Nghiên cứu phân bố nhiệt độ của lõng khuôn sau quá trình gia nhiệt bằng khí nóng

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu phân bố nhiệt độ lõng khuôn sau gia nhiệt bằng khí nóng, cung cấp cái nhìn sâu sắc về quy trình sản xuất.

• Tác giả: Nguyễn Phước Thiện
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Sơn Minh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Phân Bố Nhiệt Độ Của Lòng Khuôn Sau Gia Nhiệt Bằng Khí Nóng
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Công nghệ ép phun
• 1.2. Phương pháp gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí nóng
• 1.2.1. Đặc điểm của chất khí
• 1.2.2. Phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng
• 1.3. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.5. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.7. Phương pháp nghiên cứu
• 1.8. Tổng quan về khuôn ép nhựa
• 2. THIẾT KẾ COVER PHÙ HỢP VỚI LÒNG KHUÔN CÓ BỀ MẶT PHỨC TẠP
• 2.1. Ý tưởng thiết kế Cover
• 2.2. Vật liệu chế tạo Cover
• 2.3. Kết cấu lắp ráp
• 2.4. Các phương án thiết kế cover
• 2.4.1. Phương án 1: Thiết kế cover 50mmx50mm
• 2.4.2. Phương án 2: Thiết kế cover 54mmx54mm
• 2.4.3. Phương án 3: Thiết kế cover thay đổi số lượng inlet, outlet
• 3. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG TRONG LÒNG KHUÔN PHỨC TẠP
• 3.1. Nghiên cứu quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lồi
• 3.2. Mô phỏng quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lồi
• 3.3. So sánh kết quả mô phỏng
• 3.4. Nghiên cứu quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lõm
• 3.5. Mô phỏng quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lõm
• 3.6. So sánh kết quả mô phỏng
• 3.7. Nghiên cứu quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lồi và lõm
• 4. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG TRONG LÒNG KHUÔN CÓ BỀ MẶT LỒI VÀ LÕM
• 4.1. So sánh kết quả mô phỏng
• 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Kết quả đạt được
• 5.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ ép phun

Công nghệ ép phun là một phương pháp gia công quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo nhựa. Phương pháp này cho phép tạo ra các sản phẩm nhựa với hình dạng phức tạp thông qua việc gia nhiệt vật liệu nhựa đến nhiệt độ thích hợp, sau đó phun vào lòng khuôn dưới áp suất lớn. Việc gia nhiệt cho khuôn là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Khi nhiệt độ khuôn thấp, lớp nguội của dòng nhựa sẽ dày hơn, làm giảm khả năng chảy của nhựa và dẫn đến việc không điền đầy lòng khuôn. Do đó, việc nghiên cứu và cải tiến phương pháp gia nhiệt cho khuôn là rất quan trọng. Phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng đã được nhiều nước nghiên cứu và áp dụng, tuy nhiên hiệu suất gia nhiệt và phân bố nhiệt vẫn chưa đạt hiệu quả tối ưu.

1.1. Đặc điểm của chất khí

Chất khí là tập hợp các nguyên tử hoặc phân tử có thể tự do chuyển động trong không gian. Tương tác giữa các hạt trong chất khí rất yếu, chủ yếu xảy ra qua va chạm ngẫu nhiên. Phương trình trạng thái của chất khí được sử dụng để mô tả các đặc tính của chúng. Tuy nhiên, không có phương trình nào có thể dự đoán chính xác tất cả các tính chất của mọi chất khí trong mọi điều kiện. Việc hiểu rõ về đặc điểm của chất khí là cần thiết để áp dụng trong quá trình gia nhiệt bằng khí nóng.

1.2. Phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng

Phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng là một trong những phương pháp mới và hiệu quả trong việc gia nhiệt cho khuôn. Không khí được nén và nung nóng trước khi phun lên bề mặt khuôn. Phương pháp này có nhiều ưu điểm như gia nhiệt nhanh chóng, linh hoạt và dễ dàng tự động hóa. Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm như yêu cầu áp suất khí nén ổn định và môi trường làm việc ồn ào. Việc thiết kế tấm chắn khí (cover) nhằm tăng hiệu quả gia nhiệt là một trong những giải pháp được đề xuất trong nghiên cứu này.

