Luận văn Nghiên cứu ảnh huởng của nhiệt ðộ ép phun ðến ðộ chính xác của lỗ trên sản phẩm nhựa thành mỏng (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu ảnh huởng của nhiệt ðộ ép phun ðến ðộ chính xác của lỗ trên sản phẩm nhựa thành mỏng (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 CAO HOÀI BẢO ANH NGHIÊN CỨU ẢNH HUỞNG CỦA NHIỆT ÐỘ ÉP PHUN ÐẾN ÐỘ CHÍNH XÁC CỦA LỖ TRÊN SẢN PHẨM NHỰA THÀNH MỎNG NGÀNH: KỸ THUẬT CO KHÍ - 60520103 S K C0 0 4 9 5 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 LUẬN VĂN THẠC SĨ CAO HOÀI BẢO ANH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ÉP PHUN ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA LỖ TRÊN SẢN PHẨM NHỰA THÀNH MỎNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CAO HOÀI BẢO ANH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ÉP PHUN ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA LỖ TRÊN SẢN PHẨM NHỰA THÀNH MỎNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
4. . BO GIAO DUC & EAO TAO cQwc uoA xA uOr cuu wcuia vrnr rvavr TRrroNG DAr Hoc s[r pHAM r? ruuAr- DOc lAp - Tu do - Hanh Phric ruAruH psd Hb cHi rvrrrun xAc NHAN c0a cAru B0 HrrgNG DAN Ho vi t6n hoc vi6n: Cao Ho)i BAo Anh MSHV: 1520401 Chuydn ng)nh: K! thuAt co khi Kh6a: 201.5 - 201.7 A T6n dii t)i: Nghi6n ciru Anh hu&ng cira nhi6t d0 6p phun ddn d6 chinh xdc cria 16 tr6n sAn phdm nhua thinh m6ng. Hgc viAn ild hodn thdnh LVTN theo ilfing y€u cku vb ndi dung vd hinh thirc (theo qui ilinh) cfia m6tludn vdn thgc si. Tp. Hb Chi Minh, ngdy 14 thdng 09 ndm 2016 Giing vi6n hu&ng din PGS.TS. Dd Thdnh Trung
5. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: CAO HOÀI BẢO ANH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 12/05/1985 Nơi sinh: Long An Quê quán: Long An Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 75KA-Ấp Vàm Kinh- Xã Bình An- Huyện Thủ Thừa- Tỉnh Long An. Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: baoanhdhck@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo: Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 08/2008 đến 03/2010 Nơi học: Trường Đại Học Công Nghiệp Thành TP Hồ Chí Minh. Ngành học: Công Nghệ Cơ Khí. Ngày & nơi thi tốt nghiệp: 09/03/2010 Trường Đại Học Công Nghiệp Thành TP Hồ Chí Minh. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 3/2010 đến nay Trường Cao Đẳng Nghề Long An Giáo viên Khoa Cơ khí i
6. 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 15 tháng 09 năm 2016 Cao Hoài Bảo Anh ii
7. LỜI CẢM ƠN Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, học trò kính gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến: - Thầy PGS.TS Đỗ Thành Trung - thầy hướng dẫn thực hiện luận văn đã tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện và động viên học trò trong suốt quá trình thực hiện. - Thầy TS. Phạm Sơn Minh - thầy hướng dẫn tận tình trong quá trình thiết kế khuôn chế tạo mẫu thử. - Thầy Th.S. Trần Minh Thế Uyên - thầy hướng dẫn tận tình trong quá trình thiết kế khuôn và gia công chế tạo mẫu thử. - Quý thầy, cô giảng dạy tại khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – bộ phận sau đại học – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ người thực hiện trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. - Kính gửi lời cảm ơn 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. - Ban giám hiệu và toàn thể giáo viên Trường Cao Đẳng Nghề Long An luôn quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học. - Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ và đóng góp ý kiến xây dựng giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận văn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, hỗ trợ và động viên quí báu của tất cả mọi người. Xin trân trọng cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2016 Học viên Cao Hoài Bảo Anh iii
