giáo trình Công nghệ chất dẻo phần 7

Chia sẻ: Thái Duy Ái Ngọc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

248
lượt xem 124
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giai đoạn tách rời thành phẩm Trục trôn ốc ngưng hoạt động, xy-lanh lùi về phía sau, phần nửa khuôn di chuyển về phía trước, mang theo thành phẩm rời xa phần khuôn còn lại, khi đạt được khoảng cách nhất định thành phẩm sẽ được đẩy tách rời ra khỏi khuôn bằng hệ thống đinh đẩy nằm bên trong khuôn. Kỹ thuật đúc-phun có thể sản xuất ra những vật thể với độ lớn khác nhau từ rất nhỏ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: giáo trình Công nghệ chất dẻo phần 7

2 Hình 3: Giai đoạn tách rời thành phẩm Trục trôn ốc ngưng hoạt động, xy-lanh lùi về phía sau, phần nửa khuôn di chuyển về phía trước, mang theo thành phẩm rời xa phần khuôn còn lại, khi đạt được khoảng cách nhất định thành phẩm sẽ được đẩy tách rời ra khỏi khuôn bằng hệ thống đinh đẩy nằm bên trong khuôn. Kỹ thuật đúc-phun có thể sản xuất ra những vật thể với độ lớn khác nhau từ rất nhỏ có trọng lượng 1/100 g cho đến vật thể lớn hơn 100 kg. Độ dày thành vật thể có thể thay đổ i từ 0,2 mm đến lớn hơn 20 mm. Thời gian làm nguội t ỷ lệ theo độ lớn và bề dày của thành vật thể và đôi khi cả đố i với cấu trúc hình dạng của vật thể. Hình ảnh dưới đây giới thiệu một vài sản phẩm đúc-phun. PP (Poly Propylen) POM (Polyacetal) Polyamid ( Nylon, Perlon) ABS (Acrylnitril–Butadien-Styrol) PC (Poly Carbonat) PA (Polyacetylen) Transparenter Polyamid PA 6.6 ( Polyamid 6.6 ) PBT ( Polybutylentherephthalat ) Polyamid được gia cường với sợi thủy tinh Ultrason E1010 có khả năng cản tia UV PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
3 4.2 Máy đúc-phun. Máy đúc-phun thực hiện chu trình ( không liên tục ) gia công vật thể chất dẻo từ nguyên liệu dưới dạng bột hay hạt. Nhiệt được cung cấp từ các vòng băng điện trở bọc vòng ngoài thành xy-lanh sẽ nấu chảy hạt nhựa, hệ thống thủy lực đẩy trục trôn ốc tịnh tiến về phía trước, nhựa nóng chảy được nạp theo lượng nhất định vào hốc khuôn, kế đến trục trôn ốc khởi động quay chung quanh trục của nó tạo nên áp xuất thật cao ép nhựa nóng chảy áp chặt vào bề mặt hốc khuôn. Hệ thống thủy lực dẩy đơn vị ép-phun lùi về phía sau, hệ thống thủy lực đơn vị dóng-mở kéo phần nửa khuôn di chuyển rời xa khỏ i phần nửa kia và thành phẩm được tách rời khỏ i khuôn. Thông thườg một máy đúc-phun gồm có ba phần quan trọng chủ yếu sau đây : Đơn vị đóng mở, đơn vị ép-phun, bệ máy với hệ thống thủy lực bên trong khởi động cho hai đơn vị nói trên và cuối cùng là hệ thống kiểm soát điều khiển toàn bộ các tiến trình đúc-phun. Hệ thống kiểm soát này gồm các tủ điện điều khiển và những chương trình phần mềm cùng với các ứng dụng của máy vi tính đóng vai trò cầu nối giúp cho công việc của người điều khiễn và kiểm soát hoật động của máy đúc-phun được dể dàng hơn. Hình 4: 3 phần chính của máy đúc-phun. 1. Đơn vị đóng mở, 2. đơn vị ép-phun, 3. Bệ máy. Hình 5: Hình dáng một máy đúc-phun thông thường có trục nằm ngang Hình 7: Các dạng cấu trúc khác nhau của máy đúc-phun. a) đơn vi phun nằm ngang, đơn vị đóng mở thẳng đúng b) đơnn vị phun và đơn vị đóng mở cùng nằm trên trục nằm ngang c) đơn vị phun và đơn vị đóng mở cùng nằm trên trục thẳng đứng PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
4 4.2.1 Đơn vị đóng mở Bao gồm các nhiệm vụ: Giữ khuôn, đóng và mở khuôn, tạo kháng lực giữ khuôn, hoàn tất hiện tượng tách rời thành phẩm ra khỏi khuôn. Lực đóng được tạo ra bởi hệ thống cơ lực hay thuỷ lực thông qua kệ thống xy-lanh thủy lực. 4.2.2 Đơn vị phun Bao gồm xy-lanh được bao chung quanh bởi các vòng băng điện trở đốt nóng, trục trôn ốc bên trong xy-lanh. Trục trôn ốc chuyển động quay chung kéo hạt nhựa xuống từ phễu nạp nguyên liệu và đẩy dần về phía trước, đồng thời ép nhựa nóng chảy xuyên qua kênh tiếp nố i đi vào bên trong hốc khuôn. Chuyển động quay của trục trôn ốc được khởi động bởi một động cơ thủy lực hay động cơ điện . Chuyển động thẳng theo trục ngang được tạo ra bởi pít-tông với xy-lanh thủy lực. 4.2.3 Nhiệm vụ của đơn vị phun: - Vận chuyển nguyên liệu trong phễu từ trên xuống đưa vào bên trong xy-lanh thông qua chuyển động quay của trục trôn ốc. - Nấu chảy nguyên liệu bên trong xy-lanh bởi nhiệt do sự cọ sát giữa nguyên liệu với trục trôn ốc và giữa nguyên liệu với nhau, nhiệt được cung cấp bởi vòng băng điện trở đốt nóng bọc bên ngoài. - Phun (Hình 1): Trục trôn ốc theo chiều ngang, dọc theo xi-lanh về phía đầu phun để đẩy khố i nhựa nóng chảy vào hốc khuôn. Với động thái này trục trôn ốc được xem như giữ vai trò của một pít-tông nạp nhựa nóng chảy theo một liều lượng nhất định vào hốc khuôn. - Đúc (Hình 2): Chuyển động quay của trục trôn ốc bắt đầu khởi động tạo áp suất lớn để nén chặt nhựa trong hốc khuôn ngay sau động thái cung ứng theo liều lượng này chấm dứt 4.2.4 Bệ máy Như tên gọi, có nhiệm vụ nâng giữ cố định các đơn vị đã trình bày ở phần trên. Bộ phận điều khiển các tiến trình thông qua đồng hồ chuẩn định. Thông qua đơn vị kiểm soát người ta có thể kiểm soát được sự lệ thuộc của áp suất với tiến trình phun-nén và tiến trình cung theo liều lượng. Nhiệt độ của xy-lanh cũng được điều chỉnh thông qua bộ phận điều chỉnh điện tử . 4.3 Cấu trúc và chi tiết hoạt động của đơn vị đóng-mở Đơn vị đóng mở có những nhiệm vụ sau đây: - Giữ khuôn ( khuôn được gắn chặt vào tấm giữ được tựa trên 4 trục hướng dẫn song song ) - Mở và đóng khuôn - Tạo áp suất để đóng kín hai phần của khuôn lại với nhau - Thực hiện tiến trình tách rời thành phẩm ra khỏ i khuôn. Hai phần nửa của khuôn được đặt vào chính giữa hai lổ khoang hướng tâm nằm đố i xứng trên hai tấm giữ khuôn trên mặt có những lổ khoan đối xứng để bắt ốc giữ khuôn. Hai tấm giữ này một phần cố định, phần còn lại chuyển động được tựa trên 4 thanh hình trụ nằm ngang, hay thẳng đứng tùy theo dạng máy ( Hình 7 ). Lực khởi động tiến trình đóng mở được tạo ra bởi hệ thống thuỷ lực, thông qua một đòn bẩy có dạng khủy tay sẽ đẩy phần nửa tấm lót có mang một phần nửa khuôn chuyển động tới lui ( hay lên xuống ) dọc theo 4 trục định hướng. Đòn bẩy khủy chân chuyển động tạo nên tiến trình đóng mở của khuôn. Người ta phân biệt hai loại đơn vị đóng mở khác nhau: Hoạt động bằng thủy lực thông qua hệ thống cơ học và trực tiếp bằng hệ thống thủy lực ( xy-lanh ). Hình 10: Tấm giữ khuôn gắn Hình 8: Đơn vị đóng mở hoạt Hình 9: Hệ thống tạo thủy vào 4 thanh trụ dẫn hướng động trực tiếp bằng thủy lực lực nằm bên trong bệ máy PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
