CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Với chủ trương “Nhân bản – Sáng tạo – Hội nhập” của nhà trường và tinh thần nghiên cứu khoa học, việc thực hiện Đồ án tốt nghiệp sẽ giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận và giải quyết các vấn đề trong thực tiễn dưới sự hướng dẫn của các giảng viên có kinh nghiệm, quy trình thực hiện nghiêm chỉnh, bám sát thực tế, từ đó sinh viên phát huy điểm mạnh, cải thiện điểm hạn chế cũng như trau dồi thêm kiến thức chuyên môn cũng như các kỹ năng khác. Bên cạnh đó, là làm quen với môi trường làm việc nghiêm túc và chuyên nghiệp, chuẩn bị hành trang cho hành trình làm việc trong môi trường xí nghệp sau tốt nghiệp. Đề tài “Chế tạo khuôn tạo mẫu dùng cho nghiên cứu cong vênh của sản phẩm dạng phẳng” cho phép sinh viên áp dụng các kiến thức từ cơ sở đến chuyên ngành phục vụ cho quá trình nghiên cứu, cho phép sinh viên tìm tòi, học hỏi các kiến thức nâng cao hơn về khuôn mẫu hay sự biến dạng của vật liệu nhựa, trau dồi các kỹ năng về sử dụng phần mềm mô phỏng, phần mềm thiết kế, vận hành máy, có cơ hội va chạm với thực tế, phân tích và giải quyết các tình huống phát sinh trong quá trình thực nghiệm…Ngoài các kiến thức và kỹ năng chuyên môn, sinh viên còn được hướng dẫn cách thức trình bày báo cáo nghiên cứu khoa học chuyên nghiệp, đảm bảo tính thần khoa học và khách quan nhất Trong công nghệ ép phun nhựa, sản phẩm ép phun nhựa còn tồn tại một số khuyết tật và hạn chế, được gây ra bởi những yếu tố khác nhau cần kể đến như: thông số ép phun, thiết kế khuôn mẫu, vật liệu, thiết bị… Trong đó, cần kiểm soát sự biến dạng của sản phẩm sau khi làm nguội và đông đặc, để đảm bảo hình dạng và kích thước của sản phẩm thực tế so với thiết kế. Ngoài ra, các sản phẩm có bề dày càng nhỏ thì càng dễ biến dạng và khó kiểm soát.
Dó đó, cần có phương pháp để cải thiện tình trạng biến dạng của dạng sản phẩm ép phun nhựa có bề dày nhỏ. Đồ án “Chế tạo khuôn tạo mẫu dùng cho nghiên cứu cong vênh của sản phẩm dạng phẳng” sẽ cung cấp phương án cải thiện độ cong vênh cho sản phẩm ép phun nhựa.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường: “Theo báo cáo hiện trạng chất thải nhựa năm 2022, tổng khối lượng chất thải nhựa phát sinh là 2,9 triệu tấn (gồm 1,6 triệu tấn ở đô thị, 1,3 triệu tấn ở nông thôn) và có tốc độ gia tăng khoảng 5%/năm. Tổng lượng rác thải nhựa được thu gom là 2,4 triệu tấn (1,55 triệu tấn ở đô thị, 0,85 triệu tấn ở nông thôn). Tuy nhiên, chỉ có 0,9 triệu tấn rác thải nhựa được phân loại cho tái chế và 0,77 triệu tấn rác được tái chế.