8. TÓM TẮT Trong quá trình phun ép, nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa là những thông số rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến độ co rút và sai lệch hình dạng, đặc biệt là đối với các sản phẩm nhựa composite thành mỏng. Do đó, vấn đề đặt ra là phải tìm được khoảng nhiệt độ nhựa và nhiệt độ khuôn phù hợp để tạo ra sản phẩm có độ co rút và sai lệch hình dạng nhỏ nhất, nhằm nâng cao độ chính xác của sản phẩm nhựa. Để tăng nhiệt độ khuôn lên nhanh chóng, đáp ứng yêu cầu về sản lượng của quá trình ép phun, tạo ra nhiều mẫu thử ở những khoảng nhiệt độ khác nhau, đề tài đã đưa ra phương pháp gia nhiệt lòng khuôn bằng điện trở gia nhiệt với công suất 200W. Kết quả thí nghiệm cho thấy mỗi phút gia nhiệt thì nhiệt độ tăng lên 11oC, và có thể gia nhiệt lòng khuôn lên đến 120oC. Với các mức nhiệt độ khuôn khác nhau nhưng nhiệt độ nhựa không thay đổi và các mức nhiệt độ nhựa khác nhau nhưng nhiệt độ khuôn thay đổi, kết quả thí nghiệm đã xác định được nhiệt độ khuôn, nhiệt độ nhựa thích hợp để cho ra sản phẩm có độ co rút nhỏ nhất và đồng đều nhất. Khi nhiệt độ khuôn càng tăng thì độ co rút càng giảm và nhiệt độ nhựa càng tăng thì độ co rút cũng càng giảm. iv
9. ABSTRACT In injection molding process, mold and melt temperatures have very important effect to shrinkage and warpage of plastic products, especially with thin wall feature. This project aimed to identify the optimum range of melt and mold temperature to minimize shrinkage and warpage, thereby improving the dimensional accuracy of thin wall plastic parts. This project used a thermo-resistant 200W to heat the mold. Plastic products were produced with different samples and melt temperatures. Dimensions of different holes in products were collected and analyzed. With experimental measurements, every minute temperature rise 110C and the cavity can be heated up to 120°C in order to meet the needs of the experiment creating injection laboratory samples. As can be seen from the experiment data, in the condition of mold temperature differing and melt temperature remaining stable; and that of melt temperature differing and mold temperature differing, the suitable range of melt and mold temperature, which reduces its shrinkage and warpage, is identified. The results illustrate the fact that the melt and mold temperatures increase, the shrinkage and warpage declines. v
10. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt xi Danh sách các hình xii Danh sách các bảng xxviii Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài 1 1.1.1 Đặt vấn đề 1 1.1.2 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài nước 2 1.2 Tính cấp thiết của đề tài 11 1.3 Mục tiêu đề tài 12 1.4 Nhiệm vụ đề tài 13 1.5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và giới hạn của đề tài 13 1.6. Phương pháp nghiên cứu 14 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 vi
