Luận văn Nghiên cứu phân bố nhiệt của bề mặt khuôn trong quá trình gia nhiệt bằng cảm ứng từ với “Ring Coil” (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu phân bố nhiệt của bề mặt khuôn trong quá trình gia nhiệt bằng cảm ứng từ với “Ring Coil” (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 TRỊNH VĂN QUỐC NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT CỦA BỀ MẶT KHUÔN TRONG QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG CẢM ỨNG TỪ VỚI “RING COIL” NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ– 60520103 S K C0 0 5 0 5 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 03/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH VĂN QUỐC NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT CỦA BỀ MẶT KHUÔN TRONG QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG CẢM ỨNG TỪ VỚI “RING COIL” NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ– 520103 Hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM SƠN MINH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 03/2016
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: TRỊNH VĂN QUỐC Giới tính: Nam. Ngày, tháng, năm sinh: 19/05/1991 Nơi sinh: Bình Định. Quê quán: Bình Định. Dân tộc: Kinh. Địa chỉ liên lạc: 41/6A, Đường 11, Kp3, P. Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP.HCM Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Điện thoại di động: 0913121905 E-mail: Vanquoc.spkt.1991@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian từ 09/2009 đến 09/2013 Nơi học: Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Ngành học: Cơ tin kỹ thuật. Tên đồ án tốt nghiệp: “Tối ưu hóa kết cấu dàn có kể đến độ tin cậy”. Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 21/07/2013. Đại học sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn: Th.S Lâm Phát Thuận. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Giảng viên khoa Cơ Khí 08/2013 - nay Thắng Động Lực i
4. 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.HCM, ngày tháng 05 năm 2016 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trịnh Văn Quốc ii
5. LỜI CẢM ƠN Một đề tài nghiên cứu không thể thành công nếu không có sự trợ giúp kết hợp với nỗ lực cố gắng của người nghiên cứu. Do đó, tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ của: Ban giám hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Khoa Cơ Khí. Thầy TS Phạm Sơn Minh cùng toàn thể quý thầy cô đã dạy và hướng dẫn nhiệt tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian theo học tại trường. Các bạn kỹ sư đồng nghiệp đã động viên ủng hộ tinh thần. Tuy thời gian thực hiện đề tài là 6 tháng nhưng do lượng kiến thức để phục vụ cho công tác nghiên cứu và thực hiện đề tài lại đòi hỏi một lượng kiến thức sâu rông nên quá trình thực hiện đề tài gặp nhiều khó khăn và hạn chế. Tuy vậy, với sự hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi của Thầy TS Phạm Sơn Minh và các bạn đồng nghiệp, tôi đã lĩnh hội được rất nhiều kiến thức mới, bổ ích để phục vụ cho ngành kỹ thuật cơ khí và công tác nghiên cứu sau khi ra trường. Vì vậy, một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô và các bạn. Xin chúc quý thầy cô cùng toàn thể các bạn luôn dồi dào sức khoẻ và thành công! TP.HCM, ngày tháng 05 năm 2016. Người cảm ơn Trịnh Văn Quốc iii
6. TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu phân bố nhiệt của bề mặt khuôn trong quá trình gia nhiệt bằng cảm ứng từ với Ring Coil” tìm hiểu về phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ sử dụng dạng cuôn dây là “Ring Coil”. Cụ thể, ở đây người nghiên cứu sẽ tiến hành khảo sát nhiệt độ trên bề mặt khuôn thay đổi như thế nào trong 3 trường cụ thể sau: - Khoảng cách giữa 2 mặt khuôn thay đổi. - Số vòng của “Ring Coil” thay đổi. - Khoảng cách giữa các vòng của “Ring Coil” thay đổi. Trong luận văn này tác giả sử dụng phần mềm Comsol để mô phỏng quá trình gia nhiệt và sau đó xuất ra kết quả là các biểu đồ nhiệt độ và hình ảnh phân bố nhiệt trên bề mặt khuôn. Sau cùng tác giả tiến hành thí nghiệm trên mô hình thực tế nhằm kiểm chứng các số liệu và hình ảnh đã đạt được. iv
7. ABSTRACT The project of " The research of the surface temperature distribution during the heating mold by induction from the Ring Coil" learning about methods of heating by induction coil shape using the "Ring Coil". Specifically, where the researcher will carry out a survey on the mold surface temperature in three specific cases: - The mold gap between the two sides face changed. - The number of turns on the "Ring Coil" change. - The distance between the rings of the "Ring Coil" change. In this research the author uses Comsol software to simulate the heating process and then export the results as graphs and photographs temperature distribution on the mold surface temperature. Finally the authors conducted experiments on actual models to verify the data and images are achieved. v
8. MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU x CHỮ VIẾT TẮT xi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: 1 1.2 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU: 2 1.3 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 4 1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI – ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 5 1.5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 5 1.6 CÁCH TIẾP CẬN – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6 1.7 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA NHIỆT 8 2.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GIA NHIỆT BẰNG CẢM ỨNG TỪ 10 2.3 LÝ THUYẾT VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ ỨNG DỤNG ĐỂ GIA NHIỆT . 13 2.4 ĐẶC ĐIỂM QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG CẢM ỨNG TỪ 16 2.5 HIỆU ỨNG BỀ MẶT 17 2.6 THIẾT KẾ CUỘN DÂY GIA NHIỆT 18 2.7 CÔNG NGHỆ PHUN ÉP 19 2.8 LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT 20 2.9 LÝ THUYẾT VẬT LIỆU NHỰA TRONG CÔNG NGHỆ ÉP PHUN 27 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG – THÍ NGHIỆM 31 vi
9. 3.1. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG CẢM ỨNG TỪ 31 3.2. THÍ NGHIỆM GIA NHIỆT BẰNG CẢM ỨNG TỪ 37 3.3. SO SÁNH–PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM 49 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56 4.1 KẾT LUẬN 56 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 vii
10. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Hệ thống gia nhiệt cho khuôn bằng hơi nước (Steam heating) Hình 2.2: Hệ thống gia nhiệt cho khuôn bằng tia hồng ngoại (infrared heating system) Hình 2.3: Phương pháp gia nhiệt cho khuôn bằng dòng khí nóng (Gas heating) Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động của phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ Hình 2.5: Dòng điện cảm ứng trong phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ Hình 2.6: Thí nghiệm Faraday Hình 2.7: Nguyên lý dẫn nhiệt Hình 