, nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về mối quan hệ giữa các thông số công nghệ và chất lượng sản phẩm, từ đó phát triển các bộ thông số tối ưu cho từng loại sản phẩm cụ thể.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VIỆT HÀO NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG ĐIỀN ĐẦY CHO SẢN PHẨM NHỰA ÉP PHUN CÓ THÀNH MỎNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Khí Mã số: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH 12-2019 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Trần Anh Sơn Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. Lưu Thanh Tùng Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.

Phạm Sơn Minh Luận văn được bảo vệ tại trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp Hồ Chí Minh Ngày …tháng …. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. Nguyễn Hữu Lộc Chủ tịch hội đồng 2. Lê Thanh Hải Thư ký Hội đồng 3.

Lưu Thanh Tùng Ủy viên phản biện 1 4. Phạm Sơn Minh Ủy viên phản biện 2 5. Lương Hồng Sâm Ủy viên Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa. CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ PGS.

Nguyễn Hữu Lộc PGS. Nguyễn Hữu Lộc Trang 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VIỆT HÀO MSHV: 1770202 Ngày tháng năm sinh: 10/11/1992 Nơi sinh: Phú Yên Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã số: 60520103 I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG ĐIỀN ĐẦY CHO SẢN PHẨM NHỰA ÉP PHUN CÓ THÀNH MỎNG II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu tổng quan, nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu ứng dụng mô phỏng của phần mềm Ansys và Moldflow.

- Tiến hành mô phỏng, thí nghiệm quá trình gia nhiệt lòng khuôn vật liệu nhôm bằng khí nóng, từ đó xác định nhiệt độ lòng khuôn. - Đưa ra mối quan hệ giữa nhiệt độ khuôn với nhiệt độ khí gia nhiệt và thời gian phun khí nóng để gia nhiệt. - Tiến hành mô phỏng, thí nghiệm quá trình ép phun nhựa vào lòng khuôn. Từ đó xác định khả năng điền đầy của dòng nhựa trong lòng khuôn.

- Đưa ra mối quan hệ giữa nhiệt độ khuôn với độ điền đầy của dòng nhựa nóng. - Phân tích kết quả và thảo luận. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/08/2019 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: /12/2019 V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. TRẦN ANH SƠN Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng …năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TS. Trần Anh Sơn TS. Hồ Triết Hưng TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên và chữ ký) PGS.

Nguyễn Hữu Lộc Trang ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập và nghiên cứu chương trình đào tạo sau đại học của trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP.HCM, em đã học tập, tiếp thu được nhiều kiến thức quý báu, rất cần thiết cho công việc chuyên môn của mình. Với đề tài của luận văn thạc sĩ, em đã vận dụng những kiến thức đã được học của mình để giải quyết một vấn đề trong thực tế. Đề tài của em là nghiên cứu và giải quyết vấn đề cần thiết trong lĩnh vực khuôn mẫu, nghiên cứu lý thuyết kết hợp với làm thực nghiệm, vì lần đầu tiên tiếp xúc nên em gặp rất nhiều khó khăn. Với sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn TS.

Trần Anh Sơn cùng với sự chỉ bảo tận tâm của các thầy cô trong Khoa Cơ Khí và sự hỗ trợ của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp. Cho đến thời điểm này luận văn của em cơ bản đạt được những kết quả như mong muốn. Đến đây, cho phép em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến: - Thầy TS. Trần Anh Sơn - Khoa Cơ Khí - trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP.

Thầy đã luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình hoàn thành luận văn cao học của em. - Quý thầy cô trong khoa Khoa Cơ Khí - trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP. Thầy, cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em nhiều kiến thức bổ ích, quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường. Phạm Sơn Minh Khoa Cơ Khí - trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM cùng nhóm nghiên cứu thí nghiệm đã tạo điều kiện, giúp đỡ để em thực hiện quá trình thí nghiệm trong nội dung luận văn.

- Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên, hỗ trợ chân tình của tất cả mọi người. Xin trân trọng cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 Học viên thực hiện Nguyễn Việt Hào Trang iii TÓM TẮT Đề tài: Nghiên cứu giải pháp nâng cao khả năng điền đầy cho sản phẩm nhựa ép phun là đề tài còn mới cần nghiên cứu ở Việt Nam. Phương pháp gia nhiệt lòng khuôn bằng khí nóng có ưu điểm hơn so với các phương pháp gia nhiệt khác như gia nhiệt bằng nước, gia nhiệt bằng điện, điện từ.

bởi vì nó có tốc độ gia nhiệt nhanh hơn. Quá trình giải nhiệt nhanh, kết cấu bộ phận gia nhiệt đơn giản, dễ vận hành và tự động hoá. Đề tài đã được thực hiện trong thời gian từ tháng 06/2019 đến 12/2019. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu về lý thuyết khuôn mẫu, vật liệu nhựa polyme, trao đổi nhiệt và tiến hành thí nghiệm gia nhiệt khuôn, ép thử nhựa tại phòng thí nghiệm máy ép nhựa, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.

