Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực và xây dựng quy trình công nghệ chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng cho nuôi trông thủy sản bằng vật liệu composite

-4-PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ và tên SV : Phạm Văn Đệ lớp : 46CT Nghành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 46132092 Tên đề tài : “ Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực và xây d

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

- -

PHẠM VĂN ĐỆ

THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC

VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CÁNH BƠM NƯỚC CHUYÊN DỤNG PHỤC VỤ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

-3-NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên SV : Phạm Văn Đệ lớp : 46CT Nghành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 46132092

Tên đề tài : “ Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực và xây dựng quy trình công

nghệ chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng cho nuôi trông thủy sản bằng vật liệu Composite.”

Số trang :126 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 20 Hiện vật: Báo cáo Đồ Án Tốt Nghiệp, 1 đĩa CD, 1 Bộ khuôn đúc cánh bơm hướng trục và cánh bơm nước chuyên dụng bằng vật liệu composite

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha trang, ngày…tháng…năm 2008

Cán bộ hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên)

PGS.TS PHẠM HÙNG THẮNG

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

-4-PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Họ và tên SV : Phạm Văn Đệ lớp : 46CT Nghành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 46132092

Tên đề tài : “ Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực và xây dựng quy trình công

nghệ chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng cho nuôi trông thủy sản bằng vật liệu Composite.”

Số trang :120 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 17 Hiện vật: Báo cáo Đồ Án Tốt Nghiệp, 1 đĩa CD, 1 Bộ khuôn đúc cánh bơm hướng trục và cánh bơm nước chuyên dụng bằng vật liệu composite

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Kết luận:

Nha trang, ngày…tháng…năm 2008

Cán bộ phản biện (Ký và ghi rõ họ tên)

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

-5-LỜI CẢM ƠN!

Đồ án tốt nghiệp là sự khởi đẩu cho sự nghiệp nghiên cứu khoa học của thế hệ

kỹ sư trẻ chúng em, và cũng là điểm nhấn kết thúc cuộc đời sinh viên ngồi trên ghế

nhà trường Đó là một điều thiêng liêng mà em cảm nhận được sau hơn bốn năm

học tập và nghiên cứu tại trường đại học Nha Trang Sau một thời gian nghiên cứunghiêm túc, với tất cả khả năng của bản thân, với những gì đã học hỏi được ở cácthầy cô, ở sách vở và đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của các thầy hướng dẫn Đến

nay em đã hoàn thành xong nhiệm vụ quan trọng của mình Để đạt được kết quả này

không thể không kể đến những gì mà các thầy đã dành cho em Em xin chân thành

được bày tỏ lời biết ơn sâu sắc đến thầy PGS TS Phạm Hùng Thắng, thầy đã có

những ý kiến chỉ bảo có ý nghĩa góp phần làm hoàn thiện đề tài của em Em xinchân thành cảm ơn thầy KS Lê Ngọc Sơn với sự hướng dẫn tận tình của thầy trongviệc chế tạo thành công sản phẩm khuôn đúc áp lực, và cánh bơm nước chuyêndụng phục vụ nuôi trồng thủy sản bằng vật liệu Composite Bên cạnh đó em xinchân thành cảm ơn tất cả các thầy cô đã dìu dắt em đi trên con đường mà em đãchọn, xin gửi tới các bạn đồng nghiệp trong tương lai lời cảm ơn chân thành, cảm

ơn các bạn đã có những góp ý chân thành trong quá trình thực hiện đề tài của tôi

Xin chân thành cảm ơn!!!

