Nghiên cứu ảnh hưởng gia nhiệt khí nóng đến độ bền sản phẩm nhựa mỏng

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

LỜI CẢM ƠN

1. Chương 1: Tổng quan công nghệ phun ép nhựa và điều khiển nhiệt độ khuôn

1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.3. Vấn đề khoa học còn tồn tại

1.4. Tính cấp thiết của đề tài

1.5. Ý nghĩa khoa học

1.6. Giá trị thực tiễn

1.7. Mục đích nghiên cứu

1.8. Đối tượng nghiên cứu

1.9. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài

1.10. Phương pháp nghiên cứu

1.11. Bố cục luận án

2. Qui trình phun ép nhựa

2.1. Mô phỏng dòng chảy nhựa trong khuôn

2.1.1. Độ nhớt của nhựa nhiệt dẻo

2.1.2. Mô hình PVT (Pressure-Volume-Temperature)

2.2. Dòng chảy nhựa trong chi tiết dạng tấm/hộp

2.2.1. Đặc điểm của quá trình

2.2.2. Phương pháp số

2.3. Định nghĩa các kết quả mô phỏng

2.4. Ảnh hưởng lớp bề mặt “frozen-layer” đến dòng chảy nhựa

2.5. Phương trình dòng chảy nhựa và dòng khí

2.5.1. Các phương trình chính

2.5.2. Điều kiện biên

2.5.3. Mô hình số trong mô phỏng

2.6. Kiểm tra độ bền kéo

2.6.1. Tiêu chuẩn độ bền kéo ASTM D638

2.6.2. Công thức tính độ bền kéo

2.6.3. Cách tiến hành thử nghiệm

3. MÔ TẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM

3.1. Qui trình gia nhiệt khuôn bằng khí nóng ngoài khuôn

3.2. Mô hình mô phỏng và thực nghiệm

3.2.1. Mô phỏng quá trình gia nhiệt bằng khí nóng ngoài khuôn

3.2.2. Mô phỏng quá trình nhựa điền đầy lòng khuôn

3.3. Máy ép nhựa Shinewell – 120B (SW-120B)

3.4. Tay máy gia nhiệt

3.5. Bộ khuôn thực nghiệm

3.6. Cảm biến đo nhiệt độ tiếp xúc

3.7. Máy thử độ bền kéo

4. ẢNH HƯỞNG CỦA GIA NHIỆT ĐẾN PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT LÒNG KHUÔN

4.1. Ảnh hưởng của chiều dày tấm insert đến nhiệt độ khuôn

4.2. Ảnh hưởng của khe hở giữa cổng phun khí nóng và bề mặt khuôn đến nhiệt độ khuôn

5. ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG ĐẾN ĐỘ BỀN SẢN PHẨM NHỰA DẠNG THÀNH MỎNG

5.1. Mô phỏng quá trình gia nhiệt cho lòng khuôn

5.2. Mô phỏng quá trình nhựa điền đầy lòng khuôn với qui trình phun ép có sử dụng bước gia nhiệt bằng khí nóng

5.3. Thực nghiệm ảnh hưởng của phương pháp gia nhiệt cho khuôn bằng khí nóng đến độ bền của sản phẩm

5.3.1. Khảo sát trường nhiệt độ của tấm khuôn trong quá trình gia nhiệt cho tấm insert

5.3.2. Thực nghiệm độ bền của sản phẩm ứng với các qui trình phun ép có nhiệt độ khuôn khác nhau

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 1: CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

PHỤ LỤC 2: BẢN QUYỀN PHẦN MỀM MOLDEX3D

PHỤ LỤC 3: BẢN VẼ LẮP BỘ KHUÔN TẠO MẪU THỬ KÉO ASTM D638

PHỤ LỤC 4: HỆ SỐ TIN CẬY CỦA PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH SÁCH CÁC HÌNH

