Khảo Sát Quá Trình Điều Khiển Nhiệt Độ Khuôn Thông Qua Kênh Giải Nhiệt 3D

Khảo sát quá trình điều khiển nhiệt độ khuôn qua kênh giải nhiệt 3D, tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng sản phẩm trong sản xuất công nghiệp.

• Tác giả: Trần Nguyễn Quang Trung
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Trọng Hiếu
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Khảo Sát Quá Trình Điều Khiển Nhiệt Độ Khuôn Thông Qua Kênh Giải Nhiệt 3D
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• LỜI CAM KẾT
• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• SUMMARY
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài nước
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Kết cấu của Đồ Án Tốt Nghiệp
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu về các phương pháp gia nhiệt
• 2.2. Các yêu cầu kĩ thuật đối với chi tiết của bộ khuôn
• 2.2.1. Độ chính xác về hình dáng
• 2.2.2. Độ chính xác về kích thước
• 2.3. Quy luật thiết kế kênh dẫn nóng (heater)
• 2.4. Quy luật thiết kế kênh dẫn nguội (cooling channel)
• 2.5. Hệ thống làm nguội trong khuôn
• 2.6. Kiểm soát nhiệt độ khuôn
• 2.7. Chất lỏng dùng trong quá trình điều khiển nhiệt
• 2.8. Ứng dụng mô phỏng CAE vào thiết kế hệ thống nhiệt cho khuôn
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT CỦA TẤM INSERT
• 3.1. Công cụ nghiên cứu
• 3.1.1. Giới thiệu phần mềm Ansys
• 3.1.1.1. Giới thiệu chung
• 3.1.1.2. Giới thiệu module CFX trong phần mềm Ansys
• 3.1.1.3. Các bước thiết lập quá trình mô phỏng
• 3.1.2. Công cụ nghiên cứu. Phần mềm Smartview 4
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Mô hình thực tế
• 4.2. Thông số gia nhiệt thực nghiệm và mô phỏng
• 4.3. Kết quả quá trình thực nghiệm
• 4.4. Kết quả quá trình mô phỏng
• 4.5. So sánh biểu đồ và đánh giá
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• 5.1. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Khảo Sát Điều Khiển Nhiệt Độ Khuôn Bằng 3D

Trong ngành công nghiệp ép phun nhựa, điều khiển nhiệt độ khuôn là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất. Nhiệt độ khuôn tối ưu giúp cải thiện độ bóng bề mặt, giảm thiểu cong vênh và nâng cao độ chính xác kích thước. Tuy nhiên, việc duy trì nhiệt độ ổn định và đồng đều trong khuôn là một thách thức lớn. Các phương pháp truyền thống thường gặp hạn chế về khả năng giải nhiệt cục bộ và thời gian chu kỳ dài. Đề tài "Khảo sát quá trình điều khiển nhiệt độ khuôn thông qua kênh giải nhiệt 3D" tập trung nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tiên tiến để giải quyết các vấn đề này, hướng đến mục tiêu nâng cao hiệu suất và chất lượng trong sản xuất khuôn mẫu. Nghiên cứu này dựa trên kênh giải nhiệt 3D được thiết kế và chế tạo bằng công nghệ in 3D khuôn mẫu, nhằm đạt hiệu quả cao nhất so với các phương pháp gia nhiệt khác.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Nhiệt Độ Khuôn Trong Ép Phun

Nhiệt độ khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm ép phun. Nhiệt độ quá thấp có thể gây ra hiện tượng dòng chảy nguội, làm giảm độ bóng bề mặt và tăng nguy cơ khuyết tật. Ngược lại, nhiệt độ quá cao có thể kéo dài thời gian làm mát, giảm năng suất và gây biến dạng sản phẩm. Việc tối ưu hóa nhiệt độ khuôn là yếu tố quyết định để đạt được sản phẩm có chất lượng cao và giảm thiểu phế phẩm. Việc khảo sát nhiệt độ khuôn một cách bài bản là vô cùng quan trọng.