Nha Trang, tháng 11 năm 2008

Sinh viên thực hiệnPhạm Văn Đệ

-6-MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 9

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC COMPOSITE VÀ KẾT CẤU CÁNH BƠM NƯỚC CHUYÊN DỤNG 11

I.1 Tổng quan về công nghệ đúc áp lực Composite 11

I.1.2 Định nghĩa vật liệu Composite 11

I.1.3 Đặc tính chung 11

I.1.4 Phân loại vật liệu Composite: 12

I.1.4.1 Phân loại theo hình dạng 12

I.1.4.2 Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần 13

I.1.4.3 Theo cấu trúc vật liệu cốt 14

I.1.5 Kết cấu của vật liệu composite 15

I.1.6 Công nghệ chế tạo vật liệu Composite 22

I.1.6.1 Đúc không áp lực 22

I.1.6.2 Đúc áp lực ( đúc ép) 23

I.1.6.3 Đúc liên tục 26

I.1.6.4 Kéo định hình 27

I.1.6.5 Đúc ly tâm 27

I.1.6.6 Phương pháp quấn ống 27

I.1.7 Cơ chế đông đặc, đông rắn trong Composite 27

I.1.8 Cơ tính của vật liệu Composite 28

I.1.9 Xác định thời gian đông, rỡ khuôn, đóng rắn 34

I.2 Kết cấu và yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng 36

I.2.1 Xây dựng bản vẽ kết cấu cánh bơm 36

I.2.1.1 Kết cấu cánh bơm 37

I.1.2.2 Tính toán độ bền cho cánh bơm chế tạo bằng vật liệu composite 48

I.2.2 Yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng 54

I.2.2.1 Về vật liệu chế tạo cánh bơm 54

I.2.2.2 Về công nghệ chế tạo cánh bơm 55

I.2.2.3 Về kết cấu cánh bơm 55

-7-CHƯƠNG II THIẾT KẾ KỸ THUẬT KHUÔN ĐÚC CÁNH BƠM NƯỚC

CHUYÊN DỤNG TỪ VẬT LIỆU COMPOSITE 57

II.1 Yêu cầu kỹ thuật bộ khuôn đúc 57

II.2 Kết cấu bộ khuôn đúc 58

II.2.1 Nửa khuôn trên 58

II.2.2 Nửa khuôn dưới, tấm đỡ khuôn dưới 59

II.2.3 Chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng 60

II.2.4 Chốt đẩy, kim đẩy và tấm đẩy 60

II.2.5 Thanh đẩy, lõi, vòng định vị, bạc dẫn hướng,vòng móc nâng 62

II.2.6 Đế khuôn, tấm đỡ khuôn, bu lông 63

II.3 Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản bộ khuôn đúc 65

II.3.1 Các kích thước cơ bản của bộ khuôn đúc 65

II.3.2 Kiểm tra độ bền của khuôn trong quá trình làm việc 69

II.3.2.1 Kiểm tra độ bền kéo của 4 bu lông ghép hai nửa khuôn 70

II.3.2.2 Kiểm tra độ bền dập của hai nửa khuôn trong quá trình ép 71

II.4 Bản vẽ kỹ thuật bộ khuôn đúc 72

CHƯƠNG III CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC CÁNH BƠM 73

III.1 Thiết kế quy trình chế tạo khuôn đúc cánh bơm 73

III.1.1 Xây dựng kết cấu hai nửa khuôn 74

III.2 Chế tạo thử nghiệm khuôn đúc 80

III.2.1 Lập trình gia công khuôn với sự trợ giúp của máy tính 80

III.2.2 Chuẩn bị phôi, máy, dụng cụ cắt gọt, đồ gá 95

III.2.3 Lập quy trình gia công khuôn 96

III.2.4 Kiểm tra khuôn lần cuối 97

CHƯƠNG IV XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐÚC CÁNH BƠM 98

IV 1 Chuẩn bị khuôn và vật liệu 98

IV 2 Quy trình đúc cánh bơm 99

IV 3 Quy trình tháo rỡ và làm sạch sản phẩm 105

CHƯƠNG V ĐÚC THỬ NGHIỆM, HOÀN CHỈNH VÀ HOẠCH TOÁN GIÁ THÀNH SẢN PHẨM 106

-8-V 1 Đúc thử nghiệm 106

V 2 Hoàn chỉnh công nghệ và khuôn đúc 106

V 3 Hoạch toán giá thành sản phẩm 108

CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

-9-LỜI NÓI ĐẦU

Ngành nuôi trồng thuỷ sản ở nước ta được xác định là một ngành kinh tế mũinhọn, có giá trị xuất khẩu cao, mang lại ngoại tệ lớn cho đất nước, trong đó nuôi

tôm đóng góp một phần không nhỏ, nuôi tôm là nghề đem lại lợi nhuận cao nhưng

mang tính rủi ro lớn, nếu không được áp dụng khoa học kỹ thuật và thiết bị máymóc chuyên nghiệp

Trong ngành nuôi tôm thì bơm nước sục khí là thiết bị không thể thiếu, nómang lại nhiều lợi ích thiết thực như: Bổ sung lượng thiếu hụt ôxy trong nước; gópphần làm tăng mật độ nuôi ít nhất từ 510 lần, tạo dòng chảy lưu động trong ao

thường xuyên để gom chất bẩn, thức ăn thừa, duy trì điều kiện thích hợp nhất đối

với tôm Nhưng một vấn đề hết sức quan trọng đặt ra ở đây mà mọi người rất quantâm là công nghệ chế tạo cánh bơm Cánh bơm hiện đang được sử dụng là cánh

bơm được chế tạo bằng kim loại ( hợp kim đồng, và thép không gỉ), nên giá thành

cao, nặng nề và kém bền với thời gian trong môi trường nước biển Vậy việc chế tạo

thành công cánh bơm nước chuyên dụng bằng vật liệu phi kim loại mà ở đây là vật

liệu Composite sẽ góp phần khắc phục các hạn chế nói trên

Trên cơ sở đó em được Bộ môn Chế Tạo Máy Khoa Cơ Khí trường Đại HọcNha Trang giao cho đề tài: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC VÀ

XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CÁNH BƠM NƯỚCCHUYÊN DỤNG CHO NUÔI TRỒNG THỦY SẢN BẰNG VẬT LIỆUCOMPOSITE.”

Sau một thời gian nghiên cứu, tiến hành chế tạo khuôn và đúc thử nghiệm

cánh bơm dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Phạm Hùng Thắng và

thầy Lê Ngọc Sơn, em đã hoàn thành đề tài với đầy đủ nội dung sau:

Chương I: Tổng quan về công nghệ đúc áp lực Composite và kết cấu cánh bơmnước chuyên dụng

Chương II: Thiết kế kỹ thuật khuôn đúc cánh bơm nước chuyên dụng từ vật liệu

Composite

Chương III: Chế tạo khuôn đúc cánh bơm

Chương IV: Xây dựng quy trình công nghệ đúc cánh bơm

Nhân đây, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy

PGS.TS Phạm Hùng Thắng, thầy Lê Ngọc Sơn đã quan tâm giúp đỡ, hướng

-11-CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC COMPOSITE

VÀ KẾT CẤU CÁNH BƠM NƯỚC CHUYÊN DỤNG

I.1 Tổng quan về công nghệ đúc áp lực Composite

I.1.2 Định nghĩa vật liệu Composite

Vật liệu Composite hay Composite là vật liệu tổ hợp từ hai vật liệu có bảnchất khác nhau Vật liệu tạo thành có bản chất trội hơn đặc tính của từng vật liệuthành phần khi xét riêng rẽ

I.1.3 Đặc tính chung.

Trong trường hợp tổng quát nhất, một vật liệu Composite gồm một hay nhiềupha gián đoạn được phân bố trong một pha liên tục Khi vật liệu gồm nhiều pha giánđoạn, ta gọi đó là Composite hỗn tạp Pha gián đoạn thường có cơ tính trội hơn pha

liên tụcPha liên tục được gọi là nền ( matrice)

Pha gián đoạn được gọi là cốt hay vật liệu tăng cường (renfort)

Cơ tính của vật liệu Composite phụ thuộc vào:

 Cơ tính của các vật liệu thành phần

 Luật phân bố hình học của vật liệu cốt

 Tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần, v.v…

Để có thể mô tả một vật liệu Composite, ta cần biết rõ:

 Nguồn gốc và tính chất của các vật liệu thành phần

 Dạng hình học của vật liệu cốt và luật phân bố của nó

 Đặc điểm giữa mặt tiếp xúc giữa vật liệu cốt và vật liệu kết dính

-12-Hình 1 Vật liệu Composite

I.1.4 Phân loại vật liệu Composite:

I.1.4.1 Phân loại theo hình dạng

Theo hình dạng của vật liệu thành phần, vật liệu Composite được phân chia thànhhai họ lớn: vật liệu Composite cốt sợi và vật liệu Composite cốt hạt (hay bột)

 Vật liệu Composite cốt sợiKhi vật liệu cốt là các sợi, ta gọi đó là Composite cốt sợi Sợi được sử dụng có thể

dưới dạng liên tục có thể dưới dạng gián đoạn: sợi ngắn, vụn v.v…Ta có thể điều

khiển sự phân bố, phương của sợi để có vật liệu dị hướng theo ý muốn Và cũng cóthể tạo ra vật liệu có cơ - lý tính khác nhau, khi chú ý tới:

