Nghiên Cứu Độ Bền Torsion Của Sản Phẩm Composite Từ Quy Trình Ép Nhựa

Tài liệu nghiên cứu Research on the torsional strength of composite products manufactured from the plastic injection, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Tran Minh Dat
• Người hướng dẫn: PhD. Nguyen Van Thuc
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Mechanical Engineering Technology
• Đề tài: Nghiên Cứu Độ Bền Torsion Của Sản Phẩm Composite Từ Quy Trình Ép Nhựa
• Loại tài liệu: graduation project
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• TABLE OF CONTENTS
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Reasons for choosing the topic
• 1.2. Objects of research scope
• 1.3. Approaches, Research Methods
• 1.4. Research content
• 2. CHAPTER 2: THEORETICAL BASIS
• 2.1. Overview of constant torque joint mechanism (CTJM)
• 2.2. Definition
• 2.3. Operational principle
• 2.4. Characteristics and properties of the constant torque joint mechanism
• 2.5. Classification and comparison constant-torque joint mechanisms
• 2.5.1. Classification of constant-torque joint mechanisms
• 2.5.2. Comparison of constant-torque joint mechanisms
• 4. CHAPTER 4: EXPERIMENTAL RESULTS
• 4.1. The steps of data processing
• 4.2. Proceeding with data processing
• 4.3. Using artificial neural network (ANN) in MATLAB
• 4.4. Comparing results between ANN and the experiment
• 5. CHAPTER 5: CONCLUSION AND DEVELOPMENT DIRECTION
• LIST OF ABBREVIATIONS
• LIST OF TABLES
• LIST OF CHARTS AND IMAGES

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Độ Bền Torsion Của Sản Phẩm Composite

Nghiên cứu độ bền torsion của sản phẩm composite từ quy trình ép nhựa là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ chế tạo hiện đại. Sản phẩm composite, với khả năng chịu lực tốt và trọng lượng nhẹ, đang ngày càng được ưa chuộng trong nhiều ngành công nghiệp. Đặc biệt, độ bền torsion là một yếu tố quyết định đến hiệu suất và độ an toàn của sản phẩm trong quá trình sử dụng. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong tương lai.

1.1. Định Nghĩa Và Tầm Quan Trọng Của Độ Bền Torsion

Độ bền torsion là khả năng của vật liệu chịu được lực xoắn mà không bị gãy hoặc biến dạng. Trong sản phẩm composite, độ bền này rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hoạt động và độ tin cậy của sản phẩm trong các ứng dụng thực tế.

1.2. Quy Trình Ép Nhựa Trong Sản Xuất Composite

Quy trình ép nhựa là phương pháp chính để sản xuất các sản phẩm composite. Quy trình này cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp và đảm bảo tính đồng nhất của vật liệu, từ đó nâng cao độ bền torsion của sản phẩm.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Độ Bền Torsion

Mặc dù có nhiều lợi ích, nhưng nghiên cứu độ bền torsion của sản phẩm composite cũng gặp phải nhiều thách thức. Các yếu tố như loại vật liệu, tỷ lệ pha trộn và điều kiện sản xuất đều ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu. Việc xác định các thông số tối ưu cho quy trình ép nhựa là một trong những thách thức lớn nhất.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Bền Torsion

Các yếu tố như loại nhựa sử dụng (PLA, TPU), tỷ lệ pha trộn và điều kiện ép nhựa có thể ảnh hưởng lớn đến độ bền torsion của sản phẩm. Việc nghiên cứu và phân tích các yếu tố này là cần thiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2.2. Thách Thức Trong Việc Đo Lường Độ Bền Torsion

Việc đo lường độ bền torsion đòi hỏi các thiết bị chuyên dụng và quy trình thử nghiệm chính xác. Sự khác biệt trong phương pháp thử nghiệm có thể dẫn đến kết quả không đồng nhất, gây khó khăn trong việc so sánh và phân tích.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Độ Bền Torsion Của Sản Phẩm Composite

Để nghiên cứu độ bền torsion, nhóm nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm thử nghiệm thực nghiệm và mô phỏng. Việc kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn giúp đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

3.1. Thử Nghiệm Thực Nghiệm Độ Bền Torsion

Thử nghiệm thực nghiệm được thực hiện trên các mẫu sản phẩm composite với các tỷ lệ pha trộn khác nhau. Kết quả thu được sẽ được phân tích để xác định độ bền torsion tối ưu cho từng loại sản phẩm.

