I. Thiết kế Module Gia Nhiệt Khí Nóng
Phần này tập trung vào thiết kế module gia nhiệt khí nóng, một thành phần cốt lõi của hệ thống. Thiết kế module gia nhiệt này dựa trên phân tích phân tích nhiệt, sử dụng phần mềm ANSYS-CFX để mô phỏng và tối ưu hóa quá trình truyền nhiệt. Các yếu tố được xem xét bao gồm: vật liệu vật liệu khuôn phun, hình dạng khuôn phun ép, số lượng và vị trí vòi phun khí, cũng như hiệu quả hiệu suất gia nhiệt. Thiết kế CAE đóng vai trò quan trọng trong việc dự đoán và kiểm soát nhiệt độ, đảm bảo hiệu quả gia nhiệt khuôn phun và chất lượng sản phẩm. Mô hình 3D khuôn phun được sử dụng để mô phỏng quá trình gia nhiệt. Gia công CNC được sử dụng để chế tạo module. Các thử nghiệm thực tế sẽ được thực hiện để xác nhận hiệu quả của thiết kế.
1.1. Lựa chọn Vật liệu và Hình dạng
Việc lựa chọn vật liệu khuôn phun ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất truyền nhiệt. Nhóm nghiên cứu đã xem xét các tính chất vật lý của nhiều loại vật liệu, tập trung vào khả năng dẫn nhiệt và khả năng chịu nhiệt. Hình dạng khuôn phun ép cũng được tối ưu hóa để tăng diện tích tiếp xúc giữa khí nóng và khuôn, từ đó tăng hiệu suất gia nhiệt. Phân tích phần tử hữu hạn được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các hình dạng khác nhau. Mô phỏng dòng chảy khí nóng trong các kênh gia nhiệt được thực hiện bằng phần mềm ANSYS CFX. Kết quả mô phỏng cho thấy hình dạng zig-zag mang lại hiệu quả tốt hơn so với hình dạng xoắn ốc. Các tiêu chuẩn tiêu chuẩn thiết kế khuôn được tuân thủ trong quá trình thiết kế.
1.2. Thiết kế Hệ thống Gia Nhiệt
Hệ thống gia nhiệt khuôn phun bao gồm module gia nhiệt, hệ thống điều khiển nhiệt độ và hệ thống cấp khí. Module gia nhiệt được thiết kế với nhiều cấu hình khác nhau, bao gồm 2 tấm 1 vòi phun, 2 tấm 2 vòi phun và 3 tấm 4 vòi phun, nhằm đánh giá hiệu quả của việc tăng số lượng vòi phun. Điều khiển nhiệt độ được thực hiện thông qua hệ thống cảm biến nhiệt và mạch điều khiển. Mục tiêu là đạt được gia nhiệt chính xác và ổn định. Kiểm soát nhiệt độ được thực hiện bằng phần mềm điều khiển. An toàn thiết bị được đặt lên hàng đầu trong quá trình thiết kế, đảm bảo an toàn cho người vận hành. Thiết kế bản vẽ chi tiết được tạo ra, bao gồm bản vẽ 2D và mô hình 3D. Kết quả mô phỏng phân tích nhiệt được sử dụng để điều chỉnh thiết kế, đảm bảo hiệu quả hoạt động.
1.3. Thử nghiệm và Đánh giá
Sau khi hoàn thành thiết kế module gia nhiệt, các thử nghiệm thực tế được tiến hành để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Thử nghiệm module gia nhiệt bao gồm đo nhiệt độ tại các điểm khác nhau trên khuôn. Dữ liệu thu thập được được sử dụng để so sánh với kết quả mô phỏng. Đo lường nhiệt độ chính xác là rất quan trọng. Ứng dụng thực tế của module gia nhiệt được đánh giá thông qua quá trình phun ép nhựa. Hiệu suất gia nhiệt được đánh giá dựa trên thời gian gia nhiệt, độ đồng đều nhiệt độ và chất lượng sản phẩm. Chi phí sản xuất của module cũng được xem xét. Kết quả thử nghiệm sẽ cung cấp dữ liệu để tối ưu hóa thiết kế, cải thiện hiệu quả quản lý nhiệt và đảm bảo an toàn thiết bị.
II. Ứng dụng và Phát triển
Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao đối với ngành công nghệ chế tạo máy tại Việt Nam, cụ thể là trong lĩnh vực phun ép nhựa. Module gia nhiệt được thiết kế có thể được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất nhựa, giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và hiệu suất sản xuất. Nghiên cứu khoa học này đóng góp vào việc phát triển công nghệ khí nóng công nghiệp. Đây là một luận văn tốt nghiệp có giá trị, cung cấp những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho sinh viên. Báo cáo khoa học này có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu tương tự trong tương lai. Kết quả nghiên cứu này cũng có thể được ứng dụng tại Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) và các trường đại học khác.
2.1. Tầm quan trọng kinh tế
Việc áp dụng công nghệ gia nhiệt chính xác giúp giảm thiểu sản phẩm lỗi, tiết kiệm nguyên liệu và tăng năng suất. Chi phí sản xuất giảm nhờ tăng năng suất và giảm hao phí nguyên vật liệu. Hiệu suất gia nhiệt cao giúp rút ngắn thời gian sản xuất, tăng lợi nhuận. Công nghệ này góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp trong nước. Ngành công nghiệp sản xuất nhựa tại Việt Nam sẽ được hưởng lợi từ công nghệ này. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể.
2.2. Hướng phát triển tương lai
Nghiên cứu có thể được mở rộng để xem xét các loại khí khác ngoài không khí, chẳng hạn như khí nitơ hoặc khí trơ khác. Điều này có thể cải thiện an toàn thiết bị và chất lượng sản phẩm. Thiết kế module gia nhiệt có thể được tối ưu hóa hơn nữa bằng cách sử dụng các thuật toán tối ưu hóa tiên tiến. Kiểm soát nhiệt độ chính xác hơn có thể được đạt được bằng cách sử dụng các cảm biến nhiệt độ tiên tiến hơn. Hệ thống gia nhiệt có thể được tích hợp với hệ thống tự động hóa để tối ưu hóa toàn bộ quy trình sản xuất. Nghiên cứu này cũng có thể được mở rộng để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số khác đến chất lượng sản phẩm, chẳng hạn như áp suất phun, tốc độ phun và nhiệt độ nhựa. Nghiên cứu khoa học tiếp theo cần tập trung vào việc mở rộng quy mô và cải thiện độ bền của hệ thống.