II. Quy trình gia nhiệt bằng khí nóng

Quy trình gia nhiệt bằng khí nóng bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, không khí được nén trong máy nén để tạo áp lực. Sau đó, không khí này được dẫn qua khối thép đã được nung nóng, nơi mà không khí sẽ được gia nhiệt trước khi phun lên bề mặt khuôn. Việc thiết kế tấm chắn khí giúp tập trung vùng không gian gia nhiệt, từ đó tăng nhiệt độ và phân bố nhiệt đều hơn trên bề mặt khuôn. Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa quy trình gia nhiệt có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và chất lượng sản phẩm nhựa. Kết quả mô phỏng cho thấy sự phân bố nhiệt độ đồng đều hơn, giúp giảm thiểu các vấn đề liên quan đến áp suất và độ co rút của sản phẩm.

2.1. Thiết kế tấm chắn khí

Thiết kế tấm chắn khí là một phần quan trọng trong quy trình gia nhiệt bằng khí nóng. Tấm chắn khí giúp định hình luồng khí nóng, tập trung vào các vùng cần gia nhiệt. Việc lựa chọn vật liệu chế tạo tấm chắn cũng ảnh hưởng đến hiệu quả gia nhiệt. Các phương án thiết kế khác nhau đã được thử nghiệm và so sánh để tìm ra phương án tối ưu nhất cho từng loại bề mặt khuôn. Kết quả cho thấy rằng tấm chắn khí có thể cải thiện đáng kể hiệu suất gia nhiệt và phân bố nhiệt độ trong lòng khuôn.

2.2. Mô phỏng quá trình gia nhiệt

Mô phỏng quá trình gia nhiệt bằng phần mềm Ansys Workbench đã được thực hiện để phân tích hiệu quả của các phương án thiết kế tấm chắn khí. Kết quả mô phỏng cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong phân bố nhiệt độ giữa các phương án thiết kế. Việc sử dụng mô phỏng giúp dự đoán chính xác hơn về hiệu suất gia nhiệt và từ đó đưa ra các điều chỉnh cần thiết trước khi thực hiện thực tế. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất sản xuất trong ngành công nghiệp chế tạo nhựa. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc duy trì nhiệt độ khuôn ở mức cao hơn nhiệt độ chuyển pha của vật liệu nhựa sẽ giúp giảm áp suất cần thiết để phun ép, từ đó tăng khả năng điền đầy khuôn. Điều này không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu các vấn đề liên quan đến độ co rút và ứng suất dư. Các ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo khuôn, đặc biệt là trong sản xuất các sản phẩm nhựa mỏng và nhẹ.

3.1. Ứng dụng trong sản xuất

Nghiên cứu này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau, từ sản xuất linh kiện điện tử đến các sản phẩm tiêu dùng. Việc cải thiện hiệu suất gia nhiệt sẽ giúp các nhà sản xuất tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Các công ty có thể áp dụng các phương pháp gia nhiệt mới này để tối ưu hóa quy trình sản xuất của mình.

3.2. Hướng phát triển trong tương lai

Hướng phát triển trong tương lai của nghiên cứu này có thể bao gồm việc tối ưu hóa hơn nữa các thiết kế tấm chắn khí và nghiên cứu sâu hơn về các vật liệu mới cho quá trình gia nhiệt. Việc áp dụng công nghệ mới như cảm biến nhiệt độ và hệ thống điều khiển tự động cũng có thể giúp nâng cao hiệu quả của quy trình gia nhiệt. Nghiên cứu này mở ra nhiều cơ hội cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực gia nhiệt cho khuôn và chế tạo nhựa.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong ngành kỹ thuật cơ khí, đặc biệt là công nghệ ép phun nhựa, việc kiểm soát nhiệt độ lòng khuôn sau quá trình gia nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu suất sản xuất. Theo ước tính, các sản phẩm nhựa hiện nay ngày càng đa dạng với yêu cầu về độ mỏng dưới 0.1 mm, như chip sinh học hay thiết bị quang học, đòi hỏi kỹ thuật gia nhiệt khuôn phải tối ưu để tránh hiện tượng đông đặc nhựa tại bề mặt cổng phun, gây giảm áp lực và hạn chế dòng chảy nhựa. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích và thiết kế các tấm chắn khí (cover) nhằm cải thiện hiệu quả gia nhiệt bằng khí nóng từ ngoài khuôn, tập trung vào việc tăng nhiệt độ bề mặt và phân bố nhiệt đồng đều trên các bề mặt lòng khuôn có hình dạng phức tạp (lồi, lõm, kết hợp lồi-lõm).

Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 8 năm 2020, sử dụng phần mềm mô phỏng Ansys Workbench để đánh giá các phương án thiết kế cover với kích thước chuẩn 50mm x 50mm, nhiệt độ đầu vào khí nóng 400°C, thời gian gia nhiệt 20 giây. Ý nghĩa của đề tài không chỉ nằm ở việc nâng cao hiệu quả gia nhiệt, giảm tổn thất nhiệt và áp suất trong quá trình ép phun mà còn góp phần phát triển ngành khuôn ép nhựa tại Việt Nam, đáp ứng nhu cầu sản xuất các sản phẩm nhựa mỏng, phức tạp với chất lượng cao hơn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết truyền nhiệt và lý thuyết khuôn mẫu trong công nghệ ép phun nhựa. Lý thuyết truyền nhiệt giúp mô tả quá trình chuyển giao nhiệt từ khí nóng qua cover đến lòng khuôn, ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt khuôn và phân bố nhiệt độ. Lý thuyết khuôn mẫu cung cấp kiến thức về cấu tạo khuôn, đặc điểm bề mặt (lồi, lõm), và ảnh hưởng của hình dạng khuôn đến quá trình gia nhiệt và chất lượng sản phẩm.

Ba khái niệm chuyên ngành quan trọng được sử dụng gồm:

• Cover (tấm chắn khí): thiết bị dùng để tập trung và điều hướng khí nóng nhằm tăng hiệu quả gia nhiệt.
• Bề mặt lồi, lõm: các dạng hình học bề mặt lòng khuôn ảnh hưởng đến phân bố nhiệt.
• Phân bố nhiệt độ: sự biến đổi nhiệt độ trên bề mặt khuôn sau gia nhiệt, ảnh hưởng đến chất lượng ép phun.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các kết quả mô phỏng nhiệt độ và phân bố nhiệt trên phần mềm Ansys Workbench 14, dựa trên các thiết kế cover với kích thước và số lượng inlet/outlet khí khác nhau. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các tấm gia nhiệt kích thước 50mm x 50mm với các chiều dày 0.2mm, 0.3mm, 0.5mm và bán kính bề mặt cong R = 0, 50, 75, 90 mm, mô phỏng trên các dạng bề mặt lồi, lõm và kết hợp.

Phương pháp chọn mẫu là thiết kế các cover với các quy cách khác nhau về chiều cao cover, khoảng cách phun khí, số lượng inlet và outlet khí nhằm khảo sát ảnh hưởng đến nhiệt độ và phân bố nhiệt. Phân tích dữ liệu mô phỏng tập trung vào các chỉ số nhiệt độ tối đa, tối thiểu và chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt tấm gia nhiệt, từ đó đánh giá hiệu quả của từng phương án thiết kế.

Timeline nghiên cứu kéo dài 6 tháng, từ tháng 3 đến tháng 8 năm 2020, bao gồm các bước: nghiên cứu lý thuyết, thiết kế cover, mô phỏng trên Ansys, phân tích kết quả và đề xuất phương án tối ưu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của kích thước cover và thể tích khí:
   Qua mô phỏng hai phương án cover kích thước 50mm x 50mm và 54mm x 54mm, với nhiệt độ đầu vào 400°C và thời gian gia nhiệt 20 giây, phương án cover 54mm x 54mm cho nhiệt độ tối đa lên đến 310.6°C, nhiệt độ tối thiểu 272.7°C, chênh lệch nhiệt độ 37.9°C, tốt hơn so với phương án 50mm x 50mm có nhiệt độ tối đa 283.4°C, tối thiểu 231.3°C, chênh lệch 52.1°C. Điều này cho thấy thể tích khí lớn hơn giúp giảm chênh lệch nhiệt độ và tăng hiệu quả gia nhiệt.

2. Ảnh hưởng số lượng inlet và outlet khí:
   Thiết kế cover với 2 inlet và 16 outlet khí (quy cách 3-c) đạt nhiệt độ tối đa 313.1°C, tối thiểu 286.9°C, chênh lệch nhiệt độ chỉ 26.6°C, phân bố nhiệt đồng đều hơn so với các phương án khác. Đây là phương án tối ưu về phân bố nhiệt và hiệu quả gia nhiệt.