1.2. Giới Thiệu Về Kênh Giải Nhiệt 3D và Ưu Điểm Vượt Trội

Kênh giải nhiệt 3D là hệ thống dẫn nhiệt được thiết kế phức tạp, mô phỏng theo hình dạng của sản phẩm và được chế tạo bằng công nghệ in 3D khuôn. Ưu điểm của phương pháp này là khả năng tạo ra các kênh dẫn nhiệt có hình dạng bất kỳ, giúp giải nhiệt đồng đều và hiệu quả hơn so với các kênh truyền thống. Điều này dẫn đến thời gian làm mát ngắn hơn, năng suất cao hơn và chất lượng sản phẩm được cải thiện đáng kể. Bên cạnh đó, thiết kế kênh giải nhiệt cũng phức tạp hơn.

II. Thách Thức và Vấn Đề Trong Điều Khiển Nhiệt Độ Khuôn

Các phương pháp điều khiển nhiệt độ khuôn truyền thống thường gặp nhiều hạn chế, đặc biệt là trong việc giải nhiệt cho các sản phẩm có hình dạng phức tạp. Kênh giải nhiệt thẳng hoặc khoan thường không thể tiếp cận được tất cả các vùng của khuôn, dẫn đến sự phân bố nhiệt độ không đồng đều và thời gian làm mát kéo dài. Ngoài ra, việc chế tạo các kênh giải nhiệt phức tạp bằng phương pháp gia công truyền thống là rất khó khăn và tốn kém. Các yếu tố như vật liệu khuôn, chế độ nhiệt khuôn và hiệu quả giải nhiệt đều ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Sự ra đời của kênh giải nhiệt 3D hứa hẹn sẽ giải quyết những bài toán hóc búa này.

2.1. Hạn Chế Của Các Phương Pháp Giải Nhiệt Truyền Thống

Các phương pháp giải nhiệt truyền thống như khoan kênh thẳng hoặc sử dụng vách ngăn thường không hiệu quả trong việc giải nhiệt cho các khu vực phức tạp của khuôn. Điều này dẫn đến sự khác biệt về nhiệt độ giữa các vùng, gây ra cong vênh, co rút và các khuyết tật khác. Thời gian chu kỳ ép phun cũng bị kéo dài do thời gian làm mát tăng lên. Do đó, cần có các giải pháp tối ưu hóa nhiệt độ khuôn hiệu quả hơn.

2.2. Khó Khăn Trong Chế Tạo Kênh Giải Nhiệt Phức Tạp

Việc chế tạo các kênh giải nhiệt có hình dạng phức tạp bằng phương pháp gia công truyền thống là rất khó khăn và tốn kém. Các kênh có đường cong, góc cạnh hoặc kích thước nhỏ thường không thể gia công được bằng các công cụ thông thường. Điều này hạn chế khả năng thiết kế kênh giải nhiệt tối ưu và làm giảm hiệu quả làm mát của khuôn. Sự ra đời của công nghệ in 3D khuôn đã mở ra một hướng đi mới cho việc chế tạo các kênh dẫn nhiệt phức tạp.

2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng sản phẩm

Nhiệt độ không đồng đều trong quá trình ép phun có thể dẫn đến nhiều vấn đề chất lượng, bao gồm co rút, cong vênh, và biến dạng sản phẩm. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩm có hình dạng phức tạp hoặc yêu cầu độ chính xác cao. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng sản phẩm cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế khuôn.

III. Phương Pháp Mô Phỏng Nhiệt Khuôn Bằng Phần Mềm Chuyên Dụng

Để khảo sát quá trình điều khiển nhiệt, việc sử dụng phần mềm mô phỏng như ANSYS CFX là vô cùng quan trọng. Phần mềm cho phép phân tích sự phân bố nhiệt độ trong khuôn, đánh giá hiệu quả của kênh giải nhiệt 3D và dự đoán các vấn đề có thể xảy ra trong quá trình ép phun. Kết quả mô phỏng giúp tối ưu hóa thiết kế kênh giải nhiệt, lựa chọn vật liệu khuôn phù hợp và thiết lập chế độ nhiệt khuôn tối ưu. Mô phỏng nhiệt khuôn là bước quan trọng trước khi tiến hành chế tạo khuôn mẫu thực tế.