2.8: Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng Hình 2.9: Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường ống Hình 3.1: Các chức năng chính của phần mềm COMSOL Hình 3.2: Qui trình mô phòng gia nhiệt bằng từ trường trong phần mềm COMSOL Hình 3.3: Mô hình phân tích tấm khuôn mẫu Hình 3.4: Mô hình chia lưới tấm khuôn mẫu Hình 3.5: Hệ thống thí nghiệm Hình 3.6: Hệ thống đo nhiệt độ Hình 3.7: Vị trí đo nhiệt độ. Hình 3.8: Hệ thống thiết bị thí nghiệm Hình 3.9: Máy gia nhiệt bằng cảm ứng từ Hình 3.10: Ring Coil Hình 3.11: Kích thước của tấm khuôn thí nghiệm. Hình 3.12: Cuộn dây và tấm khuôn cho thí nghiệm viii
11. Hình 3.13: Thiết bị điều chỉnh nhiệt độ khuôn Hình 3.14: Camera nhiệt Hình 3.15: Giao diện của phần mềm phân tích nhiệt độ Hình 3.16: Thiết bị đo nhiệt (tiếp xúc) Hình 3.17: So sánh nhiệt độ khi mold gap (G) thay đổi Hình 3.18: Đồ thị so sánh kết quả tại điểm T2 khi thời gian thay đổi Hình 3.19: So sánh nhiệt độ tại 3 điểm T1,T2,T3 Hình 3.20: So sánh hình ảnh nhiệt trên bề mặt khuôn giữa thí nghiệm và mô phỏng khi mold gap (G) thay đổi Hình 3.21: So sánh kết quả thí nghiệm và mô phỏng tại điểm T2 khi số vòng của “Ring coil” (N) thay đổi Hình 3.22: So sánh nhiệt độ thí nghiệm tại T1, T2, T3 khi số vòng của “Ring coil” (N) thay đổi Hình 3.23: So sánh hình ảnh giữa thí nghiệm và mô phỏng khi số vòng của “Ring coil” (N) thay đổi. Hình 3.24: Đồ thị so sánh kết quả nhiệt giữa thí nghiệm và mô phỏng khi khoảng cách giữa các vòng “Ring Coil” (S) thay đổi. Hình 3.25: Đồ thị so sánh kết quả nhiệt trong thí nghiệm tại điểm T1, T2, T3 khi khoảng cách giữa các vòng “Ring Coil” (S) thay đổi. Hình 3.26: So sánh hình ảnh nhiệt của bề mặt khuôn khi khoảng cách giữa các vòng “Ring Coil” (S) thay đổi. ix
12. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Kế hoạch thực hiện luận văn Bảng 3.1: Thông số mô phỏng Bảng 3.2: Thông số chính của quá trình mô phỏng Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của máy gia nhiệt bằng cảm ứng từ Bảng 3.4: Thông số của thiết bị điều khiển nhiệt độ khuôn bằng nước Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật của camera nhiệt Bảng 3.6: Thông số của thiết bị đo nhiệt tiếp xúc Bảng 3.7: So sánh số liệu điểm T2 khi gia nhiệt 15s giữa thí nghiệm và mô phỏng x
13. CHỮ VIẾT TẮT CAD: Computer Aided Design CAM: Computer Aided Manufacturing CAE: Computer Aided Engineering RF Module: Radio frequency Module CFD module: The Computational Fluid Dynamics Module xi
14. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, các sản phẩm nhựa được thiết kế và phát triển theo xu hướng nhẹ hơn, nhỏ hơn, mỏng hơn. Do đó, quá trình phun ép các sản phẩm dạng này đang đối mặt với các thử thách lớn. Nếu trong suốt quá trình phun ép, nhiệt độ khuôn có thể duy trì ở giá trị cao hơn nhiệt độ chuyển pha của vật liệu nhựa thì khả năng điền đầy khuôn với những chi tiết có kích thước micro sẽ tăng lên. Hiện nay điều khiển nhiệt độ khuôn tối ưu là một trong những cách hiệu quả nhất nhằm nâng cao chất lượng bề mặt khuôn [8, 10]. Nhìn chung, nếu nhiệt độ bề mặt lòng khuôn cao, quá trình điền đầy nhựa sẽ được dễ dàng hơn, và trong hầu hết các trường hợp, chất lượng bề mặt sản phẩm sẽ được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ của các tấm khuôn tăng cao, quá trình giải nhiệt của khuôn nhựa sẽ bị kéo dài, và chu kỳ phun ép sẽ tốn nhiều thời gian, giá thành sản phẩm cũng sẽ gia tăng. Vì vậy, mục tiêu quan trọng của quá