CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hướng nghiên cứu 1.1 Các đề tài nghiên cứu trong nước Đối với các đề tài nghiên cứu trong nước, cơ tính của vật liệu nhựa được xem xét từ khá nhiều khí cạnh như bền kéo, bền uốn,. Trong đó có một số nghiên cứu nổi bật sau: [1]. Trần Văn Chứ, Quách Văn Thiêm (2013). Nghiên cứu ảnh hưởng thông số ép tớiđộ bền kéo và độ bền uốn của vật liệu phức hợp gỗ nhựa.
Tạp chí khoa học và công nghệ lâm nghiệp, số 4. • Theo tác giả Trần Văn Chứ, Quách Văn Thiêm: Khi nhiệt độ đầu vòi phun quá cao hoặc quá thấp thì độ bền kéo và bền uốn đều không tốt. Khi áp suất ép và thời gian ép tăng thì độ bền kéo và độ bền uốn tăng và ngược lại, giai đoạn đầu tăng nhanh và giai đoạn sau tăng chậm được thể hiện ở hình 1.1 • Tác giả đã chỉ ra rằng với nhiệt độ ép 𝑇𝑇1 = 180°𝐶𝐶, áp suất ép 𝑃𝑃1 = 9.3 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀, thời gian ép 𝑇𝑇𝑔𝑔 = 33𝑠𝑠 thì đạt độ bền kéo là 33.66 MPa, độ bền uốn là 84. 1: Mối quan hệ giữa nhiệt độ nhựa, thời gian phun và áp suất phun đến độ bền kéo (a), (b), độ bền uốn (c), (d) [2].
Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số ép phun tới độ bền uốn của vật liệu nhựa PA66” năm 2016 – ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. • Đề tài được thực hiện bởi Vũ Viết Chuyên – trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. Nghiên cứu chỉ ra rằng nhiệt độ nhựa làm cho độ bền uốn giảm,áp suất phun làm cho độ bền uốn tăng. Những ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền uốn cao hơn áp suất phun thể hiện ở hình 1.2: Sự ảnh hưởng của nhiệt độ nhựa và áp suất phun đến độ bền uốn [3].
Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số phun ép đến độ bền kéo củasản phẩm composite sợi thủy tinh nền polyme” năm 2016 – ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. • Tác giả Lê Tiến Thành – trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM đã nghiên cứu độ bền kéo của sản phẩm PA6 + 30% Glass Fiber khi thay đổi 3 thông số ép đó là nhiệt độ khuôn, nhiệt độ nhựa và áp suất phun. • Kết quả nghiên cứu: Nhiệt độ khuôn tăng từ 400C đến 700C độ bền kéo được cải thiện rõ rệt. Nhiệt độ nhựa càng tăng thì độ bền kéo càng tăng, tới lúc nhiệt độ nhựa đạt 2700C thì độ bền kéo giảm xuống đạt giá trị 370.
Áp suất phun càng tăng thì độ bền kéo càng tăng đạt giá trị lớn nhất 443. Đề tài “A study on the welding line strength of injection molding product with various venting systems” (Nghiên cứu về độ bền đường hàn của sản phẩm ép phun với các hệ thống thông hơi khác nhau) năm 2017. • Đề tài được thực hiện bởi Phạm Sơn Minh, Đỗ Thành Trung và Trần Minh Thế Uyên – trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. Nhóm tác giả đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của hệ thống thông hơi đến độ bền đường hàn trên các mẫu thử kéo theo tiêu chuẩn ISO 527.
• Kết quả nghiên cứu là: Nếu không có hệ thống thông hơi, khi áp suất phun tăng từ 0,9 MPa lên 1,1 MPa, độ bền đường hàn tăng với cả hai vật liệu PA66 và PA66 + 30% GF. Tuy nhiên, khi áp suất phun cao hơn 1,1 MPa, độ bền đường hàn giảm khoảng 6% cho cả hai vật liệu. Khi hệ thống thông hơi được 17 sử dụng, hiện tượng giảm độ bền đường hàn khi tăng áp suất phun đã được loại bỏ. Kích thước hệ thống thông hơi 0.10 mm là tốt nhất trong nghiên cứu này được thể hiện ở hình 1.3: Ảnh hưởng của áp suất phun độ bền đường hàn dưới các kích thước hệ thống thông hơi khác nhau với vật liệu PA66 (a) Pa66 +30% GF (b) [5].
