Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số phun ép đến độ bền kéo của sản phẩm composite sợi thủy tinh nền polyme (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số phun ép đến độ bền kéo của sản phẩm composite sợi thủy tinh nền polyme (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ TIẾN THÀNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ PHUN ÉP ÐẾN ÐỘ BỀN KÉO CỦA SẢN PHẨM COMPOSITE SỢI THỦY TINH NỀN POLYME NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 S K C0 0 4 9 3 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH o0o LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ TIẾN THÀNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ PHUN ÉP ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA SẢN PHẨM COMPOSITE SỢI THỦY TINH NỀN POLYME NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 06520103 Hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM SƠN MINH TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016 i
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Lê Tiến Thành Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 03-03-1984 Nơi sinh: Quảng Bình Quê quán: Quảng Bình Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Trường Cao Đẳng Nghề Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu, Khu Phố Thanh Tân, Thị Trần Đất Đỏ, Huyện Đất Đỏ, Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu. Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: thanhlt@brtvc.edu.vn II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Đại học chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2005 đến 9/2010 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM Ngành học: Thiết kế máy Tên đồ án, luận án hoặc mơn thi tốt nghiệp: “Thiết kế bộ khuơn ly nhựa trên phần mềm Proengineer và mơ phỏng trên Molflow” Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 20/7/2010, trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM. III. QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm 08-2010 Cơng ty JUKI VIỆT NAM Bảo trì 01-2011 Cơng ty TM & DV Hồng Ngơ Lập trình CAD-CAM-CNC 10-2011 đến nay Trường Cao Đẳng Nghề Tỉnh BRVT Giảng viên i
4. LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 10 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) LÊ TIẾN THÀNH ii
5. LỜI CẢM TẠ Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn, học viên kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến:  Thầy TS. Phạm Sơn Minh đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện và động viên học viên trong suốt quá trình thực hiện.  Th.s Trần Minh Thế Uyên, Th.s Nguyễn Văn Sơn đã giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài.  Trường Cao Đẳng Nghề Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu đã tạo điều kiện về thời gian và cơ sở vật chất và cảm ơn sự giúp đỡ của các đồng nghiệp giáo viên trong trường để tơi hồn thành khĩa học.  Quý thầy, cơ giáo đã tham gia cơng tác giảng dạy các thành viên trong lớp Cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Cơ khí 2014B trong tồn bộ khố học.  Quý thầy, cơ giảng dạy tại Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải, phịng Cơ lý tính đã giúp đỡ người thực hiện trong thời gian tiến hành thí nghiệm.  Các anh chị ở cơng ty CNS Amura Precision đã nhiệt tình hướng dẫn, hỗ trợ tìm hiểu máy ép nhựa, thơng số ép, thiết kế và gia cơng khuơn trong quá trình thực tập kết hợp làm luận văn.  Kính gửi lời cảm tạ tới BGH Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho cho các học viên tại trường được học tập và nghiên cứu. Kính chúc Quý thầy, cơ thật nhiều sức khỏe. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Học viên Lê Tiến Thành iii