trình điều khiển nhiệt độ khuôn phun ép là: gia nhiệt cho bề mặt khuôn đến nhiệt độ yêu cầu, nhưng vẫn đảm bảo thời gian chu kỳ phun ép không quá dài. Trong các nghiên cứu mới đây, phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ được kết hợp với lưu chất giải nhiệt nhằm điều khiển nhiệt độ khuôn. Phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ có những ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác như: - Tốc độ gia nhiệt cao - Thời gian gia nhiệt có thể kéo dài đến 20 giây - Có thể ứng dụng cho khuôn phun ép như một module đính kèm, nghĩa là không cần thay đổi kết cấu khuôn có sẵn. 1
15. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tuy nhiên, hiện nay, các thiết kế của cuộn dây gia nhiệt chỉ giới hạn ở dạng 2D, toàn bộ cuộn dây chỉ được bố trí trên 2 mặt phẳng. Điều này ảnh hưởng không tốt đến phân bố nhiệt độ trên bề mặt của khuôn. Đây cũng là một trong những nguyên nhân làm tăng độ cong vênh của sản phẩm nhựa sau khi phun ép. Để khắc phục hiện tượng này, mô hình cuộn dây 3D được đề xuất nhằm nâng cao độ đồng đều về nhiệt độ của bề mặt khuôn và giảm cong vênh sản phẩm. 1.2 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU: 1.2.1. 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 Lê Minh Trí (ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM): “Tối ưu hóa giải nhiệt khuôn ép phun”. Luận văn này đã đề cập đến cơ sở của việc thiết kế hệ thống giải nhiệt của khuôn ép phun dựa trên lý thuyết truyền nhiệt, ứng dụng phương pháp này để tính toán hệ thống giải nhiệt cho sản phẩm là một tấm mỏng, sau đó sử dụng phần mềm Moldflow để mô phỏng, kiểm tra kết quả. Tuy nhiên, nội dung đề tài này chưa đưa ra được phương pháp tối ưu cho việc thiết kế hệ thống giải nhiệt, và việc tính toán, mô phỏng chỉ dừng lại ở một chi tiết quá đơn giản, chưa phù hợp với yêu cầu thực tế. - Luận văn tốt nghiệp cao học của học viên Nguyễn Văn Thành (ĐH Bách Khoa TP HCM): “Nghiên cứu xây dựng qui trình thiết kế hệ thống làm nguội cho khuôn ép phun nhựa theo công nghệ CAD / CAE”. Luận văn này đã đề cập đến lý thuyết truyền nhiệt và ứng dụng nó trong khuôn ép phun, nhằm xác định kích thước và phân bố hệ thống làm nguội, xây dựng được qui trình thiết kế hệ thống 2
16. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP làm nguội cho khuôn ép phun theo công nghệ CAD / CAE, áp dụng qui trình này cho sản phẩm là khuôn vỏ bình nước nóng. Tuy nhiên, đến hiện nay, lĩnh vực điều khiển nhiệt độ khuôn chỉ được hiểu và thực hiện theo hướng giải nhiệt cho khuôn, với mục tiêu quan trọng nhất là làm nguội khuôn trong thời gian ngắn nhất. Ngược lại, quá trình gia nhiệt cho khuôn vẫn chưa được quan tâm đúng mức. Do đó, thực trạng của sản xuất sản phẩm nhựa tại Việt Nam chỉ dừng lại ở nhóm các sản phẩm đơn giản, chất lượng thấp, và chủ yếu tập trung vào lĩnh vực hàng tiêu dùng. 1.2.2. Thế giới: - Nghiên cứu của nhóm tác giả thuộc bộ môn kỹ thuật cơ khí, đại học Chung Yuan Christian, Đài Loan: Hiệu quả của việc điều khiển nhiệt độ bề mặt khuôn khác nhau và chất lượng chi tiết [12]. Trong nghiên cứu này việc sử dụng công nghệ gia nhiệt cảm ứng điện từ kết hợp với làm nguội bằng nước được dùng để tạo ra sự biến thiên nhanh nhiệt độ khuôn. Quá trình mô phỏng sự biến thiên nhiệt độ sử dụng công nghệ CAE (ANSYS) kết hợp với đo lường thực nghiệm trên các mẫu sản phẩm (có dạng các kênh dẫn vi mô) đã chỉ ra rằng gia nhiệt cảm ứng có thể nhanh chóng tăng nhiệt độ bề mặt