3. Ảnh hưởng hình dạng bề mặt lòng khuôn:
   Mô phỏng trên các tấm gia nhiệt có bề mặt lồi với bán kính R = 0, 50, 75, 90 mm và chiều dày từ 0.2 đến 0.5 mm cho thấy nhiệt độ và phân bố nhiệt thay đổi theo hình dạng bề mặt. Bề mặt lồi với bán kính lớn hơn có xu hướng phân bố nhiệt đồng đều hơn, giảm thiểu điểm nóng và điểm lạnh trên bề mặt.

4. Chênh lệch nhiệt độ giảm khi tăng thể tích khí và số lượng outlet:
   Kết quả mô phỏng cho thấy khi tăng thể tích khí và số lượng lỗ thoát khí, chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt giảm từ khoảng 52.1°C xuống còn khoảng 26.6°C, giúp phân bố nhiệt đồng đều hơn, giảm thiểu các lỗi do nhiệt độ không đồng đều trong quá trình ép phun.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự cải thiện hiệu quả gia nhiệt là do thiết kế cover giúp tập trung khí nóng vào vùng cần gia nhiệt, hạn chế thất thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài. Việc tăng số lượng outlet khí giúp khí nóng thoát ra đều hơn, tránh hiện tượng tập trung nhiệt tại một điểm gây chênh lệch nhiệt độ lớn. So với các nghiên cứu trước đây về gia nhiệt bằng khí nóng, kết quả này khẳng định vai trò quan trọng của thiết kế cover trong việc tối ưu hóa phân bố nhiệt.

Biểu đồ nhiệt độ mô phỏng theo các line trên tấm gia nhiệt thể hiện rõ sự phân bố nhiệt đồng đều hơn ở các phương án cover tối ưu, giúp giảm các vấn đề về đông đặc nhựa tại bề mặt cổng phun, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Kết quả cũng phù hợp với lý thuyết truyền nhiệt và các nghiên cứu thực tế về ảnh hưởng của hình dạng bề mặt đến quá trình gia nhiệt.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thiết kế cover với kích thước 54mm x 54mm, 2 inlet và 16 outlet khí:
   Áp dụng thiết kế này để đạt hiệu quả gia nhiệt tối ưu, tăng nhiệt độ bề mặt khuôn lên trên 310°C, giảm chênh lệch nhiệt độ xuống dưới 30°C. Thời gian thực hiện trong vòng 3 tháng, chủ thể thực hiện là các phòng kỹ thuật thiết kế khuôn.

2. Tăng thể tích khí và điều chỉnh khoảng cách phun khí:
   Điều chỉnh chiều cao cover và khoảng cách phun khí để tối ưu lưu lượng khí nóng, giảm thất thoát nhiệt. Mục tiêu giảm chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt khuôn dưới 35°C trong vòng 2 tháng, do bộ phận vận hành và bảo trì thực hiện.

3. Áp dụng mô phỏng nhiệt độ bằng phần mềm Ansys Workbench cho từng loại khuôn:
   Trước khi sản xuất, tiến hành mô phỏng để thiết kế cover phù hợp với hình dạng bề mặt khuôn (lồi, lõm, kết hợp). Thời gian triển khai 1 tháng cho mỗi dự án khuôn mới, do nhóm nghiên cứu và thiết kế đảm nhiệm.

4. Đào tạo kỹ thuật viên vận hành về quy trình gia nhiệt bằng khí nóng và bảo trì cover:
   Nâng cao nhận thức và kỹ năng vận hành để đảm bảo áp suất khí nén ổn định, giảm tiếng ồn và thời gian chu kỳ ép. Thời gian đào tạo 1 tháng, do phòng nhân sự phối hợp với kỹ thuật thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế khuôn ép nhựa:
   Giúp hiểu rõ ảnh hưởng của thiết kế cover đến phân bố nhiệt, từ đó tối ưu hóa khuôn cho các sản phẩm nhựa mỏng, phức tạp.

2. Chuyên viên vận hành máy ép phun:
   Nắm bắt quy trình gia nhiệt bằng khí nóng và cách điều chỉnh thông số để nâng cao hiệu suất sản xuất, giảm lỗi sản phẩm.

