I. Nhiệt độ khuôn và độ điền đầy vật liệu composite
Nhiệt độ khuôn là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ điền đầy của vật liệu composite trong quy trình phun ép. Nghiên cứu chỉ ra rằng, khi nhiệt độ khuôn tăng từ 30°C đến 110°C, chiều dài dòng chảy của vật liệu tăng đáng kể. Điều này đặc biệt rõ rệt với vật liệu PA6 + 30%GF, nơi chiều dài dòng chảy tăng từ 79,9 mm lên 100,3 mm, tương đương 25,5%. Kết quả này được xác nhận qua cả mô phỏng và thực nghiệm, cho thấy sự tương đồng cao giữa hai phương pháp.
1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ khuôn đến dòng chảy
Khi nhiệt độ khuôn tăng, độ nhớt của vật liệu composite giảm, dẫn đến khả năng chảy tốt hơn. Điều này giúp cải thiện độ điền đầy trong lòng khuôn, đặc biệt với các sản phẩm có chiều dày mỏng. Ví dụ, với chiều dày 1 mm, chiều dài dòng chảy tăng 25,5% khi nhiệt độ khuôn tăng từ 30°C đến 110°C.
1.2. Tỉ lệ sợi và độ điền đầy
Tỉ lệ sợi trong vật liệu composite cũng ảnh hưởng đến độ điền đầy. Khi tỉ lệ sợi tăng từ 0% lên 30%, chiều dài dòng chảy giảm từ 145,8 mm xuống 100,3 mm, tương đương 45,4%. Điều này cho thấy, ngoài nhiệt độ khuôn, tỉ lệ sợi cũng là yếu tố quan trọng cần được xem xét trong quy trình phun ép.
II. Quy trình phun ép và tối ưu hóa
Quy trình phun ép đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ các thông số như nhiệt độ khuôn, áp suất phun, và thời gian làm nguội. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình bằng cách điều chỉnh nhiệt độ khuôn để cải thiện hiệu suất điền đầy. Phương pháp gia nhiệt bề mặt khuôn bằng khí nóng (Ex-GMTC) được áp dụng để đạt nhiệt độ lên đến 140°C, giúp cải thiện đáng kể khả năng chảy của vật liệu.
2.1. Phương pháp gia nhiệt Ex GMTC
Phương pháp Ex-GMTC cho phép gia nhiệt khuôn lên đến 140°C, giúp cải thiện độ điền đầy trong các sản phẩm có thành mỏng và gân mỏng. Kết quả thực nghiệm cho thấy, với vật liệu PA6, chiều dài dòng chảy tăng 90,6% khi gia nhiệt trong 20 giây.
2.2. Ứng dụng trong sản phẩm gân mỏng
Khi nhiệt độ khuôn tăng từ 45°C đến 75°C, chiều cao gân tăng từ 2,8 mm lên 4,2 mm. Với phương pháp Ex-GMTC, chiều cao gân đạt 7 mm khi nhiệt độ khuôn đạt 140°C. Điều này chứng tỏ phương pháp gia nhiệt này hiệu quả hơn so với phương pháp gia nhiệt bằng nước.
III. Tính chất vật liệu và ứng dụng
Tính chất vật liệu đóng vai trò quan trọng trong quy trình phun ép. Vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo như PA6 và PA6 + 30%GF có độ nhạy cao với nhiệt độ khuôn, giúp cải thiện độ điền đầy và giảm các khuyết tật như đường hàn và rổ khí. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng, việc kiểm soát nhiệt độ khuôn có thể nâng cao tuổi thọ máy và chất lượng sản phẩm.
3.1. Độ nhạy nhiệt của vật liệu
Vật liệu PA6 và PA6 + 30%GF có độ nhạy cao với nhiệt độ khuôn, giúp cải thiện độ điền đầy đáng kể. Ví dụ, với chiều dày dòng chảy 0,6 mm, chiều dài dòng chảy tăng 90,6% khi gia nhiệt trong 20 giây.
3.2. Ứng dụng trong công nghiệp
Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc sản xuất các sản phẩm composite phức tạp, đặc biệt trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao như y tế và điện tử. Việc kiểm soát nhiệt độ khuôn giúp giảm thiểu các khuyết tật và nâng cao chất lượng sản phẩm.
