Ảnh hưởng của nhiệt độ nhựa và áp suất phun tới độ bền uốn của vật liệu nhựa PA66

Nội dung text: Ảnh hưởng của nhiệt độ nhựa và áp suất phun tới độ bền uốn của vật liệu nhựa PA66

1. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ NHỰA VÀ ÁP SUẤT PHUN TỚI ĐỘ BỀN UỐN CỦA VẬT LIỆU NHỰA PA66 PGS. TS Lê Hiếu Giang, Vũ Viết Chuyên Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM Tóm tắt Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới độ bền uốn của các sản phẩm nhựa tạo ra từ công nghệ ép phun như nguyên liệu nhựa, thông số ép phun, điều kiện làm việc Trong nghiên cứu này, tác giả tiến hành thay đổi thông số: áp suất phun, nhiệt độ nhựa để đưa ra phương trình thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của 2 yếu tố trên tới độ bền uốn của vật liệu nhựa PA66. Bằng phương pháp thực nghiệm, kết qủa đã chỉ ra rằng, 2 yếu tố nhiệt độ nhựa và áp suất phun ảnh hưởng phi tuyến tới độ bền uốn của vật liệu nhựa PA66 theo phương trình dưới đây và độ tin cậy đạt được là R2 = 98.9091 %: Y = -4440.34+33.7717*X +3.299177*X -0.00855*X *X -0.0051*X22 -0.0614*X 1 2 1 2 2 1 Từ khóa: nhiệt độ nhựa, áp suất phun, độ bền uốn, phương trình thực nghiệm. INFLUENCE OF INJECTION PARAMETERS TO FLEXURAL STRENGTH OF PA66 PLASTIC MATERIAL Abstract: There are many factors affect to the flexural strength of the plastics products created from technologies such as materials, injection molding parameters, working conditions In this study, authors conducted change number: injection pressure, temperature plastic to give empirical equations to evaluate the effects of two factors on the flexural strength to plastic materials PA66. By experimental method, the results showed that, two factors temperature and pressure resin injection to affect non-linear flexural strength of PA66 plastic materials according to the following equation and reliability achieved is R2 = 98.9091 %: Keywords: temperature plastic, injection pressure, flexural strength, empirical equation.
2. 1. Giới thiệu Những sản phẩm của công nghệ ép phun ngày càng phổ biến hiện nay. Bằng cách quan sát một cách thông thường nhất, có thể thấy rằng từ những đồ dùng đơn giản như dụng cụ học tập của học sinh như thước, bút , đồ chơi trẻ em cho đến những đồ dùng phức tạp hơn như bàn, ghế, vỏ tivi, đồng hồ đều là sản phẩm của công nghệ ép phun. Các sản phẩm này đều đa dạng về màu sắc, kiểu dáng góp phần làm cho cuộc sống của con người thêm đẹp, tiện nghi hơn. Điều này cũng đồng nghĩa với việc sản phẩm nhựa mà phần lớn tạo ra bằng công nghệ ép phun đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống. Khi sự phát triển của công nghệ ép phun càng cao thì yêu cầu của thị trường về chất lượng sản phẩm ngày càng tốt hơn, đặc biệt phải kể đến là độ bền uốn của sản phẩm. Trong công nghệ ép phun, các thông số ép phun giữ vai trò rất quan trọng đến chất lượng của sản phẩm ép ra nhưng các thông số ép phun hiện nay chủ yếu được ép theo kinh nghiệm để cho ra sản phẩm mà không đánh giá được chất lượng độ bền của sản phẩm. Vì thế cần thiết có một nghiên cứu đánh giá được ảnh hưởng của các thông số ép phun đến độ bền uốn của vật liệu và tăng hiệu quả cho quá trình ép phun. 2. Phương pháp thí nghiệm Từ mục đích nghiên cứu là độ bền uốn của vật liệu nhựa, tác giả áp dụng tiêu chuẩn iso 178 – 2010 để thiết kế khuôn ép ra mẫu uốn, từ đó lấy các mẫu uốn đi thí nghiệm uốn và sử dụng phần mềm tính toán thực nghiệm Stagraphic centurion XV để xây dựng phương trình thực nghiệm. Các điều kiện tiến hành thí nghiệm: Bảng 1: Thông số thay đổi. Bảng 2: Thông số giữ cố định Thông số phun ép Yếu tố Khoảng khảo sát Nhiệt độ khuôn 60 oC Nhiệt độ nhựa 255 oC– 285 oC Tốc độ phun 80 – 240 mm/s Áp suất phun 20 – 40 kg/cm2 Nhiệt độ sấy 100 oC Thời gian sấy 3 giờ Độ ẩm cho phép 0.010 – 0.150 %