5 Hình 11: Sơ đồ của một đơn vị đóng mở 1 Khuôn. 2 Tấm lót hướng tâm 3 Tấm giữ khuôn cố định 4 Lỗ khoang hướng tâm 5 Tấm giữ khuôn di chuyển 6 Bệ máy Hình 12: Hệ thống đóng mở cơ học với đòn bẩy khủy tay a) đòn bẩy ở vị trí duỗ i ra, khuôn ở vị trí đóng. 1 Tấm giữ có thể xê dịch thay đổ i khoảng cách 2 Trục dẫn hình trụ 3 Tấm giữ khuôn di chuyển 4 Tấm giữ khuôn cố định 5 Khuôn 6 Xi-lanh thủy lực 7 Đòn bẫy khủy tay b) Đòn bẫy ở vị trí co lại, khuôn ở vị trí mở. 1 hai phần nửa của khuôn 2 Khoảng cách thay đổ i giữa 2 phần nửa khuôn 3 Đòn bẫy khủy tay 4.3.1 Hệ thống đóng-mở cơ học: Các tiến trình đóng và mở trong hệ thống này được thực hiện bởi đòn bẫy khủy tay, được khởi động bằng hệ thống thủy lực tác động vào xy-lanh nố i liền với đòn bẫy. Khi đòn bẫy duỗ i ra, khuôn ở vị trí đóng kín và khi co lại khuôn ở vị trí mở ra. 4.3.2 Hệ thống đóng-mở thủy lực: Với hệ thống này, tấm giữ di chuyển được nối trực tiếp với xy- lanh thủy lực, vị trí đóng và mở của khuôn được tác động trực tiếp thông qua chuyển động tới lui của xy-lanh thủy lực. Hình 12 : Hệ thống đóng-mở trực tiếp bằng thủy lực a) sơ đồ đơn vị đó-mở với khuôn đang ở vị trí mở bao gồm 3 tấm giữ (1,2,3), hai tấm (1 và 3) cố định được gắn liền vào bệ máy, tấm giữ khuôn (2) di chuyển tựa trên 4 thanh địh hướng (4) song song với bệ máy. Hai tấm (2 và 3) giữ hai phần nửa của khuôn ( 5 và 6 ). Tấm (2) chịu tác động trực tiếp của xy-lanh thủy lực, chuyển động ép chặt vào phần nửa khuôn còn lại được giữ trên tấm (3 ) b) Thiết kế nắp chặn cùng với vòng bi để tiết giảm lượng dầu và nhiệt độ cao của dầu tiết ra trong tiến trình tạo áp xuất. Lực tác động lên vòng bi 8, bên trong nắp đậy 9 và ống lót 10 được giữ bởi tấm lót cố định phía sau (1). Đơn vị đóng-mở của máy đúc-phun ngoài nhiệm vụ đóng mở còn có thêm nhiệm vụ tạo lực tác động đóng kín hai phần nửa của khuôn lại với nhau, lực đóng kín này phải lớn hơn phản lực từ bên trong PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
6 của khuôn đẩy ra do trục trôn ốc nén vào trong giai đoạn ép-phun. Nếu áp suất bên trong khuôn lớn hơn lực đóng kín sẽ làm cho khuôn hở và như thế nhựa nóng chảy sẽ theo kẽ hở thoát ra ngoài tạo nên ngạnh viền chung quanh thành phẩm. Áp suất bên trong hốc khuôn cũng thính nghi với diện tích mặt phun (Hình 13). Diện tích phun phải được hiểu là bề mặt thẳng góc với trục của đơn vị đóng- mở, tịnh tiến từ bề mặt trước cho đến mặt sau của lòng khuôn. Nếu làm phép tính nhân của lực ép của trục trôn ốc với diện tích phun người ta sẽ nhận được kết quả của áp suất bên trong hốc khuôn và áp suất này không được lớn hơn lực đóng kín của đơn vị đóng mở tác động bên ngoài để giữ kín khuôn. Tóm lại : Lực đóng kín của một máy đúc-phun không được lớn 80 % công suất và phải luôn luôn lớn hơn áp xuất bên trong hốc khuôn do trục trôn ốc tạo nên. Hình 13: Mô tả diện tích đúc-phun Fz : Lực ép kín khuôn, pi : Áp suất bên trong hốc khuôn, A : Diện tích đúc-phun Biểu đồ diễn tả công suất đòi hỏ i của lực đóng kín đối với vật thể đúc-phun, diện tích phun trong điều kiện lệ thuộc vào áp suất trong hốc khuôn đối với nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt cứng. 4.4 Các bộ phận quan trọng của máy đúc-phun: 1: Phễu nạp nguyên liệu 4.4.1 Đơn vị phun 2: Bộ phận tiếp nố i 3 Trục trôn ốc 4 Xy-lanh 5 Vòng băng đốt nóng 6 Khoảng trống di chuyển của trục trôn ốc 7 Đầu phun 8 Bộ phận tiếp nố i trục trôn ốc 9 Xy-lanh thủy lực với pít-tông 10 Động cơ khởi động trục trôn ốc 11 Xy-lanh thủy lực khởi động di chuyển tới lui đơn vị phun Hình 14: Sơ đồ một đơn vị phun tiêu biểu 12 Bệ máy 4.4.2 Phễu nạp nguyên liệu Đây là bồn chứa nguyên liệu dưới dạng bột nhựa hay hạt nhựa đã được sấy khô trước đó (ví dụ PC, PMMA, ABS). Trong nhiều trường hợp bồn chứa được làm nóng bởi các mạch điện trở bên trong. Đối với nhựa đàn hồ i và BMC bồn chứa được trang bị thêm một chốt chận. Thông thường bồn chứa phải có cửa sổ để nhân viên có thể kiểm soát được mực lượng hạt hay bột nhựa bên trong. PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
7 4.4.3 Trục trôn ốc D : Đường kính trục trôn ốc L : Chiều dài hoạt động 16-20 D LE : Chiều dài vùng kéo hạt nhựa 0,5 L từ trên bồn chứa vào xi-lanh LK : Chiều dài vùng ép-nén 0,3 L LA : Chiều dài vùng ép-phun 0,2 L S : Bước trôn ốc 0,8-1 D R1 : Bán kính phía sau gờ trôn ốc ≥ 2 mm R2 : Bán kính phía trước gờ ≥ 10 mm hA : Chiều sâu rãnh ở vùng ép-phun ca. 0,05 D hE : Chiều sâu rãnh ở vùng kéo hạt nhựa ca. 0,1 D Hình 15: Kích thước cơ bản của một trục trôn ốc 1. mũi trục trôn ốc, 2. bộ phận chận giòng chảy ngược, 3. lõi trục trôn ốc, 4 gờ vòng xoắn, 5. chuôi trục trôn ốc Hình 16: Hình thể tổng quát của một trục trôn ốc thông thường Trục trôn ốc có nhiệm vụ kéo nguyên liệu từ phễu chứa vào trong xy-lanh để nấu chảy. Khi gia công nhựa nhiệt dẻo người ta thường xử dụng trục trôn ốc có 3 vùng: Vùng kéo, vùng nén và vùng ép- phun. Các trục trôn ốc đời mới thường có chiều dài 20 D ( 20 lần đường kính D ). Kích thước của chiều dài dựa trên đòi hỏ i của hiệu suất, sự chảy lỏ ng của nhựa nhão và điều kiện cọ sát giữa các hạt nhựa và hạt nhựa với bề mặt trục trôn ốc. Tất cả các loại nhựa nhiệt dẻo, ngoại trừ PVC-U, đều có thể được xử dụng trục trôn ốc phổ thông để gia công với máy ép-phun. Đối với các loại trục trôn ốc dài hơn kích thước nói trên ( 20 D ) sẽ có tác dụng nguy hại phá hỏng nguyên liệu vì thời gian nấu chảy và cọ sát quá lâu. Trong một vài trường hợp trục trôn ốc có thiết kế thêm phần trộn cũng được ứng dụng ví dụ như trong trường hợp tiến trình nấu chảy và trộn màu song song với nhau. Ứng dụng này thường gặp với gia công nhựa PE, PP, PVC..vv…Ngoài ra trục trôn ốc thoát hơi cũng được xử dụng đối với các loại nhựa có chứa nhiều hơi nước, không cần thông qua khâu sấy khô trước khi gia công như PMMA, PC, PA. So sánh cho thấy công suất tiến trình nấu chảy tăng lên từ 15 % đến 50 % đối với trục trôn ốc thông thường. Đối với nhựa PVA-U trục trôn ốc được thay thế nhiều đoạn có kích thước chiều xâu rãnh khác nhau và gờ vòng xoắn sẽ kéo dài đến mũi trục trôn ốc. Ngoài ra đối với nhựa PVC-U người ta không cần ứng dụng trục trôn ốc có bộ phận chận dòng nhựa lỏng chảy ngược. 4.4.4 Xy-lanh và vòng băng đốt nóng Xy-lanh là một ống thép với kích thưóc thành ống rất dầy bên ngoài được bao bọc bởi các vòng băng điện trở đốt nóng. Xy-lanh hai lớp vỏ được ứng dụng đối với nhựa cứng, giữa hai lớp vỏ này là dầu. Nhiệt độ của vòng băng nằm trong các vùng sẽ đạt được cố định thông qua dụng cụ điều chỉnh . Hình 17: Vòng băng đốt nóng xy-lanh 1. Lớp vỏ trong cùng, 2. lớp cách ly, 3. và 5. lớp sợi điện trở, 4. và 6. lớp cách ly, 7. lớp vỏ kim loại , 8. lớp vỏ bọc ngoài, 9. ốc giữ , 10. chấu cấm điện. PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