3.1. Giới Thiệu Phần Mềm ANSYS CFX và Quy Trình Mô Phỏng

ANSYS CFX là một phần mềm mô phỏng dòng chảy và truyền nhiệt mạnh mẽ, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp khuôn mẫu. Quy trình mô phỏng nhiệt khuôn bằng ANSYS CFX bao gồm các bước: tạo hình học, chia lưới, thiết lập điều kiện biên, chọn vật liệu và chạy mô phỏng. Kết quả mô phỏng sẽ hiển thị sự phân bố nhiệt độ trong khuôn, giúp đánh giá hiệu quả của kênh dẫn nhiệt.

3.2. Thiết Lập Các Thông Số Mô Phỏng Quan Trọng

Để có kết quả mô phỏng chính xác, cần thiết lập các thông số một cách cẩn thận. Các thông số quan trọng bao gồm: nhiệt độ nước đầu vào, lưu lượng nước, nhiệt độ khuôn ban đầu, hệ số truyền nhiệt và vật liệu khuôn. Việc lựa chọn thông số phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của kết quả mô phỏng. Dữ liệu từ tài liệu gốc như "Nhiệt độ nước đầu vào 80℃; Nhiệt độ khuôn ban đầu 40℃" sẽ được sử dụng.

3.3. Phân Tích Kết Quả Mô Phỏng và Đánh Giá Hiệu Quả

Sau khi chạy mô phỏng, cần phân tích kết quả để đánh giá hiệu quả của kênh giải nhiệt 3D. Các yếu tố cần xem xét bao gồm: sự phân bố nhiệt độ đồng đều, thời gian làm mát và sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian. Dựa trên kết quả phân tích, có thể điều chỉnh thiết kế kênh dẫn nhiệt để đạt được hiệu quả làm mát tối ưu. Việc khảo sát nhiệt độ khuôn dựa trên kết quả mô phỏng giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình phát triển sản phẩm.

IV. Nghiên Cứu Thực Nghiệm Quá Trình Điều Khiển Nhiệt Độ Khuôn 3D

Nghiên cứu thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc xác thực kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu quả thực tế của kênh giải nhiệt 3D. Quá trình thực nghiệm bao gồm việc chế tạo khuôn mẫu với kênh dẫn nhiệt được thiết kế, lắp đặt hệ thống điều khiển nhiệt độ và tiến hành đo đạc nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trên khuôn. Kết quả thực nghiệm sẽ được so sánh với kết quả mô phỏng để đánh giá độ chính xác và hiệu quả của phương pháp điều khiển nhiệt độ khuôn. Đề tài này có sử dụng mô hình nghiên cứu nhiệt độ khuôn với kênh dẫn 3D.

4.1. Chế Tạo Khuôn Mẫu và Lắp Đặt Hệ Thống Điều Khiển Nhiệt

Khuôn mẫu được chế tạo bằng công nghệ in 3D khuôn với kênh giải nhiệt 3D được thiết kế theo kết quả mô phỏng. Hệ thống điều khiển nhiệt độ bao gồm bơm, bộ điều nhiệt và các cảm biến nhiệt độ. Các cảm biến được đặt tại các vị trí khác nhau trên khuôn để đo đạc nhiệt độ trong quá trình thực nghiệm. Việc lựa chọn vật liệu khuôn và thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ phù hợp là rất quan trọng.

4.2. Đo Đạc Nhiệt Độ và Thu Thập Dữ Liệu Thực Nghiệm

Quá trình đo đạc nhiệt độ được thực hiện trong điều kiện kiểm soát chặt chẽ. Nhiệt độ nước đầu vào, lưu lượng nước và thời gian gia nhiệt được ghi lại. Dữ liệu nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trên khuôn được thu thập và xử lý để phân tích sự phân bố nhiệt độ và hiệu quả của kênh giải nhiệt. Dữ liệu thực nghiệm sẽ được so sánh với kết quả mô phỏng nhiệt khuôn để đánh giá độ chính xác.

