LỜI MỞ ĐẦU Ở nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đúc đƣợc quan tâm đặc biệt. Nó đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp nhƣ chế tạo máy, chế tạo phƣơng tiện giao thông vận tải, dầu khí ,… Đặc biệt là công nghệ đúc nhựa ngày càng phát triển. Bởi nhựa là chất liệu phổ biến, gần gũi trong cuộc sống thƣờng ngày của chúng ta. Sản xuất nhựa để đáp ứng nhu cầu cuộc sống là việc làm thiết thực, giúp đẩy mạnh phát triển kinh tế, mức sống của ngƣời dân.
Trong đó, đúc khuôn quay là một công nghệ đúc khá mới trong sản xuất sản phẩm nhựa rỗng mang lại hiệu quả cao. Xét trên những điều tích cực đó, chúng em đƣợc hƣớng dẫn và lên kế hoạch thiết kế và chế tạo máy đúc khuôn quay quy mô phòng thí nghiệm để có thể tìm hiểu và làm rõ nguyên lý cũng nhƣ hiệu quả của công nghệ đúc này. Đề tài này là cơ sở để nhóm chúng em có thể góp phần nâng cao hiểu biết, tƣ duy về công nghệ đúc nhựa để từ đó có thể phát triển kinh nghiệm cho bản thân và giúp ích cho ngành công nghiệp nhựa về sau này. Chúng em hi vọng rằng những suy nghĩ, và hành động của nhóm sẽ có những thay đổi tích cực hơn trong tƣơng lai.
CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT I. Máy đúc khuôn quay là gì? 1. Đúc khuôn quay: Phƣơng pháp đúc khuôn quay là phƣơng pháp sản xuất sản phẩm nhựa rỗng mà nhựa đƣợc đƣa vào một bộ khuôn có thể quay trên hai trục vuông góc ở tốc độ chậm, khuôn có thể đƣợc đƣa vào lò nhiệt độ cao trƣớc khi đƣợc làm nguội để định hình sản phẩm. Sản phẩm đƣợc hình thành nhờ trọng lƣợng nhựa giúp nhựa luôn ép vào thành khuôn, không phải nhờ tác động của lực ly tâm, động tác quay khuôn chủ yếu để giúp nhựa phân bố đều.
Ƣu nhƣợc điểm của đúc khuôn quay: *Ƣu điểm: - Là phƣơng pháp phù hợp để sản xuất các hình dạng phức tạp, có kích thƣớc khác nhau, từ các bộ phận của thiết bị trợ thính(nhỏ) đến bể chứa công nghiệp có dung tích trên 20 gallon (75L) và thuyền dài tới 23 ft. - Cả khuôn và máy đều đơn giản và tƣơng đối rẻ. Cho phép sử dụng các loại khuôn có thành mỏng, độ bền thấp đối với các sản phẩm làm mẫu hoặc số lƣợng nhỏ. - Hoạt động sản xuất nhỏ có thể tiết kiệm chi phí.
- Áp suất thấp và tốc độ quay thấp trong quá trình đúc tạo ra các bộ phận có mức độ căng khi đúc thấp. - Các bộ phận có sự phân bố độ dày thành tƣơng đối tốt so với các quy trình, chẳng hạn nhƣ đúc thổi và ép nóng. Các góc bên ngoài có xu hƣớng dày lên, đây có thể là một lợi thế trong các ứng dụng mà độ mài mòn là điều kiện ƣu tiên. - Các bộ phận có thể có thành mỏng so với kích thƣớc và khối lƣợng của chúng, tức là thể tích chứa lớn.
- Độ dày của thành phần có thể đƣợc điều chỉnh bằng cách điều chỉnh lƣợng vật liệu đƣợc sử dụng. - Các bộ phận có kích thƣớc khác nhau có thể đƣợc sản xuất đồng thời trên cùng một máy tại cùng một thời điểm. - Các bộ phận làm bằng các vật liệu khác nhau có thể đƣợc đúc đồng thời trên cùng một máy và thậm chí trên cùng một cánh tay máy cùng một lúc. - Việc thay đổi màu sắc có thể đƣợc thực hiện nhanh chóng và dễ dàng.
