Kỹ thuật gia công polime phần 7 ppsx

Dòng chảy bù trừ trong giai đoạn duy trì áp Dòng chảy bù trừ phát triển theo dạng ngoằn ngoèo do sự bất ồn định nhiệt độ nhựa lỏng gây bởi sự co rút.. Tại điểm này lượng nhựa nóng chảy

Yêu cầu của quá trình điền đầy

 Điền đầy đồng đều.

 Gradien áp suất đủ lớn để bù trừ vào việc co rút thể tích do quá trình nguội.

 Tốc độ điền đầy phải thích hợp để tránh hình thành qáp suất dư trên bề mặt sản phẩm.

Dòng chảy bù trừ trong giai đoạn duy trì áp

 Dòng chảy bù trừ phát triển theo dạng ngoằn

ngoèo do sự bất ồn định nhiệt độ nhựa lỏng gây bởi sự co rút

 Dòng nhựa bù trừ này tạo sự định hướng phân tử lớn nên sự co rút sẽ cao dễ gây ra cong vênh

Vấn đề rổ bề mặt.

 Vết lõm trên bề mặt sản phẩm xảy ra khi có sự thay đổi đáng kể bề dày Tại điểm này lượng nhựa nóng chảy lớn hơn so với phần chính, khi nguội sẽ co rút gây khoảng

không trong nhựa nóng chảy mà không được bù trừ ở giai đoạn duy trì áp Các khoảng không này sẽ kéo phần bề

mặt nguội vào bên trong gây ra vết lõm

 Có thể tránh phần nào vết lõm bằng cách gia tăng áp

suất duy trì Tuy nhiên thể tích nhựa giảm khoảng 25% khi chuyển từ nóng chảy sang rắn, trong khi khả năng nén của nhựa khi ép chỉ khoảng 15% nên không thể khắc phục hoàn toàn vết lõm bằng giải pháp tăng áp suất

 Khi có sự kết tinh không đều: đối với vật liệu kết tinh,

phần nguội chậm có độ kết tinh cao hơn phần nguội nhanh Phần có độ kết tinh cao co rút nhiều hơn phần kết tinh thấp Thời gian nguội không đều có thể là do cónhững chỗ dày hơn chỗ khác, hoặc do nhiệt độ bề mặt thành khuôn không đều, hoặc do nhiệt ma sát sinh ra cục

bộ Có chỗ dày hơn chỗ khác

 Làm nguội không đều: Để hiểu rõ sự làm nguội không

đều chúng ta phải xem thời gian co rút Ở mỗi chỗ trên sản phẩm phải co rút giống nhau, nếu không sẽ gây cong vênh

Vấn đề nén quá mức

 Sự nén quá mức ở một chỗ thường là lí do gây co rút Nhựa lỏng là vật liệu có thể nén được, do đó trong vùng tạo hình sự nén quá mức là do sự chảy không đồng đều của nhựa lỏng Nhựa lỏng sẽ chảy dễ vào chỗ có trở lực nhỏ Điều này chịu ảnh hưởng bởi bề dày khuôn và nhiệt

độ bề mặt khuôn

 Trong thời gian chịu nén quá mức nhựa tiếp tục chảy với vận tốc giảm dần, bề dày lớp vỏ nhựa nguội tăng dần Sựhình thành lớp vỏ nhựa nguội là sự kết hợp lần lượt chảy

và hoá cứng, hậu quả là trong cùng tiết diện có sự biến thiên mức độ định hướng tạo nên ứng suất cục bộ Chổ ít

bị nén sẽ ít định hướng và ít co rút hơn Điều này dẫn đến

sự biến thiên ứng suất dư và hậu quả là cong vênh

Vấn đề đường giáp dòng

Đường giáp dòng là kết quả hội nhập của các dòng nhựa lỏng khi khuôn được làm đầy Nó hoàn toàn có thể tránh

 Độ bền của đường giáp dòng là yếu nhất, lí do:

 Đường giáp dòng hình thành do sự kết dính của hai dòng chảy ngược chiều nhau hay do hai dòng chảy cùng chiều

 Hai dòng chảy này là từ nhiều cửa khuôn, Bề dày khác

nhau, có vật cản trở dòng chảy, hình dạng sản phẩm.