11. 2.1 Giới thiệu về công nghệ ép phun [1,3] 15 2.1.1 Khái niệm về công nghệ ép phun 15 2.1.2 Khả năng công nghệ 15 2.2 Tổng quan về máy ép phun 15 2.2.1Hệ thống hỗ trợ ép phun 16 2.2.2 Hệ thống phun 17 2.2.3 Hệ thống kẹp 17 2.2.4 Hệ thống điều khiển 18 2.2.5 Hệ thống khuôn 18 2.3 Tổng quan về khuôn ép nhựa [1, 3] 18 2.3.1 Khái niệm chung về khuôn ép nhựa 18 2.3.2 Kết cấu chung của một bộ khuôn 19 2.3.3 Phân loại khuôn ép phun 20 2.4 Tổng quan về một số loại nhựa thường dùng trong ép phun [7] 25 2.4.1 ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) 25 2.4.2 PC(Polycarbonat) 26 2.4.3 PS (Polystiren) 27 2.4.4 PA6 (polyamide 6 hay nilon 6, hay poly - ɛ - caproamide) 27 2.4.5 PA6 + 30%GF (Polyamide 6+30%Glass Fiber) 28 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ ép phun [3] 29 2.5.1 Nhiệt độ 29 vii
12. 2.5.2 Tốc độ phun 30 2.5.3 Áp suất phun 31 2.6 Lý thuyết truyền nhiệt [4] 32 2.6.1 Các phương thức trao đổi nhiệt 32 2.6.2 Trao đổi nhiệt đối lưu 33 Chƣơng 3. MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 35 3.1 Thiết kế sản phẩm thí nghiệm 35 3.2 Thiết kế các khối insert 36 3.3 Kết cấu bộ khuôn sau khi gia công 37 3.3.1 Bạc cuống phun 37 3.3.2 Vòng định vị 35 3.3.3 Tấm kẹp trước 38 3.3.4 Tấm khuôn âm, bạc dẫn hướng và đầu nối nước 39 3.3.5 Tấm lói (tấm tháo) và bạc dẫn hướng không vai 40 3.3.6 Tấm khuôn dương và chốt dẫn hướng 40 3.3.7 Các khối insert 41 3.3.8 Đầu nối nước làm nguội 42 3.3.9 Gối đỡ 43 3.3.10 Tấm giữ 43 3.3.11 Tấm đẩy 43 3.3.12 Tyren 44 viii
13. 3.3.13 Lòxo 44 3.3.14 Tấm kẹp sau 44 3.3.15 Lắp ráp phần khuôn cố định 45 3.3.16 Lắp ráp phần khuôn di động 45 3.3.17 Lắp ráp khuôn hoàn chỉnh 46 3.4 Phương pháp gia nhiệt cho lòng khuôn bằng điện trở (heater) 46 3.4.1 Khái quát về phương pháp gia nhiệt cho khuôn ép 46 3.4.2 Ưu nhược điểm của phương pháp gia nhiệt bằng điện trở gia nhiệt 47 3.4.3 Hệ thống gia nhiệt bằng điện trở gia nhiệt dùng trong thí nghiệm 47 3.4.4 Nguyên lý gia nhiệt cho quá trình ép phun 49 3.5 Máy chiếu biên dạng Tesa-Scope II 300V 50 3.6 Công thức tính độ co rút của các lỗ theo trục x 51 3.7 Khái quát máy phân tích nhiệt labsys EVO 52 3.8 Máy đo 3D ATOS ScanBox 54 3.9 Phương pháp đo 56 3.9.1 Phương pháp đo nhiệt vi sai (DSC) 56 3.9.2 Phương pháp đo độ tròn sản phẩm 57 3.9.3 Phương pháp đo độ co rút theo trục X 58 Chƣơng 4. THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 59 4.1 Thí nghiệm gia nhiệt và đo bề mặt lòng khuôn 59 4.2 Ép sản phẩm [7] 62 ix
14. 4.2.1 Điều kiện thí nghiệm cho các loại nhựa 62 4.2.2 Nhựa ABS, với nhiệt độ khuôn thay đổi 66 4.2.3 Nhựa ABS, với nhiệt độ nhựa thay đổi 67 4.2.4 Nhựa PA6+30%GF, với nhiệt độ khuôn thay đổi 69 4.2.5 Nhựa PA6+30%GF, với nhiệt độ nhựa thay đổi 70 4.2.6 Nhựa PS, với nhiệt độ khuôn thay đổi 72 4.2.7 Nhựa PS, với nhiệt độ nhựa thay đổi 73 4.2.8 Nhựa PC, với nhiệt độ khuôn thay đổi 75 4.2.9 Nhựa PC với nhiệt độ nhựa thay đổi 76 4.2.10 Nhựa PA6 với nhiệt độ khuôn thay đổi 78 4.2.11 Nhựa PA6 với nhiệt độ nhựa thay đổi 79 4.3 Phân tích kết quả đo mẫu 81 4.3.1 Kết quả đo nhiệt vi sai (DSC) 82 4.3.2 Kết quả đo độ tròn sản phẩm 99 4.3.3 Kết quả độ co rút theo trục X với nhiệt độ khuôn thay đổi 112 4.3.4 Kết quả độ co rút theo trục X với nhiệt độ nhựa thay đổi 143 4.3.5 So sánh độ co rút giữa nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa . 174 Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 191 5.1 Kết quả đạt được của đề tài 191 5.2 Hướng phát triển của đề tài 192 TÀI LIỆU THAM KHẢO 193 x