Mở đầu - Chương 2: Tổng quan 2 Luan van - Chương 3: Cơ sở lý thuyết - Chương 4: Chế tạo và kiểm nghiệm. - Chương 5: Đánh giá kết quả thử nghiệm - Kết luận và kiến nghị 3 Luan van CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Giới thiệu về ngành công nghiệp nhựa 2. Trên thế giới: Nhờ vào nhu cầu sử dụng ngày càng tăng nên tốc độ phát triển vô cùng ổn định, đặc biệt là các nước khu vực Châu Á.
Ngành nhựa được đánh giá là một trong những ngành tăng trưởng ổn định nhất trong những năm gần đây. Cuộc khủng hoảng kinh tế năm 2008 đã mang đến nhiều thiệc hại, vậy mà ngành nhựa vẫn tăng 3% trong hai năm tiếp theo. Ở Trung Quốc tăng khoảng 10% và các nước Đông Nam Á thì khoảng 20% ở năm 2010. Sự phát triển liên tục và bền vững của ngành Nhựa là do nhu cầu thế giới đang trong giai đoạn tăng cao.
Sản lượng nhựa tiêu thụ trên thế giới ước tính đạt 500 triệu tấn năm 2010 với tăng trưởng trung bình 5%/năm (theo BASF). Nhu cầu nhựa bình quân trung bình của thế giới năm 2010 ở mức 40 kg/năm, cao nhất là khu vực Bắc Mỹ và Tây Âu với hơn 100 kg/năm. Dù khó khăn, nhu cầu nhựa không giảm tại 2 thị trường này trong năm 2009 – 2010 và thậm chí tăng mạnh nhất ở khu vực châu Á – khoảng 12-15%. Ngoài yếu tố địa lý, nhu cầu cho sản phẩm nhựa cũng phụ thuộc vào tăng trưởng của các ngành tiêu thụ sản phẩm nhựa (end-markets) như ngành thực phẩm (3.5%), thiết bị điện tử (2.
Nhu cầu cho sản phẩm nhựa tăng trung bình 3.8%/năm trong ngành chế biến thực phẩm, 3.1% trong ngành thiết bị điện tử và 6-8% trong ngành xây dựng (Mỹ) là yếu tố quan trọng đẩy tăng nhu cầu nhựa thế giới.1: Sản lượng sản xuất/tiêu thụ nhựa trên thế giới 2. Ngành nhựa ở Việt Nam: So với thế giới, ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam vẫn còn yếu ớt so với các ngành công nghiệp sừng sỏ khác như dệt may, viễn thông, cơ khí… Tuy nhiên trong những 4 Luan van năm trở lại đây ngành nhựa đã có sức vượt bật tăng trưởng nhanh chóng khẳng định vị trí trong thị trường (15% - 17%) , đứng thứ ba so với các ngành khác. Vốn dĩ sự phát triển nhanh chóng như trên là do thị trường ngày một mở rộng, nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng ngày càng cao, có mối quan hệ mật thiết với các ngành công nghiệp khác. Không chỉ dừng lại ở đó, ngành nhựa vẫn đang lao mình vào sự phát triển không ngừng nghỉ của thị trường thế giới bằng tất cả các tiềm năng sẵn có của bản thân vì đây mới chỉ bước khởi đầu.
Để sánh vai với các cường quốc năm châu, không chỉ phát triển trong nước ngành nhựa còn mang tên mình sang với các nước khác trên thế giới và được đánh giá cao về chất lượng cũng như mẫu mã. Hiện nay, theo thống kê thì trong nước ta có khoảng 3000 doanh nghiệp đang kinh doanh về ngành nhựa. Song song với việc nhiều doanh nghiệp đến vậy thì việc nhập khẩu nguyên liệu nhựa cũng khá cao và có xu hướng tăng dần theo các năm.2: Sản lượng sản xuất/tiêu thụ nhựa ở Việt Nam Ngày nay vật liệu nhựa hầu như có mặt khắp mọi nơi và đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế nước ta. Ngành nhựa đã đóng góp cho các ngành công nghiệp như giao thông vận tải, quốc phòng, chế tạo máy, hàng không, đóng tàu, dân dụng,…rất lớn.