3. Nhà nghiên cứu công nghệ truyền nhiệt và vật liệu:
   Tham khảo các mô hình mô phỏng nhiệt độ và ảnh hưởng của hình dạng bề mặt đến quá trình gia nhiệt, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

4. Doanh nghiệp sản xuất khuôn và sản phẩm nhựa:
   Áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến quy trình gia nhiệt, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

1. Gia nhiệt bằng khí nóng có ưu điểm gì so với các phương pháp khác?
   Gia nhiệt bằng khí nóng có tốc độ gia nhiệt nhanh, kết cấu thiết bị đơn giản, dễ tự động hóa và linh hoạt trong việc gia nhiệt nhiều vị trí khác nhau trên khuôn.

2. Tại sao cần thiết kế cover cho quá trình gia nhiệt bằng khí nóng?
   Cover giúp tập trung khí nóng vào vùng cần gia nhiệt, giảm thất thoát nhiệt ra môi trường, tăng nhiệt độ bề mặt khuôn và phân bố nhiệt đồng đều hơn, từ đó nâng cao hiệu quả gia nhiệt.

3. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến phân bố nhiệt độ trên bề mặt khuôn?
   Kích thước cover, số lượng inlet và outlet khí, khoảng cách phun khí, thể tích khí và hình dạng bề mặt lòng khuôn (lồi, lõm) đều ảnh hưởng đến phân bố nhiệt độ.

4. Phần mềm Ansys Workbench được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Ansys Workbench được dùng để mô phỏng quá trình truyền nhiệt và phân bố nhiệt độ trên các thiết kế cover và bề mặt khuôn khác nhau, giúp dự đoán hiệu quả gia nhiệt trước khi thực nghiệm.

5. Làm thế nào để giảm chênh lệch nhiệt độ trên bề mặt khuôn?
   Tăng thể tích khí, tăng số lượng outlet khí, điều chỉnh khoảng cách phun khí và thiết kế cover phù hợp với hình dạng bề mặt khuôn giúp giảm chênh lệch nhiệt độ, phân bố nhiệt đồng đều hơn.

Kết luận

• Đề tài đã nghiên cứu và thiết kế thành công các mẫu cover gia nhiệt bằng khí nóng, tối ưu hóa phân bố nhiệt độ trên bề mặt lòng khuôn với nhiệt độ đầu vào 400°C và thời gian gia nhiệt 20 giây.
• Phương án cover vuông kích thước 54mm x 54mm, 2 inlet và 16 outlet khí được xác định là tối ưu với nhiệt độ bề mặt đạt trên 310°C và chênh lệch nhiệt độ dưới 30°C.
• Mô phỏng trên Ansys Workbench cho thấy hình dạng bề mặt lồi, lõm ảnh hưởng rõ rệt đến phân bố nhiệt, từ đó có thể thiết kế cover phù hợp cho từng loại khuôn.
• Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả gia nhiệt, giảm tổn thất nhiệt và áp suất trong quá trình ép phun, cải thiện chất lượng sản phẩm nhựa mỏng, phức tạp.
• Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm triển khai thiết kế cover vào sản xuất thực tế, đào tạo kỹ thuật viên vận hành và mở rộng nghiên cứu cho các loại khuôn đa dạng hơn.

Quý độc giả và các chuyên gia trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, công nghệ ép phun nhựa được khuyến khích áp dụng và phát triển thêm các giải pháp gia nhiệt bằng khí nóng dựa trên kết quả nghiên cứu này nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN PHƯỚC THIỆN NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA LÒNG KHUÔN SAU QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG TỪ NGOÀI KHUÔN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 8520103 SKC 0 0 7 0 6 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN PHƢỚC THIỆN NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA LÕNG KHUÔN SAU QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG TỪ NGOÀI KHUÔN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 8520103 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN PHƢỚC THIỆN NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA LÕNG KHUÔN SAU QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG TỪ NGOÀI KHUÔN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 8520103 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM SƠN MINH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2020 Luan van i Luan van ii Luan van iii Luan van iv Luan van v Luan van vi Luan van LÝ LỊCH CÁ NHÂN I.

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Phƣớc Thiện Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 17/11/1990 Nơi sinh: Sông Bé Quê quán: Tp. Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số nhà 32, đƣờng Lê Hồng Phong, P.Tân Phú, Tp. Đồng Xoài, tỉnh Bình Phƣớc Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0379689336 Fax: E-mail: hthienspkt@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.

Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ …/…đến …/ … Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 09/2009 đến 02/2014 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngành học: Công nghệ tự động Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế chế tạo module gia nhiệt bằng khí nóng cho khuôn phun ép Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Phạm Sơn Minh III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 04/2014 - Công ty TNHH Shiogai seiki - Lập quy trình gia công 04/2016 Việt Nam - Thiết kế bản vẽ vii Luan van 04/2016 - Trƣờng Cao đẳng Bình Phƣớc - Giáo Viên nay viii Luan van 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 chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp.

Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Phƣớc Thiện ix Luan van CẢM TẠ Luận văn thạc sĩ của trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM là một cơ hội tuyệt vời cho việc kiểm tra lại những kiến thức đã đƣợc học, đồng thời cũng giúp phát huy khả năng giải quyết một vấn đề mới. Vì vậy, tôi rất may mắn vì đã có cơ hội để thực hiện nó. Tôi cũng rất biết ơn vì có cơ hội gặp gỡ rất nhiều ngƣời bạn tuyệt vời và những ngƣời thầy đã dẫn dắt tôi trong cả khóa học nói chung, và thực hiện luận văn nói riêng này. Tôi muốn nhân cơ hội này để bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy hƣớng dẫn luận văn của tôi là thầy PGS.

Phạm Sơn Minh - Khoa Cơ khí chế tạo máy của trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM đã giúp tôi đƣa ra quyết định đúng đắn trong hƣớng giải quyết và đƣa ra những lời khuyên cần thiết rất quan trong cho luận văn của tôi. Tôi chọn cơ hội này để ghi nhận sự giúp đỡ của thầy một cách biết ơn nhất. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, đồng nghiệp và bạn bè vì luôn khuyến khích, động viên mỗi khi tôi cảm thấy khó khăn trong việc thực hiện luận văn. Cơ hội làm luận văn lần này có ý nghĩa nhƣ một mốc quan trọng trong sự phát triển nghề nghiệp của tôi.

Một lần nữa, tôi muốn cảm ơn đến tất cả sự giúp đỡ và hỗ trợ có giá trị của mọi ngƣời. Học viên thực hiện. Nguyễn Phƣớc Thiện x Luan van TÓM TẮT Luận văn: “Nghiên cứu phân bố nhiệt độ của lòng khuôn sau quá trình gia nhiệt bằng khí nóng từ ngoài khuôn” là sự bổ sung phƣơng pháp gia nhiệt bằng khí nóng. Bởi vì khi gia nhiệt bằng khí nóng thì lƣợng nhiệt thất thoát ra bên ngoài không khí khá nhiều gây ảnh hƣởng đến hiệu suất.

Nói về phƣơng pháp gia nhiệt bằng khí nóng thì nó có nhiều ƣu điểm hơn so với các phƣơng pháp gia nhiệt khác nhƣ gia nhiệt bằng nƣớc, gia nhiệt bằng điện, điện từ. bởi vì nó có tốc độ gia nhiệt nhanh hơn. Quá trình giải nhiệt nhanh chóng, kết cấu thiết bị đơn giản. Rất thuận lợi cho việc việc chế tạo vận hành, dễ tự động hóa.

Luận văn đã đƣợc thực hiện trong thời gian từ tháng 01/3/2020 đến 30/8/2020. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu về lý thuyết truyền nhiệt, lý thuyết khuôn mẫu. Nghiên cứu, thiết kế hình dáng cover chuẩn (về kích thƣớc, số inlet, outlet khí…từ các kết quả mô phỏng với các quy cách khác nhau), từ đó dựa vào hình dáng cover chuẩn để thiết kế các cover phù hợp cho các bề mặt lòng khuôn có bán kính R lồi lõm khác nhau. Nội dung luận văn đã trình bày một cách đầy đủ và cô đọng lý thuyết tƣơng đối về truyền nhiệt, khuôn mẫu và kết quả của quá trình mô phỏng trên phần mềm Ansys Workbench với dạng bề mặt tấm lõm, lồi, lõm và lồi khác nhau.

Kết quả của đề tài sẽ là cơ sở để xử lý những lỗi thực tế trong quá trình ép phun gây ra bởi sự tổn thất về nhiệt và áp trong quá trình chuyển động của dòng nhựa. Và đó cũng là cơ sở lý thuyết cho những nghiên cứu sâu hơn cho sự phát triển ngành khuôn trong tƣơng lai của Việt Nam. xi Luan van ABSTRACT Thesis: "Research on the temperature distribution of the mold cavity after heating with hot air from outside the mold" is the addition of a heating method by hot air. Because when heated with hot air, the amount of heat lost to the outside of the air a lot affects the efficiency.