 Khi 2 dòng nhựa gặp nhau chúng không thể phá vỡ lớp vỏ

vì vận tốc dòng nhựa rất chậm và gần bằng zero khi duy trì

áp Thường thì vùng giáp dòng này xảy ra ở cuối chu kỳ làm đầy, tức ở giai đoạn nén, vì vậy khi 2 dòng gặp nhau,

sự định hướng tại mối nối là thẳng góc với hướng chảy Vì vậy độ bền tại điểm giáp dòng yếu theo hướng dòng chảy

 Độ bền tại đường giáp dòng của 2 dòng chảy cùng hướng

sẽ cao hơn của 2 dòng chảy ngược hướng Đây là trường hợp đường giáp dòng của khuôn có nhiều cửa khuôn

 Đường giáp dòng thường chịu kéo và va đập kém

 Để tăng độ bền của đường giáp dòng có thể:

 Tăng vận tốc ép.

 Tăng nhiệt độ nhựa lỏng.

 Tăng nhiệt độ khuôn.

 Tăng áp suất duy trì.

 Dời điềm chuyển đổi chế độ nạp liệu về hướng zero

Đặc điểm của quá trình điền đầy

2 giai đoạn:

 Giai đoạn điền đầy: Thông số kiểm soát quá trình là vận

tốc nhựa chảy vào khuôn Ở giai đoạn này áp suất nhựa trong khuôn rất thấp, không ảnh hưởng đến quá trình

nhựa chảy vào khuôn, dòng nhựa chảy trong khuôn theo dạng “vỏ ống”

 Giai đoạn nén: Thông số kiểm soát quá trình là áp suất

nhựa lỏng nén trong khuôn Cuối giai đoạn này áp suất tăng lên cực đại, đạt giá trị áp suất bảo áp Trong giai

đoạn này nhựa bị nén chặt nên ảnh hưởng rất nhiều đến khối lượng riêng của sản phẩm và một số khuyết tật của sản phẩm

P

Sơ đồ nguyên lý

Hệ thống thủy lực

1 : Giai đoạn làm đầy.

2 : Giai đoạn nén.

3 : Giai đoạn duy trì áp suất.

4 : Giai đoạn làm nguội.

t

4.3.3 Quá trình duy trì áp suất

 Quá trình bảo áp bắt đầu từ lúc áp suất tăng lên cực đại đến khi tách đầu phun ra khỏi cổ phun hay bắt đầu quá trình lấy nhựa Quá trình này nhắm đảm bảo nhựa trong các rảnh và cửa đủ nguội, có

độ nhớt đủ lớn tạo trở lực đủ lớn ngăn cản sự chảy ngược của nhựa lỏng ra khỏi khuôn do áp suất

trong khuôn lớn hơn áp suất ở cổ phun

 Quá trình này ảnh hưởng rất nhiều đến áp suất dư

ở thời điểm lấy sản phẩm và độ nén của vật liệu trong khuôn

4.3.4 Quá trình lấy nhựa

 2 giai đoạn:

 Nhựa hoá 2 vùng nguyên liệu

 Nhựa hoá 1 vùng nguyên liệu

 Không ổn định nhiệt.

 Ảnh hưởng đến sự trộn lẫn, độ đồng đều của

nhựa lỏng.

 Ảnh hưởng đến thời gian lưu trú của nhựa trong

xi lanh => mức độ giảm cấp của nhựa.

 Có thể kết thúc bằng quá trình rút khí.

 Quá trình xảy ra ngay khi vật liệu chảy vào khuôn đến khi

mở khuôn lấy sản phẩm Do đó ảnh hưởng đến quá trình làm đầy

 Quá trình làm nguội có thể xem là quá trình đẳng tích –khối lượng riêng của vật liệu không đổi Nhiệt độ giảm tương ứng với áp suất giảm Do đó nếu không đủ áp suất

4.3.4 Quá trình làm nguội

1. Đặc trưng làm đầy F: thể hiện tính dể điền đầy

khuôn của vật liệu, tức độ linh động của vật liệu.

2. Đặc trưng làm nguội C: thể hiện tính chất vật

liệu dễ nguội.

3. Đặc trưng FC: thể hiện khả năng chống lại sự

hoá rắn trước khi khuôn được điền đầy

4. Đặc trưng CF: thể hiện khả năng có thể gia

công được sản phẩm với ít ứng suất dư.

Yêu cầu đối với sản phẩm thành mỏng

* Nhiệt độ biến hình nhiệt nhỏ.

Đặc trưng C F :

* Độ linh đông của mạch polime cao.

* Polime có cấu trúc phù hợp

4.4 THÔNG SỐ GIA CÔNG

 Ảnh hưởng nhiều đến năng suất và chất lượng sản phẩm.