6. TĨM TẮT ĐỀ TÀI Hiện nay, các sản phẩm nhựa từ cơng nghệ phun ép chiếm rất nhiều trên thị trường. Yêu cầu về chất lượng của các sản phẩm nhựa cũng được người tiêu dùng quan tâm hàng đầu. Chất lượng sản phẩm nhựa phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Trong số đĩ, các thơng số trong qua trình phun ép ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của sản phẩm. Đề tài “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ PHUN ÉP ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA SẢN PHẨM COMPOSITE SỢI THỦY TINH NỀN POLYME” được thực hiện tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM. Nội dung đề tài tập trung giải quyết các vấn đề: Tìm hiểu tổng quan về vật liệu nhựa. Tìm hiểu về cơng nghệ ép phun. Thiết kế và chế tạo khuơn tạo mẫu thử theo tiêu chuẩn ASTM D638 Độ bền kéo của vật liệu nhựa. Ép mẫu và tiến hành thí nghiệm đo độ bền kéo của mẫu. Cơng trình nghiên cứu đã xây dựng phương trình thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các thơng số: nhiệt độ khuơn, nhiệt độ nhựa, áp suất phun tới độ bền kéo của vật liệu nhựa PA6 + 30% Glass fiber. Học viên thực hiện Lê Tiến Thành iv
7. ABSTRACT Nowaday, the plastic products made from injection molding technology taking a lot on the market. Requirements for the quality of plastic product is concerned more and more. Plastic product quality depends on many factors. Among them, the parameters in the process of injection molding directly affect the durability of the product. Thesis “STUDY EFFECTS OF INJECTION PARAMETERS TO SPRAY TENSILE STRENGTH OF GLASS FIBER COMPOSITE PRODUCTS POLYMERS BACKGROUND” was made at the Ho Chi Minh city University of Technology and Education. The thesis’s content focus on: - Rechearching overview about plastic material. - Rechearching overview about Injection molding technology. - Designing and manufacturing the mold following ASTM D638 standard. - Injecting specimens and testing the tensile of them. The research has developed experiment equations to evaluate the effects of the parameters: mold temperature, plastic temperature, injection pressure to tensile of PA66 + 30% Glass Fiber plastic materials. Author Le Tien Thanh v
8. MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tĩm tắt iv Mục lục v Chương 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Tổng quan hướng nghiên cứu 1 1.1.1. Các đề tài nghiên cứu trong nước 1 1.1.2. Các đề tài nghiên cứu ngồi nước 3 1.2. Tính cấp thiết của đề tài 4 1.3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế 5 1.3.1. Ý nghĩa khoa học 5 1.4. Mục đích nghiên cứu, khách thể nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu 5 1.4.1. Mục đích nghiên cứu 5 1.4.2. Khách thể nghiên cứu 5 1.4.3. Đối tượng nghiên cứu 6 1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài 6 1.5.1. Nhiệm vụ nghiên cứu 6 1.5.2. Giới hạn đề tài 6 1.6. Phương pháp nghiên cứu 6 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 2.1. Giới thiệu cơng nghệ khuơn phun ép nhựa. 8 2.2. Giới thiệu Mold Wizard module mới thiết kế khuơn. 12 2.3. Phương pháp điều khiển nhiệt khuơn 14 2.3.1. Điều khiển nhiệt bằng nước, hơi nước, dầu nĩng 15 2.3.2. Điều khiển nhiệt bằng điện trở 15 vi