8 4.4.5 Bộ phận ngăn chận dòng chảy ngược của nhựa lỏng. Trong giai đoạn ép ( Hình 2 ), trục trôn ốc quay chung quanh trục tạo áp suất rất lớn để ép nhựa vào hốc khuôn, sức ép này sẽ tạo ra phản lực đẩy nhựa lỏ ng lùi về phía sau, để ngăn không cho hiện tượng này xảy ra người ta thiết kế thêm vào đầu trục trôn ốc một bộ phận chận dòng chảy ngược. Bộ phận này luôn luôn được ứng dụng cho trục trôn ốc trong máy đúc-phun. Hình 18: Trục trôn ốc với van chận dòng chảy ngược. Hình trên mô tả giai đoạn ép-phun , trục trôn ốc quay chung quanh trục, ép nhựa lỏ ng trong khuôn, đồng thời di chuyển dần về phía sau. Hình dưới mô tả giai đoạn phun nhựa vào kênh nố i bên trong khuôn. 1 Khuôn 2 Đầu phun 3 Van chận dòng chảy ngược 4 Trục trôn ốc 5 Xy-lanh 6 Mũi trục trôn ốc 7 Vòng băng đốt nóng 8 Đầu xy-lanh 9 Ống lót cuốn nối 4.4.6 Đầu phun: Đầu phun được xem như bộ phận tiếp nố i giữa phần đầu của xy-lanh và khuôn. Đầu phun được nố i vào xy-lanh thông qua đĩa nối có ren vít hay thông qua nắp đậy. Kênh dẫn nhựa nóng chảy bên trong đầu phun phải được thiết kế thích hợp với dòng chảy và mặt tiếp giáp giữa đầu phun với ống lót kênh nố i của khuôn phải thật kín để tránh trường hợp nhựa lỏng chảy thoát ra ngoài. Một chi tiết thiết kế cần lưu ý, đường bán kính của đầu phun luôn luôn nhỏ hơn bán kính của ống lót kênh nố i và đường kính kênh dẫn bên trong đầu phun phải nhỏ hơn đường kính kênh dẫn bên trong ống lót kênh nố i. Hình 20: Đầu phun mở 1. Đầu phun mở, 2 xy-lanh, 3 ống chận Hình 21: Đầu Hình 19: Sơ đồ mô tả các dạng đầu phun có phun đóng mở bán kính khác nhau với ống lót cuốn nố i bằng đinh chận a) Đầu phun với bán kính lớn – Kích thước 1 Đầu phun, 2 giữa ống lót cuốn và đầu phun cố định Vòng băng đốt b) Cả hai đều có bán kính bằng nhau, tuy nóng nhiên đầu phun có lổ khoang lớn hơn lổ 3 Thanh chận khoang của ống lót cuốn. Trong trường hợp lò-xo, 4 Lò-xo, này cuốn không thể tách rời ra được. 5 Vỏ van cùng c) Cấu trúc đúng và hợp lý nhất. với định chận, 6 bộ phận tiếp nố i. PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
9 Hình 22 Vị trí đóng của chốt bên Hình 23: Vị trí mở của chốt bên trong đầu phun ( lò- trong đầu phun xo được tháo ra khỏi đầu phun) A mũi đầu phun, B chốt đầu phun, A Rãnh di chuyển của thanh chận, B Thanh chận, C C Lổ khoang chứa kim đầu phun, Ren vít nố i đầu phun vào xy-lanh ( của đơn vị phun ) D Thân đầu phun, E Lò-xo Hình 24: Tiết diện cắt đầu phun đóng với van đóng mở bên trong. 1 Đầu phun, 2 Vòng băng đốt nóng, 3 dĩa chận, 4 Lò-xo nén, 5 thân van, 6 đầu nối vào xy-lanh với ren vít. Các dạng đầu phun thường thay đổi tùy theo khối lượng nhựa lỏ ng nạp vào khuôn. Người ta phân biệt ra hai dạng chính: Đầu phun mở và đầu phun đóng. Đầu khuôn mở ( Hình 20 ) được ứng dụng đối với lượng nhựa có độ dai quá lớn nên chúng không thể chảy thoát ra bên ngoài trong giai đoạn nạp nhựa vào khuôn. Ngooài ra đối với các loại nhựa mhư PVC hay POM phải được ứng dụng với đầu phun mở để giúp cho khí nên trong thoát ra được dể dàng. Đầu phun đóng thường được ứng dụng đố i với các loại nhựa có độ dai thấp khi được nấu chảy lỏ ng có thể chảy ra bên ngoài ( trong giai đoạn cuối tách rời thành phẫm, đơn vị ép-phun lùi về phía sau). Trong trường hợp này kim đóng giữ nhiệm vụ đóng mở miệng đầu phun thông qua tác động nén và dãn của lò-xo. Khi đầu phun ép vào ống lót, đĩa chận ép lò-xo lại, kim mở ra. Trong giai đoạn ép- phun, áp suất của nhựa lỏng bên trong xy-lanh ép chốt đóng kín miệng đầu phun. Ngoài ra cơ phận chận cũng được ứng dụng để đóng mở đầu phun. Khi đơn vị phun tiến về phía trước, ép đầu phun vào ống lót , đầu phun bị nén lại về phía sau, thanh chận ở vị trí mở. Khi đơn vị phun lùi lại về phía sau, lò-xo dãn ra đẩy đầu phun về phía trước, cơ phận chận ở vị trí đóng. 4.5 Máy đúc-phun vận hành hoàn toàn bằng điện Thay vì được vận hành bằng hệ thống thủy lực, chạy dầu, như từ trước đến nay các máy đúc-phun đời mới được cải tiến bỏ dần hệ thống thủy lực để thay thế hoàn toàn vận hành bằng điện, qua đó điều kiện vệ sinh môi trường được tăng lên, và hiệu quả kinh tế vượt trội hơn máy đúc-phun vận hành bằng hệ thống thủy lực. Sau đây là một số mặt lợi của máy đúc-phun vận hành bằng điện. 4.5.1 Tiết giảm năng lượng Để tiết giảm năng lượng cần phải hộ i đủ nhiều yếu tố. Trước tiên từng bộ phận khởi động (bằng dòng điện) phải có hiệu xuất cao bởi vì chính những cơ phận này đóng vai trò biến đổi trực tiếp từ điện năng sang cơ năng. Đối với máy đúc-phun vận hành bằng thủy lực thì điện năng được biến đổi sang PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