3.2. Mô Phỏng Độ Bền Torsion Bằng Phần Mềm

Sử dụng phần mềm mô phỏng để dự đoán độ bền torsion của sản phẩm composite. Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời cung cấp cái nhìn tổng quan về hiệu suất của sản phẩm trước khi sản xuất thực tế.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Độ Bền Torsion Của Sản Phẩm Composite

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc pha trộn hai loại nhựa PLA và TPU có thể cải thiện đáng kể độ bền torsion của sản phẩm composite. Các mẫu thử nghiệm cho thấy sự khác biệt rõ rệt về khả năng chịu lực xoắn, từ đó mở ra hướng đi mới cho việc phát triển sản phẩm.

4.1. Phân Tích Kết Quả Thử Nghiệm

Kết quả thử nghiệm cho thấy rằng tỷ lệ pha trộn 60% PLA và 40% TPU mang lại độ bền torsion cao nhất. Phân tích này giúp xác định tỷ lệ tối ưu cho sản phẩm composite.

4.2. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất linh kiện máy móc, thiết bị y tế và các sản phẩm tiêu dùng khác, nơi yêu cầu cao về độ bền và an toàn.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Tương Lai

Nghiên cứu độ bền torsion của sản phẩm composite từ quy trình ép nhựa đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa tỷ lệ pha trộn và quy trình sản xuất là rất quan trọng. Hướng phát triển trong tương lai có thể tập trung vào việc nghiên cứu thêm các loại vật liệu mới và cải tiến quy trình sản xuất để nâng cao hiệu suất sản phẩm.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu đã xác nhận rằng sản phẩm composite có thể đạt được độ bền torsion cao hơn thông qua việc pha trộn hợp lý giữa các loại nhựa. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển sản phẩm mới.

5.2. Định Hướng Nghiên Cứu Trong Tương Lai

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các loại composite mới với tính năng vượt trội hơn, cũng như cải tiến quy trình ép nhựa để nâng cao hiệu quả sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION PROJECT MECHANICAL ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH ON THE TORSIONAL STRENGTH OF COMPOSITE PRODUCTS MANUFACTURED FROM THE PLASTIC INJECTION MOLDING PROCESS LECTURER: PhD. NGUYEN VAN PHUC STUDENT: TRAN MINH DAT CAO NGUYEN HOANG TIEN NGUYEN MINH DUC SKL012637 Ho Chi Minh City, March 2024 MINISTRY OF EDUCATION & TRAINING HO CHI MINH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION PROJECT RESEARCH ON THE TORSIONAL STRENGTH OF COMPOSITE PRODUCTS MANUFACTURED FROM THE PLASTIC INJECTION MOLDING PROCESS Advisor: Ph.D Nguyen Van Thuc Students: Tran Minh Dat 19144065 Cao Nguyen Hoang Tien 19144330 Nguyen Minh Duc 19144063 Major: Mechanical Engineering Technology Year of Admission: 2019 – 2023 Ho Chi Minh City, March 2024 HCMC UNIVERSITY OF THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom – Hapiness Faculty of International Education ----o0o---- Ho Chi Minh City, October 01, 2023 GRADUATION THESIS PROJECT TASKS Instructor’s full name: Mr. Nguyen Van Thuc Full name of student: Tran Minh Dat Student ID: 19144065 Nguyen Minh Duc Student ID: 19144063 Cao Nguyen Hoang Tien Student ID: 19144330 Major: Mechanical Engineering Technology Forms of training: Formal training Year of Admission: 2019 – 2023 Class: 19144CLA Date of delivery: 01/10/2023 Task complete date: 14/03/2024 I. THESIS NAME Investigating the torsional strength of composite products manufactured through the plastic injection molding process.

INITIAL FIGURES AND DOCUMENTS − Figure trial: according to torsion strength standards, or a specific product. − Material: composite plastic substrate (PLA, TPU). − Prototyping method: plastic injection molding. CONTENT OF IMPLEMENTATION − Overview of plastic injection molding technology.

− Overview of materials used for flexible moment-resistant structures. − Manufacturing prototypes corresponding to various components of composite materials. − Torsional durability testing, statistical analysis and synthesis of results V. EXPECTED PRODUCTS: − Realistic product model.