3. Hình 1: Khuôn và mẫu uốn Hình 2: Máy uốn UTC50 Hình 3: Mẫu sau khi uốn Bảng 3: Kết quả uốn
4. 3. Kết quả và thảo luận Từ số liệu đo được từ máy UTC50, tiến hành phân tích trên phần mềm Stagraphic XV. các kết quả đạt được như sau: Bảng 4: Phương trình thực nghiệm Trường hợp 1: YXX 100.01 0.359222*12 0.684667* Độ tin cậy R2 =53.727 % Trường hợp 2: Y 30.755+0.615722*X1 +2.99317*X 2 -0.00855*X 1 *X 2 Độ tin cậy R2 =54.503 % Trường hợp 3: 22 Y = -4371.09+33.5152*X1 +0.990667*X 2 -0.0614*X 1 -0.0051*X 2 Độ tin cậy R2 =97.6296 % Trường hợp 4: Y = -4440.34+33.7717*X +3.299177*X -0.00855*X *X 1 2 1 2 22 -0.0051*X21 -0.0614*X Độ tin cậy: R2 = 98.9091 % Như vậy phương trình hồi quy của trường hợp 3 và trường hợp 4 có thể dùng để đánh giá ảnh hưởng của 2 yếu tố nhiệt độ nhựa (X1) và áp suất phun (X2) tới độ bền uốn của vật liệu nhựa PA66. Với phương trình và biểu đồ mặt trên, tác giả đưa ra kết luận: nhiệt độ
5. nhựa và áp suất phun có ảnh hưởng tới độ bền uốn của vật liệu nhựa PA66. Độ bền uốn lớn nhất đạt đươc là 233.73 Mpa khi nhiệt độ nhựa: 272.52 oC, áp suất phun 40 kg/cm2. 4. Kết luận Qua kết quả thí nghiệm uốn và phương trình thực nghiệm đạt được, tác giả rút ra kêt luận: Nhiệt độ nhựa và áp suất phun có ảnh hưởng tới độ bền uốn của nhựa PA66 theo phương trình đã được tính toán ở trên. Độ bền uốn lớn nhất đạt đươc là 233.73 Mpa khi nhiệt độ nhựa: 272.52 oC, áp suất phun 40 kg/cm2. Khi nhiệt độ nhựa tăng tới 272.52 oC và áp suất tăng trong khoảng sát, độ bền uốn tăng. Nhiệt độ nóng chảy của nhựa PA66 trong khoảng 255 – 260 oC. Ở nhiệt độ gần sát giá trị nóng chảy, nhựa nóng chảy chưa đồng đều vì thế độ liên kết giữa các phần tử nhựa chưa tốt. Nhiệt độ nhựa tăng dần, các phần tử nhựa nóng chảy đồng đều nên độ liên kết giữa các phần tử nhựa tốt hơn. Áp suất tăng, giúp cho mật độ các phần tử nhựa cao hơn, liên kết trở lên tốt hơn dẫn đến độ bền uốn tăng. Khi vượt qua ngưỡng nhiệt độ 272.52 oC, tiến gần với giới hạn cháy của nhựa PA66 dẫn đến các phân tử nhựa mất liên kết. Nhưng áp suất tăng, giúp cho độ bền uốn tăng. Kết hợp lại, nhiệt độ nhựa làm cho độ bền uốn giảm, áp suất làm cho độ bền uốn tăng, nhưng theo đồ thị mặt hồi quy có thế thấy độ bền uốn giảm chứng tỏ ảnh hưởng của nhiệt độ nhựa tới độ bền uốn cao hơn áp suất phun. Tài liệu tham khảo Thầy TS.Phạm Sơn Minh –Ths.Trần Minh Thế Uyên “giáo trình thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa”, 2014, Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh. [2] Thầy Lê Trung Thực, “Gia công sản phẩm bằng Pro/ENGINEER WILDFIRE”, 2008, Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh. [3] Thầy Lê Trung Thực, “Thiết kế khuôn căn bản”, 2009.
6. [4] Herbert Rees & Bruce Catoen, “Selecting Injection Molds – Weighing Cost vs Productivity”, 2006, Hanser Publisher Munich. [5] Peter Jones, “The Mould Design Guide”, 2008, Smithers Rapra Technology Limited. [6] PGS. TS. Phùng Rân, “Quy hoạch thực nghiệm ứng dụng”, 2006, Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh.
7. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn B n ti ng Vi t ©, T NG I H C S PH M K THU T TP. H CHÍ MINH và TÁC GI Bản quếy n táệc ph mRƯ ãỜ cĐ bẠ o hỌ b Ưi Lu tẠ xu t Ỹb n vàẬ Lu t S hỒ u trí tu Vi t Nam. NgẢhiêm c m m i hình th c xu t b n, sao ch p, phát tán n i dung khi c a có s ng ý c a tác gi và ả ng ề i h ẩ pđh đưm ợK thuả tộ TP.ở H ậChí Mấinh.ả ậ ở ữ ệ ệ ấ ọ ứ ấ ả ụ ộ hư ự đồ ủ ả Trườ Đạ ọCcÓ Sư BÀI BạÁO KHỹ OA ậH C T ồT, C N CHUNG TAY B O V TÁC QUY N! ĐỂ Ọ Ố Ầ Ả Ệ Ề Th c hi n theo MTCL & KHTHMTCL h c 2017-2018 c a T vi n ng i h c S ph m K thu t Tp. H Chí Minh. ự ệ Năm ọ ủ hư ệ Trườ Đạ ọ ư ạ ỹ ậ ồ