Tổng thất thoát chất thải nhựa vào môi trường là 0,42 triệu tấn.” Với chủ trương của chính phủ: giảm thiểu rác thải nhựa và tinh thành nghiên cứu khoa học, đồ án “Chế tạo khuôn mẫu dùng cho nghiên cứu cong vênh của sản phẩm dạng phẳng” sẽ cung cấp giải pháp cải thiện tình trạng biến dạng của sản phẩm ép phun nhựa dạng phẳng, từ đó góp phần giảm thiểu sản phẩm khuyết tật cũng như rác thải nhựa, tạo tiền đề cho việc nghiên cứu tìm ra giải pháp kiểm soát và giảm thiểu tối đa độ biến dạng cho sản phẩm ép phun nhựa nói chung và sản phẩm ép phun nhựa dạng phẳng nói riêng.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu và đưa ra giải pháp cải thiện độ cong vênh cho sản phảm ép phun nhựa có dạng phẳng dựa trên các phương pháp nghiên cứu khoa học kết hợp việc áp dụng nền tảng kiến thức tích lũy trong quá trình học tập và thực hành trên trường. -1- Thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép phun nhựa dùng cho thực nghiệm với nhiều lòng khuôn khác nhau phục vụ cho việc thu thập dữ liệu để kiểm tra và so sánh với các mô phỏng, từ đó tìm ra phương án điều chỉnh thiết kế của lòng khuôn.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu Bên cạnh việc nghiên cứu về độ cong vênh của sản phẩm ép phun nhựa dạng phẳng, việc thiết kế và chế tạo một bộ khuôn ép phun nhựa hoàn chỉnh cũng rất quan trọng. Do quá trình thực nghiệm và thu thập dữ liệu cần đảm bảo tính hệ thống và chuẩn xác vì ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả nhiên cứu. Do đó, đối tượng nghên cứu là: - Sự cong vênh của sản phẩm ép phun nhựa - Thiết kế và chế tạo bộ khuôn hoàn chỉnh 1.2 Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi về không gian: Quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp được diễn ra chủ yếu trong khuôn viên Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật tp.
Hồ Chí Minh, tiến hành thực nghiệm ở các phòng Lab, phòng thiết mô phỏng của trường… - Phạm vi về thời gian: Từ ngày nhận đồ án 15/02/2023 đến này nộp đồ án 18/07/2023 - Phạm vi của bài nghiên cứu: Để đáp ứng nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp “Chế tạo khuôn mẫu dùng cho nghiên cứu cong vênh của sản phẩm dạng phẳng”, bài nghiên cứu này cung cấp phương án cải thiện độ cong vênh cho sản phẩm ép phun nhựa dạng phẳng.5 Phương pháp nghiên cứu 1.1 Cơ sở phương pháp luận Trong quá trình thực hiện, sinh viên cần tìm hiểu từ thực tiễn trước, nắm bắt tình hình các bài nghiên cứu về chủ đề liên quan: công nghệ ép phun nhựa, sự biến dạng của sản phẩm ép phun nhựa… Từ đó, có thể xác định phương hướng và phương án nghiên cứu. Các kiến thức nền tảng của các môn học như Thiết kế khuôn mẫu, Vật liệu học, Nguyên lí – chi tiết máy, Công nghệ chế tạo máy…cùng với các trải nghiệm trong buổi thực hành, thực tập cũng cần được áp dụng triệt để trong quá trình thực hiện đồ án. Việc nắm vững kiến thức là rất quan trọng, giúp đẩy nhanh quá trình, tránh gây ra sai sót, lãng phí thời gian và tiền bạc. Bên cạnh đó, việc có thể áp dụng kiến thức vào thực tiễn sẽ giúp nâng cao nâng xuất và trình độ cuyên môn của sinh viên, thể hiện được quá trình học tập và rèn luyện.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm đã sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu nhằm đảm bảo tính khoa học và khách quan.
Bên cạnh đó, cũng cần thể hiện được sự lo-gic -2- và tối ưu hóa các vấn đề phát sinh trong quá trình làm việc. Cần phải kể đến một số phương pháp nghiên cứu mà nhóm đã sử dụng: - Phương pháp luận nghiên cứu khoa học: dựa trên nền tảng kiến thức đã có, những trải nghiệm từ các học trong trường, giúp nhanh chống đề ra các mục tiêu, nhiệm vụ, hoạch định kế hoạch cho nhóm và từng thành viên. - Phương pháp lịch sử: tức là tìm hiểu và trau dồi thêm kiến thức về các chủ đề: công nghệ ép phun nhựa, các bài nghiên cứu về sự biến dạng của vật liệu nhựa… - Phương pháp hệ thông hóa lý thuyết: bằng cách hế thống lại kiến thức cũng như tìm kiếm và lưu trữ thêm nguồn tài liệu liên quan để xây dựng mô hình lý thuyết cho các vấn đề cần giải quyết trong quá trình làm việc. - Phương pháp phân tích và tổng hợp: phương pháp này không chỉ giúp hoạch định kế hoạch mà còn hỗ trợ trong các quá trình hoạt động khác như mô phỏng, thiết kế khuôn… - Phương pháp thực nghiệm: từ những sô liệu thu thập được trong các hoạt động trước, bước thực nghiệm là cách trực quan để kiểm tra các số liệu đó và từ kết quả có thể điều chỉnh những điểm chưa hợp lí để đạt được miêu tiêu đã đặt ra.