9. 2.3.3. Điều khiển nhiệt bằng khí 16 2.4. Độ bền của vật liệu. 17 2.4.1. Độ bền uốn của vật liệu 17 2.4.2. Độ bền kéo 18 2.4.3. Độ bền mỏi 18 2.4.4. Độ bền nén 19 2.4.5. Độ dẻo của vật liệu 19 2.5. Tiêu chuẩn ASTM D638 20 Chương 3: THIẾT KẾ KHUƠN 22 3.1. Quy trình thiết kế khuơn. 22 3.1.1 Thiết kế sản phẩm 22 3.1.2 Tính tốn độ co rút và bố trí lịng khuơn 23 3.1.3 Thiết kế chày khuơn, cối khuơn 24 3.1.4 Thiết kế hệ thống phun nhựa 25 3.1.5 Thiết kế hệ thống dẫn hướng và định vị 29 3.1.6 Thiết kế hệ thống đẩy 29 3.1.7 Thiết kế hệ thống chốt hồi 30 3.1.8 Thiết kế hệ thống thốt khí 31 3.1.9 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ khuơn 31 3.2. Tính khả thi của sản phẩm ép nhựa. 31 3.3. Phân tích dịng chảy nhựa để kiểm tra và tối ưu hĩa sản phẩm. 32 Chương 4: GIA CƠNG KHUƠN HỒN CHỈNH 39 4.1. Các bộ phận của khuơn. 39 4.2. Các tấm khuơn. 41 4.2. Các tấm khuơn. 42 4.3. Các chi tiết khác trong bộ khuơn 42 4.4. Khối lượng các tấm khuơn. 43 4.5. Gia cơng các tấm khuơn. 43 4.6. Gia cơng gối đỡ. 44 vii
10. 4.7. Gia cơng tấm kẹp dưới 46 4.8. Gia cơng tấm kẹp trên 47 4.9. Gia cơng khuơn cố định 49 4.10. Gia cơng khuơn di động 51 4.11. Gia cơng tấm đẩy 53 4.12. Gia cơng tấm giữ 54 4.13. Quá trình làm nguội. 56 4.14. Đánh bĩng bộ khuơn. 56 4.15. Khuơn dương sau khi thiết kế và lắp ráp 58 Chương 5: ÉP MẪU, THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 61 5.1. Các yếu tố ảnh hưởng 61 5.2. Thành lập các điều kiện tiến hành thí nghiệm 62 5.3. Tính tốn số lượng thí nghiệm 63 5.4. Quy trình tiến hành thí nghiệm 64 5.5. Thực hiện thí nghiệm. 65 5.5.1. Dụng cụ thí nghiệm 65 5.5.2. Mẫu thí nghiệm 66 5.5.3. Điều kiện thí nghiệm 66 5.5.4. Kết quả thí nghiệm 66 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 74 6.1. Kết luận 74 6.2. Khuyến nghị 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC 86 viii
11. DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Máy ép phun Fanuc RoboShot α-S50iA 9 Hình 2.2: Nguyên lý ép phun 9 Hình 2.3: Kết cấu bộ khuơn 10 Hình 2.4: Tách khuơn trên Mold Wizard 13 Hình 2.5: Lắp ráp khuơn trên Mold Wizard. 13 Hình 2.6: Thiết kế các chi tiết theo tiêu chuẩn 14 Hình 2.7: Điều khiển nhiệt bằng nước nĩng 15 Hình 2.8: Điều khiển nhiệt độ khuơn bằng điện trở 15 Hình 2.9: Máy gia nhiệt nước nĩng 16 Hình 2.10: Nước được gia nhiệt đưa vào lịng khuơn 17 Hình 2.11: Nước nĩng được đưa vào khuơn 17 Hình 2.12: Biểu đồ mỏi 19 Hình 2.13: Hướng lực nén lên vật liệu 19 Hình 2.14. Mẫu thử độ bền uốn theo tiêu chuẩn ASTM D638. 20 Hình 2.15: Mơ hình thử kéo 21 Hình 3.1: Quy trình thiết kế khuơn 22 Hình 3.2: Mối quan hệ giữa bề rộng và bề dày của sản phẩm. 22 Hình 3.3: Gĩc vát thốt khuơn theo lý thuyết 23 Hình 3.4: Sản phẩm sau khi tối ưu hĩa thiết kế 23 Hình 3.5: Khuơn âm 24 Hình 3.6: Khuơn dương 24 Hình 3.7: Kết quả phân tích vị trí cổng phun. 25 Hình 3.8: Kích thước miệng phun 26 Hình 3.9: Kích thước cuống phun cho thiết kế 27 Hình 3.10: Kích thước bạc cuống phun cho thiết kế 28 Hình 3.11: Bạc dẫn Ø25x30 29 Hình 3.12: Chốt dẫn hướng Ø25x64 29 Hình 3.13: Ty đẩy Ø6x81 29 Hình 3.14: Chốt hồi Ø14x85 29 Hình 3.15: Ty giật đuơi keo Ø8x80 29 ix
12. Hình 3.16 : Tấm đẩy 29 Hình 3.17 : Tấm giữ 30 Hình 3.18 : Gối đỡ 30 Hình 3.19. Điều khiển nhiệt độ khuơn âm. 31 Hình 3.20. Điều khiển nhiệt độ khuơn dương. 31 Hình 3.21. Chọn vật liệu mơ phỏng 32 Hình 3.22. Thời gian điền đầy cho bộ sản phẩm là 5.012s. 33 Hình 3.23: Nơi điền đầy cuối cùng 34 Hình 3.24: Mơ phỏng áp suất điền đầy 34 Hình 3.25: Mơ phỏng lỗi đường hàn trên sản phẩm. 35 Hình 3.26: Lỗi bọt khí 36 Hình 3.27: Mơ phỏng sự co rút thể tích 36 Hình 3.28: Mơ phỏng lực kẹp khuơn. 37 Hình 3.29: Mơ phỏng cong vênh của chi tiết. 37 Hình 3.30: Mơ phỏng độ đơng đặc của chi tiết. 38 Hình 4.1: Mơ phỏng bộ khuơn trên unigraphics 39 Hình 4.2: Kích thước tổng quan của khuơn 40 Hình 4.5: Tấm đẩy 41 Hình 4.6: Tấm giữ 41 Hình 4.7: Tấm lịng khuơn âm 41 Hình 4.8: Lịng khuơn dương 41 Hình 4.9: Gối đỡ 41 Hình 4.3: Tấm kẹp trên 41 Hình 4.4: Tấm kẹp dưới 41 Hình 4.10: Bạc cuống phun 42 Hình 4.11: Vịng định vị 42 Hình 4.12: Lị xo 42 Hình 4.13: Bạc dẫn Ø16x30 42 Hình 4.14: Chốt dẫn hướng Ø16x80 42 Hình 4.15: Chốt hồi Ø12x84 42 Hình 4.16: Ty đẩy Ø4x80 42 Hình 4.17: Ty giật đuơi keo Ø4x77 42 Hình 4.18: Bulơng M8x28 (tấm đẩy) 42 Hình 4.19: Bulơng M12x45 (tấm kẹp trên) 42 x
13. Hình 4.20: Bulong M6 43 Hình 4.21: Bản vẽ gối đỡ 44 Hình 4.22: Bản vẽ tấm kẹp dưới 46 Hình 4.23: Bản vẽ tấm kẹp trên 47 Hình 4.24: Bản vẽ khuơn cố định 49 Hình 4.25: Bản vẽ khuơn di động 51 Hình 4.26: Bản vẽ tấm đẩy 53 Hình 4.27: Bản vẽ tấm giữ 54 Hình 4.28: Dũa kim cương 56 Hình 4.29: Dũa nhỏ - mĩc 56 Hình 4.30: Máy khoan tay 57 Hình 4.31: Đá mài các loại 57 Hình 4.32: Sáp mài 57 Hình 4.33: Giấy nhám 57 Hình 4.34: Hĩa chất đánh bĩng Metal Polish - AutoSol 57 Hình 4.35: Khuơn dương 58 Hình 4.36: Khuơn âm 58 Hình 4.37: Gối đỡ 59 Hình 4.38: Ti đẩy, trục dẫn hướng, lị xo 59 Hình 4.39: Vịng định vị, bạc cuống phun 60 Hinh 4.40: Khuơn lắp ráp sau khi thiết kế 60 Hình 5.1: Máy ép nhựa 65 Hình 5.2: Máy đo độ bền kéo Instron 3369 65 Hình 5.3: Mẫu thí nghiệm. 66 Hình 5.4: Máy đo độ bền kéo instron 3369 66 Hình 5.5: Thí nghiệm uốn trên máy instron 3369 66 Hình 5.6: Mẫu kéo sau khi thí nghiệm. 67 Hình 5.7: Biểu đồ kéo vật liệu nhựa [6] 67 Hình 5.8: Bản vẽ phần xuất hiện đường hàn 68 Hình 5.9: Biểu đồ giới hạn độ bền kéo theo nhiệt độ khuơn 70 Hình 5.10: Biểu đồ giới hạn độ bền kéo theo nhiệt độ nhựa 71 Hình 5.11: Biểu đồ giới hạn độ bền kéo theo áp suất phun 72 xi
14. DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3. 1: Khối lượng sản phẩm 31 Bảng 4. 1: Khối lượng các tấm khuơn 43 Bảng 4. 2: Số lượng các tấm khuơn 44 Bảng 4. 3: Gia cơng gối đỡ 45 Bảng 4. 4: Phiếu cơng nghệ gia cơng gối đỡ 45 Bảng 4. 5: Gia cơng tấm kẹp dưới 46 Bảng 4. 6: Phiếu cơng nghệ gia cơng tấm kẹp dưới 47 Bảng 4. 7: Gia cơng tấm kẹp trên 48 Bảng 4. 8: Phiếu cơng nghệ gia cơng tấm kẹp trên 48 Bảng 4. 9: Gia cơng khuơn cố định 49 Bảng 4. 10: Phiếu cơng nghệ gia cơng khuơn cố định 50 Bảng 4. 11: Gia cơng khuơn di động 51 Bảng 4. 12: Phiếu cơng nghệ gia cơng khuơn di động 52 Bảng 4. 13: Gia cơng tấm đẩy 53 Bảng 4. 14: Phiếu cơng nghệ gia cơng tấm đẩy 54 Bảng 4. 15: Gia cơng tấm giữ 55 Bảng 4. 16: Phiếu cơng nghệ gia cơng tấm giữ 55 Bảng 5. 1: Khoảng khảo sát 62 Bảng 5. 2: Các thơng số giữ cố định 63 Bảng 5. 3: Lực kéo phá hoại 69 Bảng 5. 4: Kết quả kéo (5 trường hợp đầu) 69 Bảng 5. 5: Kết quả kéo (5 trường hợp tiếp theo) 69 Bảng 5. 6: Kết quả kéo (5 trường hợp cuối) 70 xii
15. Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan hướng nghiên cứu 1.1.1. Các đề tài nghiên cứu trong nước - Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ khuơn đến quá trình giải nhiệt khơng liên tục của khuơn phun ép nhựa” năm 2014 – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. - Đề tài “Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dài dịng chảy của nhựa lỏng trong khuơn phun ép nhựa”. Đề tài được thực hiện Th.s Dương Thị Vân Anh – trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. Trong qui trình phun ép nhựa, khi vận hành máy ép để sản xuất sản phẩm nhựa hàng loạt, việc lựa chọn nhiệt độ hợp lý sẽ giúp nhựa lỏng dễ dàng điền đầy lịng khuơn, giảm các khuyết tật của sản phẩm nhựa, đặc biệt đối với sản phẩm cĩ bề dày nhỏ (thành mỏng) và chiều dài lớn. Với nghiên cứu này, nhĩm tác giả sẽ gia nhiệt nước giải nhiệt khuơn ở những nhiệt độ nhất định, rồi đưa nước vào hệ thống giải nhiệt khuơn, làm thay đổi nhiệt độ khuơn, để tìm hiểu và đánh giá mối liên hệ giữa nhiệt độ khuơn và chiều dài dịng chảy của nhựa lỏng điền đầy lịng khuơn. Sau quá trình thí nghiệm, chiều dài sản phẩm sẽ được tiến hành đo kiểm. Qua quá trình nghiên cứu, các kết quả cho thấy nhiệt độ càng cao sẽ giúp tăng chiều dài dịng chảy. Ngồi ra, với phần mềm mơ phỏng Moldflow, quá trình nhựa nĩng chảy vào lịng khuơn với các giá trị nhiệt độ khác nhau cĩ thể được dự đốn khá chính xác. - Nghiên cứu “Ảnh hưởng của nhiệt độ khuơn và nhiệt độ nhựa tới độ cong vênh của sản phẩm dạng tấm” 1
16. Đề tài được thực hiện bởi Ths. Lê Võ – trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM. Trong qua trình ép phun, thơng số nhiệt độ khuơn và nhiệt độ phun ảnh hưởng lớn tới độ cong vênh của sản phẩm, đặc biệt là với các sản phẩm dạng tấm. Với đề tài này, tác giả khảo sát cùng nhiệt độ khuơn từ 30 – 90oC và vùng nhiệt độ nhựa từ 200 oC tới 280 oC để đánh giá ảnh hưởng của 2 thơng số này. Kết quả đề tài chỉ ra rằng: khi tăng nhiệt độ từ 30 – 90 oC, độ cong vênh của sản phẩm thay đổi khơng đáng kể, vì thế cĩ thể sử dụng phương pháp tang nhiệt độ khuơn cho điền đầy lịng khuơn. Khi tăng nhiệt độ nhựa từ 200 – 280 oC, độ cong vênh của sản phẩm thay đổi đáng kể. chiều dày của sản phẩm cĩ ảnh hưởng lớn đến độ cong vênh của sản phẩm nhựa dạng tấm. Khi tăng chiều dày từ 1.0 mm đến 2.5 mm, độ cong vênh đã giảm từ 1.59 mm xuống 0.27 mm. - Luận văn tốt nghiệp Đại học của nhĩm sinh viên Bùi Thanh Tuấn, Vịng Viễn Giang, Phan Dỗn Lợi, và Trần Văn Dũng với đề tài: “Thiết kế và chế tạo khuơn ép dùng trong nghiên cứu đường hàn trên sản phẩm nhựa”. Trong luận văn này, nhĩm nghiên cứu đã bước đầu nâng cao nhiệt độ của bề mặt khuơn đến 90C và quan sát sự thay đổi của đường hàn, cũng như hiện tượng tụ khí (air trap) tại đường hàn. Kết quả cho thấy khi tăng nhiệt độ khuơn, tính thẩm mỹ của đường hàn được cải thiện, đường hàn sẽ mờ đi. Tuy nhiên, khi nhiệt độ cao hơn 80C, hilll;ện tượng tụ khí sẽ xuất hiện cãng rõ hơn. Tuy nhiên, đến hiện nay, lĩnh vực điều khiển nhiệt độ khuơn chỉ được hiểu và thực hiện theo hướng giải nhiệt cho khuơn, với mục tiêu quan trọng nhất là làm nguội khuơn trong thời gian ngắn nhất. Ngược lại, quá trình gia nhiệt cho khuơn vẫn chưa được quan tâm đúng mức. Do đĩ, thực trạng của sản xuất sản phẩm nhựa tại Việt Nam chỉ dừng lại ở nhĩm các sản phẩm đơn giản, chất lượng thấp, và chủ yếu tập trung vào lĩnh vực hàng tiêu dùng. Ngồi ra, khả năng hạn chế các khuyết tật cho 2
17. sản phẩm nhựa theo phương pháp gia nhiệt cho khuơn vẫn chưa được xem xét và ứng dụng. 1.1.2. Các đề tài nghiên cứu ngồi nước - Đề tài “Influence of injection molding parameters on the electrical resistivity of polycarbonate filled with multi-walled carbon nanotubes” – năm 2008. Đề tài được thực hiện bởi Tobias Villmow, Sven Pegel, Petra Pưtschke. Nhĩm tác giả sử dụng 2 vật liệu polycarbonate với 2% và 5% ống nano carbon để nghiên cứu tính dẫn điện của 2 sản phẩm bằng cách thay đổi các thơng số: áp suất giữ, vận tốc phun, nhiệt độ khuơn, nhiệt độ phun đến tính dẫn điện bề mặt cũng như điện trở suất của 2 vật liệu. Kết quả cho thấy yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến điện trở suất của cả mẫu vật liệu trên là vận tốc phun và nhiệt độ phun. Với mẫu 2% ống nano carbon cĩ tới 5 vùng cĩ điện trở khác nhau, cịn với mẫu 5% ống nano carbon cĩ 2 vùng cĩ điện trở suất khác nhau. Quan sát qua kính hiển vi điện tử, kết quả cho thấy khi vận tốc phun cao và nhiệt độ phun thấp sẽ giúp ơng Nano carbon định hướng tốt hơn dẫn đến tính dẫn điện cao hơn. - Đề tài “The Influence of molding condition on the shrinkage and roundness of injection molded parts” – năm 2009. Đề tài được thực hiện bởi Mustafa Kurt, Yusuf Kaynak, Omer S. Kamber, Bilcen Mutlu, Barkin Bakir, Ugur Koklu. Trong quá trính phun ép nhựa, sự co ngĩt ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm. Việc lựa chọn các thơng số ép phun hợp lý sẽ giúp giảm thiểu tối đa nhược điểm này. Với nghiên cứu này, nhĩm tác giả tiến hành thay đổi các thơng số: áp suất phun, nhiệt độ phun và thời gian làm nguội để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố này đến độ co ngĩt và độ trịn của sản phẩm bằng phương pháp thực nghiệm. Ngồi ra nhĩm tác giả cũng đánh giá được mơi quan hệ giữa ba thơng số trên. 3
18. Qua quá trình nghiên cứu, các kết quả cho thấy áp suất phun và nhiệt độ phun là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến độ co ngĩt qua đĩ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Kết luận: Qua phân tích tổng quan thấy rằng: chưa cĩ cơng trình nào nghiên cứu ảnh hưởng của thơng số ép phun bao gồm: áp suất phun, nhiệt độ phun và nhiệt độ khuơn tới độ bền kéo của vật liệu nhựa. Với đề tài nghiên cứu này, tác giả thiết kế, chế tạo bộ khuơn ép phun mẫu uốn theo tiêu chuẩn ASTM D638, thí nghiệm kéo lấy số liệu thực nghiệm, xử lý số liệu thực nghiệm và xây dựng biểu đồ thực nghiệm. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài - Những sản phẩm của cơng nghệ phun ép ngày càng phổ biến hiện nay. Bằng cách quan sát một cách thơng thường nhất, cĩ 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 cơng nghệ phun nhựa. Các sản phẩm này đều đa dạng về màu sắc, kiểu dáng gĩp 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 cơng nghệ phun ép đã trở thành một phần khơng thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta. Khi sự phát triển của cơng nghệ phun ép 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 kéo của sản phẩm. - Trong cơng nghệ phun ép, các thơng số phun ép giữ vai trị rất quan trọng đến chất lượng của sản phẩm ép ra nhưng các thơng số phun ép hiện nay chủ yếu được ép theo kinh nghiệm để cho ra sản phẩm mà khơng đánh giá được chất lượng độ bền của sản phẩm. Để cĩ thể đánh giá được ảnh hưởng của các thơng số phun ép đến độ bền kéo của vật liệu và tăng hiệu quả cho quá trình phun ép thì cần thiết phải cĩ một cơng trình nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng của các thơng số phun ép tới độ bền kéo của vật liệu nhựa. 4
19. 1.3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế 1.3.1. Ý nghĩa khoa học - Sản phẩm của đề tài được dùng cho nghiên cứu độ bền kéo của các vật liệu khác nhau trong cơng nghệ ép phun. - Từ kết quả thí nghiệm, biểu đồ thực nghiệm cĩ thể xây dựng được thơng số phun ép tối ưu dùng cho ngành phun ép nhựa. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Từ biểu đồ thực nghiệm giúp ép ra những sản phẩm cĩ độ bền kéo mong muốn. - Bộ khuơn ép thiết kế theo tiêu chuẩn Futaba được dùng để chế tạo ra các mẫu ứng dụng cho nghiên cứu các sản phẩm khác. 1.4. Mục đích nghiên cứu, khách thể nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu 1.4.1. Mục đích nghiên cứu - Hiểu về cơng nghệ phun ép. - Nghiên cứu tiêu chuẩn thiết kế khuơn Futaba. - Tìm hiểu tiêu chuẩn ASTM D638 lựa chọn thiết kế mẫu để thí nghiệm. - Tìm hiểu độ bền kéo sản phẩm và vật liệu PA66 + 30% Glass Fiber. - Thiết kế và gia gia cơng chế tạo ra bộ khuơn theo tiêu chuẩn Futaba dùng cho thí nghiệm đo độ bền kéo. - Đánh giá ảnh hưởng của các thơng số ép phun tới độ bền kéo của vật liệu nhựa PA6 + 30% sợi thủy tinh (Glass fiber). - Đưa ra được biểu đồ thực nghiệm về ảnh hưởng của các thơng số phun ép tới độ bền kéo của vật liệu PA6 + 30% Glass Fiber. 1.4.2. Khách thể nghiên cứu - Vật liệu nhựa PA6 + 30% Glass fiber. - Các thơng số phun ép: áp suất phun, nhiệt độ phun, nhiệt độ nhựa. 5
20. 1.4.3. Đối tượng nghiên cứu - Độ bền kéo của vật liệu nhựa PA6 + 30% sợi thủy tinh. 1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài 1.5.1. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơng nghệ gia cơng khuơn mẫu và cơng nghệ phun ép nhựa. - Nghiên cứu về tiêu chuẩn Futaba. - Phân tích sản phẩm trên phần mềm Moldflow 2014. - Nghiên cứu thiết kế bộ khuơn ép nhựa trên module Mold Wizard của phần mềm Unigraphics. - Lập trình gia cơng bộ khuơn trên phần mềm NX (Unigraphics). - Gia nhiệt cho bộ khuơn bằng máy gia nhiệt nước nĩng. - Ép sản phẩm trên máy ép nhựa SW – 120B SHINE WELL - Thí nghiệm, xử lý số liệu và vẽ biểu đồ thực nghiệm về ảnh hưởng của 3 yếu tố: áp suất phun, nhiệt độ nhựa, nhiệt độ khuơn tới độ bền kéo của vật liệu PA6 +30% sợi thủy tinh. 1.5.2. Giới hạn đề tài Đề tài nghiên cứu sẽ tập trung giải quyết những vấn đề sau: - Thiết kế chế tao bộ khuơn theo tiêu chuẩn Futaba. - Chỉ thí nghiệm trên vật liệu nhựa PA6 + 30% sợi thủy tinh. - Chỉ thay đổi các thơng số phun ép: áp suất phun, nhiệt độ khuơn, nhiệt độ nhựa. - Sử dụng phương pháp phun ép trực tiếp tạo ra sản phẩm. 1.6. Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: - Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: thu thập các thơng tin cĩ liên quan đến đề tài và tổng hợp theo từng phần cụ thể. - Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: 6
21. Phương pháp thực nghiệm khoa học: tiến hành các thí nghiệm thực nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng đến độ bền kéo của vật liệu nhựa. Phương pháp giả thuyết khoa học: đặt giả thuyết ảnh hưởng của các thơng số phun ép đến độ bền kéo của PA6 + 30% glass fiber và chứng minh cho giả thuyết này. 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4