Gia tăng nhiệt độ thành khuôn

 Gia tăng độ kết tinh, hậu quả là cấu trúc đồng nhất hơn

 Giới hạn hậu co rút và gia tăng co rút khi đúc

 Gia tăng nhiệt trở

 Giảm ứng suất nội

 Giảm sự định hướng

 Giảm cong vênh

 Gia tăng độ lập kích thước

 Giảm trở lực chảy

 Tăng đáng kể thời gian làm nguội (khoảng 2%/độ

4.4.2 Nhiệt độ xy lanh nguyên liệu

 60 – 80% nhiệt đốt nóng nhựa là nhiệt nội, nhiệt

độ của nhựa chịu ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ xy lanh nguyên liệu, đặc biệt 2 vùng cuối cùng của

 Cài đặt profil nhiệt độ giảm

 Thể tích nhựa đúc lớn, khoảng chuyển động tịnh tiến của vít lớn và thời gian làm nguội ngắn.

 Khi sử dụng vít rảnh sâu.

 Cài đặt profil nhiệt độ giảm

 Nhựa nhạy nhiệt.

 Thời gian lưu của nhựa dài:

 Thời gian làm nguội dài.

 Sử dụng bước tịnh tiến của vít bé.

 Thể tích nhựa nóng trong rảnh vít và rảnh nóng nhiều.

 Cài đặt profil nhiệt độ tăng rồi giảm

 Chảy nhựa khỏi đầu phun.

 Thất thoát nhiều do chảy rò.

4.4.3 Áp suất ngược

Áp suất ngược cần thiết để:

 Tạo sự đồng nhất nhiệt trong khối nhựa lỏng, đặc biệt khi hỗn hợp chưa chảy hoàn toàn do nhiệt

nội.

 Tạo sự đồng nhất về chất.

 Tạo sự thoát khí dễ dàng về phía cửa nạp liệu.

 Tạo cân bằng nhiệt độ nhựa lỏng khi chuyển từ nhựa hoá 2 vùng qua nhựa hoá 1 vùng.

 Giảm biến động phần nhựa trước đầu vít ở giai đoạn duy trì áp suất do sự hiện diện của khí.

* Ứng suất dư nhiều do nhựa

chảy ngược khỏi khuôn.

Quá dư

* Ứng suất dư ở vùng rảnh chính.

* Lấy sản phẩm khó.

* Tạo ứng suất dư trên bê mặt.

Áp suất duy trì có thể giảm trước khi chấm dứt thời gian duy trì áp suất

 Giảm cong vênh Chênh lệch giữa độ co rút ở vùng cửa và vùng xa cửa ít.

 Giảm ứng suất nội.

 Giảm năng lượng cần thiết.

Chiều dài vùng nhựa còn trước vít ở giai đoạn duy trì áp suất nên trong khoảng 5-10% chiều dài bước vít.

Thời gian làm nguội cài đặt thường là hiệu số

giữa thời gian làm nguội thực và thời gian duy trì

áp suất.

Thời gian làm nguội quá ngắn

 Tăng độ cong vênh.

 Tăng biến dạng sản phẩm khi lấy khỏi khuôn.

 Đối với sản phẩm thành dày, ở bề mặt sản phẩm

có thể xảy ra sự đốt nóng trở lại do nhựa bên trong còn nóng.

Công thức thực nghiệm

t = E x (1 + 2 x E)

E : bề dày tối đa, mm ( E = 1 – 4 mm)

t : Thời gian làm nguội thực, s

Nhiệt độ khuôn lớn hơn 600C thời gian làm nguội tính thêm 30%.

4.4.6 Thời gian duy trì áp suất

 Thời gian duy trì áp suất hiệu quà là thời gian nhựa trong khuôn phải chịu áp để nhựa trong rảnh khuôn nguội lại và ngăn sự thoát nhựa khỏi khuôn, khi đó sự co rút thể tích

do giảm nhiệt độ được bù trừ bởi việc nhựa được tiếp tục nạp vào khuôn do có chênh lệch áp suất

 Sự gia tăng nhiệt độ nhựa, nhiệt độ thàanh khuôn và áp suất duy trì sẽ gia tăng thời gian nhựa có thể chảy khỏi khuôn

 Thời gian duy trì áp suất hiệu quả phải kéo dài đến khi

nhựa trong rảnh chính đông cứng Thời gan này chỉ cần 30% thời gian làm nguội thực là đủ

4.4.7 Điểm chuyển chế độ nạp liệu

 Phụ thuộc vào chiều dài tịnh tiến, thể tích nhựa lỏng, thời gian, áp suất thuỷ lực, áp suất nhựa

trong vùng tạo hình.