Đề tài “Enhancing the Fatigue Property of Nylon 6 by Using Glass-fiber Reinforcement and Injection Molding” (Nghiên cứu độ bền mỏi của vật liệu comosite với các thông số phun khác nhau) năm 2019. • Đề tài được thực hiện bởi nhóm tác giả Huỳnh Đỗ Song Toàn, Lê Hiếu Giang và các công sự - Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. Nhóm tác giả đã nghiên cứu độ bền mỏi uốn của nhựa PA6 gia cố sợ thủy tinh với các biến độc lập: Thành phần sợi thủy tinh, nhiệt độ nhựa, áp suất giữ khuôn, thời gian giữ khuôn, áp suất phun và thời gian phun. Tuy nhiên, đối với 250 ° C, 270 ° C thể hiện ở hình 1.
• Kết quả nghiên cứu: Thông qua phân tích phương sai (ANOVA) tác giảcho rằng tỷ lệ sợi thủy tinh cùng nhiệt độ nóng chảy là hai yếu tố làm dịch chuyển mỏi. Càng nhiều phần trăm sợi thủy tinh trong PA6 thì độdịch chuyển của mẫu thử càng nhỏ. Khi phân tích ANOVA một chiều để tìm mối liên hệ giữa các thành phần chất độn sợi thủy tinh và các thông số phun nhận thấy rằng không có mối liên hệ giữa lực mỏi và áp suất giữ, thời gian giữ, áp suất phun, thời gian bơm. 18 PA6 10% PA6 20% PA6 30% Hình 1.4: Mối quan hệ giữ lực mỏi và nhiệt độ nóng chảy 1.2 Các đề tài nghiên cứu ngoài nước - Độ bền mỏi là một khía cạnh được các tác giả nước ngoài quan tâm và nghiên cứu.
Sau đây là một số bài nghiên cứu về độ bền mỏi của vật liệu nhựa. Đề tài “Temperature Increase of Sheet Molding Compound (SMC-R65) in Flexural Fatigue Test” (Tăng nhiệt độ của hợp chất đúc tấm (SMC-R65) trong thử nghiệm độ mỏi uốn) – năm 1983.5 Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tần số góc • Tác giả S. NGUYEN đã nghiên cứu sự gia tăng nhiệt độ trong thử nghiệm mỏi uốn của hợp chất đúc tấm SMC-R65 trong phạm vi tần số thử nghiệm từ 1000 cpm đến 2200 cpm. Sự thay đổi tần số thử nghiệm ảnh hưởng đến sự tăng nhiệt độ (Hình 2.
Dựa trên việc giảm 10% độ cứng uốn (Hình 1.6) cho thấy không có sự ảnh hưởng của tần số đối với tuổi thọ mỏi.6: Số chu kỳ dựa vào giảm 10% độ cứng uốn [7]. Đề tài “Flexural Fatigue of Short Glass Fiber Reinforced a Blend of Polyphenylene Ether Ketone and Polyphenylene Sulfide” (Độ mỏi uốn của sợi thủy tinh tăng cường Polyphenylene Ether Ketone và Polyphenylene Sulfide) - năm 1994. • Tác giả Jiang Zhou và các đồng nghiệp đã thử nghiệm mỏi uốn 4 điểm đối với vật liệu sợi thủy tinh gia cố hỗn hợp polyphenylene ether ketone và polyphenylene sulfide với các tỷ lệ ứng suất khác nhau và tần số khác nhau. Kết quả cho thấy có sự thay đổi độ dốc của biểu đồ mỏi S – N.
Tần số tải từ 0,89 – 7,0Hz không ảnh hưởng đáng kể đến số chu kỳ mỏi. Đề tài “The Effect of Temperature on Fatigue Strength and Cumulative Fatigue Damage of FRP Composites” (Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền mỏi và thiệt hại mỏi tích lũy của vật liệu tổng hợp FRP) – năm 2010. • Đề tài được thực hiện bởi H. Trong nghiên cứu này, mô hình thiệt hại mỏi tích lũy của Varvani-Farahani được phát triển thêm dựa trên các thông số phụ thuộc nhiệt độ của độ bền kéo tới hạn 𝜎𝜎ult (T) và Modul đàn hồi E (T) để đánh giá thiệt hại mỏi của vậtliệu tổng hợp FRP ở nhiều mức nhiệt độ khác nhau.
