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. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2016 Cao Hoài Bảo Anh ii LỜI CẢM ƠN Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, học trò kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: - Thầy PGS.TS Đỗ Thành Trung - thầy hướng dẫn thực hiện luận văn đã tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện và động viên học trò trong suốt quá trình thực hiện. Phạm Sơn Minh - thầy hướng dẫn tận tình trong quá trình thiết kế khuôn chế tạo mẫu thử.
Trần Minh Thế Uyên - thầy hướng dẫn tận tình trong quá trình thiết kế khuôn và gia công chế tạo mẫu thử. - Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – bộ phận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ người thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. - Kính gửi lời cảm ơn BGH trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.
Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho cho các học viên tại trường được học tập và nghiên cứu. - Ban giám hiệu và toàn thể giáo viên Trường Cao Đẳng Nghề Long An luôn quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học. - Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ và đóng góp ý kiến xây dựng giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận văn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, hỗ trợ và động viên quí báu của tất cả mọi người.
Xin trân trọng cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2016 Học viên Cao Hoài Bảo Anh iii TÓM TẮT Trong quá trình phun ép, nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa là những thông số rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến độ co rút và sai lệch hình dạng, đặc biệt là đối với các sản phẩm nhựa composite thành mỏng. Do đó, vấn đề đặt ra là phải tìm được khoảng nhiệt độ nhựa và nhiệt độ khuôn phù hợp để tạo ra sản phẩm có độ co rút và sai lệch hình dạng nhỏ nhất, nhằm nâng cao độ chính xác của sản phẩm nhựa. Để tăng nhiệt độ khuôn lên nhanh chóng, đáp ứng yêu cầu về sản lượng của quá trình ép phun, tạo ra nhiều mẫu thử ở những khoảng nhiệt độ khác nhau, đề tài đã đưa ra phương pháp gia nhiệt lòng khuôn bằng điện trở gia nhiệt với công suất 200W.
Kết quả thí nghiệm cho thấy mỗi phút gia nhiệt thì nhiệt độ tăng lên 11oC, và có thể gia nhiệt lòng khuôn lên đến 120oC. Với các mức nhiệt độ khuôn khác nhau nhưng nhiệt độ nhựa không thay đổi và các mức nhiệt độ nhựa khác nhau nhưng nhiệt độ khuôn thay đổi, kết quả thí nghiệm đã xác định được nhiệt độ khuôn, nhiệt độ nhựa thích hợp để cho ra sản phẩm có độ co rút nhỏ nhất và đồng đều nhất. Khi nhiệt độ khuôn càng tăng thì độ co rút càng giảm và nhiệt độ nhựa càng tăng thì độ co rút cũng càng giảm. iv ABSTRACT In injection molding process, mold and melt temperatures have very important effect to shrinkage and warpage of plastic products, especially with thin wall feature.
This project aimed to identify the optimum range of melt and mold temperature to minimize shrinkage and warpage, thereby improving the dimensional accuracy of thin wall plastic parts. This project used a thermo-resistant 200W to heat the mold. Plastic products were produced with different samples and melt temperatures. Dimensions of different holes in products were collected and analyzed.
With experimental measurements, every minute temperature rise 110C and the cavity can be heated up to 120°C in order to meet the needs of the experiment creating injection laboratory samples. As can be seen from the experiment data, in the condition of mold temperature differing and melt temperature remaining stable; and that of melt temperature differing and mold temperature differing, the suitable range of melt and mold temperature, which reduces its shrinkage and warpage, is identified. The results illustrate the fact that the melt and mold temperatures increase, the shrinkage and warpage declines. v MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt xi Danh sách các hình xii Danh sách các bảng xxviii Chƣơng 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài .2 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài nước.2 Tính cấp thiết của đề tài .3 Mục tiêu đề tài .4 Nhiệm vụ đề tài .5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và giới hạn của đề tài.