Talking about the hot air heating method, it has many advantages over other heating methods such as water heating, electric heating, electromagnetic. because it has a faster heating rate. The process of cooling is quick, the structure is simple. Very convenient for manufacturing operations, easy to automate.

The thesis was implemented from March 01, 2020 to August 30, 2020. The content and research methods of the topic are the research on heat transfer theory, template theory. Research and design the tandard cover shape (in terms of size, number of inlets, outlet. from simulation results with different specifications), from there based on the standard cover shape to design suitable covers for the cavity surfaces have different convex R radius.

The content of the thesis has fully and condensed relativity theories about heat transfer, patterns and results of the simulation process on Ansys Workbench software with other concave, convex, concave and convex surfaces. The results of the thesis will be the basis to handle actual errors in injection molding caused by the loss of heat and pressure in the motion of the plastic flow. And that is also the theoretical basis for further studies for the future development of the mold industry in Vietnam. xii Luan van MỤC LỤC Trang tựa.

TRANG Quyết định giao đề tài. i Biên bản chấm LVTN của Hội đồng. ii Phiếu nhận xét của 02 phản biện. iii Lý lịch cá nhân.

vii Lời cam đoan. ix Cảm tạ. xi Mục lục. xiii Danh sách các chữ viết tắt.

xvi Danh sách các bảng. xvii Danh sách các hình. xx Chƣơng 1. Công nghệ ép phun.

Phƣơng pháp gia nhiệt cho khuôn phun ép bằng khí nóng. Đặc điểm của chất khí. Phƣơng pháp gia nhiệt bằng khí nóng. Tính cấp thiết của đề tài.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu.

Tổng quan về khuôn ép nhựa. 6 xiii Luan van 2. Quy trình gia nhiệt bằng khí nóng. THI T K COVER PHÙ HỢP VỚI LÒNG KHUÔN CÓ BỀ MẶT PHỨC TẠP.

Ý tƣởng thiết kế Cover. Vật liệu chế tạo Cover. Kết cấu lắp ráp. Các phƣơng án thiết kế cover.

Phƣơng án 1: Thiết kế cover 50mmx50mm. Phƣơng án 2: Thiết kế cover 54mmx54mm. Kết quả mô phỏng phƣơng án 1 và phƣơng án 2. Phƣơng án 3: Thiết kế cover thay đổi số lƣợng inlet, outlet.

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG KHÍ NÓNG TRONG LÒNG KHUÔN PHỨC TẠP. Nghiên cứu quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lồi. Mô phỏng quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lồi. So sánh kết quả mô phỏng.

Nghiên cứu quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lõm. Mô phỏng quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lõm. So sánh kết quả mô phỏng. Nghiên cứu quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lồi và lõm.

62 xiv Luan van 4. Mô phỏng quá trình gia nhiệt bằng khí nóng trong lòng khuôn có bề mặt lồi và lõm. So sánh kết quả mô phỏng. K T LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN.

Kết quả đạt đƣợc. Hƣớng phát triển. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 87 NỘI DUNG BÀI BÁO.

88 xv Luan van DANH SÁCH CÁC CHỮ VI T TẮT  PP. : Acrylonitrile butadiene styrene  PA .: Poly styrene – nylon xvi Luan van DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các thông số quy cách cần nghiên cứu của tấm gia nhiệt .1: Các thông số quy cách cần nghiên cứu của tấm gia nhiệt .2: Quy cách tấm gia nhiệt thử nghiệm .3: Quy cách thiết kế cover 1-a .4: Quy cách thiết kế cover 1-b .5: Quy cách thiết kế cover 1-c .6: Quy cách thiết kế cover 2-a .7: Quy cách thiết kế cover 2-b .8: Quy cách thiết kế cover 2-c .9: Kết quả mô phỏng phƣơng án 1 và phƣơng án 2 .10: Quy cách thiết kế cover 3-a .11: Quy cách thiết kế cover 3-b .12: Quy cách thiết kế cover 3-c .13: Quy cách thiết kế cover 3-d .14: Kết quả mô phỏng phƣơng án 3 .1: Các thông số, quy cách cần nghiên cứu của tấm gia nhiệt có bề mặt lồi .2: Bản vẽ tấm gia nhiệt bề mặt lồi (R0; R50; R75; R90) chiều dày 0.