PRESENTATION LANGUAGE − Report Document: English ☒ Vietnamese ☐ − Thesis Defense Presentation: English ☒ Vietnamese ☐ INSTRUCTORS AUTOMATIC CONTROL (Sign and write full name) DEPARTMENT (Signed & stamped) HCMC UNIVERSITY OF THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom – Hapiness Faculty of International Education ----o0o---- Ho Chi Minh City, October 1, 2023 ASSESSMENT FORM OF INSTRUCT LECTURER Full name of student 1: Tran Minh Dat Student ID: 19144065 Full name of student 2: Nguyen Minh Duc Student ID: 19144063 Full name of student 3: Cao Nguyen Hoang Tien Student ID: 19144330 Major: Mechanical Engineering Technology Year of admission: 2019 – 2023 Class: 19144CLA Full name Instructor: Mr. Nguyen Van Thuc Thesis name: Investigating The Torsional Strength Of Composite Products Manufactured Through The Plastic Injection Molding Process. Regarding the topic content and implementation volume:. Recommend for defend graduation thesis or not?.

) INSTRUCTORS (Sign and write full name) HCMC UNIVERSITY OF THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom – Hapiness Faculty of International Education ----o0o---- Ho Chi Minh City, March 14, 2024 GUARANTEE We hereby commit that the research presented in this graduate thesis is done by ourselves. Excerpts and images used in the thesis are attached to their references, which are made public following the rules. Project Executor Student 1 Student 2 Student 3 Tran Minh Dat Nguyen Minh Duc Cao Nguyen Hoang Tien ACKNOWLEDGEMENT I would like to extend my sincere appreciation and gratitude to Mr. Pham Son Minh, Mr.

Tran Minh The Uyen, Mr. Nguyen Van Thuc and all the professors in the faculty committee for their invaluable support and guidance, which have been instrumental in helping our team successfully complete our graduation project to the best of our abilities. We are humbled and honored to have had the opportunity to work under your guidance and supervision throughout the 5-month project implementation. Your dedication, passion, and commitment to our academic growth have made a lasting impact on our development as aspiring professionals.

We would also like to express our gratitude to the entire faculty for providing us with a conducive learning environment and the necessary resources to carry out our project effectively. Your unwavering support and commitment to fostering our academic growth have been invaluable. Once again, we extend our heartfelt thanks to Mr. Pham Son Minh and all the professors in the faculty committee for their invaluable assistance and support throughout our journey.

We are truly grateful for the opportunity to learn from your expertise and for your unwavering belief in our abilities. Your guidance has shaped us into better individuals and has prepared us for future endeavors. Ho Chi Minh City, March 2024 Executed student (Sign and write full name) I ABSTRACT This graduation project focuses on measuring the torsional strength of composite plastic products through injection molding and blending two different types of plastics (PLA, TPU) with various injection parameters. Subsequently, the torsional strength of the products is measured.

Finally, based on the experimental measurements, we can determine the final conclusions. The objectives of the topic are: - Overview of the concept of CTJM - Overview of plastic injection molding technology - Experimenting with molding products - Measuring the torsional strength of the products - Synthesizing and analyzing the results With this project, "Research on the torsional strength of composite products manufactured through the plastic injection molding process," under the guidance of Mr.Nguyen Van Thuc. The accomplishments achieved by the group in the project are: - Molding sample products by blending two types of plastics, PLA (100% → 60%) and TPU (0% → 40%) - Researching the compliant mechanism called constant-torque joint mechanism (CTJM). - Conducting experiments to measure the torsional strength of the products.

- After completing the measurements, we proceeded to plot the torque moment force chart, comparing the results of different types of plastics for analysis. - Comparing the torsional strength measurement results of the products among different scenarios and drawing the final conclusion of the topic. After completing the project, the team has learned and gained more insights into the field of plastic injection molds, mechanism design and analysis of torsional moment, a better understanding of plastic molding machines and the parameters for molding various types of plastics, measuring and analyzing torsional moments with compliant mechanisms, and teamwork skills. Through this knowledge, it will establish a foundation for personal development and gain more experience in the future.

II TABLE OF CONTENTS GRADUATION THESIS PROJECT TASKS. I ASSESSMENT FORM OF INSTRUCT LECTURER. II LIST OF ABBREVIATIONS. VI LIST OF TABLES.

VII LIST OF CHARTS AND IMAGES. VIII CHAPTER 1: INTRODUCTION. Reasons for choosing the topic. Objects of research scope.

Approaches, Research Methods. 2 CHAPTER 2: THEORETICAL BASIS. Overview of constant torque joint mechanism (CTJM) .Characteristics and properties of the constant torque joint mechanism. Classification and comparison constant-torque joint mechanisms .Classification of constant-torque joint mechanisms .Comparison of constant-torque joint mechanisms.

Actual product size. Applications of constant torque joint mechanism. Domestic and international research. Compare the CTM compliant mechanism with traditional mechanisms.