Thiết bị kéo nén 2. Miêu tả về máy kéo nén Máy thử mỏi là giải pháp lý tưởng nhằm kiểm tra độ bền, khả năng chịu mỏi, đặc tính lan truyền vết nứt trong cả phép thử tĩnh và động trên vật liệu. Thiết bị thử mỏi hoạt động nhờ một cơ cấu kẹp chuyên dụng dùng để giữ sản phẩm thử và cơ cấu chấp hành thực hiện chuyển động tịnh tiến. Thiết bị thử độ bền mỏi của sản phẩm sau khi được ép.
5 Luan van Tính chất cần kiểm tra: độ bền mỏi của sản phẩm. Các loại máy trên thị trường 2.1 Máy thử ỏi với tải tối đa là 25kN Máy thử mỏi với tải thử tối đa 25 kN là giải pháp lý tưởng nhằm kiểm tra độ bền, khả năng chịu mỏi, đặc tính lan truyền vết nứt trong cả phép thử tĩnh và động trên vật liệu. Máy thử mỏi bao gồm trọn bộ phụ kiện dành cho thử nghiệm kéo nén, uốn, mỏi tần số thấp, lan truyền vết nứt… phù hợp theo các tiêu chuẩn quốc tế như: ASTM E8, E466, D695, E606, E647, E1820, E399, D2344, D790, ISO 527-4, 13003, 6872… *Thông số kỹ thuật: Khả năng tải tối đa: ± 25 kN Cảm biến lực độ phân giải 5 N, chính xác 0,3% của FS Biên độ đầu phát động: ± 25mm với độ phân giải 0,1 µm Tần số vận hành từ: 0 ÷ 100 Hz Bộ điều khiển xử lý tín hiệu số DSP với Loop update 32kHz và 24 bit thu thập số liệu Nguồn 1 pha, 200-240 V, 15A Trọng lượng: < 200 kg Hình 2.3 Máy thử mỏi với tải tối đa 25kN [2] 6 Luan van 2. Máy kéo nén vạn năng dạng 2 cột để sàn 5980 Máy kéo nén vạn năng 2 cột để sàn là hệ thống thử nghiệm tĩnh thực hiện các thử nghiệm kéo và uốn, cắt, bóc tách,… với các loại vật liệu.
Tính năng của thiết bị Lực tải chính xác phép đo: +/- 0.5% đến 1/1000 tùy chọn công suất tải của cảm biến lực. Tùy chọn thu thập dữ liệu lên đến 2.5 kHz đồng thời trên các kênh tải, kéo và giãn.00005 đến 1016 mm/phút (0.000002 in/min đến 40in/min), phụ thuộc vào model Chiều cao thấp nhất để truy cập vào không gian làm việc. Bảng điều khiển tùy chỉnh. Phần mềm tương thích Bluehill Nhận diện đâù dò tự động cho cảm biến lực và đầu đo Tùy chọn chiều cao và chiều rộng bổ sung có sẵn.4 Máy kéo nén vạn năng dạng 2 cột để sàn 5980 [2] 7 Luan van 2.3 Máy kéo nén vạn năng 10kN - Hãng sản xuất: Tinius Olsen – Anh - Máy kéo nén vạn năng 10 KNMáy kiểm tra vạn năng với khả năng tạo tải kéo và nén lên đến 10kN.Các ngàm kẹp tùy chọn theo yêu cầu phù hợp cho mọi tiêu chuẩn và mọi ứng dụng của khách hàng.Thiết bị đạt và vượt trội các tiêu chuẩn quốc tế ASTM E4 - E83, ISO 7500-1, ISO 9513 và EN 10002-2, 10002-4.
- Thông số kỹ thuật: Khả năng tạo tải kéo và nén lên đến 10kN. Khoảng cách giữa 2 cột: 410 mm. Hành trình đầu trượt lớn nhất: 1090 mm. Tốc độ kiểm tra: từ 0.001 tới 1000 mm/phút Khoảng lực làm việc: 0.2% đến 100% lực tại load cell Độ chính xác lực: ± 0.2% lực tại load cell Độ phân giải lực: 1 part in 8,388,608 Độ chính xác dịch chuyển: ± 0.