4.3 Phân tích và so sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm

Sau khi thu thập dữ liệu thực nghiệm, cần phân tích và so sánh chúng với kết quả mô phỏng để đánh giá tính chính xác của mô hình mô phỏng và hiệu quả của kênh giải nhiệt 3D. Các khác biệt giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm cần được giải thích và điều chỉnh để cải thiện độ chính xác của mô hình. Bảng biểu so sánh sẽ được sử dụng trong phần này.

V. Ứng Dụng Thực Tế Kênh Giải Nhiệt 3D trong Khuôn Ép Nhựa

Kết quả nghiên cứu về quá trình điều khiển nhiệt độ bằng kênh giải nhiệt 3D có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp khuôn mẫu. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm: khuôn ép nhựa cho các sản phẩm có hình dạng phức tạp, khuôn đúc áp lực cho các chi tiết ô tô và khuôn thổi cho các chai lọ nhựa. Việc ứng dụng công nghệ in 3D khuôn và kênh giải nhiệt 3D giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thời gian chu kỳ và tiết kiệm chi phí sản xuất. Tài liệu gốc đề cập đến "Khuôn ép nhựa" và "Khuôn đúc áp lực" là các đối tượng nghiên cứu.

5.1. Khuôn Ép Nhựa Cho Sản Phẩm Hình Dạng Phức Tạp

Kênh giải nhiệt 3D đặc biệt hiệu quả trong việc giải nhiệt cho các sản phẩm có hình dạng phức tạp, với nhiều góc cạnh, gân tăng cứng hoặc các chi tiết nhỏ. Các kênh có thể được thiết kế để tiếp cận sát các khu vực khó tiếp cận, giúp giải nhiệt đồng đều và giảm thiểu cong vênh. Điều này giúp cải thiện chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước của sản phẩm.

5.2. Khuôn Đúc Áp Lực Cho Chi Tiết Ô Tô

Trong ngành công nghiệp ô tô, các chi tiết đúc áp lực thường có hình dạng phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao. Kênh giải nhiệt 3D giúp kiểm soát nhiệt độ khuôn một cách hiệu quả, giảm thiểu sự co rút và biến dạng của chi tiết. Điều này giúp cải thiện chất lượng và tuổi thọ của các chi tiết ô tô. Sử dụng phương pháp điều khiển nhiệt độ khuôn tiên tiến giúp cải thiện năng suất.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Của Nghiên Cứu Nhiệt Khuôn

Nghiên cứu quá trình điều khiển nhiệt độ khuôn bằng kênh giải nhiệt 3D đã chứng minh tính hiệu quả của phương pháp này trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thời gian chu kỳ ép phun. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy sự tương đồng cao, khẳng định độ tin cậy của phương pháp mô phỏng. Trong tương lai, nghiên cứu có thể được mở rộng để khám phá các vật liệu khuôn mới, các phương pháp tối ưu hóa nhiệt độ khuôn tiên tiến hơn và ứng dụng công nghệ in 3D khuôn trong các lĩnh vực khác. Hướng phát triển đề tài cần tập trung vào tối ưu hóa chi phí và thời gian sản xuất.

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Chính và Đánh Giá Ý Nghĩa

Nghiên cứu đã chứng minh rằng kênh giải nhiệt 3D có thể cải thiện đáng kể hiệu quả giải nhiệt của khuôn, giảm thời gian chu kỳ và nâng cao chất lượng sản phẩm. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy sự phù hợp, cho thấy phương pháp mô phỏng có thể được sử dụng để dự đoán hiệu suất của kênh giải nhiệt trong quá trình thiết kế. Các yếu tố như hiệu quả giải nhiệt và ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng sản phẩm cần được xem xét trong tương lai.