- bản chất của vật liệu thành phần

- tỷ lệ của các vật liệu tham gia

- phương của sợiVật liệu Composite cốt sợi có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp, vì vậy việcnghiên cứu kỹ lưỡng về ứng sử cơ học của loại vật liệu này là rất cần thiết

 Vật liệu Composite cốt hạtKhi vật liệu cốt có dạng hạt, ta gọi đó là Composite cốt hạt Hạt khác sợi ở chỗ, nó

không có kích thước ưu tiên

Hạt thường được dùng để cải thiện một số cơ tính của vật liệu hoặc của vật liệu nền,chẳng hạn tăng độ cứng, tăng khả năng chịu nhiệt, chịu mòn, giảm độ co ngót

-13-v.v…Trong nhiều trường hợp, hạt được sử dụng với mục đích làm giảm giá thành

sản phẩm mà vẫn không làm thay đổi cơ tính của vật liệuViệc lựa chọn phương án kết hợp hạt – nền (nhựa) phụ thuộc vào cơ lý tính mà tamuốn có Chẳng hạn, người ta thêm chì vào trong hợp kim đồng để loại bớt khó

khăn khi gia công Chất gốm kim ( xécme) cũng là một ví dụ về Composite kim loại– gốm hạt, hay được sử dụng chế tạo các chi tiết, kết cấu chịu nhiệt độ cao

I.1.4.2 Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần

Tùy thuộc vào bản chất của vật liệu nền, vật liệu Composite được chia làm banhóm:

 Composite nền hữu cơ ( nhựa, hạt) cùng với vật liệu cốt dạng:

- sợi hữu cơ: polyamit, kevlar v.v

- sợi khoáng: thủy tinh, cacbon v.v…

- sợi kim loại : bo, nhôm v.v…

 Composite nền kim loại ( hợp kim titan, hợp kim nhôm…) với vật liệu cốt dạng:

- sợi kim loại: bo

- sợi khoáng: cacbon, SiC

 Composite nền khoáng (gốm) với vật liệu cốt dạng:

- sợi kim loại: Bo

- hạt kim loại: chất gốm kim

- hạt gốm: cacbua, nito v.v…

Vật liệu Composite nền hữu cơ chỉ chịu được nhiệt độ từ 2000C đến 3000C, trong

khi đó Composite nền kim loại hay nền gốm có thể chịu được nhiệt độ từ 6000C (nền kim loại) hoặc trên 10000C ( nền gốm)

-14-I.1.4.3 Theo cấu trúc vật liệu cốt

Loại cốt hạt và loại cốt sợi khác nhau ở kích thước hình học của cốt: Cốt sợi

có tỷ lệ chiều dài trên đường kính khá lớn, cốt hạt là các phần tử đẳng trục

Compozite cấu trúc là khái niệm để chỉ các bán thành phẩm dạng tấm, lớp, dạng tổong

Cốt hạt Cốt sợi Compozite cấu trúc

Hạtmịn

Liêntục

Tổong

Gián

đoạn

Tấm balớp

Có

hướng

Lớp

Ngẫunhiên

Hạtthô

Composite

Tấm nhiều lớp

Chất dẻo tăng cường

Nhựa/hạt/sợi xeluloNhựa/mạt cưaNhựa/sợi gỗNhựa mềm/vảiElastome/bitum/vải dệtCao su/vải/sắt, thépNhựa/hạt/sợi thủy

tinh,cacbon

Nhựa/vibi

Nghành in/bao bìNgành mộcNhà cửaThể thao, nhà cửaMái che

Ngành oto

Các ngành công nghiệpkhác nhau

2 Composite nền khoángchất

Bê tôngComposite cacbon –

cacbonComposite gốm

Cacbon/ sợi cacbon

Gốm sợi gốm

Máy bay, vũ trụ, thể thao,

y họcChi tiết máy chịu nhiệt độcao

3 Composite nền kim loại Nhôm/sợi bo

Nhôm/sợi cácbon

Vũ trụ

4 Composite ba lớpVỏ

Lõi

Kim loại tấm nhiều lớp

Nhiều lĩnh vực

I.1.5 Kết cấu của vật liệu composite

Composite có nhiều loại, được tạo ra tùy vật liệu thành phần và mục đích sử dụng

Composite được cấu tạo bởi hai thành phần chủ yếu là: cốt – nhựa nền, từ hai thành

phần này tạo ra rất nhiều dạng kết cấu của composite, kết cấu của composite lại phụthuộc vào trọng lượng giữa cốt – nhựa nền và sự phân bố hình học của vật liệu cốttheo mục đích sử dụng

Ngoài ra còn có các chất khác ( xúc tác, xúc tiến, phụ gia khác), với tỷ lệ trọng

lượng rất nhỏ khoảng vài % nhưng không thể thiếu

a Thành phần cốtCốt là thành phần chịu lực chủ yếu ( gia cường), là pha gián đoạn, cốt cũng

được chia thành hai loại chính: cốt hạt và cốt sợi

-16- Cốt hạt: Vật liệu compozite cốt hạt, hạt khác sợi là không có kích thước ưu

tiên, được dùng để tăng cơ tính vật liệu hoặc của vật liệu nền

Theo đặc trưng hình học hạt được phân thành: hạt cầu và hạt không phải cầu

 Hạt cầu (vibi): Có thể đặc, có thể rỗng, đường kính trung bình khoảng

10-150 micromét, vi bi được chế tạo từ thuỷ tinh, cácbon, phenol,…Trong thực tếlượng vi bi rỗng chiếm 99% tổng số vi bi sử dụng, do dễ bị vỡ nên chỉ được dùng ở

chế độ gia công với áp lực thấp, vi bi đặc thì khối lượng riêng nặng hơn(2500kg/m3), nhưng giá thành thấp hơn, chịu được áp lực cao hơn khi gia công cùng

với nhựa

 Hạt không phải cầu : hay được dùng nhất là hạt mica

Ngoài ra còn có hạt không dùng gia cường mà dùng với mục đích giảm giá

thành, tăng độ cứng, ổn định kích thước, nhưng làm giảm giá thành, độ bền kéo, độ

bền nén

 Cốt sợi: Vật liệu compozite cốt sợi, sợi cũng có rất nhiều loại: sợi thuỷ tinh,sợi cácbon, sợi armid, sợi polyeste, sợi bor, sợi gốc thực vật, sợi gốc khoáng, sợikim loại, sợi tổng hợp,… Trong mỗi loại lại chia ra nhiều dạng khác nhau, tuỳ theomục đích sử dụng và cơ tính đạt được mà ta sử dụng loại nào cho phù hợp