10 thủy lực và sau đó từ thủy lực mới biến đổi sang cơ năng, sự biến dạn gián tiếp này sẽ lệ thuộc rất nhiều vào yếu tố giãm hiệu năng, giãm độ chính xác cũng như kéo dài thêm thời gian các tiến trình. Hệ thống khởi động của máy đúc-phun bằng thủy lực trải qua nhiều giai đoạn vận hành trống ( vận hành không mang lại một hiệu năng gì cả ), máy bôm phải tạm ngưng, hệ thống truyền lực bằng điện phải gián và khởi động đi lại nhiều lần. Tuy nhiên đối với máy có khởi động thủy lực nhanh thì hiện tượng mất hiệu năng do vận hành trống cũng giảm đi rất nhiều. 4.5.2 Tiết giảm sự phiền thoái của tiếng ồn chấn động Máy thủy lực có yếu tố bất lợi, vì máy bơm của nó phải luôn luôn hoạt động với năng suất tối đa ( trị số vòng quay đạt mức tối đa) qua đó tiếng ồn cùng với chấn động luôn hiện diện. Trái lại máy điện chỉ tạo ra tiếng ồn khi nó thực sự hoạt động. 4.6 Yếu tố bảo quản Hệ thống khởi động bằng thủy lực được cấu tạo từ các trục quay, bánh răng, vòng bi..vv.. chúng chỉ hoạt động tốt khi được bảo quản thường xuyên với vô việc dầu mở có chất lượng để làm trơn các cơ phận nói trên. Nhờ vào hệ thống điều khiển chính xác giúp cho hoạt động liên hệ giữa việc tiếp thu dòng điện và mô-men-quay đạt hiệu quả cao. Nếu liều lượng dầu mở được xử dụng quá nhiều sẽ sinh ra hiện tượng lãng phí và mất vệ sinh. Khác với hệ thống thủy lực, máy vận hành hoàn toàn bằng dòng điện tỏ ra một động năng rất cao trong tiến trình khởi động-dừng lại-di chuyển, các tiến trình tự động có thể kiểm soát và diều khiển chính xác, rút ngắn chu kỳ hoạt động, cắt bỏ thời gian khởi động của các van-thủy lực. Máy ép-phun khởi động bằng dòng điện cho phép khởi động cùng lúc song song hai chuyển động và chấm dứt.Thí dụ giai đoạn phun có thể bắt đầu trước giai đoạn lực đóng kín đạt mức tối đa. Hệ thống khởi động bằng dòng điện có nhiều lợi thế hơn khi so sánh với hệ thống khởi động thủy lực tuy nhiên nó đòi hỏ i cấu trúc phức tạp, tinh vi nhiều hơn hệ thống thủy lực, ví dụ công suất cao của từ trường bên trong các động cơ và độ chính xác cao của các cơ phận khởi động. Với hiệu năng thật đòi hỏ i trong gia đoạn ép cho thấy máy khởi động bằng thủy lực không thể cạnh tranh với hệ thống khởi động bằng dòng điện. Khi so sánh tuổi thọ của hai hệ thống trên cũng tuỳ thuộc rất nhiều vào những yếu tố phụ, tuy nhiên giá cả máy khởi động bằng dòng điện đắt hơn và giá thành trong lúc hoạt động và bảo quản tương đối thấp hơn. 4.7 Bộ phận phụ tùng trang bị Trong tiến trình gia công nhựa nhiệt dẻo (Thermoplast ), nhiệt dùng để nấu chảy nhựa nên trong xy- lanh được cung cấp bởi các vòng băng đốt nóng bọc chung quanh thành ngoài của xy-lanh. Trong khi nhiệt cung cấp trong gia công nhựa nhiệt cứng ( Duroplast ) do lượng dầu nằm bên trong giữa hai lớp vỏ của xy-lanh. Lượng dầu này luôn luôn luân chuyển nhờ máy bôm và được đun nóng bởi các điện trở. Nhiệt độ của các điện trở này được giữ cố định nhờ các bộ phận kiểm soát và điều chỉnh tự động. Do đó điều kiện về nhiệt độ trong gia công nhựa nhiệt cứng đòi hỏi một ý nghĩa lớn hơn so với điều kiện gia công nhựa nhiệt dẻo. Trong nhiều trường hợp đặc biệt cả trục trôn ốc bên trong xy-lanh cũng đòi hỏ i phải được đốt nóng do đó một hệ thống đặc biệt với vòng luân chuyển dầu được thiết kế thêm bên cạnh đó để thoả đáng đòi hỏ i cung ứng nhiệt này. 4.8 Phương thức bố trí nhiệt độ cho khuôn Trong phương pháp đúc-phun nhựa nóng chảy ở nhiệt độ cao được phun vào hốc khuôn, nơi đây nó bắt đầu tiếp giáp với bề mặt bên trong hốc khuôn và được làm nguộ i lại. Tiến trình làm nguộ i này phải diễn ra thật nhanh do đó đòi hỏ i một phương thức bố trí các kênh dẫn nước bên trong khuôn phải hợp lý để giữ cho nhiệt độ khuôn được cố định. Hiệu năng trao đổi nhiệt bên trong khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kinh tế của phương pháp đúc-phun. Hiện tượng làm nguội trong khuôn ảnh hưởng đến phẩm chất của vật thể đúc-phun qua các điểm sau đây: - Bề mặt của vật thể - Biến dạng của vật thể - Tạo hiệu ứng riêng của vật thể - Hình dáng cân đối của vật thể - Thay đổi kích thước bởi hiện tượng co rút của vật thể. PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
11 Từ những điểm trên đi đến những đòi hỏ i cơ bản trong phương thức bố trí nhiệt độ trong khuôn. Có nghĩa là bề mặt khuôn phải luôn luôn được làm nguội tối ưu và được giữ ở nhiệt độ nguội cố định. Các khả năng kiểm soát và điều chỉnh cũng được ứng dụng để thỏa những đòi hỏ i nói trên. Khi quan sát nhiệt độ thay đổi của khuôn trong một chu kỳ đúc-phun cho người ta thấy ngay trong thời điểm phun nhiệt độ khuôn phải đạt đến trị số cao nhất. Trong giai đọan làm nguộ i nhựa nóng chảy tiếp giáp với thành hốc khuôn sẽ nguộ i dần cho đến hoàn toàn đông cứng lại thành vật thể. Nhiệt độ khác biệt của bề mặt hốc khuôn giữa giai đoạn phủ đầy và thời điểm tách rời vật thể khỏi khuôn phải được kiểm soát và điều chỉnh bởi một dụng cụ đo nhiệt độ thật chính xác. Điều này có nghĩa là vùng thay đổ i nhiệt độ không được vượt quá giới hạn cho phép và phải nằm trong khoảng thay đổ i giới hạn rất hẹp. Ngoài ra những tiêu chuẩn kích thước cho thiết kế phải hợp lý giữa khuôn và hệ thống kênh làm nguội, các dụng cụ đo nhiệt cũng được bố trí tùy theo mổi chu trình phân bố của kênh làm nguộ i bằng nước (gia công nhựa nhiệt dẻo) hay đun nóng bằng dầu (gia công nhựa nhiệt cứng). Quá trình đun nóng khuôn được điều hành bởi một dụng cụ đo và điều chỉnh nhiệt độ, được đặt trong bồn nước, tiến trình mở và ngưng được điều khiển theo nhiệt độ định trước. Nhiệt độ trong chu trình luân lưu của chất lỏng sẽ thay đổ i lệ thuộc vào nhiệt độ của khuôn và diều hoà cho nhiệt độ của khuôn luôn cố định 4.9 Thiết bị sấy khô Sấy khô nguyên liệu đúng quy định trước khi cho vào phiễu nạp nguyên liệu tiết giảm được hiện tượng phát ra tiếng nổ trong khi nhựa được nấu nhão nhào nặn trong xy-lanh và tiết giảm được sự đình trệ sản xuất. Nếu nguyên liệu có độ ẩm cao hơi nước sẽ bốc hơi trong tiến trình gia công do nhiệt tác dụng sẽ tạo nên gợn sóng hay bọt khí nổ i lên bề mặt của thành phẩm. Bên cạnh đó đối với những nguyên liệu nhựa dễ bị thủy phân sự bốc hơi này sẽ tạo nên hiện tượng phá vở các chuỗ i phân tử, ảnh hưởng đến chức năng cơ học của vật thể làm cho nó trở nên dòn dễ vở. Đối với những nguyên liệu này đòi hỏ i phải được sấy khô thật kỹ trước khi gia công, chúng là những loại nhựa sau đây: PMMA, PA, PC, PBT, PET, ABS cũng như nhựa trộn hỗn hợp PC/ABS. Những thiết bị sấy khô sau đây thường được ứng dụng - Tủ sấy khô với khí luân lưu - Sấy khô nhanh bằng máy điều hoà không khí. - Máy sấy với không khí khô - Máy sấy chân không Điều kiện sấy khô cũng được lưu ý bằng bảng chỉ dẫn của các hãng cung cấp nguyên liệu ( thời gian, nhiệt độ, phương pháp ). Đôi lúc sấy khô nguyên liệu cũng được ứng dụng với máy ép-phun có trục trôn ốc thải khí ( Hình ), với loại máy này người ta thiết kế thêm miệng thoát khí cho xy-lanh dành cho gia công nguyên liệu có độ ẩm cao. Tuy nhiên trong trường hợp này công suất trong giai đọan nấu chảy sẽ bị giảm đi. Hình 26: Trục trôn ốc thoát khí cùng với xy-lanh 1 Miệng thoát khí 2 Trục trôn ốc thoát khí 4.10 Khuôn đúc-phun Khuôn bao gồm hai phần, phần cố định và phần di chuyển, lõi khuôn, hệ thống cuốn nố i, thiết bị tách rời (vật thể khỏ i khuôn) và hệ thống làm nguội. hình 27 mô tả các phần cơ bản của một khuôn - phun. Nhiệm vụ chủ yếu của khuôn ép phun bao gồm: - Hướng dẫn dòng chảy nhựa lỏng - Tạo dáng khố i nhựa - Làm nguộ i vật thể ép-phun PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
12 Hình 27: Tiết diện cắt và các phần cơ bản của một khuôn đúc-phun a chiều cao tổng quát, b phần di chuyển, c phần cố định, d mặt phẳng phân ly 1 Ống lót dẫn hướng, 2 Chốt dẫn hướng, 3 Tấm lõi ( phần nửa cố định ), 4 nắp chận hướng tâm, 5 Ống lót cuốn nối, 6 Kênh dẫn nước, 7 Tấm lõi ( phần di chuyển ), 8 Tấm lót khuôn, 9 Tấm giữa, 10 Tấm đế, 11 Đinh đẩy ( vật thể đúc phun ), 12 Trục đẩy chính, 13 Tấm giữ đinh đẩy, 14 Đinh đẩy hổ trợ, 15 Ống dẫn hướng tâm, 16 Tấm lót khuôn Hình 28: Cấu trúc một khuôn đúc-phun điển hình trong không gian 3 chiều với sự hổ trợ của phần mềm thiết kế trên máy vi tính ( CAD = Computer aided design ) PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
13 4.11 Cuốn và hệ thống nhánh nối Nhựa chảy lỏ ng đi từ đầu phun vào hốc khuôn thông qua một hay nhiều kênh dẫn nằm trong khuôn. Hệ thống này bao gồm một cuốn chính hình nón, các nhánh phụ, phân chia thích hợp theo nhiều dạng khác nhau, phần cuố i là điểm cắt tiếp giáp với vật thể ép phun. Hình 29: Hệ thống cuốn và nhánh nố i bố trí theo thứ tự hàng ngang song song 1 Cuốn chính 2 và 3 mạng nhánh phụ 4 điểm cắt ( hay còn gọ i là điểm nố i ) Hình dạng hệ thống cuốn nố i tùy thuộc vào áp suất toàn diện trong suốt thời gian tác động lên vật thể. Sự chuyên chở nhựa lỏng đến các phần trong hốc khuôn dược thành công với điều kiện sau đây - Càng ít phân nhánh của lượng nhựa - Càng ít sự tăng nhiệt trong cuốn chính - Càng ít sự mất đi của áp suất Yêu cầu được đặt ra cho hệ thống cuốn và nhánh nnố i. - Càng ít phần thừa - Chu kỳ ép phun thật ngắn. - Cuốn và các nhánh phải được cùng lúc tách rời dể dàng ra khỏ i kênh chính - Phải tạo khỏang trống lớn khi khuôn ở vị trí mở - Không được tạo ra sự gián đoạn họat động các tiến trình 4.11.1 Cấu trúc phân nhánh Nhựa lỏ ng sẽ thay đổ i nhiệt độ ngay khi được đẩy vào kênh cuốn nố i do nhiệt độ của khuôn luôn được giữ cố định ở nhiệt độ thấp, hiện tượng nguộ i dần của nhựa lỏ ng đi từ ngoài vào trong, do bên ngoài của nhựa tiếp xúc vào bề mặt bên trong kênh cuốn nối. Do đó trạng thái bên ngoài nguộ i cứng dần trước nhưng bên trong vẫn còn dòng chảy nhựa lỏng hiện tượng đông cứng sẽ hoàn tất sau khi chấm dứt tiến trìng ép-phun. Như thế hình thể của kênh phân nhánh ảnh hưởng rất lớn đến dòng chảy của nguyên liệu đây cũng là điều kiện cần lưu ý khi thiết kế. Hình 30 cho ta phân biệt được sự khác nhau của mặt cắt ngang của kênh phân nhánh Hình 30: Hình thể mặt cắt ngang của kênh phân nhánh 1 Đúng, 2 Không hợp lệ, 3 sai So sánh 3 trường hợp nêu trong hình 30 cho thấy mặt cắt tròn có nhiều ưu điểm nhất trong mố i tương quan của mặt cắt dòng chảy và bề mặt làm nguộ i. Mặt cắt ngang của kênh phân nhanh nên giữ hình dáng tròn trong điều kiện có thể được hay hình thể tương đối giố ng hình tròn. Cấu trúc và cách thức sắp xếp hình dáng của hệ thống cuốn phân nhánh cũng thay đổ i thích hợp dối với các dạng khuôn đúc-phun phức tạp khác nhau, khoảng cách từ cuốn nố i chính đến các hốc khuôn phải được bố trí bằng nhau để tránh trường hợp khác biệt về áp suất, thời gian của dòng chảy từ kênh nố i chính đến các hốc khuôn. Hình dạng và kích thước mặt cắt ngang của các nhánh ảnh hưởng rất lớn đố i với sức cản dòng chảy tuy nhiên bên cạnh đó còn phải lưu ý đến trị số độ nhờn của từng loại nhựa. Hình 31 cho thấy sự phân phối hài hoà và cân đối theo tự nhiên của các kênh phân nhánh, tuy nhiên sự phân phố i hài hoà này lại có quá nhiều phần phế thải. Cấu trúc hệ thống các nhánh phụ nối với hốc khuôn cũng thay đổ i tùy theo các loại khuôn phức tạp khác nhau. Tong nhiều trường hợp khoảng cách giữa các kênh phân nhánh đến hốc khuôn không PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
14 bằng nhau do đó sự phân chia áp suất không đều tạo nên hiện tượng không cân đối giữa các dòng chảy của nhựa lỏng trong các nhánh phụ trước khi đến hốc khuôn. Tóm lại một phương cách tính toán và thiết kế cho hệ thống cuốn nố i, các nhánh phụ bên trong khuôn rất quan trọng, có ảnh hưởng rất lớn đến tiến trình ép phun và chất lưuợng của thành phẩm. Hình 31: Một vài dạng cấu trúc của các kênh phân nhánh Hình 32: Mô tả các dạng phân nhánh và phần phế thải của chúng 4.11.2 Cuốn nối hình nón Là dạng cuốn nối đơn giản nhất, kênh nố i có đầu mở to nối liền với hốc khuôn, đầu còn lại, chóp cuốn nố i, là miệng ống lót cuốn nối, tiếp giáp với đầu phun. Cuốn nối hình nón là dạng cuốn đơn giản và tạo ra ít lực cản dòng chảy nhất. Tuy nhiên dạng cuốn này không thuận lợi cho việc phủ đầy hốc khuôn của nhựa và bất tiện khi gia công đối với các loại nhựa nhạy nhiệt hay có độ nhờn cao. Đối với các vật thể thành có bề dày lớn và trọng lượng cao thì việc ứng dụng cuốn hình nón rất được ưu tiên ứng dụng. Trong trường hợp này kích thước đường kính của hình nón bằng hoặc lớn hơn bề dày của vật thể đúc-phun, nố i trực tiếp vào mặt dáy vật thể. Do cuốn có đường kín lớn hơn bề dày thành vật thể nên thời gian làm nguộ i không còn lệ thuộc vào vật thể mà do cuốn quyết định. Bất lợi của cuốn hình nón là phải thêm khâu xử lý phụ để cắt rời cuốn ra khỏi vật thể.và để lại dấu cắt dưới đáy vật thể sau đó ( vấn đề của thẫm mỹ và phẩm chất ). Hình 33: Cuốn nối hình nón 1 Rãnh chận 2 Tấm lót khuôn 3 Phần khuôn di chuyển 4 Vật thể đúc-phun 5 Phần khuôn cố định 6 Mặt phẳng phân ly PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