khuôn từ 600C lên 1400C trong vòng 3,5 giây. Kết quả mô phỏng được thực hiện trước đó hoàn toàn tương thích với kết quả đo lường trên vật mẫu. Quá trình mô phỏng cũng cho thấy sóng điện từ có thể thâm nhập vào trong phần đáy của các kênh dẫn, tạo ra hiệu quả ảnh hưởng nhiệt cho các đặc tính vi mô. Việc tăng nhiệt độ thông qua gia nhiệt cảm ứng giúp cải thiện độ chính xác lặp lại cho các chi tiết đặc tính vi mô mà không cần tăng đáng kể chu kỳ ép. - Nghiên cứu của nhóm tác giả thuộc bộ môn kỹ thuật cơ khí, đại học Chung Yuan Christian, Đài Loan: Biến thiên nhanh nhiệt độ trong việc hỗ trợ quá trình phun tạo hình các sản phẩm vi mô có hệ số co giãn lớn sử dụng công nghệ gia nhiệt cảm ứng từ [13]. 3
17. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trong nghiên cứu này chỉ ra phương pháp điều khiển nhiệt độ bề mặt khuôn khác nhau sử dụng lớp vật liệu cách nhiệt để đạt được nhiệt độ bề mặt khuôn nhanh chóng. Để nhiệt bề mặt khuôn tăng nhanh với nhiệt độ tăng khác nhau giữa khoảng 500C và 1000C hoặc cao hơn. Phương pháp gia nhiệt cảm ứng từ được xem là hiệu quả nhất chỉ trong vòng 2 đến 4 giây. Phương pháp gia nhiệt bằng hồng ngoại có sử dụng vật liệu cách nhiệt thì phải mất khoảng 15 giây. - Nghiên cứu của nhóm tác giả thuộc bộ môn kỹ thuật cơ khí, đại học Chung Yuan Christian, Đài Loan: Đánh giá tính khả thi của phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng cho việc điều khiển nhiệt độ bề mặt khuôn trong quá trình phun ép [4]. Phương pháp gia nhiệt bằng khí nóng có thể tăng nhiệt độ bề mặt khuôn từ 600C đến 1200C trong vòng 2 giây (nghĩa là tốc độ trung bình khoảng 300C/giây) và cần 34 giây để nhiệt độ trở về 600C. Trong khi, phương pháp gia nhiệt bằng nước nóng thì phải mất 192 giây để có thể tăng nhiệt độ bề mặt khuôn từ 600C đến 1200C và cần 75 giây để nhiệt độ trở về 600C. Các nghiên cứu trên phần nào đề cập đến quá trình khảo sát nhiệt độ trên bề mặt khuôn và gia nhiệt bằng cảm ứng nhưng phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ mới chỉ dừng lại ở việc sử dụng cuộn dây 2D còn trong nghiên cứu này thì tác giả sử dựng cuộn dây 3D. 1.3 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Như đã trình bày ở trên, việc thiết kế hệ thống khuôn ép nhựa nói chung và thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ nói riêng là một quá trình phức tạp, đòi hỏi tốn nhiều chi phí và thời gian. Hiện nay, việc thiết kế hệ thống làm nguội được thực hiện theo 2 phương pháp: - Thiết kế theo kinh nghiệm. - Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính. 4
18. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều tập trung chủ yếu vào quá trình giải nhiệt cho khuôn. Do đó, đa số các công ty sản xuất sản phẩm nhựa tại Việt Nam chỉ dừng lại ở nhóm các sản phẩm đơn giản, chất lượng thấp, và chủ yếu tập trung vào lĩnh vực hàng tiêu dùng. Ngoài ra, các phương án giải quyết các vấn đề về cong vênh, đường hàn, chất lượng bề mặt vẫn còn rất hạn chế và tốn nhiều chi phí trong qua trình gia công. 1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI – ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.4.1 Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu phân bố nhiệt của bề mặt khuôn trong quá trình gia nhiệt bằng cảm ứng từ với “Ring Coil”. Cụ thể như sau: - Khảo sát phân bố nhiệt trên bề mặt của tấm khuôn 100x100x32 với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ sử dụng “Ring Coil”. - Khảo sát ảnh hưởng khe hở giữa 2 tấm khuôn, số vòng “Ring Coil”, khoảng cách giữa các vòng “Ring Coil” đến quá trình gia nhiệt. - Khảo sát phân bố nhiệt trên bề mặt của tấm khuôn âm và dương với phương pháp gia nhiệt bằng cảm ứng từ sử dụng “Ring Coil”. 