Cấu tạo và cơ tính một số loại sợi thông dụng hay được dùng:

 Sợi thuỷ tinh:

là loại sợi được sử dụng phổ biến nhất trong công nghệ compozite Cấu tạophân ra các loại sợi sau: sợi đơn, tao sợi, sợi roving, chỉ…Sợi đơn có thể liên tụchoặc cắt ngắn, cấu tạo từ nhiều sợi đơn liên tục cho ta tao sợi liên tục và roving liêntục, cấu tạo từ sợi đơn ngắn cho ta tao sợi ngắn và roving ngắn, từ các tao sợi,roving, chỉ người ta dệt thành các sẩn phẩn gia cường (vải: vải dệt, vải ngẫu nhiênkhông dệt là Mat cắt ngắn hay Mat liên tục)

* Sợi đơn là loại nhỏ nhất có đường kính d = (5-13) μm, sợi đơn có thể liêntục hoặc cắt ngắn l = (5-8) cm trước khi kết dính thành tao sợi hoặc roving, dệtthành vải gia cường tuỳ mục đích sử dụng

* Tao sợi được tạo ra từ nhiều sợi đơn bằng cách kết dính lại, có tao sợi liêntục, tao sợi cắt ngắn

-17-* Roving do nhiều tao sợi dính kết lại loại sợi to hơn gọi là roving tương tự

ta cũng có roving liên tục và roving cắt ngắn, roving còn được chia ra roving mềm

và roving cứng tuỳ mục đích sử dụng và công nghệ mà ta chọn loại nào

* Chỉ tạo ra bằng cách xe xoắn nhiều sợi đơn (102, 204, 408) đều đặn và liêntục (20-40) vòng/1m chiều dài, được cuộn thành các cuộn rồi đem đi dệt

Trong sợi thuỷ tinh lại chia ra rất nhiều loại sợi tùy theo thành phần hoá học:

thuỷ tinh , E, A, C, R, S, D, thuỷ tinh E là loại được sử dụng nhiều nhất trong công

nghệ compozit do có ưu điểm: sức bền cơ tính và tuổi thọ cao, nó là loại sợi thuỷtinh rẻ nhất

 Sợi cacbon: là sợi tạo thành nhờ sự grafit hoá sợi cacbon có cường độ chịukéo và mô đun đàn hồi rất cao ( E= 650.000MPa, R= 4.000MPa) cũng có rất nhiều

loại: LM, HR, HM, THM sợi cácbon tương đối nhẹ có độ bền cao, rất cao đây làloại sợi ưu việt, nhưng giá thành rất cao do công nghệ chế tạo phức tạp nên đượcdùng chủ yếu cho ngành vũ trụ, hàng không

 Sợi armid: còn có tên là kevlar, loại được ứng dụng chủ yếu mang tên là k29

và k49 là loại sợi nhẹ hơn sợi thuỷ tinh, có cơ tính cao, chịu kéo, chịu va đập nhưsợi thuỷ tinh, uốn kén hơn, nhược điểm của loại này là: khó cắt, khó gia công cắtgọt, kén chọn nhựa, có màu đục nên chủ yếu ứng dụng làm vỏ máy bay

 Sợi polyete (tergal, orcon, terylen…) có đặc tính cơ học cao, sức bền kéoR>1.000 MPa, môđun E= 14.000 MPa, nhẹ, chịu va đập tốt nhưng kém cứng vững

không phù hợp cho sản xuất đúc

 Sợi Bor: có độ bền uốn, nén, bền cắt cao, độ cứng và mô đun đàn hồi cao,

dẫn điện, dẫn nhiệt, sợi bor là vật liệu bán dẫn dùng chủ yếu trong vi mạch, giáthanh cũng rất cao

 Sợi kim loại: sắt, đồng, nhôm…có mô đun và ứng suất phá huỷ thấp chủ yếu

dùng làm vật liệu cách âm, cách nhiệt

Ngoài ra còn một số loại sợi khác được sử dụng vào những lĩnh vực đặc thùriêng

b Thành phần nhựa nền

-18-Nhựa nền cũng có khá nhiều loại, có nhiều cách phân loại, theo chất dẻo ta cónhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn, theo khả năng phản ứng ta có loại no (bão hoà) vàloại chưa no (chưa bão hoà)

Nhựa nhiệt dẻo là nhựa có thể tái sinh nhiều lần mà chỉ thay đổi đặc tính vật

lý, sản phẩn được hình thành và tạo dáng bằng cách gia nhiệt

Nhựa nhiệt rắn được hình thành và tạo dáng thông qua phản ứng hóa học,nhiệt năng (từ bên ngoài hoặc ngay trong phản ứng hóa học ) và lực nén, chất dẻonhiệt rắn không tái sinh được vì thay đổi đặc tính hóa học

Yêu cầu với nhựa làm nền phải là vật liệu biến dạng được và tương thích vớivật liệu cốt, ngoài ra còn phải có tỷ trọng nhỏ để vật liệu compozite có đặc trưng cơhọc cao, vì vậy trong công nghệ chế tạo compozite chủ yếu dùng loại nhựa nhiệt rắn(hay loại nhựa chưa no) hầu như không dùng nhựa nhiệt dẻo

Một số loại nhựa nhiệt rắn thông dụng dùng làm nhựa nền trong sản xuất vậtliệu composite:

 Nhựa polyeste chưa no được tạo thành từ trưng cất glycol và axít chưa nohoặc andehit sản phẩn tạo ra ở nhiệt độ phòng tồn tại ở dạng thể rắn từ nhựa gốc rắnnày cho hoà tan vào dung môi monome styren, nhựa gốc rắn này trở thành dạnglỏng cung ứng trên thị trường

Cơ tính của loại nhựa polyeste chưa no đã đóng rắn là:

Khối lượng riêng 1.200kg/m3

Mô đun đàn hồi kéo 2,8- 3,5 Gpa

Mô đun đàn hồi 3- 4 GpaỨng suất phá huỷ kéo 50-80 GpaỨng suất phá huỷ uốn 90-130 MPa

Độ bền nén 90- 120 MPa

Độ bền cắt 10-20 MPa

Biến dạng phá huỷ kéo 2-5%

Nhiệt độ uốn cong dưới tải trọng(1,8 MPa) 60-1000CNhựa polyeste chưa no có ưu điểm là:

Cứng, ổn định kích thước

Bị hư dưới tác dụng của tia cực tím.