15 Cuốn nối hình nón liên kết với phần trung a) gian hình ô dù hay hình nón chụp a) Loại cuốn nố i này có lợi thế nhờ sự phân phối hợp lý dòng chảy hài hòa với hình thể của cuốn nố i từ trung tâm đến các vị trí ở ngoài cùng. b) Người ta cũng có thể chọn một loại cuốn nối khác tương tự có hình dĩa tròn. cả hai loại cuốn nố i này đều có ưu điểm giúp cho sự phân chia dòng chảy , tuy nhiên chúng đòi hỏ i khâu xử lý phụ rất tốn kém ( phần phế thải ). b) Cuốn nối hình nón liên kết với vòng trung gian Cuống nố i hình nón chụp không thuận tiện đối với các vật thể có dạng hình ống dài vì lõi khuôn chỉ nằm một bên, do đó áp suất và dòng chảy bị uốn cong. Để thích hợp cho vật thể nói trên người ta áp dụng cuốn nố i hình vòng . Đối với loại cuốn nố i này lực tác động dòng chảy phân điều từ trên xuống dưới. dọc theo vật thể. Cuốn nối hình nón liên kết với màn mỏng trung gian giúp cho dòng chảy phân chia trực tiếp và hợp lý theo chiều dài của vật thể. Cuốn nố i kênh ngầm ( Hình 34 ) nối vào mặt bên của vật thể đúc phun và sẽ tự động tách rời ra khỏ i khuôn cùng với vật thể bởi hệ thống đinh đẩy. Nguyên lý hoạt động của cuốn nố i này được mô tả trong hình 35. a) khuôn ở vị trí đóng kín. 1 phần nửa di chuyển của khuôn, 2 phần nửa cố định của khuôn, 3 cạnh cắt, 4 kênh ngầm, 5 kênh phân nhánh, 6 mặt phẳng phân ly b) Khuôn ở vị trí mở ra 1 Vật thể đúc phun và cuốn nố i được tách rời ra khỏi khuôn, 2 Hình 34: Cuốn nối kênh ngầm đinh đẩy cuốn chính, 3 đinh đẩy hổ trợ Hình ảnh thí dụ Cuốn nố i kênh ngầm với điểm tiếp giáp nằm ở mặt bên của vật thể đúc-phun. Phần nửa khuôn với kênh phân nhánh và cuốn nố i kênh ngầm Hình 35: Mô tả phương cách tách rời vật thể đúc-phun cùng với cuố i nối ra khỏ i khuôn PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
16 Đối với cuốn nố i kênh ngầm thì kênh phân nhánh được bào dọc theo mặt phẳng phân ly của khuôn nhưng không nố i trực tiếp vào hốc khuôn mà thông qua một kênh ngầm rất nhỏ hình nón nằm bên phần nửa khuôn cố định nố i vào hốc khuôn. Khi phần nửa khuôn di chuyển sẽ kéo theo toàn thể vật đúc phun cùng với cuốn nố i kênh ngầm, trong cùng lúc đó kênh phân nhánh cung coo1i kù6nh ngầm cũng được cắt rời khỏ i vật thể đúc phun bởi cạnh cắt. Hệ thống đinh đẩy tiếp nố i theo sau tiến trình di chuyển ( của phần nửa khuôn ) sẽ đẩy vật thể đúc phun và cuốn nố i hoàn toàn ra khỏi khuôn. Cuốn nố i này có nhiều bất lợi vì mất đi rất nhiều áp suất khi ứng dụng sản xuất vật thể nhỏ với kênh ngầm nố i vào mặt bên của vật thể và lại cùng lúc phân chia nhiều kênh phân nhánh trong khuôn phức tạp. Cuốn nối điểm : cũng tương tự như cuốn nố i kênh ngầm, cuốn nố i điểm cũng có kênh phân nhánh từ cuốn chính đến mặt bên của vật thể nhưng tiếp giáp bởi một điểm nố i. Kích thước lớn hay nhỏ của điếm nố i lệ thuộc vào bề dày và hình thể vật thể đúc phun. Do bởi kích thước quá nhỏ của điểm nố i nên khi áp suất phun nhựa qua điểm nối để đi vào hốc khuôn sẽ tạo nên sức cản rất lớn và tỏa ra nhiều nhiệt lượng. Kênh cuốn nố i phải được bố trí ngay tại chính giữa của các kênh phân nhánh, vì nơi đây nhựa lỏng có thể kéo dài trạng thái dẻo (chảy nhão) lâu nhất như vậy sẽ tránh được trường hợp đông cứng của nhựa trong các kênh phân nhánh, tránh được trường hợp xảy ra các rãnh nứt bên trong vật thể đúc phun. Hình 36 (trên), 37 (dưới) : Mô tả dạng cuốn nối điểm, tiếp giáp vào mặt bên của vật thể đúc phun. Cuốn nối điểm trung tâm và khuôn 3 tấm Với khuôn 3 tấm cuốn nố i điểm được bố trí điểm tiếp giáp ngay trung tâm của vật thể đúc-phun. Khuôn 3 tấm có 2 mặt phẳng phân ly. Mặt phẳng thứ nhất phục vụ cho việc tách rời vật thể đúc phun. Mặt phẳng thứ hai phục vụ cho động tác tách rời các kênh phân nhánh. Điểm nố i tiếp giáp sẽ được cắt ( bứt ) rời khỏ i vật thể đúc phun, như thế toàn thể cuốn nố i và kênh phân nhánh được tách rời hoàn toàn ra khỏi vật thể. Hình 40: Một thí dụ cấu trúc cuốn nố i trung Hình 38 (trên), 39 (dưới) : Mô tả cuốn nố i trung tâm trong khuôn 3 tấm tâm cùng với các nhánh nố i phụ. PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
17 Cuốn nối phòng ngoài Hệ thống cuốn nố i và kênh phân nhánh không thích hợp vì có quá nhiều phần phế thải nên người ta thiết kế thêm bộ phận gọi là cuốn nố i phòng ngoài. Bên trong ống lót cuốn nố i ( Hình 40 ), bên phần tiếp giáp với đầu phun có thêm một phòng rộng ( phòng ngoài ) để trữ nhựa nóng chảy, điện trở đốt nóng được bố trí chung quang a b ống lót để giữ cho nhựa bên trong phòng ngoài luôn ở Hình 41: Ống lót phòng ngoài trạng thái nhão lỏng, tránh hiện tượng đông cứng xảy ra a. Không có băng đốt nóng sự cố nghẽn đường dẫn nhựa đến hốc khuôn. b. Có băng đốt nóng 4.12 Khuôn đúc-phun kênh nóng ( Heisskanalwerkzeuge ) Trong nhiều điều kiện sản xuất ( sản phẩm với khuôn nhiều phần ) loại khuôn kênh nóng được ứng dụng để tránh trường hợp để lại nhiều phế thải của kênh phân nhánh . Loại khuôn này có những lợi điểm sau đây: - Tiết giảm năng lượng trong giai đoạn đốt nóng và làm nguộ i trong hệ thống phân nhánh. - Thời gian làm nguội lệ thuộc vào quá trình làm nguội cuốn nố i và hệ thống phân nhánh. - Có thể thực hiện được với khuôn có khoảng cách chảy dài. - Không xảy ra hiện tượng nghẽn đường chảy của nhựa vào bên trong hốc khuôn - Không tạo ra phế thải của cuốn nố i. Khuôn đúc phun với kênh nóng giúp cho nhựa nóng chảy giữ nguyên trạng thái từ lúc bắt đầu đi vào kênh nố i cho đến hốc khuôn, tránh được hiện tượng đông nhựa trong hệ thống kênh nối trong quá trình làm nguộ i khuôn. Sau đây là một vài điều kiện đối với khuôn kênh nóng: - Phải tối ưu điều kiện gia công đối với khố i vật thể, có nghĩa là điều kiện nhiệt độ thích hợp với nhựa lỏ ng và khôn được xảy ra hiện tượng cháy tác hại đến khố i lượng nhựa bên trong khuôn. - Chu kỳ đúc phun không nên bị ảnh hưởng bởi việc bố trí kênh nóng. - Tránh va chạm mạnh ( trong giai đoạn đúc phun ) có thể ảnh hưởng đến sự hoạt động của khuôn. - Việc thay đổi màu sắc và vật liệu phải được thi hành nhanh và gọn. Trên cơ bản chỉ có hai lo ại khuôn kênh nóng: Loại đốt nóng đốt nóng từ bên ngoài và loại từ bên trong 4.12.1 Hệ thống đốt nóng từ bên ngoài Đối với hệ thống này kênh phân nhánh được đốt nóng ở nhiệt độ nóng chảy ( của nguyên liệu nhựa ) bởi những tấm kim loại được điều chỉnh ở nhiệt cao cố định. Ngoài ra một khoảng trống dẫn không khí được bố trí giữa tấm kim loại và phần khuôn lạnh giữ nhiệm vụ cách ly tránh hiện tượng hiệu ứng do sự khác biệt quá lớn giữa hai vùng nhiệt độ. 4.12.2 Hệ thống làm nóng từ bên trong Đối với hệ thống kênh nóng được làm nóng từ bên trong thì các kênh phân nhánh được bố trí cố định bên một phần nữa của khuôn. Phương thức bố trí sao cho các thanh điện trở có thể chen vào bên trong khuôn, nằm chính giữa kênh phân nhánh và kênh dẫn nhựa lỏng sẽ bọc chung quanh thanh điện trở. Theo cấu trúc này thì dọc theo thành kênh phân nhánh sẽ tạo nên một lớp nhựa đông do tiếp xúc với phần lạnh của khuôn. Hình 42: 1. kênh nóng, 2. khoảng trống cách ly, 3. vật thể đúc phun 4. đầu lót bằng đồng 5. tấm kim loại dẫn nhiệt 6. dây dẫn điện Hình 43: 1. kênh nóng 2. ống chứa thanh điện trở 3, 4: thanh điện trở, dây điện Hình 42: Hệ thống đốt từ bên ngoài Hình 43: Hệ thống đốt từ bên trong PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