6.2. Đề Xuất Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Trong Tương Lai

Hướng phát triển nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc khám phá các vật liệu khuôn mới có khả năng dẫn nhiệt tốt hơn, nghiên cứu các phương pháp tối ưu hóa nhiệt độ khuôn tiên tiến hơn và ứng dụng công nghệ in 3D khuôn trong các lĩnh vực khác. Ngoài ra, cần nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số ép phun (áp suất, tốc độ, nhiệt độ) đến hiệu quả của kênh giải nhiệt và chất lượng sản phẩm. Đồng thời, cần nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng sản phẩm để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa nhiệt độ khuôn và các đặc tính của sản phẩm ép phun.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ KHUÔN THÔNG QUA KÊNH GIẢI NHIỆT 3D GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG HIẾU SVTH: TRẦN NGUYỄN QUANG TRUNG NGUYỄN TRƯỜNG THIÊN PHÚ SKL011059 Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 7 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ KHUÔN THÔNG QUA KÊNH GIẢI NHIỆT 3D GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG HIẾU SVTH: TRẦN NGUYỄN QUANG TRUNG MSSV: 19143191 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG THIÊN PHÚ MSSV: 19143158 KHÓA: 2019 – 2023 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ KHUÔN THÔNG QUA KÊNH GIẢI NHIỆT 3D GVHD: TS. NGUYỄN TRỌNG HIẾU SVTH: TRẦN NGUYỄN QUANG TRUNG MSSV: 19143191 SVTH: NGUYỄN TRƯỜNG THIÊN PHÚ MSSV: 19143158 KHÓA: 2019 – 2023 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2023 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Trần Nguyễn Quang Trung MSSV: 19143191 Nguyễn Trường Thiên Phú 19143158 Ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy Khóa: 2019 – 2023 GVHD: TS. Nguyễn Trọng Hiếu SĐT: [phone]. Tên đề tài: “Khảo Sát Quá Trình Điều Khiển Nhiệt Độ Khuôn Thông Qua Kênh Giải Nhiệt 3D” 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Nhiệt độ nước đầu vào 80℃; Nhiệt độ khuôn ban đầu 40℃ - Số rãnh nước: n = 5; Bán cầu: Ꝋ100; Chiều dày tấm insert: t =1,5 mm - Đường kính kênh dẫn nước: Ꝋ10; Chiều sâu rãnh d = 7 mm; Chiều rộng rãnh W = 7mm 3. Nội dung chính của đồ án: - Chế tạo mô hình (gia công + in 3D SLS) - Mô phỏng quá trình điều khiển nhiệt độ - Thử nghiệm các trường hợp khác nhau của kênh giải nhiệt - Tổng hợp, so sánh và phân tích các kết quả 4. Sản phẩm: - Mô hình nghiên cứu nhiệt độ khuôn với kênh dẫn 3D - Các kết quả về phân bố nhiệt độ - Thuyết minh tổng hợp 5.Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh Tiếng Việt Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) TS. Nguyễn Trọng Hiếu ii LỜI CAM KẾT Tên đề tài: “Khảo Sát Quá Trình Điều Khiển Nhiệt Độ Khuôn Thông Qua Kênh Giải Nhiệt 3D” GVHD: TS. Nguyễn Trọng Hiếu Họ tên sinh viên: Nguyễn Trường Thiên Phú MSSV: 19143158 Lớp: 19143CL1A SĐT: [phone] Địa chỉ: 254/1 đường Tây Thạnh, phường Tây Thạnh, quận Tân Phú, TPHCM Email: [e-mail] Họ tên sinh viên: Trần Nguyễn Quang Trung MSSV: 19143191 Lớp: 19143CL1B SĐT: [phone] Địa chỉ: 29/3, Đinh Quang Ân, Kp. Hương Phước, P. Phước Tân, Biên Hòa, Đồng Nai Email: [e-mail] Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 21/07/2023 Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 07 năm 2023 Ký tên Ký tên Trần Nguyễn Quang Trung Nguyễn Trường Thiên Phú iii LỜI CÁM ƠN Các thành viên của nhóm cảm ơn chân thành tới nhà trường, Khoa Cơ Khí Máy đã tạo điều kiện cho nhóm chúng em về cơ sở vật chất cũng như máy móc thiết bị để chúng em hoàn thành đồ án trong thời gian vừa qua. Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Trọng Hiếu, Thầy Phạm Sơn Minh, Thầy Trần Minh Thế Uyên đã giúp đỡ và hướng dẫn chúng em trong quá trình thực hiện đồ án. Bởi vì kiến thức còn hạn chế về kinh nghiệm nên trong quá trình thực hiện đồ án còn vướng một số khúc mắt, nhờ sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô đã giúp tụi em hoàn thành đồ án. Một lần nữa, nhóm chúng em xin cảm ơn các thầy cô rất nhiều. Gửi lời biết ơn tới tất cả thầy cô của trường ĐH Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM đã tận tình cung cấp và giảng dạy cho chúng em những nền tảng kiến thức, cơ sở cho chúng em trong quá trình làm đồ án và tương lai sau này. Cuối cùng, xin kính chúc quý thầy cô, gia đình, bạn bè mạnh khỏe, hạnh phúc và thành công. Tp Hồ Chí Minh, Ngày 21 tháng 07 năm 2023 Ký tên Ký tên Trần Nguyễn Quang Trung Nguyễn Trường Thiên Phú iv TÓM TẮT Với mục đích làm tăng nhiệt độ bề mặt khuôn khi nhựa được đưa vào khuôn, phương pháp gia nhiệt lòng khuôn bằng nước nóng được triển khai áp dụng. Phương pháp gia nhiệt bằng nước nóng có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp gia nhiệt khác như gia nhiệt bằng cảm ứng từ, gia nhiệt bằng khí nóng…. Bởi vì nó gia nhiệt nhanh và thiết bị sử dụng đơn giản, tiết kiệm chi phí chế tạo, năng suất cao, rất thuận lợi đưa vào quy trình vận hành gia công và tự động hóa quy trình sản xuất. Trong nghiên cứu này, nhóm đã sử dụng nguồn nước nóng 80℃ cho quá trình gia nhiệt lòng khuôn hình bán cầu. Trên bề mặt bán cầu được gia công với nhiều kênh rãnh đối xứng xen kẽ với nhau giúp nhiệt độ phân bố đồng đều trên bề mặt bán cầu. Đề tài được thử nghiệm với năm lưu lượng nước khác nhau là 5,05 (g/s); 58,16 (g/s); 96,27 (g/s); 109,06 (g/s); 116,33 (g/s) được đo dựa trên khoảng mở của van nước với mốc thời gian cố định và mỗi lưu lượng nước được khảo sát triển khai trong thời gian 5s, 10s, 15s. Thông qua quá trình mô phỏng bằng ANSYS CFX cho thấy rằng nhiệt độ phân bố trên bề mặt khuôn khá đồng đều. Từ những kết quả thí nghiệm cho thấy với thời gian 5s ở lưu lượng 5,05(g/s) cho thấy nhiệt độ bề mặt không ổn định và nhiệt độ tăng không đáng kể. Tại thời gian 10s, nhiệt độ ổn định và tăng nhanh ở thời gian 15s. Với bốn lưu lượng còn lại thì giá trị nhiệt độ ổn định sau 10s. Tại thời gian ổn định, nhiệt độ tại các điểm nghiên cứu trong khoảng 78℃ đến 80℃. v SUMMARY To increase the temperature of the mold surface when the plastic is put into the mold, the method of heating the mold cavity with hot water is applied. The hot water heating method has many advantages over other heating methods such as magnetic induction heating, hot air heating, etc. Because it heats up quickly and the equipment is simple to use, it saves manufacturing costs, has high productivity, and is very convenient to put into operation and automate the production process. In this study, the team used a hot water source of 80℃ for the heating of the hemispherical cavity. The surface of the hemisphere is machined with many symmetrical grooves alternating to help distribute the temperature evenly on the surface of the hemisphere. The subject was tested with five