Chịu nhiệt độ dưới 1200C

Nhựa polyeste chưa no được ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp chế tạo composite.

 Nhựa phenol (bakelit)

Cơ tính chính của nhựa phenol:

Khối lượng riêng 1.200 kg/m3

Mô đun đàn hồi uốn 3 Gpa

Ứng suất phá huỷ kéo 40 Mpa

Ứng suất phá huỷ uốn 90 Mpa

Độ bền nén 250 Mpa

Nhiệt độ uốn cong dưới tải trọng 1200C

Biến dạng phá huỷ kéo 2,5%

Ưu điểm của nhựa phenol:

Nhược điểm của nhựa phenol:

Gia công phải có áp lực, do đó ảnh hưởng đến nhịp độ chế tạo

Không dùng trong thiết bị thực phẩm do có màu đậm

-20- Nhựa epoxy được sử dụng nhiều sau nhựa polyeste chưa no trong côngnghiệp composite

Cơ tính của nhựa epoxy:

Khối lượng riêng 1.100- 1.500kg/m3

Môđun đàn hồi kéo 3- 5 Gpa

Ứng suất phá huỷ kéo 60- 80 Mpa

Ứng suất phá huỷ uốn 100- 150 Mpa

Độ bền cắt 30- 50 Mpa

Biến dạng phá huỷ kéo 2-5%

Nhiệt độ uốn cong dưới tải trong 2900C

Ưu điểm của nhựa epoxy:

Cơ tính cao hơn nhựa polyeste không no

Chịu nhiệt liên tục cao hơn 150- 1900C

Độ bền hoá học cao

Độ co ngót thấp 0,1- 1%

Thẩm thấu vào vải, sợi, hạt rất tốt

Độ bám dính vào kim loại cao

Nhược điểm của nhựa epoxy:

Thời gian polyme hoá dài tốn thời gian chế tạo

Dễ bị nứt

Giá thành cao

Nhựa epoxy chủ yếu dùng trong chế tạo máy bay, vũ trụ, tên lửa…

Ngoài ra còn có một số loại nhựa khác như: furan, amin, polyimit, polystyryl

pyrdin, vinyl este…nhưng chúng được ứng dụng không nhiều

Một số loại nhựa nhiệt dẻo:

Nhựa nhiệt dẻo cũng được chia làm hai loại: nhựa nhiệt dẻo đại trà và nhựanhiệt dẻo kỹ thuật, các loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến là polyclorua vinyl (PVC),polyetylen (PE), polypropylen (PP), polyamit (PA)…

 Ưu điểm là giá thành hạ:

 Nhược điểm là cơ tính và khả năng chịu nhiệt kém

-21- Cơ tính của một số loại nhựa nhiệt dẻo

Nhựa polypropylen (PP)

Khối lượng riêng 900 kg/m3

Ứng suất phá huỷ 20-35 Mpa

Mô đun đàn hồi thấp 1,1- 1,4 Gpa

Nhiệt độ uốn cong dưới tải trọng 50- 600C

Nhựa polyamit (PA)

Khối lượng riêng 1140 kg/m3

Ứng suất phá huỷ 60-80 Mpa

Mô đun đàn hồi thấp 1,2- 2,5 Gpa

Nhiệt độ uốn cong dưới tải trọng 65-1000C

Vì cơ tính thấp nên trong công nghiệp composite, người ta rất ít sử dụngnhựa nhiệt dẻo

c Thành phần chất phụ gia, chất xúc tác

 Chất phụ gia chỉ chiếm vài % có vai trò:

Bôi trơn làm tác nhân khi dỡ khuôn

Tạo màu

Tác nhân chống co ngót

Tác nhân chống tia cựu tím

 Chất xúc tác: chiếm (1-2,5)% nhưng không thể thiếu, nếu không có chất xúctác thì ở nhiệt độ bình thường (nhiệt độ phòng) nhựa không thể đóng rắn được

trong khuôn để tạo sản phẩm vì thiếu nhiệt không đủ cho phản ứng kết nối ngang

xảy ra do đó phải cần chất xúc tác để kích hoạt phản ứng kết nối ngang

Phản ứng kết nối ngang: Nhựa gốc tạo ra ở thể rắn được hoà tan vào dung môi

styren để duy trì ở thể lỏng nhưng trong nhựa gốc và styren đều có các gốc tự do

các gốc này phản ứng qua lại với nhau tạo ra các cầu nối ngang để các chuỗipolyeste gắn bó lại với nhau ngày càng dài, càng nhiều nếu không được kiểm soát,

sẽ trở thành một khối rắn chắc đó chính là diễn biến của phản ứng kết nối ngang

Nhà sản xuất đã cho thêm vào chất phụ gia (chất kìm hãm) với lượng vừa đủ đểkhống chế phản ứng không cho phản ứng kết nối ngang, nghĩa là không cho đóng

-22-rắn, giữ ở thể lỏng để đưa vào sử dụng trong công nghệ chế tạo composite, phản

ứng kết nối ngang đóng vai trò quan trọng trong công nghệ composite và được gọi

là cơ cấu gốc tự do Khi đưa nhựa vào chế tạo sản phẩm là lúc chúng ta muốn phản

ứng kết nối ngang diễn ra toàn phần để nhựa lỏng liên kết với hạt, sợi gia cườngđóng rắn hoàn toàn trong khuôn, muốn vậy phải có sự hỗ trợ của chất xúc tác, xúc

tiến

Chất xúc tác hay được sử dụng: MEKP, BPO.