Độ phân giải dịch chuyển: 0.1μm Khả năng trở về vị trí ban đầu: 0.001 - 1000 mm/phút Kích thước máy: 1625x729x506 mm. Trọng lượng: 130 Kg 8 Luan van Hình 2.5 Máy kéo nén vạn năng 10kN [2] 9 Luan van CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Cơ sở lý thuyết về độ bền mỏi [3] 3.1 Khái niệm Trong nhiều chi tiết máy, dưới tác dụng của tải trọng, ứng suất trên mặt cắt biến đổi tuần hoàn theo thời gian. Xét độ bền của một chi tiết hình trụ: Hình 3.1 : Trục chịu uốn thuần túy Xét một điểm M trên mặt ngoài của trục chịu uốn thuần túy phẳng quay với vận tốc góc ω (rad/s). Ta thấy ứng suất tại M biến thiên tuần hoàn theo thời gian với một hàm số hình sin.
Như vậy với một vòng quay của trục, ứng suất tại M lại lần lượt qua các giá trị cực đại và cực tiểu, hai giá trị này bằng nhau nhưng khác dấu.2 : Đường Sin của ứng suất tại điểm M Người ta gọi hiện tượng vật liệu bị phá hoại do ứng suất thay đổi theo thời gian là hiện tượng mỏi của vật liệu. Nhận xét: khi chi tiết bị phá hủy mỏi ta thấy ở mặt cắt bị phá hoại có hai miền phân biệt, một miền nhẵn và một miền xù xì gợn hạt giống như sự phá hủy của vật liệu 10 Luan van giòn, mặc dù vật liệu chế tạo là vật liệu dẻo. Từ đó người ta đưa ra giả thuyết về sự phá hoại do hiện tượng mỏi như sau: Hình 3.3 : Chi tiết bị phá hủy mỏi Khi chịu tác dụng của ứng suất thay đổi, tuy giá trị của các ứng suất còn thấp hơn giới hạn đàn hồi của vật liệu, nhưng những biến dạng dẻo rất nhỏ đã xuất hiện.Những biến dạng dẻo rất nhỏ này lúc đầu hình thành trên toàn bộ thể tích của vật thể, sau chỉ phát triển ở những nơi bị yếu nhất có sự tập trung của ứng suất. Dần dần vùng biến dạng dẻo cục bộ này phát sinh thành những vết nứt rất bé.
Do ứng suất thay đổi, các vết nứt phát triển lên và hai mặt bên của vết nứt va đập vào nhau làm cho hai mặt đó dần dần nhẵn đi. Do vết nứt phát triển, diện tích mặt cắt bị nhỏ dần và cuối cùng khi mặt cắt không đủ để chịu lực nữa thì thanh bị phá hoại đột ngột mà không có biến dạng dư lớn.2 Quá trình phá hủy mỏi Hiện tượng phá hủy mỏi được phát hiện ra từ giữa thế kỷ 19 và giới hạn mỏi được coi là một trong những chỉ tiêu tính toán chủ yếu để xác tịnh kích thước chi tiết. Thực tiễn cho thấy khoảng 90% các tổn thất của chi tiết do các vết nứt mỏi gây ra. Quá trình phá hủy mỏi xảy ra khi chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi.
Quá trình phá hủy mỏi bắt đầu từ những vết nứt rất nhỏ sinh ra từ vùng chi chi tiết chịu ứng suất tương đối lớn. Khi số chu trình làm việc của chi tiết tăng lên thì các vết nứt này cũng mở rộng dần, chi tiết ngày càng bị yếu và cuối cùng xảy ra gãy hỏng.3 Đường cong mỏi Đường cong mỏi thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất (ứng suất trung bình hoặc ứng suất lớn nhất) và số chu kỳ thay đổi ứng suất N của chi tiết máy tới khi hỏng hoàn toàn. Giới hạn bền mỏi 11 Luan van Từ đồ thị ta thấy ứng suất càng cao thì tuổi thọ càng giảm. Khi ứng suất vượt qua giá trị σk số chu kỳ ứng suất giảm mạnh.
Trị số σk gọi là giới hạn mỏi ngắn hạn của vật liệu.4 Đồ thị đường cong mỏi Ứng suất càng giảm thì số chu kỳ ứng suất càng tăng. Khi ứng suất giảm đến giá trị σo thì đường cong mỏi gần như nằm ngang tức là số chu kỳ ứng suất có thể tăng lên rất lớn mà chi tiết không bị gãy hỏng.