Plastic materials used in the injection molding process .Overview of PLA and TPU plastics .The reason for choosing composite plastic .Definition of composite plastic. Overview of injection molding technology .Definition of the injection molding process .Advantages and disadvantages of the injection molding technology .Applications of injection molding in daily life. Introduction to Haitian injection molding machine .Haitian injection molding machine .The process of using the Haitian plastic injection molding machine .Classification of plastic injection molds .Overview of two-plate mold .Technical requirements and quality control .Torque strength testing machine .Introduction to Torque Strength Testing Machine .The functions of the main components on the torque strength .Main Components of a fixture .Introduction to MATLAB .Introduction to artificial neural network (ANN) in MATLAB .Introduction to Origin software .The implementation process.Injection molding parameters .Perform torque measurement. 38 CHAPTER 4: EXPERIMENTAL RESULTS .The steps of data processing .Proceeding with data processing.Using artificial neural network (ANN) in MATLAB.Comparing results between ANN and the experiment.

57 CHAPTER 5: CONCLUSION AND DEVELOPMENT DIRECTION. 66 V LIST OF ABBREVIATIONS CTJM : Constant torque join mechanism CFM : compliant constant-force mechanism CTM : constant-torque mechanisms PLA : Polylactic Acid TPU : Thermoplastic polyurethane Pinjection : Injection pressure Pholding : Holding pressure Tmelt : Melting temperature of plastic Tmold : Mold temperature Tholding : Holding time ANN : Artifical neuron networks TFA : Torsional fracture angle VI LIST OF TABLES Table 2.1: Physical properties of PLA .2: Physical properties of TPU .3: Table of plastic mixing ratios and plastic weights for each case .1: Injection molding parameters for Case 1 .2: Injection molding parameters for Case 2 .3: Injection molding parameters for Case 3 .4: Injection molding parameters for Case 4 .5: Injection molding parameters for Case 5 .6: The result table after completing the torsion torque test process .1: Table illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 1.2: Table illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 2.3: Table illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 3.4: Table illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 4.5: Table illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 5.6: Table illustrating the constant-torque and TFA of the product in all Case.7: Table of 8 input variables.8: Table of input variables. 56 VII LIST OF CHARTS AND IMAGES Figure 2.1: Real-world products applying the CTJM mechanism .2: Diagram of distributed compliance model (Type I) [1] .3: Diagram of the distributed compliance model (Type II) [1] .4: Actual product size .5: Applications of the Constant Torque Joint Mechanism (CTJM) Product [1] .6: Concept of a CTM in domestic research [2] .7: Concept of a CFM and CTM of china research [3] .9: Applications of Polylactic Acid (PLA) [4] .11: Applications of Thermoplastic Polyurethane (TPU) [5] .12: Weighing and mixing PLA and TPU plastics .13: The operating principle of plastic injection molding [7] .14: Plastic Machine Haitian MA 1200III .15: The structure of the 5 basic systems of the Haitian plastic injection molding machine [8] .16: Imagine clamping mold .17: Simulation image of the injection molding process [9] .18: Haitian Plastic Dryer (Real-Life Image) .19: Haitian Plastic Shredder (Real-Life Image) .20: Images of PLA plastic before and after using the HAITIAN plastic shredder .21: Real-life and Software-Based mold images .22: Structure of a two-plate mold [10].23: Torque strength testing machine (Real-Life Image).24: Real-life image fixture components for testing torsional moment .25: Components of a fixture (3D and real life imagines) .26: Assembly of the fixture in the Inventor assembly environment and reality .27: Complete clamping device along with the standard sensor .1: Image of 5 injection molding parameters .2: Image of injection molding parameters in case 1 .3: Image of injection molding parameters in case 2 .4: Image of injection molding parameters in case 3 .5: Image of injection molding parameters in case 4 .6: Image of injection molding parameters in case 5 .7: Actual products of the 5 cases .8: Actual images of the product and the fixture .9: Installation and fixation of torque testing machine .10: The interface of the TIA Portal software and torque strength testing machine.1: Graph illustrating the deformation of the product in Case 1 .2: Graph illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 1 .3: Graph illustrating the deformation of the product in Case 2 .4: Graph illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 2 .5: Graph illustrating the deformation of the product in Case 3 .6: Graph illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 3 .7: Chart Showing The Deformation Of The Product In Case 4 .8: Graph illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 4 .9: Chart Showing The Deformation Of The Product In Case 5 .10: Graph illustrating the constant-torque and TFA of the product in Case 5 .11: Chart Showing The Deformation Of The Product In All Case .