 Xúc tác MEKP (methyl ethyl peroxid) sử dụng ở nhiệt độ phòng, cung cấptrên thị trường ở dạng dung dịch lỏng oxy hoạt tính 9% với dung môi không hoạttính như dimethylphthalic MEKP tạo thành bằng cách cho methyl ethyl keton phản

ứng với hydro peroxid kết quả phản ứng sau khi loại nước là methyl ethyl peroxid

 Xúc tác BPO (benzoyl peroxid) tạo ra giữa phản ứng của Benzoyl và Peroxid(H2O2) sử dụng ở nhiệt độ nâng cao bằng cách gia nhiệt trên 1150C, cung cấp dướidạng lỏng (50- 80)% hoặc dạng kem 50% hoà tan trong tricresyl phosphat

Chất xúc tiến (chất châm ngòi phản ứng): ở nhiệt độ phòng các chất xúc tácchưa thể làm cho nhựa đông, đóng rắn nhanh và toàn phần nếu không có chất xúctiến pha thêm vào nhựa, chất xúc tiến cũng có nhiều loại nhưng sử dụng phổ biến làmuối muối hữu cơ coban 12%, ngoài ra còn có hợp chất của anilin (C6H5NH2) như:

dimethylanilin C6H5N(CH3)2(DMA), diethylanilin C6H5N(C2H5)2(DEA), cả 2 chất

này đều không phản ứng trực tiếp với xúc tác MEKP mà nó thúc đẩy coban phảnứng MEKP tỏa nhiều nhiệt

I.1.6 Công nghệ chế tạo vật liệu Composite

Trong phần này, chúng ta không đặt mục tiêu nghiên cữu kỹ lưỡng những phươngpháp công nghệ chế tạo vật liệu Composite, mà chỉ rút ra những nguyên lý của các

kỹ thuật tạo vật liệu, đặc biệt là chú trọng vào phần công nghệ chế tạo vật liệuComposite bằng phương pháp đúc áp lực ( đúc ép), từ đó có khái niệm trong nghiêncứu ứng xử cơ học vật liệu và kết cấu Composite

I.1.6.1 Đúc không áp lực

Đúc nguội, không cần ép là kỹ thuật đơn giản cho phép chế tạo các chi tiết bằng vật

liệu Composite sợi thủy tinh Phương pháp này bao gồm:

Đặt vải giữa hai chi tiết khuôn đúc ( khuôn trên và dưới), phun nhựa nhờ áp lực,

nhựa thấm vào cốt Tỷ lệ vật liệu cốt có thể cao, nhờ vậy vật liệu tạo ra có cơ tínhcao

Nhờ phương pháp này, ta có thể chế tạo các chi tiết có đáy và có hình dạng phứctạp

Vật liệu cốt và nhựa được đặt vào khuôn đúc đã có lớp lót và phụ gia giúp cho việc

dỡ khuôn được dễ dàng Đóng khuôn đúc trên và dưới sau đó nén Thời gianpolyme hóa ( trùng hợp) phụ thuộc vào loại nhựa sử dụng, vào chất xúc tác vàonhiệt độ đạt được trong quá trình đúc

Giải pháp công nghệ này phù hợp với công suất vừa (4 đến 12 chi tiết một giờ) Chiphí cho vật liệu và cho khuôn đúc thấp hơn chi phí cho phương pháp đúc có nhiệt

độ Chi tiết nhận được theo phương pháp này có bề mặt đẹp

-25 Đúc có nhiệt độ

Kỹ thuật đúc có nhiệt độ cho phép chế tạo các chi tiết với công suất lớn, nhờ máynén thủy lực

Vật liệu cốt ( mát, sợi ngắn hoặc dài, vải v.v…) được đặt vào khuôn đúc sấy nóng

đã có tác nhân dỡ khuôn Sau đó cho nhựa đã có xúc tác chảy thoải mái lên cốt

đóng khuôn đúc theo một chu kỳ đã xác định, sau đó nén phần khuôn trên Thời

gian nén phụ thuộc vào quá trình polyme hóa của nhựa

Giải pháp này cho phép sử dụng một tỷ lệ khối lượng vật liệu cốt khá cao, do đó vậtliệu tạo ra có cơ tính khá cao

Phương pháp này cho phép chế tạo với công suất lớn

I.1.6.3 Đúc liên tục.

Phương phương pháp đúc liên tục thường được sử dụng để chế tạo các tấm phẳng,

tấm lượn sóng ( mái che ), tấm có gân v.v…

Quy trình công nghệ có thể chia ra các giai đoạn sau:

a) Tẩm thấm các vật liệu cốt: sợi, “mat”, vải nhựa đã có xúc tác và vật liệu cốt

được tải đến màng cách khuôn

b) Bắt đầu quá trình tạo hình

c) Quá trình polyme hóa được thực hiện trong lò sấy ( từ 600C – 1500C)

d) Cuối cùng là làm nguội và cắt

-27-I.1.6.4 Kéo định hình.

Phương pháp kéo định hình được sử dụng để tạo các biên dạng thẳng hoặc có tiết

diện không thay đổi và có độ bền cao

Vật liệu cốt: sợi, băng v.v… đi qua bể chứa nhựa và được tẩm thấm ở đây Tiếp tục,vật liệu cốt đi qua khuôn chuốt đã sấy nóng trong lò, quá trình tạo hình xảy ra đồngthời với quá trình polyme hóa của nhựa

Phương pháp kéo định hình cho năng suất cao, phù hợp với cả nhựa nhiệt cứng và

nhiệt dẻo

I.1.6.5 Đúc ly tâm.

Phương pháp đúc ly tâm thường để chế tạo các chi tiết tròn xoay: ống, thùng, v.v…

Người ta đưa vật liệu cốt ( “mat”, sợi ngắn) và nhựa vào khuôn đúc bằng thép cứngsau đó cho khuôn đúc quay ( khoảng 2000v/phut)

Nếu nhựa cần polyme hóa ở nhiệt độ cao, sau khi quay, khuôn được chuyển vào lònhiệt

Các chi tiết được chế tạo bằng đúc ly tâm có mặt ngoài bóng và đều

I.1.6.6 Phương pháp quấn ống.

Vật liệu cốt ( sợi dài, băng vải v.v…) đã tẩm nhựa có xúc tác được quấn với lực

căng nhỏ lên trên một tang hình trụ hoặc tròn xoay

Phương pháp quấn ống rất phù hợp với các chi tiết, kết cấu mặt trụ hoặc cầu, vật

liệu thu được có cơ tính cao vì nó có thể chứa tới 80% khối lượng là chất tăng

I.1.7 Cơ chế đông đặc, đông rắn trong Composite

Loại nhựa gốc sử dụng trong công nghệ compozite ở nhiệt độ bình thường nó

ở thể rắn, để dễ vận chuyển và bảo quản người ta đã hòa tan nó trong dung môimonome styren để duy trì ở dạng lỏng, chưa no Giữa nhựa gốc với styren có phản

-28-ứng xảy ra (gọi là phản -28-ứng kết nối ngang) do nhóm chưa bão hòa trong nhựa phảnứng qua lại với styren nếu không được kiểm soát thì nó sẽ trở thành một khối rắntrước khi đưa vào sử dụng