Phương pháp nghiên cứu .1 Giới thiệu về công nghệ ép phun [1,3] .1 Khái niệm về công nghệ ép phun .2 Khả năng công nghệ.2 Tổng quan về máy ép phun .1Hệ thống hỗ trợ ép phun .2 Hệ thống phun .3 Hệ thống kẹp .4 Hệ thống điều khiển .5 Hệ thống khuôn .3 Tổng quan về khuôn ép nhựa [1, 3].1 Khái niệm chung về khuôn ép nhựa .2 Kết cấu chung của một bộ khuôn .3 Phân loại khuôn ép phun .4 Tổng quan về một số loại nhựa thường dùng trong ép phun [7] .5 Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ ép phun [3] .6 Lý thuyết truyền nhiệt [4] .1 Các phương thức trao đổi nhiệt .2 Trao đổi nhiệt đối lưu. MÔ TẢ THÍ NGHIỆM .1 Thiết kế sản phẩm thí nghiệm .2 Thiết kế các khối insert .3 Kết cấu bộ khuôn sau khi gia công.1 Bạc cuống phun .2 Vòng định vị.3 Tấm kẹp trước .4 Tấm khuôn âm, bạc dẫn hướng và đầu nối nước .5 Tấm lói (tấm tháo) và bạc dẫn hướng không vai .6 Tấm khuôn dương và chốt dẫn hướng .8 Đầu nối nước làm nguội.14 Tấm kẹp sau .15 Lắp ráp phần khuôn cố định.16 Lắp ráp phần khuôn di động .17 Lắp ráp khuôn hoàn chỉnh.4 Phương pháp gia nhiệt cho lòng khuôn bằng điện trở (heater) .1 Khái quát về phương pháp gia nhiệt cho khuôn ép .2 Ưu nhược điểm của phương pháp gia nhiệt bằng điện trở gia nhiệt.3 Hệ thống gia nhiệt bằng điện trở gia nhiệt dùng trong thí nghiệm .4 Nguyên lý gia nhiệt cho quá trình ép phun .5 Máy chiếu biên dạng Tesa-Scope II 300V .6 Công thức tính độ co rút của các lỗ theo trục x.7 Khái quát máy phân tích nhiệt labsys EVO .9 Phương pháp đo .1 Phương pháp đo nhiệt vi sai (DSC) .2 Phương pháp đo độ tròn sản phẩm.3 Phương pháp đo độ co rút theo trục X. THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ.1 Thí nghiệm gia nhiệt và đo bề mặt lòng khuôn .2 Ép sản phẩm [7] .1 Điều kiện thí nghiệm cho các loại nhựa.2 Nhựa ABS, với nhiệt độ khuôn thay đổi .3 Nhựa ABS, với nhiệt độ nhựa thay đổi .4 Nhựa PA6+30%GF, với nhiệt độ khuôn thay đổi.5 Nhựa PA6+30%GF, với nhiệt độ nhựa thay đổi.6 Nhựa PS, với nhiệt độ khuôn thay đổi .7 Nhựa PS, với nhiệt độ nhựa thay đổi .8 Nhựa PC, với nhiệt độ khuôn thay đổi.9 Nhựa PC với nhiệt độ nhựa thay đổi .10 Nhựa PA6 với nhiệt độ khuôn thay đổi .11 Nhựa PA6 với nhiệt độ nhựa thay đổi .3 Phân tích kết quả đo mẫu .1 Kết quả đo nhiệt vi sai (DSC) .2 Kết quả đo độ tròn sản phẩm .3 Kết quả độ co rút theo trục X với nhiệt độ khuôn thay đổi .4 Kết quả độ co rút theo trục X với nhiệt độ nhựa thay đổi .5 So sánh độ co rút giữa nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .1 Kết quả đạt được của đề tài .2 Hướng phát triển của đề tài.