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu - Tấm khuôn. - Ring Coil. - Phương pháp mô phỏng nhằm dự đoán kết quả gia nhiệt cho bề mặt khuôn. 1.5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.5.1 Nhiệm Vụ Nghiên Cứu - Thu thập và phân tích tài liệu về kỹ thuật gia nhiệt cho khuôn phun ép. - Tìm hiểu các yêu cầu về kết cấu khuôn ứng với phương pháp gia nhiệt theo nguyên lý cảm ứng từ. 5
19. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP - Mô phỏng sự phân bố nhiệt độ trên bề mặt khuôn 100x100x32 sử dụng phần mềm Comsol. - Thực nghiệm nhằm kiểm chứng các kết quả phân tích, mô phỏng. - Tổng kết và đưa ra kết luận. 1.5.2 Giới Hạn Đề Tài - Tấm khuôn mẫu kích thước : 100x100x32 mm3 - Bề mặt khuôn là mặt phẳng. 1.6 CÁCH TIẾP CẬN – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6.1 Cách Tiếp Cận Sử dụng phương pháp định lượng trong quá trình tính toán, phân tích mô phỏng kết hợp với thực nghiệm nhằm kiểm chứng kết quả. 1.6.2 Phương Pháp Nghiên Cứu  Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu: Thu thập, phân tích và biên dịch tài liệu liên quan tới kỹ thuật gia nhiệt cho khuôn phun ép nhựa: đảm bảo tính đa dạng, đa chiều và tận dụng được các kết quả của các nghiên cứu mới nhất, phù hợp với nội dung nghiên cứu của đề tài  Phương pháp phân tích thực nghiệm: Dựa trên các kết quả thực nghiệm tiến hành phân tích và kết luận.  Phương pháp phân tích so sánh: Dựa trên các kết quả về mô phỏng và thực nghiệm so sánh về các yếu tố: - Phân bố nhiệt độ trên bề mặt khuôn - Giá trị nhiệt độ cao nhất của quá trình gia nhiệt. Từ đó làm sáng tỏ lý thuyết và kết quả có tính thuyết phục cao. 6
20. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.7 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Kế hoạch thực hiện luận văn được trình bày tóm tắt trong bảng 1.1 STT Nội dung công việc Thời gian thực hiện Ghi chú 1 Thu thập và phân tích tài liệu về kỹ thuật 09/2014 – 12/2014 gia nhiệt cho khuôn phun ép. 2 Tìm hiểu các yêu cầu về kết cấu khuôn 01/2015 - 02/2015 ứng với phương pháp gia nhiệt theo nguyên lý cảm ứng từ. 3 Mô phỏng sự phân bố nhiệt độ và từ 03/2015 - 07/2015 trường trên bề mặt khuôn 100x100x32 sử dụng phần mềm Comsol. 4 Thực nghiệm nhằm kiểm chứng các kết 08/2015 - 12/2015 quả phân tích, mô phỏng. 5 Tổng kết và đưa ra kết luận. 01/2016 – 04/2016 Bảng 1.1: Kế hoạch thực hiện luận văn. 7
21. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA NHIỆT Dựa vào ảnh hưởng nhiệt độ lên tấm khuôn, quá trình gia nhiệt cho khuôn phun ép được chia làm 2 nhóm chính: gia nhiệt cả tấm khuôn (volume heating) và gia nhiệt cho bề mặt khuôn (surface heating). Trong nhóm thứ nhất, phương pháp gia nhiệt bằng hơi nước (steam heating) (hình 2.1) có thể đạt được tốc độ gia nhiệt từ 1oC/s đến 3oC/s [2]. Độ gia nhiệt theo phương pháp này không được đánh giá cao và quá trình giải nhiệt cho khuôn cũng sẽ gặp nhiều khó khăn. Trong nghiên cứu khác, tốc độ gia nhiệt được cải tiến đáng kể khi phương pháp gia nhiệt cho bề mặt khuôn được sử dụng. Hệ thống gia nhiệt bằng tia hồng ngoại (infrared heating), (hình 2.2), được nghiên cứu và ứng dụng cho khuôn phun ép nhựa [4, 3]. Hình 2.1: Hệ thống gia nhiệt cho khuôn bằng hơi nước (Steam heating) 8