Do đó người ta pha chất kim hãm để khống chế không cho phản ứng xảy ra,

để duy trì ở dạng lỏng (bảo quản) trong thời gian đưa vào sử dụng Khi đưa nhựa

vào sử dụng là lúc cần phản ứng kết nối ngang xảy ra hoàn toàn để nhựa đóng rắntrong khuôn, lúc này cần pha chất xúc tác, xúc tiến vào làm mất tác dụng của chấthãm, chất xúc tác tác dụng với chất xúc tiến tạo ra các gốc tự do các gốc tự do nàynhanh chóng tạo phản ứng kết nối ngang với nhóm chưa bõa hòa trong nhựa vàstyren tạo ra nhiều gốc tự do mới, các gốc tự do này tiếp tục phản ứng tạo gốc tự domới khác, phản ứng dây truyền này xảy ra đến khi các chuỗi polyeste ngày càng dài,càng nhiều, phản ứng kết nối ngang dừng lại khi trong nhựa không còn gốc tự do

nào và khi đó nhựa đã đóng rắn hoàn toàn để tạo ra sản phẩm

I.1.8 Cơ tính của vật liệu Composite

 Vật liệu composite được tạo ra từ nhiều loại nhựa polyeste và nhiều loại sợigia cường trong mỗi loại lại có đặc tính ưu tiên riêng, do đó cần lựa chọn đúng tiêuchuẩn kỹ thuật để áp dụng cho các sản phẩm có mục đích phù hợp

 Sử dụng vật liệu đúng tiêu chuẩn thì composite có những ưu điểm chủ yếu:

 Nhẹ nhưng cứng vững chịu va đập, chịu kéo, uốn tốt

 Chịu hoá chất, không sét gỉ, chống ăn mòn, rất thích hợp cho môi

trường nước biển, khí hậu biển (làm tàu thuyền, bồn chứa…)

 Chịu thời tiết chống tia tử ngoại, chống lão hoá, nên rất bền (sử dụng

làm công trình ngoài trời, ghế sân vận động…)

 Chịu nhiệt, chịu lạnh, chịu nóng, chống cháy (ống xả động cơ diesel,

xuồng cứu hoả…)

 Cách nhiệt, cách điện tốt (thang cách điện, cấu kiện trong máy điện

tử,…)

 Chịu ma sát, cường độ lực, nhiệt độ cao (vỏ máy bay, cấu kiện cho

hành không, vũ trụ,…)

 Không thấm nước, không độc hại ( bể chứa, bọc vỏ tàu gỗ,…)

-29- Bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa chi phí thấp

 Màu sắc đa dạng, đẹp, bền vì được pha ngay trong nguyên liệu

 Thiết kế tạo dáng thuận lợi, đa dạng có nhiều công nghệ để lựa chọn

 Đầu tư thiết bị và tổ chức sản xuất không phức tạp, không tốn kém,

không ảnh hưởng đến môi trường, chi phí vận chuyển và sản xuấtkhông cao

 Từ những ưu điểm trên ta thấy giá trị sử dụng của vật liệu composite rất lớn

 Ta đi sâu vào tìm hiểu vài đặc tính quan trọng:

Cơ tímh của vật liệu compozit: khả năng chịu kéo, uốn, nén, va đập phụ

thuộc vào loại vật liệu nhựa và sợi thuỷ tinh, tỉ lệ nhựa/thuỷ tinh và cách bố trí vải,Mat sợi thuỷ tinh theo hướng chịu lực dự kiến với điều kiện đóng rắn hoàn hảo

Khác với kim loại compozite không có điểm gãy nên chịu va đập tốt khi vadập không tạo vết lõm, không thay đổi hình dạng, chỉ bị trầy xước

Hình 8: Đặc tính cơ học Composite so với kim loại và vật liệu không gia cường

Từ (hình 8) ta thấy đường ứng lực của composite là đường thẳng, nó kháchẳn với chất dẻo không gia cường và hầu hết các kim loại

-30-Ứng suất, môđun kéo, uốn của compozite phụ thuộc vào tỉ lệ % Mát sợi

CSM, vải/nhựa của laminat, hàm lượng sợi thuỷ tinh tăng thì sức bền kéo, uốn và

môđun kéo, uốn của compozite đều tăng

Hình 9 Môđun kéo, uốn của Composite

Hình 10: Ứng suất kéo, uốn của Composite

Vật liệu Tỉ lệ %

trọng lượng sợi thủy

tinh (%)

Tỷ trọng (g/cm3)

Sức bền kéo

σ k (MN/m2)

Môđun kéo

E k (GN/m2)

Sức bền nén

σ n (MN/m2)

Môđun nén En

(GN/m2)

Sức bền

uốn σ u (MN/m2)

Môđun uốn

E u (GN/m2)

Sức bền cắt

τ c (MN/m2)

Môđun cắt

E c (GN/m2)

Sợi thủy tinh 1

chiều:

Với Epoxy

Polyeste

60-90 50-75

1,7-2,2 1,6-2,0

530-1730 410-1180

28-62 21-41

310-480 210-480

9-17 9-17

690-1860 690-1240

34-48 27-41

62-83 62-83

3,5-4,0 3,5-4,0 Sợi thủy tinh 2

1,6-1,9 1,5-1,8

250-400 230-340

14-25 13-17

210-480 98-140

9-17 8-17

207-450 200-270

17-23 10-17

62-83 55-76

3,5-4,0 3,0-3,5 Sợi thủy tinh ngẫu

1,4-1,6 1,4-1,5

70-170 63-140

6-12 6-12

130-160 130-170

6-9 6-9

70-240 140-250

5-8 5-8

69-83 69-83

2,8-3,0 2,8-3,0 Hợp chất đúc:

-DMC Polyeste

-SMC Polyeste

-thủy tinh bột nylon

10-40 25-35 20-40

1,8-2,0 1,81,85 1,3-1,5

34-70 50-90 120-200

12-14 9 6-14

140-180 240-310 110-170

6-9 6-9 6-9

40-140 140-210 140-210

5-8 9-14 9-14

41-69 65-83 65-83

2,8-3,0 2,8-3,0 2,8-3,0 Xốp polyurethan 0 0,035 0,3 0,0041 0,15-0,2 0,014-0,03 - - 0,172 0,0015

Bảng 1: Đặc tính cơ học tổng quát của vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh

-32-Năng lượng va đập (jun)

Vật liệu Chiều

dày(mm)