Không có quy trình làm sạch, chẳng hạn nhƣ quy trình trong quy trình ép phun hoặc ép đùn; các bộ phận có thể đƣợc đúc bằng một màu mới mà không cần thay đổi vật liệu hoặc các bộ phận.Có thể đúc các sản phẩm có màu sắc khác nhau trên cùng một khuôn mẫu giúp tiết kiệm chi phí sản xuất. - Tất cả vật liệu đặt trong khuôn đƣợc sử dụng để tạo thành bộ phận. Phế liệu đƣợc giới hạn ở những khu vực đƣợc loại bỏ khỏi bộ phận trong quá trình hoàn thiện. - Số lƣợng vật liệu có sẵn để đúc quay bị hạn chế so với các quy trình khác.
- Chi phí vật liệu cao hơn do phải nghiền các viên nguyên liệu thô thành bột mịn để đúc. Công nghệ micropelletizing đã đƣợc khám phá để giảm chi phí cho quy trình này. - Thời gian chu kỳ dài hơn so với các quy trình khác vì cả khuôn và vật liệu đều phải đƣợc làm nóng và làm mát. Các vật liệu đƣợc sử dụng thƣờng yêu cầu bảo quản cao hơn và có thể đắt hơn một chút so với các quy trình khác.
- Việc nạp khuôn và dỡ các bộ phận tốn nhiều công sức so với các quy trình khác, đặc biệt đối với các bộ phận phức tạp. - Cần có chất chống dính khuôn để đảm bảo rằng vật liệu không dính vào khuôn trong quá trình tháo khuôn. Điều này thƣờng đòi hỏi sự chú ý liên tục của ngƣời vận hành máy. - Bề mặt phẳng lớn khó sản xuất do cong vênh.
Các nhà thiết kế thƣờng sẽ sử dụng các chi tiết có gờ và bề mặt để ngăn cách chúng thành từng phần. - Bề mặt bên trong của bộ phận đƣợc hình thành tự do trong quá trình đúc. Điều này có nghĩa là các kích thƣớc về độ dày không thể đƣợc kiểm soát với cùng mức độ chính xác, ví dụ nhƣ trong ép phun. - Sản phẩm có thể tự do co lại trong khuôn trong quá trình làm mát; độ chính xác về kích thƣớc khó có thể dự đoán.
Các bƣớc của quá trình đúc khuôn quay Đúc khuôn quay (có thể)gồm bốn bƣớc cơ bản: - Cho vật liệu vào khuôn. - Làm nóng vật liệu.1 Bốn bƣớc cơ bản của khuôn quay (A) Cho vật liệu vào. (B) Sƣởi nóng vật liệu. (D) Tháo khuôn Giai đoạn 1 và 4 thƣờng đƣợc kết hợp thành một trạm vận hành duy nhất (bảo dƣỡng khuôn) trong thiết kế máy sao cho cấu hình cơ bản nhất của máy thƣờng bao gồm ba trạm làm việc: gia nhiệt, làm mát và bảo dƣỡng khuôn.
Tuy nhiên, sự đơn giản bề ngoài của quá trình này không thể phủ nhận sự tƣơng tác phức tạp của quá trình truyền nhiệt và phân phối vật liệu xảy ra bên trong khuôn trong suốt quá trình. Đúc quay là công nghệ nhựa duy nhất mà quá trình làm nóng, tạo hình và làm nguội vật liệu đều diễn ra bên trong khuôn mà không sử dụng áp suất. Trƣớc đây khi một chiếc khuôn đƣợc đƣa vào lò đốt, ngƣời ta không biết gì khác ngoài việc bột đã tan chảy (hoặc chất lỏng đã phản ứng) và sau đó đƣợc làm lạnh để tạo thành phần cuối cùng. Ngày nay, các hệ thống điều khiển tinh vi, có thể đo nhiệt độ bên trong khuôn trong chu kỳ, quét bề mặt khuôn liên tục để biết nhiệt độ.