DANH SÁCH CÁC BẢNG

I. Tổng quan về gia nhiệt khí nóng

Quá trình gia nhiệt bằng khí nóng là một phương pháp quan trọng trong công nghệ chế tạo sản phẩm nhựa. Nhiệt độ khuôn có ảnh hưởng lớn đến độ bền của sản phẩm nhựa, đặc biệt là các sản phẩm nhựa dạng thành mỏng. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích tính chất vật liệu và quá trình gia nhiệt để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm. Theo nghiên cứu, việc điều chỉnh nhiệt độ khuôn có thể cải thiện đáng kể tính năng sản phẩm. Các yếu tố như chiều dày tấm insert và khe hở giữa đầu phun khí nóng và bề mặt khuôn cũng được xem xét để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến độ bền cơ học của sản phẩm nhựa.

1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền sản phẩm

Nhiệt độ khuôn là yếu tố quyết định trong quá trình phun ép nhựa. Nghiên cứu cho thấy rằng tác động nhiệt từ khí nóng không chỉ làm tăng nhiệt độ bề mặt mà còn ảnh hưởng đến độ bền kéo của sản phẩm. Khi nhiệt độ tăng, độ bền của sản phẩm nhựa cũng tăng lên, tuy nhiên, cần phải xác định ngưỡng nhiệt độ tối ưu để tránh hiện tượng biến dạng. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng với nhiệt độ khuôn từ 200 ºC đến 400 ºC, độ bền kéo của sản phẩm nhựa PA6 và PA6+30%GF có sự khác biệt rõ rệt, cho thấy tầm quan trọng của việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình sản xuất.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện thông qua các phương pháp mô phỏng và thực nghiệm. Sử dụng phần mềm Moldex3D để mô phỏng quá trình gia nhiệt và điền đầy lòng khuôn. Các thông số như chiều dày tấm insert và khe hở giữa đầu phun khí nóng và bề mặt khuôn được thay đổi để đánh giá ảnh hưởng đến độ bền sản phẩm. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng quá trình gia nhiệt bằng khí nóng có thể được tối ưu hóa để đạt được tính năng sản phẩm tốt nhất. Việc phân tích độ bền kéo của sản phẩm cũng được thực hiện để xác định mối quan hệ giữa nhiệt độ khuôn và độ bền cơ học.

2.1. Thực nghiệm và phân tích

Thực nghiệm được tiến hành với các mẫu nhựa có chiều dày khác nhau và nhiệt độ khuôn khác nhau. Kết quả cho thấy rằng độ bền kéo của sản phẩm nhựa tăng lên khi nhiệt độ khuôn được nâng cao. Sự phân bố nhiệt độ trên bề mặt khuôn cũng được ghi nhận, cho thấy rằng gia nhiệt bằng khí nóng giúp cải thiện khả năng truyền nhiệt và giảm thiểu thời gian gia nhiệt. Các số liệu thu thập được từ thực nghiệm cho thấy rằng việc điều chỉnh nhiệt độ khuôn có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể trong độ bền của sản phẩm nhựa, từ đó khẳng định giá trị thực tiễn của nghiên cứu này.

III. Kết luận và ứng dụng

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng gia nhiệt khí nóng có ảnh hưởng tích cực đến độ bền của sản phẩm nhựa mỏng. Việc tối ưu hóa nhiệt độ khuôn không chỉ giúp cải thiện tính năng sản phẩm mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong các quy trình sản xuất nhựa công nghiệp, giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa quy trình và nâng cao chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển công nghệ chế tạo nhựa.

3.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Để tiếp tục phát triển lĩnh vực này, cần thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về tác động nhiệt trong các điều kiện khác nhau. Việc nghiên cứu các loại nhựa khác nhau và các phương pháp gia nhiệt mới cũng là một hướng đi tiềm năng. Các nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện độ bền của sản phẩm mà còn mở rộng ứng dụng của công nghệ gia nhiệt trong ngành công nghiệp nhựa.

Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của gia nhiệt khí nóng đến độ bền sản phẩm nhựa dạng thành mỏng