 Kiểm soát sự nén ép vật liệu trong vùng tạo hình sau khi khuôn được làm đầy và trước khi áp suất ngược bắt đầu tác dụng.

 Quyết định chất lượng sản phẩm do làm đầy vùng tạo hinh, tạo biên dạng và nén hợp lí.

* Đường giáp dòng yếu.

* Khối lượng biến động.

* Co rút nhiều.

* Rổ bề mặt.

Chuyển đổi trể

* Áp suất tăng không cần thiết.

* Tạo nhiều ba via.

* Sản phẩm nặng.

* Ứng suất dư nhiều đặc biệt ở vùng rảnh chính.

* Khuôn mau hư.

* Bộ kẹp khuôn chịu ứng suất cao.

4.4.8 Vận tốc quay của vít

 Ảnh hưởng đến tốc độ sinh nhiệt nội

 Vận tốc tối đa khi gia công nhựa nhạy nhiệt: 0.1 m/s

 Vận tốc tối đa khi gia công nhựa bền nhiệt: 1.0 m/s

 Phải đảm bảo đủ nhựa điền đầy khuôn.

1D  Chiều dài tịnh tiến của vít  3D

Không thuận lợi

• Thời gian lưu trú dài

• Thời gian đáp ứng của van

chảy ngược dài và biến động.

Không thuận lợi

• Sọc trên bề mặt sản phẩm

• Bọt nổi trên bề mặt

• Nhiệt độ không đồng nhất

4.4.10 Vận tốc tịnh tiến của vít

 Ảnh hưởng chế độ chảy của nhựa trong khuôn

 Trong trường hợp gia công sản phẩm có tỉ lệ

chiều dài chảy / bề dày lớn thì vận tốc tịnh tiến của vít phải lớn.

Gia tăng vận tốc tịnh tiến của vít

 Độ bền đường giáp dòng tốt hơn.

 Tăng độ bóng bề mặt.

 Giảm định hướng tổng thể.

 Tăng định hướng ở bề mặt.

 Tăng độ kết tinh.

 Tăng nhiệt độ nhựa lỏng trong khuôn.

 Tăng sự truyền áp suất trong khuôn.

Tốc độ nhiều cấp

Giảm tốc độ ở giai đoạn đầu

 Giảm biến dạng khuôn

 Giảm vết dòng chảy trên bề mặt sản phẩm (jetting)

 Giảm các vết mờ ở vùng rảnh chính

Giảm tốc độ ở giai đoạn cuối

 Một số đặc trưng của sản phẩm ít biến động

 Giảm lực tách khuôn

 Xác định chính xác điểm chuyển đổi chế độ nạp liệu

 Cải thiện thoát khí, giảm hiện tượng khí bị nén

(Đọc thêm)

CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

 Thiết bị

 Công nghệ

4.6.2 Một số cải tiến hệ thống thủy lực

V

P V

P

P

P

(Đọc thêm)

HẾT CHƯƠNG 4

CÔNG NGHỆ ĐÙN

Chương 5

 Thuộc nhóm 1: Áp suất khoảng 100 MPa, nhiệt độ 150 –

2000C Vật liệu ở trạng thái chảy nhớt khi thành hình Tuy nhiên để có thể định hình được phôi đùn độ nhớt của polime nóng chảy phải đủ cao, thường không nhỏ hơn

3000 poise

 Phương pháp tạo hình liên tục, năng suất cao

 Sản phẩm được định hình theo hai chiều, do đó độ chính xác kích thước sản phẩm phụ thuộc chế độ gia công, chế

độ xử lý phôi đùn

 Sản phẩm đa dạng

 Thiết bị có thể sử dụng cho nhiều mục đích

 Máy đùn

 Đầu tạo hình

 Hệ thống tiếp nhậnvà xử lý phôi đùn

Máy đùn

 Nhiệm vụ:

 Tải vật liệu rắn, nạp liệu.

 Cung cấp năng lượng làm chảy vật liệu.

 Tạo áp suất đẩy vật liệu ra khỏi đầu tạo hình.

 Yêu cầu:

 Phù hợp với nguyên liệu sử dụng.

 Trộn và làm chảy đồng đều vật liệu trước khi ra khỏi máy đùn.

 Tạo được áp suất ổn định.

Hệ thống tiếp nhân và xử lý phôi đùn