Trong quá trình này, một số yếu tố chính phải đƣợc xem xét để đảm bảo rằng quy trình có hiệu quả và kinh tế, hệ thống thông hơi đƣợc sử dụng để đảm bảo rằng áp suất bên trong khuôn cân bằng với môi trƣờng bên ngoài, chất giải phóng phải đƣợc sử dụng cho hầu hết các vật liệu để đảm bảo rằng chúng không dính vào bề mặt khuôn, cài đặt xoay phải đƣợc lựa chọn cẩn thận vì mối quan hệ giữa trục chính và trục phụ ảnh hƣởng đến cách phân phối vật liệu trong phần cuối cùng và chỉ bề mặt bên ngoài của bộ phận tiếp xúc với khuôn, đặc biệt trong trƣờng hợp vật liệu bán kết tinh, chẳng hạn nhƣ poly ethylene, có nghĩa là tốc độ làm mát phải đƣợc kiểm soát để giảm thiểu biến dạng trong khi đẩy nhanh quá trình. Khuôn cho đúc khuôn quay Khuôn để đúc quay là loại rỗng, thành mỏng và nhẹ, có đặc tính truyền nhiệt tốt và phải đủ bền để có thể xử lý lặp đi lặp lại. Chúng có chi phí tƣơng đối thấp so với các công cụ ép phun hoặc thổi. Việc lựa chọn vật liệu khuôn và dạng sản xuất đƣợc sử 3 dụng sẽ phụ thuộc vào kích thƣớc, độ phức tạp, bề mặt hoàn thiện, và số lƣợng khuôn cần thiết cho quá trình sản xuất dự kiến cho sản phẩm.
Các khuôn dùng để đúc khuôn quay phải tuân theo các yêu cầu khắt khe hơn so với các khuôn đƣợc sử dụng trong các quy trình khác. Khuôn ép, thổi và tạo hình nhiệt đƣợc sử dụng để định hình nhựa nóng chảy hoặc nhựa mềm. Các công cụ đúc quay đƣợc sử dụng để làm nóng vật liệu thô từ các điều kiện xung quanh, định hình nó và sau đó làm nguội lại gần với điều kiện môi trƣờng xung quanh. Chu kỳ nhiệt này thể hiện sự phân đôi đối với ngƣời làm khuôn ở chỗ khuôn phải đủ mỏng để cho phép nhiệt truyền vào và ra khỏi bộ phận một cách nhanh chóng, đồng thời đủ chắc chắn để chịu đƣợc sự đóng mở lặp đi lặp lại.
Một khuôn rất mỏng sẽ nóng lên nhanh chóng nhƣng sẽ biến dạng trong quá trình tháo khuôn, mặt khác, khuôn rất dày sẽ duy trì hình dạng tốt nhƣng có thể nóng lên với tốc độ chậm. Bốn yếu tố chính phải đƣợc xem xét khi chọn loại khuôn để sử dụng cho một bộ phận cụ thể: kích thƣớc, độ phức tạp của hình thức, số lƣợng khuôn cần thiết và hình thức bên ngoài của bộ phận đƣợc đúc. Các vật liệu chính để sản xuất khuôn mang tính thƣơng mại nhƣ : Nhôm đúc Thép carbon chế tạo Khuôn bọc dầu Khuôn gia cố sợi carbon hoặc thủy tinh Khuôn kim loại 4 Hình 1.2 Khuôn kim loại tấm đã chế tạo (nửa trên và nửa dƣới).3 Nửa khuôn nhôm đúc với lớp hoàn thiện làm cứng đƣờng phân khuôn.[1] Cấu tạo cơ bản của khuôn Cấu tạo cơ bản của khuôn giống nhau bất kể quy trình sản xuất nào. Khuôn nhôm đúc điển hình gồm các bộ phận: Mỗi khuôn yêu cầu một tấm lắp (1)để có thể gắn khuôn vào máy, một khung đỡ khoang khuôn (2), các trụ để kết nối với khuôn (3) (thƣờng đƣợc tải bằng lò xo), một mặt bích đƣờng phân khuôn (4), bản thân khoang (5), cơ cấu kẹp hoặc bắt vít (6), điểm nâng (7), một lỗ thông hơi (8) và các điểm nâng (9).
Có thể thêm các hạt dao, lõi có thể tháo rời và các thiết bị phụ trợ khác khi cần thiết.4 Cấu tạo cơ bản của khuôn 5 5. Vật liệu cho đúc khuôn quay Vật liệu đúc khuôn quay cần có một số đặc điểm nhƣ: - Độ bền uốn và độ bền kéo phải đảm bảo tạo sản phẩm chính xác. Polyethylene có giá trị độ bền tƣơng đối thấp trong khi các vật liệu kỹ thuật, chẳng hạn nhƣ nylon và polycarbonate mang lại mức hiệu suất tốt hơn.