192 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 193 x DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASTM: American Society for Testing and Materials. CAE: Computer Aided Engineering. RHCM: Rapid Heating Cycle Molding.
ABS: Ayrylonitrile Butadiene Styrene. PA6: Polyamide 6 hay nilon 6 PA6+30%GF: Nylon 6+30% Glass fiber hay Polyamide 6+30% Glass fiber PS: Polystiren. PC: Polycarbonat tk: Nhiệt độ khuôn. tm: Nhiệt độ nhựa.
xi DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Nhiệt độ khuôn thay đổi theo đường cong trong quá trình RHCM .2: Hình dạng của một bảng điều khiển TV LCD và cấu trúc khuôn RHCM .3: Mô hình phân tích của các kênh gia nhiệt .4: Nhiệt độ phân bố của 12 điểm trên bề mặt Cavity của insert.5: Các phản ứng nhiệt độ của điểm 'A' và 'B' trên bề mặt khuôn cho ba phương án gia nhiệt .6: Sự phân bố nhiệt độ dọc theo bề mặt Cavity (X-Y) sau 20s gia nhiệt .7: Các phản ứng nhiệt độ của các điểm theo dõi 'B' trên bề mặt khuôn Cavity đun nóng với những phương tiện gia nhiệt ở nhiệt độ khác nhau.8: Sơ đồ kết cấu khuôn cho 2 chu trình RHCM .9: Sơ đồ thay đổi nhiệt độ khuôn trong suốt các chu trình RHCM .10: Các đáp ứng nhiệt tại điểm ‘B’ nằm tại tâm của bề mặt lòng khuôn trong suốt quá trình nung nóng RHCM .11: Sản phẩm bị co rút sau khi ép .1: Cấu tạo máy ép phun .2: Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng .3: Kết cấu chung của một bộ khuôn .4: Kết cấu khuôn hai tấm .5: Kết cấu khuôn ba tấm .6: Khuôn nhiều tầng .7: Cấu trúc nhựa ABS .8: Nguyên lý dẫn nhiệt.9: Tỏa nhiệt đối lưu .1: Thiết kế hình học cho sản phẩm thí nghiệm .2: Mô hình 3D của sản phẩm thí nghiệm .3: Thiết kế khối insert .4: Bạc cuống phun .5: Vòng định vị .6: Tấm kẹp trước.7: Tấm khuôn âm, bạc dẫn hướng và đầu nối nước .8: Bạc dẫn hướng .9: Tấm lói và bạc dẫn hướng không vai .10: Tấm khuôn dương và chốt dẫn hướng .11: Chốt dẫn hướng .12: Khối insert dùng cho sản phẩm có bề dày 0.13: Đầu nối nước làm nguội .19: Tấm kẹp sau .20: Lắp ráp phần khuôn cố định .21: Lắp ráp phần khuôn di động .22: Lắp ráp khuôn hoàn chỉnh .23: Cảm biến nhiệt(đầu dò nhiệt) PT100 .24: Điện trở gia nhiệt .25: Bộ điều khiển nhiệt độ Omron E5C4 .26: Cảm biến nhiệt, điện trở gia nhiệt lắp trên khuôn .27: Quá trình gia nhiệt cho lòng khuôn .28: Máy chiếu biên dạng Tesa-scope II 300V .29: Dùng máy chiếu biên dạng Tesa-scope II 300V để đo kích thước hình học .30: Máy phân tích nhiệt labsys EVO .31: Dùng máy labsys EVO để đo nhiệt độ tan và nhiệt độ kết tinh của mẫu .33: Dùng máy ATOS Core 5M MV150 để đo độ tròn của mẫu .34: Kết quả phân tích nhiệt của một loại polymer .35: Biên dạng thực của lỗ .1: Các rãnh cách nhiệt trên insert và điện trở đốt nóng .2: Biểu đồ nhiệt theo thời gian khi gia nhiệt .3: Sản phẩm nhựa ABS có bề dày 0.