Và kết quả cho thấy nhiệt độ tăng thì thiệt hại mỏi tích lũy tăng và ngược lại. Đề tài “Examining the Abrasion Behaviour of PA66 Gears in Different Cycles” (Kiểm tra hành vi mài mòn của bánh răng PA66 trong các chu kỳ khác nhau) - năm 2014. • RifatYakut và Hayrettin Düzcükoglu đã thiết kế thử độ mỏi bánh răng chất liệu nhựa PA66 với sợi thủy tinh. Để có được điều kiện làm việc lý tưởng với bánh răng loại nhựa, tải trọng răng và chu kỳ phải được chọn phù hợp.
Đề tài “Research on Fatigue Fracture Characterization of PC/ABS Blend” (Nghiên cứu đặc tính vết nứt mỏi của hỗn hợp PC/ABS) – năm 2015. • Tác giả Ming-Hsiung Ho và đồng nghiệp đã nghiên cứu các vết nứt mỏi của hỗn hợp PC/ABS. Đây là hỗn hợp nhựa được sử dụng nhiều trong nội thất xe ô tô, các bộ phận điện tử. Những mẫu thử được tạo ra trong các điều kiện ép phun khác nhau như nhiệt độ nóng chảy nhựa, nhiệt độ khuôn, thờigian phun.7: So sánh tốc độ lan truyền vết nứt của 3 điều kiện phun ép • Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng thông số ép phun cho tốc độ lan truyền vết nứt mỏi thấp nhất là nhiệt độ nóng chảy 260°C, nhiệt độ khuôn 80°C, thời gian phun là 2 giây.
Thông số ép phun cho tốc độ lan truyền vết nứt mỏi nhanh nhất là nhiệt độ nóng chảy 280°C, nhiệt độ khuôn 80°C, thời gian phun là 2 giây. Thể hiện ở hình 1. Đề tài “Fatigue properties of abs thermoplastics used in exterior lighting” (Đặc tính mỏi của nhựa nhiệt dẻo ABS được sử dụng ngoài trời) – năm 2016. • Tác giả Samet Caliskan và cộng sự đã thực hiện thử nghiệm mỏi đơn trục cho mẫu nhựa ABS hình 1.8 với mẫu có lỗ với ba tỷ số R khác nhau (𝜎𝜎min / 𝜎𝜎max = 0,1, 0,4 và 0,7) được thực hiện với tần số 5 Hz.
Đối với mỗi tỉ lệ R, có sáu mức tải tác động khác nhau được áp dụng và kết quả thí nghiệm được thu thập dựa vào tiêu chuẩn ASTM D7791 - 17. Kết quả cho thấy giá trị tải tăng thì chu kỳ mỏi giảm và hệ số R = 0,7 cho kết quả tốt nhất.8: Đường cong S-N của ABS theo thang đo log-log cho ba tỷ lệ R khác nhau (0,1, 0,4 và 0,7). Đề tài “Quantification of flexural fatigue life and 3D damage in carbon fibre reinforced polymer laminates” (Định lượng tuổi thọ mỏi uốn và thiệt hại 3D của tấm nhựa gia cường sợ carbon) –Năm 2016. • Tác giả đã nghiên cứu với vật liệu polymer cốt sợi carbon với bố cục đối xứng trình tự [+ 45 / -45 / 0] 2s, đây là vật liệu thường được sử dụng ở các turbin gió.
• Tuổi thọ mỏi uốn có thể được xác định một cách định lượng theo chu kỳ khi mô đun tiếp tuyến theo dõi suy giảm 21%. Tuổi thọ mỏi của tấm CFRP được thể hiện qua hàm phân phối hai tham số Weibull. Kết hợp với mô hình Sigmoidal, phương pháp phân tích Weibull đáng tin cậy dự đoán tuổi thọ mỏi. Đề tài “Fatigue strength of bovine articular cartilage-on bone under three-point bending: the effect of loading frequency” (Độ bền mỏi của khớp xương sụn dưới uốn ba điểm: ảnh hưởng của tần số tải) – năm 2017.
Sadeghi và nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của tần số tải tác động đến độ bền mỏi của mẫu khớp xương sụn.