different water flows of 5,05 (g/s); 58,16 (g/s); 96,27 (g/s); 109,06 (g/s); 116,33 (g/s) measured based on the opening of the water valve with a fixed time and each water flow was surveyed in 5s, 10s, 15s. Through the simulation process by ANSYS CFX shows that the temperature distribution on the mold surface is relatively uniform. From the experimental results, it is shown that with the time of 5s at the flow rate of 5,05(g/s), the surface temperature is not stable and the temperature increase is not significant. At 10s, the temperature stabilizes and increases rapidly at 15s. With the remaining four flows, the temperature value stabilizes after 10s. At the time of stabilization, the temperature at the study sites ranges from 78℃ to 80℃. vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. i LỜI CAM KẾT . vi MỤC LỤC . vii DANH MỤC HÌNH ẢNH . ix DANH MỤC BẢNG. xii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT . xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài nước . Tính cấp thiết của đề tài . Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài . Mục tiêu nghiên cứu của đề tài . Đối tượng và phạm vi nghiên cứu . Phương pháp nghiên cứu . Kết cấu của Đồ Án Tốt Nghiệp . 10 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT .1 Giới thiệu về các phương pháp gia nhiệt . Các yêu cầu kĩ thuật đối với chi tiết của bộ khuôn .Độ chính xác về hình dáng .Độ chính xác về kích thước . Quy luật thiết kế kênh dẫn nóng ( heater ) .Quy luật thiết kế kênh dẫn nguội (cooling channel ) .3 Hệ thống làm nguội trong khuôn .4 Kiểm soát nhiệt độ khuôn .5 Chất lỏng dùng trong quá trình điều khiển nhiệt .6 Ứng dụng mô phỏng CAE vào thiết kế hệ thống nhiệt cho khuôn . 17 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT CỦA TẤM INSERT.3 Công cụ nghiên cứu.1 Giới thiệu phần mềm Ansys .Giới thiệu chung .Giới thiệu module CFX trong phần mềm Ansys .Các bước thiết lập quá trình mô phỏng .Công cụ nghiên cứu. Phần mềm Smartview 4. 40 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM .Mô hình thực tế .Thông số gia nhiệt thực nghiệm và mô phỏng .Kết quả quá trình thực nghiệm .Kết quả quá trình mô phỏng .So sánh biểu đồ và đánh giá . 59 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .Hướng phát triển đề tài . 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 77 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cuộn 1 dây, cuộn xoắn ốc và kết quả chu kỳ gia nhiệt [1] .2 Hệ thống cảm ứng từ [2] .3 Trường nhiệt độ trên bề mặt khuôn dưới các thông số khác nhau [3] .4 Hệ thống gia nhiệt khuôn bằng hơi nước (Steam heating)[4] .5 Hệ thống gia nhiệt cho khuôn bằng tia hồng ngoại [5].6 Mô hình kênh dẫn khí và trường nhiệt độ ứng với mỗi kênh dẫn [6] .7 Sơ đồ khái niệm thiết kế Microlens và hình ảnh SEM của microlens so với biểu đồ đường cong [7] .8 Nhiệt độ mặt khuôn với không khí nóng là 300℃ và thời gian gia nhiệt 20s [8] .9 Mô hình gia nhiệt bằng khí và mô hình thí nghiệm thực tế [9] .1 Kích thước kênh làm nguội cho thiết kế [10] .2 Thời gian làm nguội [10] .1 Hệ thống làm lạnh vách ngăn (Baffle system)[10] .2 Hệ thống làm nguội lỗ bước (Angled hole)[10] .3 Hệ thống làm nguội một vòi phun (Fountain system)[10] .4 Sản phẩm nắp nhựa của các ly nước[13] .8 Lắp ráp và hoàn thành sản phẩm . Quy trình giải bài toán ANSYS-CFX . Giao diện những bước thực hiện module.