Nội dung luận văn đã trình bày một cách ngắn gọn mà đầy đủ lý thuyết về khuôn mẫu, vật liệu nhựa polyme, trao đổi nhiệt, thu được nhiều kết quả từ quá trình mô phỏng trên phần mềm Ansys CFX, Moldflow Plastic Insight kết hợp với đo đạt trực tiếp từ các thí nghiệm gia nhiệt lòng khuôn và ép nhựa đối với 2 loại nhựa là Polyetylen (PE) và Polypropylene (PP) ở các nhiệt độ bề mặt lòng khuôn khác nhau được gia nhiệt bằng phương pháp khí nóng (50°C, 80°C, 110°C,140°C) với độ dày của sản phẩm nhựa là 0,5 mm theo biên dạng xoắn. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng điền đầy khi ép phun nhựa có thể được sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo như; Mối quan hệ của các thông số công nghệ đến chất lượng sản phẩm khi ép phun nhựa, nghiên cứu các bộ thông số tối ưu cho từng dạng sản phẩm cụ thể. Kết quả thực nghiệm của đề tài hoàn toàn có thể triển khai vào sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm trong công nghệ ép phun nhựa. Trang iv ABSTRACT Research solutions to improve the filling capacity of plastic injection molding products is a new topic to be studied in Vietnam.

The method of heated cavity by heating air has advantages compared to other heating methods such as water heating, electric heating, electromagnetic. because it has a faster heating rate. Fast cooling process, structure of heating element is simple, easy to operate and automate. The topic was implemented in the period from June 2019 to December 2019.

The research methods of the topic are researches on mold plastic, polymer materials, heat transfer, and conduction molding and plastic injection experiments at the plastic injection laboratory, Ho Chi Minh University of Technology and Education. The content of the thesis presented briefly but fully the theory of molds, polymer materials, heat transfer, obtained many results from the simulation process on Ansys CFX and Moldflow Plastic Insight software combined. with direct measurements from cavity heating and plastic injection tests for two types of plastics: Polyethylene (PE) and Polypropylene (PP) at different die surface temperatures, heated by hot air method (50°C, 80°C, 110°C, 140°C) with a plastic product thickness of 0.5 mm in a helical profile. Research results of the effect of temperature on the ability to fill when plastic injection molding can be used for further studies such as; The relationship of technological parameters to product quality when plastic injection molding, research optimal sets of parameters for each specific product type.

Experimental results of the project can be fully deployed into production to improve product quality in plastic injection molding technology. Key words: injection moulding, flow length, preheating method, heating air, gas – assissted, mould temperature. Trang v LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp.

Hồ Chí Minh, ngày 8 tháng 12 năm 2019 Nguyễn Việt Hào Trang vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. iv LỜI CAM ĐOAN. vi MỤC LỤC. vii DANH SÁCH HÌNH VẼ.

x DANH SÁCH BẢNG BIỂU. xiii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .1 Công nghệ ép phun (Injection molding) .2 Sự ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng sản phẩm nhựa trong công nghệ ép phun.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài .4 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu của đề tài.5 Nội dung và giới hạn nghiên cứu của đề tài .1 Khuôn ép phun.1 Khái niệm về khuôn.2 Phân loại khuôn ép phun .3 Kết cấu 1 bộ khuôn .2 Vật liệu nhựa sử dụng trong công nghệ ép phun.2 Phân loại nhựa. Các tính chất của Polymer .4 Nhựa sử dụng làm thí nghiệm .3 Lý thuyết truyền nhiệt .1 Các phương thức trao đổi nhiệt. PHƯƠNG PHÁP GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG .1 Bộ phận gia nhiệt lòng khuôn bằng khí nóng .2 Cấu tạo Modun gia nhiệt .2 Bộ khuôn thí nghiệm: .1 Kiểu khuôn thí nghiệm: .2 Kết cấu khuôn thí nghiệm .3 Bộ khuôn hoàn chỉnh.

TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM.1 Tính toán mô phỏng gia nhiệt trên phần mền ANSYS .1 Giới thiệu modun phân tích gia nhiệt ANSYS CFX.2 Trình tự cần thực hiện khi tính toán mô phỏng với ansys CFX .2 Tính toán mô phỏng điền đầy lòng khuôn ép phun nhựa trên phần mềm moldflow plastis insight .1 Giới thiệu phần mền moldflow plastis insight .2 Trình tự cần thực hiện khi tính toán mô phỏng với Moldfow plastis Insig…….1 Thí nghiệm gia nhiệt lòng khuôn .2 Thí nghiệm ép nhựa. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.1 Kết quả, phân tích của mô phỏng và thí nghiệm gia nhiệt lòng khuôn .1 Mô phỏng gia nhiệt lòng khuôn .2 Thí nghiệm gia nhiệt lòng khuôn .3 Phân tích, đánh giá, nhận xét kết quả giữa mô phỏng và thực nghiệm gia nhiệt lòng khuôn.2 Kết quả, phân tích của mô phỏng và thí nghiệm ép nhựa.1 Mô phỏng và thí nghiệm ép nhựa trên nhựa PE.2 Mô phỏng và thí nghiệm ép nhựa trên nhựa PP.3 Phân tích, đánh giá, nhận xét kết quả giữa mô phỏng và thực nghiệm ép nhựa. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .1 Kết quả đạt được:.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.3 Hướng phát triển của đề tài. 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .