Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu khuôn đến quá trình giải nhiệt cho tấm khuôn dương với hệ thống Baffle (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu khuôn đến quá trình giải nhiệt cho tấm khuôn dương với hệ thống Baffle (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 HUỲNH VĂN LỢI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU KHUÔN ĐẾN QUÁ TRÌNH GIẢI NHIỆT CHO TẤM KHUÔN DƯƠNG VỚI HỆ THỐNG BAFFLE NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 06520103 S K C0 0 4 8 8 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2016
2. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Huỳnh Văn Lợi Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 24 – 06 – 1977 Nơi sinh: Tp.HCM Quê quán: Tp.HCM Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc : 121 Kp Phước Lai phường Trường Thạnh Quận 9 Thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 0903852492 E-mail: huynhvanloi1977@gmail.com 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 : Tại chức Thời gian đào tạo từ 05/2007 đến 05/2011 Nơi học (trường, thành phố) : Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học : Cơ khí chế tạo máy Tên đồ án : Giá đỡ Nơi bảo vệ đồ án : Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn : Th.sỹ Dương Bình Nam III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC : Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 06/2011 đến nay Công ty TNHH Sài Gòn Precision Kỹ sư sản xuất i
3. 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 chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 07 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Huỳnh Văn Lợi ii
4. LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến PGS.TS Đỗ Thành Trung,TS Phạm Sơn Minh đã tận tình trực tiếp hướng dẫn,định hướng và sửa chữa những thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin cảm ơn quý thầy trong Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dỗ giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại trường. Tôi xin cảm ơn phòng đào tạo cao học Trường học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi học tập cũng như thực hiện đề tài. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ,động viên nhiệt tình của các bạn học viên Cao học,ngành Kỹ thuật Cơ khí, khóa 2014-2016A Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh,và nhất là gia đình đã tạo điều kiện cho tôi học tập thật tốt. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 Học viên thực hiện luận văn Huỳnh Văn Lợi iii
5. TÓM TẮT Trong công nghệ ép phun sản phẩm nhựa, thời gian làm mát thường chiếm đến 70% chu kỳ.Do đó quá trình làm mát cho bề mặt khuôn được đề xuất nhằm giúp cho thời gian làm mát không kéo dài quá lâu.Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu khuôn đến quá trình giải nhiệt cho tấm khuôn dương với hệ thống Baffle ” sẽ giải quyết phần nào vấn đề nói trên. Mục đích của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu khuôn, lưu lượng dòng chảy, hình dáng và kích thước khuôn, và hình dáng kênh giải nhiệt đến quá trình điều khiển nhiệt độ cho tấm khuôn dương với hệ thống Baffle. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu về lý thuyết truyền nhiệt, lý thuyết khuôn mẫu. Kết quả của quá trình mô phỏng trên phần mềm kết hợp với đo đạt thực tế nhiệt độ bề mặt khuôn. Thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm công nghệ khuôn mẫu của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM. Từ khóa: ép phun, gia nhiệt cục bộ, điều khiển nhiệt độ cho lòng khuôn, nhiệt độ khuôn, truyền nhiệt. iv
6. ABSTRACT In injection molding field, cooling time often accounted for 70% of that cycle.Therefore cooling process for the mold surface was presented to help to mold cooling time not too long.Topic '' To study the effect of the structure to the process of cooling the mold to mold positive plate Baffle System " explained this problem. The purpose of this Project is studying the effect of mold material, flow rate of water, mold geometry, and cooling channel design on the dynamic mold temperature control of the core plate Baffle System. The content and methodology of the research relate to heat transfer, mouldingand theories. the results of simulation combined with the actual mould surface temperature measuring process. The experiment was carried out in molding technology in the laboratory of the Ho Chi Minh CityUniversity of Technology and Education. Key words: injection molding, local heating, temperature control for mold cavity , mould temperature ,heat transfer. v
7. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Xác nhận của cán bộ hướng dẫn Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Abstract v Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt x Danh sách các hình xi Danh sách các bảng xv Chương 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu , các nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố 1 1.1.1 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 1 1.1.1.1 Các nghiên cứu ngoài nước 1 1.1.1.2 Các nghiên cứu trong nước 2 1.2 Tính cấp thiết của đề tài 3 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn 3 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 3 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 4 1.4 Mục đích nghiên cứu 4 1.5 Đối tượng nghiên cứu 4 1.6 Phạm vi nghiên cứu 4 1.7 Phương pháp nghiên cứu 5 1.7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 5 vi
8. 1.7.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 5 1.8 Kết cấu của luận văn 5 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 2.1 Tổng quan về khuôn ép phun 6 2.1.1 Khái niệm chung về khuôn 6 2.1.2 Kết cấu chung 1 bộ khuôn 6 2.1.3 Phân loại khuôn ép phun 8 2.1.3.1 Khuôn 2 tấm 8 2.1.3.2 Khuôn 3 tấm 9 2.1.3.3 Khuôn nhiều tầng 11 2.2 Hệ thống nhiệt trong khuôn ép phun 12 2.3 Yêu cầu chung về hệ thống nhiệt trong khuôn ép phun 13 2.4 Gia nhiệt bằng chất lỏng 15 2.4.1 Nước 15 2.4.2 Dầu 15 2.5 Thiết kế hệ thống kênh làm nguội 16 2.5.1 Các bộ phận trong hệ thống 16 2.5.2 Những lưu ý khi thiết kế 17 2.6 Hệ thống kênh dẫn nước 18 2.6.1 Hệ thống làm nguội cho khuôn dương 20 2.6.1.1 Hệ thống vách phẳng và vách xoắn làm nguội (Baffle) 20 2.6.1.2 Hệ thống vòi phun 21 2.6.1.3 Hệ thống lỗ nghiêng 22 2.6.1.4 Hệ thống xoắn ốc 24 2.6.1.5 Chốt làm nguội 24 2.6.1.6 Ống nhiệt 26 2.7 Bố trí kênh dẫn nước 27 2.7.1 Bố trí liên tục 27 2.7.2 Bố trí song song 28 vii
9. 2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến chu kỳ làm nguội 29 2.8.1 Hình dạng và kích thước sản phẩm 29 2.8.2 Bề dày sản phẩm 30 2.8.3 Vật liệu nhựa 30 2.8.4 Kiểu dáng và kích thước của cổng phun và runner 30 2.8.5 Vật liệu chế tạo khuôn 30 2.9 Hiệu suất làm nguội 31 2.9.1 Kết cấu và vật liệu khuôn 31 2.9.2 Hình dáng hình học và kích thước kênh làm nguội 32 2.9.3 Số lượng kênh 32 2.9.4 Lưu lượng nước làm nguội 32 2.10 Các phương thức trao đổi nhiệt 33 2.10.1 Dẫn nhiệt 33 2.10.2 Đối lưu nhiệt 33 2.10.2.1 Định nghĩa và phân loại 33 2.10.2.2 Công thức tính nhiệt cơ bản 34 2.10.2.3 Hệ số tỏa nhiệt α 34 2.10.3 Bức xạ nhiệt 35 2.11 Truyền nhiệt 35 2.11.1 Khái niệm 35 2.11.2 Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng 35 2.11.3 Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường ống 36 Chương 3 MÔ PHỎNG PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ TRONG KHUÔN DƯƠNG 37 3.1 Mô hình 37 3.1.1 Hệ thống kênh dẫn nước không sử dụng hệ thống Baffle 39 3.1.2 Hệ thống kênh dẫn nước có sử dụng hệ thống Baffle 40 3.2 Điều kiện biên 41 3.3 Mô hình lưới 43 3.4 Kết quả mô phỏng và phân tích 46 viii
10. 3.4.1 Ảnh hưởng của kênh dẫn nước ( có và không có Baffle) 46 3.4.2 Ảnh hưởng chiều cao khuôn h đến nhiệt độ khuôn 48 3.4.2.1 Vật liệu thép 48 3.4.2.2 Vật liệu nhôm 51 3.4.2.3 Vật liệu đồng 54 3.4.3 Ảnh hưởng bề dày khuôn t đến nhiệt độ khuôn 57 3.4.3.1 Vật liệu thép 57 3.4.3.2 Vật liệu nhôm 60 3.4.3.3 Vật liệu đồng 64 3.4.4 Ảnh hưởng góc khuôn α đến nhiệt độ khuôn 69 3.4.4.1 Vật liệu thép 69 3.4.4.2 Vật liệu nhôm 72 3.4.4.3 Vật liệu đồng 76 3.4.5 Ảnh hưởng vật liệu đến nhiệt độ khuôn 79 3.5 Nhận xét kết quả mô phỏng 80 Chương 4 THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH GIẢI NHIỆT CỦA TẤM KHUÔN 4.1 Mô hình thí nghiệm 84 4.2 Tiến hành thí nghiệm 87 4.2.1 Thiết bị thí nghiệm 87 4.2.2 Các bước tiến hành thí nghiệm 89 4.3 Kết quả thí nghiệm 89 4.4 So sánh kết quả mô phỏng và thí nghiệm 90 4.5 So sánh kết quả thí nghiệm giữa khuôn thép và khuôn nhôm 92 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 93 5.1 Kết quả đạt được của luận văn 93 5.2 Hướng phát triển 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC 97 ix
11. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIỀT TẮT CAD : Computer Aided Design CAM : Computer Aided Manufacturing CFD : Computer Fluid Dynamic CFX : Computational Fluid Xerography x
12. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1. Khuôn âm và khuôn dương ở trạng thái đóng 6 Hình 2.2. Kết cấu của bộ khuôn 7 Hình 2.3. Cấu tạo khuôn hai tấm 8 Hình 2.4. khuôn 3 tấm 2 lòng khuôn ở quy trình mở khuôn 10 Hình 2.5. Thời gian làm nguội chiếm phần lớn thời gian chu kỳ 12 Hình 2.6. Hệ thống làm nguội hoàn chỉnh 16 Hình 2.7. Hệ thống làm nguội trên khuôn 17 Hình 2.8. Bố trí kênh dẫn nguội làm nguội đều sản phẩm 17 Hình 2.9. Dòng chảy rối trao đổi nhiệt tốt hơn 18 Hình 2.10. Hệ thống kênh dẫn nước cơ bản gồm 2 đường song song 18 Hình 2.11. Hệ thống kênh dẫn làm nguội 4 phía 19 Hình 2.12. Hệ thống kênh dẫn bao quanh sản phẩm hình tròn xoay 19 Hình 2.13. Kích thước tối ưu thiết kế kênh dẫn nước 20 Hình 2.14. Hệ thống vách phẳng làm nguội (Baffle) 20 Hình 2.15. Hệ thống vách xoắn làm nguội (Baffle) 21 Hình 2.16. Hệ thống có 1 vòi phun trên khuôn 21 Hình 2.17. Hệ thống có nhiều vòi phun trên khuôn 22 Hình 2.18. Hệ thống có 2 lỗ nghiêng 23 Hình 2.19. Hệ thống có nhiều lỗ nghiêng kết hợp 23 Hình 2.20. Hệ thống lỗ bậc trên khuôn 24 Hình 2.21. Hệ thống xoắn ốc trên khuôn 24 Hình 2.22. Làm nguội bằng không khí 24 Hình 2.23. Làm nguội bằng ống dẫn nhiệt 25 xi
13. Hình 2.24. Nguyên lí hoạt động của chốt làm nguội 25 Hình 2.25. Nguyên lí hoạt động của ống nhiệt 26 Hình 2.26. Kích thước lõi khuôn khi đặt các hệ thống nhiệt 27 Hình 2.27. Hệ thống kênh nước với bố trí liên tục 28 Hình 2.28. Hệ thống kênh nước với kiểu bố trí song song kết hợp vòi phun 29 Hình 2.29. Kích thước kênh làm nguội cho thiết kế 32 Hình 2.30. Đối lưu nhiệt tự nhiên 34 Hình 2.31. Đối lưu nhiệt cưỡng bức 34 Hình 2.32. Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng 35 Hình 2.33. Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường ống 36 Hình 3.1. Kích thước mô hình mô phỏng 38 Hình 3.2. Mô hình 3D 38 Hình 3.3. Kích thước kênh nước không sử dụng hệ thống Baffle 39 Hình 3.4. Hình 3D của mô hình kênh nước không sử dụng hệ thống Baffle cắt ở mặt phẳng A-A 39 Hình 3.5. Kích thước kênh nước sử dụng hệ thống Baffle 40 Hình 3.6. Hình 3D của mô hình kênh nước sử dụng hệ thống Baffle cắt ở mặt phẳng A-A 40 Hình 3.7. Thông số chia lưới cho các mô hình 41 Hình 3.8. Nhiệt độ khuôn ban đầu 42 Hình 3.9. Thông số lưu lượng lưu chất 42 Hình 3.10. Mô hình lưới có sử dụng Inflation 43 Hình 3.11. Vào môi trường Inflation 43 Hình 3.12. Đưa các thông số vào Inflation 44 Hình 3.13. Cách chọn một đối tượng 44 Hình 3.14. Bảng thông số chia lưới 44 Hình 3.15. Bảng thông số chia lưới sau khi thiết lập 45 xii
14. Hình 3.16. Mô hình chia lưới đặc biệt ANSYS CFX 45 Hình 3.17. Vị trí 2 điểm P1 và P2 46 Hình 3.18. Biểu đồ nhiệt độ tại điểm P1và P2 của khuôn vật liệu thép có và không có Baffle 46 Hình 3.19. Biểu đồ nhiệt độ tại điểm P1và P2 của khuôn vật liệu nhôm có và không có Baffle. 47 Hình 3.20. Biểu đồ nhiệt độ tại điểm P1và P2 của khuôn vật liệu đồng có và không có Baffle. 47 Hình 3.21. Đồ thị nhiệt độ của thép tại điểm P1 và P2 , h(10-50 mm) 48 Hình 3.22. Đồ thị nhiệt độ của nhôm tại điểm P1 và P2 , h(10-50 mm) 51 Hình 3.23. Đồ thị nhiệt độ của đồng tại điểm P1 và P2 , h(10-50 mm) 54 Hình 3.24. Đồ thị nhiệt độ của thép tại điểm P1 và P2 , t(1-5 mm) 57 Hình 3.25. Đồ thị nhiệt độ của nhôm tại điểm P1 và P2 , t(1-5 mm) 60 Hình 3.26. Đồ thị nhiệt độ của đồng tại điểm P1 và P2 , t(1-5 mm) 64 Hình 3.27. Đồ thị nhiệt độ của thép tại điểm P1 và P2 , α(91-950) 69 Hình 3.28. Đồ thị nhiệt độ của nhôm tại điểm P1 và P2 , α(91-950) 72 Hình 3.29. Đồ thị nhiệt độ của đồng tại điểm P1 và P2 , α(91-950) 76 Hình 3.30. Đồ thị nhiệt độ của thép,nhôm,đồng tại điểm P1 và P2 79 Hình 3.31. Kích thước chi tiết thân khuôn 82 Hình 3.32. Kích thước chi tiết lõi khuôn 83 Hình 3.33. Kích thước lắp ráp cho hai chi tiết lõi và thân khuôn 83 Hình 4.1. Thân khuôn vật liệu thép sau khi gia công 84 Hình 4.2. Thân khuôn vật liệu nhôm sau khi gia công 84 Hình 4.3. Lõi khuôn vật liệu thép sau khi gia công 85 Hình 4.4. Lõi khuôn vật liệu nhôm sau khi gia công 85 xiii
15. Hình 4.5. Các chi tiết tấm khuôn dương vật liệu thép 85 Hình 4.6. Các chi tiết tấm khuôn dương vật liệu nhôm 86 Hình 4.7. Tấm khuôn dương vật liệu thép và nhôm sau khi lắp ráp 86 Hình 4.8. Sơ đồ thí nghiệm 87 Hình 4.9. Biểu đồ nhiệt độ tại điểm P1 và P2 của khuôn vật liệu thép 90 Hình 4.10. Biểu đồ nhiệt độ tại điểm P1 và P2 của khuôn vật liệu nhôm 91 Hình 4.11. Biểu đồ kết quả nhiệt độ thí nghiệm tại hai điểm P1 và P2 của khuôn vật liệu thép và khuôn vật liệu nhôm 92 xiv
16. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1. Nhiệt độ khuôn cho vật liệu 14 Bảng 2.2. Nhiệt độ làm việc của các loại môi chất 16 Bảng 2.3. Hệ số truyền nhiệt một số vật liệu 31 Bảng 2.4. Lưu lượng nước làm nguội kinh nghiệm 33 Bảng 3.1. Thông số vật liệu đưa vào mô phỏng 42 Bảng 3.2. Nhiệt độ tại mặt cắt A-A ở cuối quá trình gia nhiệt (20s) và giải nhiệt (40s) của vật liệu thép, h(10-50 mm) 49 Bảng 3.3. Nhiệt độ tại mặt cắt A-A ở cuối quá trình gia nhiệt (20s) và giải nhiệt (40s) của vật liệu nhôm, h(10-50 mm) 52 Bảng 3.4. Nhiệt độ tại mặt cắt A-A ở cuối quá trình gia nhiệt (20s) và giải nhiệt (40s) của vật liệu đồng, h(10-50 mm) 55 Bảng 3.5. Nhiệt độ tại mặt cắt A-A ở cuối quá trình gia nhiệt (20s) và giải nhiệt (40s) của vật liệu thép, t(1-5 mm) 58 Bảng 3.6. Nhiệt độ tại mặt cắt A-A ở cuối quá trình gia nhiệt (20s) và giải nhiệt (40s) của vật liệu nhôm, t(1-5 mm) 62 Bảng 3.7. Nhiệt độ tại mặt cắt A-A ở cuối quá trình gia nhiệt (20s) và giải nhiệt (40s) của vật liệu đồng, t(1-5 mm) 66 Bảng 3.8. Nhiệt độ tại mặt cắt A-A ở cuối quá trình gia nhiệt (20s) và giải nhiệt (40s) của vật liệu thép, α(91-950) 70 Bảng 3.9. Nhiệt độ tại mặt cắt A-A ở cuối quá trình gia nhiệt (20s) và giải nhiệt (40s) của vật liệu nhôm, α(91-950) 73 Bảng 3.10. Nhiệt độ tại mặt cắt A-A ở cuối quá trình gia nhiệt (20s) và giải nhiệt (40s) của vật liệu đồng, α(91-950). 77 xv
17. Bảng 4.1. Máy và thiết bị thí nghiệm 87 Bảng 4.2. Giá trị nhiệt độ thí nghiệm tại hai điểm P1và P2 của khuôn vật liệu thép ( 3 lần đo ) 89 Bảng 4.3. Giá trị nhiệt độ thí nghiệm tại hai điểm P1và P2 của khuôn vật liệu nhôm ( 3 lần đo ) 90 xvi
18. Chương 1 TỒNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu,các nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố 1.1.1 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1.1.1 Các nghiên cứu ngoài nước Điều khiển nhiệt độ khuôn là một trong các lĩnh vực được quan tâm trong ngành khuôn mẫu.Qua quá trình nghiên cứu,các kết quả nghiêng cứu sau đã được tập hợp và phân tích: - Đề tài “Development of Gas-Assisted Dynamic Mold Temperature Control System and Its Application for Micro Molding” [1] được thực hiện bởi Shia-Chung Chen, Jen-An Chang, Ying-Chieh Wang, Chun-Feng Yeh. Ưu điểm của nghiên cứu này :gia nhiệt và giải nhiệt từ 600C đến 1000C, 1100C, 1200C và trở về 600C bằng khí có thời gian của 1 chu kỳ ngắn hơn so với dùng nước gia nhiệt và giải nhiệt cho khuôn. - Đề tài “Effect of cooling system on the polymer temperature and solidification during injection molding”[2] được thực hiện bởi Hamdy Hassan, Nicolas Regnier, Cedric Lebot, Cyril Pujos, Guy Defaye.Đề tài nói lên sự ảnh hưởng hệ thống giải nhiệt trong chu kỳ ép phun.Các kết quả mô phỏng nói lên sự thay đổi nhiệt độ khuôn qua các chu kỳ. Hiệu quả của việc làm mát trên các kênh và ảnh hưởng của vị trí của nó trên nhiệt độ phân phối rộng khắp các polymer và các sản phẩm được nghiên cứu. Kết quả chỉ ra rằng khi làm mát các sản phẩm, hiệu suất làm mát được cải thiện. -Đề tài “Effect of cylcic cooling on power consumption of the injection moulding process”[3] được thực hiện bởi Kelly,Al,Coates,PD,Evans,R.Kết quả đạt được: làm mát bằng nước là phương pháp hiệu quả để kiểm tra nhiệt độ khuôn,thời gian chu kỳ ép phun ngắn nhất, chênh lệch nhiệt độ trên khuôn nhỏ làm mát theo chu kỳ giảm đáng kể so với làm mát liên tục. 1
19. Thiết kế và tối ưu hóa các kênh giải nhiệt thích hợp trong khuôn ép phun “Design and optimisation of conformal cooling channels in injection moulding tools” do nhóm tác giả D.E.Dimla, M.Camilotto, F.Miani thuộc đại học Bournemouth [4] . Mục tiêu chính của nghiên cứu này để thiết kế tối ưu và hiệu quả cho các kênh gia nhiệt và giải nhiệt thích hợp trong khuôn ép phun sử dụng FEA và phân tích truyền nhiệt.Mô hình CAD 3D của thành phần đặc trưng phù hợp với khuôn ép nhựa là thiết kế cốt lõi và các dụng cụ cần thiết để chỉnh sửa các sản phẩm được tạo ra.Đầu tiên xác định vị trí tốt nhất cho các cổng phun nhựa và sau đó các kênh giải nhiệt.Hai thành phần này ảnh hưởng nhiều nhất trong thời gian chu kỳ.Phân tích các mô hình cho thấy rằng những kênh giải nhiệt thích hợp có thời gian chu kỳ giảm đáng kể. 1.1.1.2 Các nghiên cứu trong nước Hiện nay, các doanh nghiệp Việt Nam, các đề tài nghiên cứu về lĩnh vực nhựa đã có định hướng về nghiên cứu tối ưu hóa quá trình giải nhiệt cho khuôn phun ép nhằm giải quyết bài toán về chi phí sản xuất trong ngành nhựa. Trong quá trình tìm hiểu, các doanh nghiệp Việt Nam đang trong quá trình khai thác một số phần mềm chuyên dùng cho mô phỏng quá trình gia công nhựa như: C-Mold, Moldflow, Moldex3D, Ngoài ra, trong nghiên cứu, đã có một số đề tài tìm hiểu và ứng dụng công cụ CAD – CAM – CAE được thực hiện như sau: Luận văn tốt nghiệp cao học của học viên Võ Bá Anh Đại (ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM)[5]: “Nghiên cứu phân tích truyền nhiệt cho khuôn ép nhựa để giảm thiểu sự biến dạng của sản phẩm”. Luận văn này đã đề cập đến việc thiết kế - mô phỏng quá trình hoạt động cấp nhiệt và giải nhiệt bằng nước cho tấm khuôn dương vật liệu thép, với sự hỗ trợ của phần mềm CREO Parametric 2.0 và ANSYS CFX. Kết quả đạt được của đề tài là thực hiện thành công bài mô phỏng truyền nhiệt trong khuôn ép nhựa sử dụng hệ thống nước để gia nhiệt và làm nguội lòng khuôn; đánh giá xu hướng và sự biến đổi nhiệt độ trong khuôn; đánh giá sai số và cách hạn 2
20. chế sai số khi thực hiện mô phỏng; Mô phỏng truyền nhiệt trong khuôn của một số sản phẩm khác. Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Ngọc Rin “Ứng dụng phần mềm Ansys Cfx mô phỏng quá trình truyền nhiệt trong khuôn phun ép nhựa”[6]. Đồ án này đã đề cập đến ảnh hưởng của vật liệu khuôn, lưu lượng dòng chảy, hình dáng và kích thước khuôn, và hình dáng kênh giải nhiệt đến quá trình điều khiển nhiệt độ cho tấm khuôn dương.Mô phỏng quá trình điều khiển nhiệt độ trong khuôn phun ép trên phần mềm ANSYS CFX. 1.2 Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, công nghệ ép phun đang là một trong những ngành phát triển nhanh và mạnh không chỉ riêng ở Việt Nam mà còn cả trên thế giới.Nhu cầu thị hiếu người tiêu dùng ngày càng cao,đòi hỏi sản phẩm có tính thẩm mỹ,chất lượng tốt,đa dạng,phong phú.Để làm được điều đó ngành nhựa cần cải tiến cái cũ,tìm ra các giải pháp mới.Hơn thế nữa sản phẩm nhựa đưa ra thị trường có sự cạnh tranh gay gắt về tính năng,chất lượng giá thành giữa các mặt hàng nhựa.Ngoài ra trong công nghệ ép phun thời gian và nguyên liệu là ưu tiên hàng đầu. Với các vấn đề được đặt ra như trên,cũng như được sự tin tưởng và giúp đỡ của giảng viên hướng dẫn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nên tác giả thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu khuôn đến quá trình giải nhiệt cho tấm khuôn dương với hệ thống Baffle”, nhằm mục đích nâng cao chất lượng,giảm giá thành, tiết kiệm nguyên vật liệu cho các sản phẩm nhựa. 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn 1.3.1 Ý nghĩa khoa học Qua quá trình nghiên cứu đề tài đã làm rõ được ảnh hưởng của kết cấu khuôn đến quá trình giải nhiệt cho tấm khuôn dương với hệ thống Baffle.Ngoài ra phân bố nhiệt tại mặt cắt khuôn A-A cũng được làm rõ và so sánh với nhiều giá trị thông số khuôn khác nhau. 3
21. 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu giúp xác định được nhiệt độ tại cuối quá trình giải nhiệt cho tấm khuôn dương với hệ thống Baffle. Kết quả nghiên cứu còn nêu lên ảnh hưởng của các thông số như chiều cao khuôn, bề dày khuôn, góc khuôn đến quá trình giải nhiệt cho tấm khuôn dương với hệ thống Baffle. 1.4 Mục đích nghiên cứu Mục đích chung : Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu, hình dáng và kích thước khuôn đến quá trình giải nhiệt cho tấm khuôn dương với hệ thống baffle. Mục đích cụ thể: Thiết kế tấm khuôn dương với hệ thống baffle. Mô phỏng quá trình điều khiển nhiệt độ tấm khuôn dương với hệ thống baffle trên phần mềm ANSYSWorkbench 14.0, vật liệu là thép,nhôm,đồng. Gia công hoàn chỉnh 2 bộ khuôn với hai vật liệu là thép và nhôm. Thí nghiệm,đánh giá quá trình giải nhiệt tấm khuôn đã gia công. 1.5 Đối tượng nghiên cứu Tấm khuôn dương với hệ thống baffle. Mô phỏng quá trình giải nhiệt cho tấm khuôn dương với hệ thống baffle.Nhằm hổ trợ phục vụ sản xuất tại các nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm nhựa được thuận lợi và dễ dàng hơn. 1.6 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu phân tích mô phỏng quá trình gia nhiệt và giải nhiệt tấm khuôn dương với hệ thống Baffle với các vật liệu là thép,nhôm,đồng trên modul CFX phần mềm ANSYS 14.0. Thông số mô phỏng trình gia nhiệt và giải nhiệt tấm khuôn dương với hệ thống Baffle : o Chiều cao tấm khuôn dương h = (10-50 mm) 4
22. S K L 0 0 2 1 5 4