18 4.13 Các loại khuôn Như đã trình bày ở các phần trên khuôn đúc-phun được phân loại theo các dạng của hệ thống cuốn nố i. Ví dụ như khuôn kênh nóng hay khuôn 3 tấm. Phần tiếp theo sau đây sẽ trình bày các dạng khuôn được phân loại theo phương cách tách rời sản phẩm đúc phun. 4.13.1 Khuôn nướng Do hình dáng của sản phẩm đúc phun có nhiều ngạnh và những góc cạnh phức tạp nên các phương thức tách rời theo một chiều không thể tách rời được vật thể ( sản phẩm ) đúc phun ra khỏ i khuôn nên người ta phải tạo ra những phương thức mở khuôn theo nhiều hướng khác nhau. Khuôn nướng được thế kế để thích ứng với điều kiện này, tạo dể dàng khi tách rời vật thể đúc phun ra khỏ i khuôn. Động thái mở ra của khuôn được hướng dẫn bởi 4 thanh trụ, bố trí theo hướng xéo nghiêng, gắn chặt bên nửa phần cố định của khuôn. Việc bố trí này của 4 thanh trụ cũng thẳng góc với hướng chuyển động mở của phần nửa khuôn còn lại. Khi phần nửa khuôn còn lại chuyển động, 4 thanh trụ sẽ đẩy dần phần lõi của khuôn ra xa khỏ i các ngạnh của vật thể, dẫn đến động thái tách rời hoàn toàn vật thể đúc phun ra khỏi khuôn. a b c Hình 44 a) b) c ) : mô tả các giai đoạn mở ra của khuôn nướng để tách rời vật thể có ngạnh. 4.13.2 Khuôn đẩy được ứng dụng đối với ngạnh hay cạnh ngang nằm trong hay bên ngoài của vật thể ( tuỳ theo đường viềng ). Nguyên tắc mở ra của khuôn đẩy cũng tương tự như khuôn nướng, cũng với động thái mở ra nhiều hướng để tách rới vật thể ra khỏi khuôn, nhưng được tác động bởi các thanh răng và bánh xe răng. Trong nhiều trường hợp các phần mở của khuôn cũng được khởi động bởi hệ thống thủy lực hoạt động hoàn toàn không phụ thuộc vào hệ thống thủy lực của máy đúc phun. 4.13.3 Khuôn quay Đối với những vật thể có ren vít bên trong như nắp đậy chai, lọ..vv..người ta ứng dụng khuôn quay để tách rời vật thể ra khỏi khuôn. Trong trường hợp này lõi bên trong có cấu trúc giống như một trục vít, khi khuôn mở ra lõi sẽ kéo theo vật thể ra khỏi phần nửa khuôn cố định và đồng thời quay chung quanh trục của chính nó tạo độc tác mở trục vít để tách rời vật thể ra khỏi lõi. Chuyển động quay của lõi được khởi động bởi động cơ, tác động vào trục quay chính có cấu trúc trôn ốc, hệ thống bánh răng giữ nhiệm vụ truyền lực quay từ trục quay chính đến các trục phụ nối liền với lõi ( Hình 45 ). Hình 45: Tiết diện mặt cắt khuôn quay Hình 46: động thái tách rời vật thể có ren vít bên trong PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
19 4.13.4 Khuôn rơi Đối với các vật thể có ngạnh bên trong nhưng không thể quay được thì khuôn rơi là giải pháp thực tế nhất. Phần lõi rơi bên trong khuôn gồm có hai phần: phần lõi giữa có thể đốt nóng và phần lõi chuyển động có ống lót chứa hốc khuôn. Phương cách hoạt động của khuôn rơi cũng tương tự như một động thái lột vỏ để tách rởi vật thể. Sau khi khuôn được mở ra, cả bộ phận tách rời bị đẩy ra phía trước, cùng lúc với việc giữ lại bên trong của phần ống lót và như thế vật thể đúc phun được tách rời ra khỏ i khuôn. 4.13.5 Khuôn tầng Đối với các loại vật thể đúc phun có diện tích bề mặt lớn đòi hỏ i một khối lượng nhựa lớn để phủ đầy hốc khuôn, cùng lúc với khoảng cách thích hợp giữa các kênh phân nhánh, cũng như kích thước giới hạn của toàn thể khuôn đúc phun. Trong trường hợp này khuôn tầng là giải pháp để thoả các điều kiện trên.Trong một khuôn tầng các hốc khuôn không nhất thiết phải nằm cạnh nhau trên một mặt phẵng mà có thể được bố trí ở hai tầng khác nhau nằm nối tiếp và có hai mặt phẳng phân ly khác nhau. Kênh nóng được ứng dụng trong khuôn tầng để giúp cho lượng nhựa trong các kênh dẫn luôn ở nhiệt độ nóng chảy. Động thái mở khuôn cũng diễn ra theo thứ tự trước sau hai mặt phẵng phân ly để tách rời vật thể đúc phun ra khỏ i khuôn. Hình 47: mô tả tiết diện cắt của một khuôn rơi và động thái mở từng phần để tách rời vật thể ra khỏi khuôn Hình 48: mô tả phương cách bố trí hợp lý của khuôn tầng đối với vật thể có diện tích bề mặt lớn. 4.14 Hướng tâm khuôn Khuôn đúc phun phải được thiết kế sao cho việc đóng lại của hai phần khuôn được dể dàng và nhanh chóng. Các chốt dẫn hướng và ống lót dẫn hướng giữ vai trò giúp cho động thái đóng nói trên . Tuy nhiên nếu chỉ với chốt dẫn hướng và ống lót dẫn hướng không đủ để động thái đóng khuôn được chính xác người ta cần thêm những bộ phận hướng tâm khác cho mổ i phần nửa của khuôn đúc phun. (Hình 49). Trong một số trường hợp các bộ phận thực hiện việc hướng tâm không thực hiện được đối với các vật thể đúc-phun có thành bề dày tương đối mỏ ng, vì lực ép tạo ra trong giai đoạn giai đoạn phun sẽ tác động lên thành khuôn. Do hình dáng cấu trúc của vật thể đúc-phun hay do việc phũ lấp không đều của nhựa nóng chảy trong hốc khuôn có thể tạo ra một áp suất lớn tác dụng lên lõi khuôn và cạnh tiếp giáp nơi chân lõi khiến cho việc đóng lại của hai phần nửa của khuôn không chính xác. Để gia tăng độ chính xác trong việc đóng lại như đã trình bày ở trên người ta thiết kế phần lõi có dạng hình nón cụt và mặt vòng chung quanh có thể chịu đựng lực tác dụng lớn. Trong trường hợp này các loại hợp kim qúy được ứng dụng để tạo ra bộ phận phụ giúp gia tăng độ cứng nơi chân lõi cùng với kỹ thuật mạ lớp kim loại chịu lực lên trên bề mặt của hốc khuôn. PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