Bên cạnh các phương pháp nghiêm cứu kể trên, sinh viên còn kết hợp các phương pháp nghiên cứu khác, giúp tối ưu hóa quá trình thực hiện đồ án cả về mặt thời gian và kinh tế.6 Kết cấu của ĐATN Đồ án tốt nghiệp gồm 6 chương, trong đó: - Chương 1 giới thiệu về đề tài. - Chương 2 trình bày cơ sở lý thuyết về khuôn mẫu và sản phẩm của công nghệ ép phun nhựa. - Chương 3 trình bày tiến trình nghiên cứu và mô phỏng. - Chương 4 trình bày thiết kế và chế tạo khuôn dùng cho thực nghiệm.
- Chương 5 trình bày phương pháp thu thập và đo kiểm dữ liệu độ cong vênh của sản phẩm. - Chương 6 trình bày quá trình và kết quả thực nghiệm. -3- CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHUÔN ÉP NHỰA 2.1 Tổng quan về khuôn ép nhựa 2.1 Giới thiệu về công nghệ ép phun Công nghệ ép phun là một trong các công nghệ sản xuất phổ biến nhất, với đa dạng sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp, kích thước nhỏ đến lớn như tấm khung xe. Công nghệ ép phun sử dụng vật liệu được nóng chảy và phun vào khuôn đúc đã được tạo hình của sản phẩm.
Vật liệu dùng trong công nghệ ép phun rất đa dạng như nhựa (phổ biến là nhựa nhiệt dẻo và nhưa nhiệt rắn), kim loại, thủy tinh, các vật liệu đàn hổi, vật liệu pha trộn… Nhìn chung, quá trình của công nghệ ép phun gồm 04 bước chính: Ép phun vật Tách khuôn và Trộn và nóng Làm nguội và liệu vào lòng lấy thành chảy vật liệu đông đặc khuôn phẩm Bộ khuôn được thiết kế và chế tạo chính xác bằng vật liệu từ kim loại như thép hay nhôm, tùy vào vật liệu ép phun, được gia công chình xác đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu hình dạng sản phẩm. Lịch sử hình thành Máy ép phun xuất hiện lần đầu vào năm 1972 ở Mỹ, được thiết kế bởi hai anh em John Weslay Hyatt và Isaiah.1: 2 anh em nhà khoa học người Mỹ John Weslay Hyatt và Isaiah. Năm 1903, các nhà khoa học Đức nghiêm cứu ra các dạng vật liệu Cellulose Acetate giúp việc phun ép dễ dàng hơn cũng như khó bị cháy hơn. Sau đó 30 năm, bằng sáng chế đầu tiên về khuôn ép phun nhựa được cấp cho Arthur Eichengrun.
Sau chiến tranh thể giới II, các ngành công nghiệp đẩy mạnh nhu cầu sản xuất hàng hóa thiết yếu nhưng với giá thành rẻ để nhanh chóng phục hồi. Năm 1946, máy bơm trục vít được đưa vào sử dụng nhằm kiểm soát và nâng cao tốc độ phun, được thiết kế bởi nhà phát minh người Mỹ James Watson Hendry. Tiếp đó, ông đã phát triển hệ thống trợ khí nhằm làm nguội nhanh cho các sản phẩm phức tạp vào năm 1970.