20 Hình 49: mô tả tiết diện cắt và các bộ phận hướng tâm một khuôn đúc phun với vật thể có dạng hình nón 1. phần nửa khuôn di chuyển 2. lố i vào kênh dẫn nước làm nguộ i 3. bộ phận gia tăng độ cứng mặt tiếp giáp 4. kênh dẫn nước làm nguộ i 5. phần nửa khuôn cố định 6. dĩa chận hướng tâm 7. ống lót với kênh cuốn nố i 8. hốc khuôn 9. kênh dẫn nước làm nguộ i 10. đinh dẩy vật thể đúc phun 11. bộ phận gia tăng độ cứng chân lõi 4.15 Điều hoà nhiệt độ khuôn Được xem như là một yếu tố quan trọng luôn được chú ý trong các yếu tố có ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm trong các chu kỳ của tiến trình đúc phun. Mặc dù kiến thức cơ bản này đã được biết trước, nhưng trong thực tế nhà thiết kế thường phải tính toán và xác định lại độ chính xác tùy theo dạng và độ lớn của phần bên trong khuôn và hệ thống cuốn nố i. Hệ thống kênh làm nguộ i cũng được bố trí tùy theo mổi trường hợp và không lệ thuộc vào một nguyên tắc nhất định. Ngoài ra cũng không có một phương pháp tổng quát để tính toán, thiết kế, bố trí hệ thống kênh dẫn nước thích nghi cho mọi trường hợp trong việc điều hoà nhiệt độ khuôn. Bên cạnh đó cũng phải giải quyết các yếu tố khác nằm nên trong khuôn như hệ thống đinh đẩy vật thể đúc-phun, ốc vít và các phần phụ cung ứng cho khuôn. Trên cơ bản cần phải chú ý đến phương cách làm sao đạt đến sự hài hoà nhiệt độ trên bề mặt của khuôn. Một yếu tố khác cần lưu ý đó là hiện tượng rỉ sét trong các kênh dẫn nước làm nguộ i do đó bộ phận thiết kế phải thích hợp để thay thế hay bảo quản. Một hệ thống làm nguộ i đạt được tối ưu khi nó thoả các điểm được nêu ra dưới đây: 1. Hệ thống điều hoà nhiệt độ của một khuôn đúc-phun ảnh hưởng đến chất lượng và thời gian sản xuất của một vật thể đúc phun ( thành phẩm ). 2. Hệ thống làm nguội bên trong khuôn phải được bố trí sao cho hiện tượng giảm nhiệt của nhựa nóng chảy được xãy ra cùng lúc và hài hoà trên toàn thể bề mặt của vật thể đúc phun. 3. Hệ thống kênh làm nguộ i phải được thiết kế và bố trí sao cho thích hợp và thật gần ngay sát bên cạnh của bề mặt hốc khuôn tạo dáng của vật thể. 4. Hệ thống kênh làm nguộ i phải nằm sát cạnh nhau. 5. Đường kính các kênh dẫn nước không nên nhỏ hơn 8 mm. 6. Hệ thống kênh làm nguộ i phải được bố trí thành nhiều vòng để tránh hiện tượng co cụm và dồn ứ lượng nhựa trong từng phần của vật thể đúc phun 7. Chiều dài của các vòng làm nguộ i cũng có giới hạn để nhiệt độ của nước từ lúc vào đến lúc ra khỏi khuôn không được vược qua khoảng chênh lệch 3 đến 5 °C. 8. Các kênh dẫn nước không nên phân bố theo hệ thống song song để tránh tạo ra hiện tượng cản dòng chảy của nước trong hệ thống làm nguộ i. 9. Đối với trường hợp có nhiều tầng với nhiều vòng kênh dẫn thì sức cản tổng cộng phải được tính toán và kiểm soát sao cho áp suất tạo ra bởi hiện tượng giảm nhiệt thích hợp với lưu lượng của nước. 10. Công suất của một hệ thống làm nguội đạt được hiệu quả xử dụng tối đa khi hiện tượng giảm nhiệt xảy ra thật nhanh ( đã được trình bày ở trên từ điểm 3 đến 5 ) toàn bộ nhiệt độ trên bề mặt vật thể đúc phun thoát ra và được làm nguộ i bởi nước được dẫn tới từ hệ thống kênh làm nguộ i. PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de
21 4.16 Dụng cụ đo nhiệt độ và áp suất Được ứng dụng để tối ưu việc kiểm soát nhiệt độ bề mặt của khuôn đúc phun. Vị trí đo nhiệt phải bố trí riêng biệt cho cả hai phần nửa của khuôn để kiểm soát sự thay đổ i nhiệt độ ở mổ i phần nửa của khuôn.Vị trí đặt dụng cụ đo nhiệt nên ở gần hốc khuôn và nếu có thể nên tránh xa các kênh dẫn nước làm nguộ i. Ngoài ra vị trí đo áp suất chịu đựng bên trong của khuôn cũng xác định một vài nhiệm vụ. Những dẫn giải sau đây được lưu ý: Dấu hiệu ứng kháng biểu hiện khi khuôn tiếpnhận áp suất và lực nén này tác dụng trực tiếp vào hốc khuôn nơi điểm nố i giữa vật thể đúc phun với cuốn nố i, do đó ở các vị trí gần điểm nố i thành vật thể phải có độ dày lớn, vì những vị trí này sẽ cần thời gian đông cứng lâu nhất. Các số liệu có được bởi việc đo áp suất trong cuốn và các kênh m´nố i hoàn toàn không có liên quan gì đến tiến trình phủ đầy nhựa lỏ ng trong hốc khuôn. Đối các dạng khuôn phức tạp với khoảng cách lớn của cuốn và các nhánh nố i sẽ xãy ra nhiều trường hợp bất lợi ở các vùng phức tạp nơi ổ khuôn và lõi khuôn v/d như lõi khuôn quay có vòng ren, phải được bảo vệ chịu lại lực nén. 4.17 Duy trì và bảo quản khuôn đúc-phun Các bộ phận khuôn sẽ giữ lâu được độ bền và độ chính xác khi được duy trì bảo quản thường xuyên. Việc kiểm tra độ chính xác của khuôn thông qua việc quan sát kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm đúc phun theo từng thời gian nhất định. Thí dụ: kiểm nghiệm chất lượng bề mặt của sản phẩm có bị hư hại hay vị trí dấu in của đinh đẩy trên mặt sau của sản phẩm có còn ở vị trí cố định, hay tiến trình điều hoà nhiệt độ có hoạt động tốt, hay phẳng phân ly còn giữ độ chính xác khi khuôn đóng kín. 4.17.1 Duy trì và bảo quản hệ thống làm nguội Các kênh dẫn nước phải luôn luôn được làm sạch bằng nhiều loại thuốc tẩy khác nhau. Trước khi cho khuôn hoạt động hệ thống kênh dẫn phải được thổi sạch bằng khí nén hay khí nóng . 4.17.2 Duy trì và bảo quản bề mặt của khuôn Sau mổ i gia đoạn chấm dứt của sản xuất các phần vụn của chất dẻo còn dính lại trong khuôn phải được tẩy sạch kỹ lưởng, nếu có thể nên tẩy các phần vụn nói trên bằng cách ngâm khuôn trong bồn chứa xà-bông có ba-sơ, sau đó phải dùng khí nóng thổi sạch và làm khô khuôn thật cẩn thận. Ngoài ra các bộ phận phụ khác bên trong khuôn phục vụ cho việc đóng mở ổ khuôn và tạo dáng thành phẩm cũng phải được tẩy sạch và vô dầu mở. Công việc duy trì và bảo quản khuôn phải được thực hiện thường xuyên sau khi chấm dứt một giai đoạn sản xuất. Sau khi hoàn tất giai đọan tẩy rửa, bề mặt của khuôn phải được làm khô thật cẩn thận và tráng lên bên trên một lớp nhựa mỏng có công dụng chống thẩm thấu rỉ sét hay ăn mòn bởi tạp chất có a-cít. Còn tiếp tục với Công nghệ chất dẻo ( phần 4 ) tiếp theo - Tạo dáng vật thể ( mẩu mã ) chất dẻo trong phương pháp đúc-phun. - Khảo sát các tiến trình trong phương pháp đúc-phun Tài liệu tham khảo: - Kunststoffverarbeitung, Schwarz/Ebeling/Furth, Vogel Fachbuch - Kunststoff-Verarbeitung im Gespraech, 1 Spritzguss der Firma BASF AG - http://www.hansweber.de - http://www.kuststoffweb.de/bookshop/pdfs/46286lp.pdf - http://194.15.166.133/WEKA/Konstruktion/Praxis Trương Ngọc Giao K.S. Kỹ thuật chất dẻo PDF wurde mit pdfFactory Pro-Prüfversion erstellt. www.context-gmbh.de