Fibro ximăng

Ván gỗ ép

Gỗ dán 4ly

Gỗ dán 6lyComposite2lớp 450g/m2Compozit2lớp 600g/m2

1,32,06,33,2461,9

3,6

98005400107003400180031002700

4900

Khônghư

Lõm nhẹGẫy,vỡ

KhônghưKhônghưKhônghưKhônghư

Rạn nhẹ

Lõm nhẹLõm,congbản

Vỡ tan

Hơi códấuvết

Vỡ toàn bộGẫy lớp đáy

Không hư

Rạn

LõmLõmvàcong

GẫyGẫy tanGẫycác lớpRạn nhẹ

Rạn

CongRấtcong

Vỡ tanRạn nứtnhẹRạn tổngthểBảng 2: Khả năng chịu va dập của vật liệu composite thủy tinh E so với vật liệukhác

Đặc tính hoá học của vật liệu composite: Chịu hoá chất tốt là đặc tính ưu việt

của vật liệu composite, khả năng chịu hoá chất lại phụ thuộc vào nhiệt độ, loại hoáchất, loại nhựa, loại sợi gia cường Thực tế thì dưới 20% nồng độ hoá chất trongdung dịch thì hầu hết các vật liệu composite đều chịu tốt vì vậy mà nó chịu đượctrong môi trường nước biển, thời tiết, nước thải

-33-Hoáchất Polyester Epoxy Furan PVC

Nước Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốtAxit lactic Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốtAxit nitric Tốt (lạnh) Không dùng Không dùng Rất tốtAcetone Tốt Không dùng Không dùng Không dùngHydro sulphit Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốtAxit photphoric Rất tốt <50% Rất tốt Rất tốt Rất tốtKiềm

Kali hydroxit

Không dùng Rất tốt Rất tốt Rất tốt

Kiềmnatri hydroxit

Không dùng Rất tốt Rất tốt Rất tốt

natri amoni Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốtnatri carbonat Bình thường Rất tốt Rất tốt Rất tốtAmoni hydroxit Không dùng Rất tốt Rất tốt Rất tốtAxit hydrocloric Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt

Bảng 3: Đặc tính chịu hoá học của nhựa nền

-34-Xúc tác Xúc tiến Kết quả phản ứng

MEKP Coban Tốt(đông nhanh, đóng rắn chậm)MEKP Coban+DEA Tốt(đông nhanh, đóng rắn nhanh nếu tỉ lệ DEA đúng)MEKP Coban+DMA Tốt(đông nhanh, đóng rắn nhanh nếu tỉ lệ DMA đúng)BPO DMA+DEA Tốt(thời gian đông, đóng rắn rất tốt nếu tỉ lệ xúc tiến phù

hợp

I.1.9 Xác định thời gian đông, rỡ khuôn, đóng rắn

Thời gian đông đặc và đóng rắn là yếu tố quyết định thời gian thực hiện quátrình công nghệ gia công, quyết định số lượng sản phẩm làm gia trong thời giannhất định như một buổi, một ngày….vì vậy cần phải kiểm tra thời gian đông đặc vàthời gian đóng rắn

Kiểm tra thời gian đông đặc và đóng rắn bằng 2 cách, cách thứ nhất ta đotrực tiếp trong từng lượt tiến hành thí nghiệm (bằng đồng hồ), cách thứ 2 ta kiểm trathời gian đông bằng cách làm thêm 3 lần thí nghiệm là kiểm tra thời gian này bằngcách pha nhựa với chất xúc tác mà không có mặt của thành phần cốt sợi, nhựa đượcchọn vẫn là loại nhựa trên nhưng có trọng lượng chỉ ở 1 mức, còn xúc tác chọn theo

3 mức là X=1,2%; X=1,8%; X =2,4%

Thời gian(phút) Thành phần %

Thời gian đông đặc(phút)

Thời gian khi rỡ khuôm(phút)

1,2%xt, 20%mat, 80%nhựa 32 45

1,2%xt, 30%mat, 70%nhựa 33 461,2%xt, 40%mat, 60%nhựa 35 481,2%xt, 50%mat, 50%nhựa 34 47

1,8%xt, 20%mat, 80%nhựa 17 251,8%xt, 30%mat, 70%nhựa 18 271,8%xt, 40%mat, 60%nhựa 17 27

1,8%xt, 50%mat, 50%nhựa 19 262,4%xt, 20%mat, 80%nhựa 10 172,4%xt, 30%mat, 70%nhựa 12 18

2,4%xt, 40%mat, 60%nhựa 12 202,4%xt, 50%mat, 50%nhựa 13 19

Bảng 5: Thời gian đông đặc, khi rỡ khuôm (ở nhiệt độ phòng)

Với cách này thì ta thì thời gian đông đặc của hỗn hợp và thời gian rỡ khuôn

được xác định cũng chỉ gần đúng do quan sát bằng mắt và thời gian này phụ thuộc

rất nhiều vào nhiệt độ thời tiết

Thời gian(phút)

Thành phầnKL(gam)

Thời gian đông

100g nhựa, 0,5g xt 54 79 113100g nhựa, 1,2g xúc tác 34 42 70100g nhựa, 1,8g xúc tác 15 21 43

100g nhựa, 2,4g xúc tác 9 13 38100g nhựa, 3g xúc tác 4 8 40

Bảng 6: Thời gian đông đặc và đóng rắn của nhựa (ở nhiệt độ phòng)

Kiểm tra bằng cách này có ưu điểm quan sát được thời gian rỡ khuôn chínhxác thông qua sự thay đổi màu của nhựa, khi nhựa hòa xúc tác trong thời gian đôngrắn có màu hồng ngọc, thời gian khi nhựa bắt đầu chuyển dần sang màu tím đếnkhi hoàn toàn là màu tím là thời gian đóng rắn lúc này nhiệt độ trong nhựa là caonhất, khi nhựa bắt đầu chuyển từ màu tím sang màu hồng ngọc là thời gian ta có thể

rỡ khuôn, khoảng thời gian từ khi nhựa chuyển từ màu tím sang hoàn toàn màuhồng ngọc ta gọi là thời gian đóng rắn đến hoàn toàn đóng rắn, trường hợp xúc tác

> 3% khi đóng rắn hoàn toàn nhựa có màu vàng nhạt

Chúng ta thấy thời gian rỡ khuôn trong 2 cách là gần như nhau, do vậy khikiểm tra thời gian rỡ khuôn nên chọn cách thứ 2 vì quan sát được sự thay đổi màucủa nhựa nên chính xác hơn, và ta có thể biết được thời gian đóng rắn hoàn toàn củanhựa

I.2 Kết cấu và yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm nước chuyên dụng

I.2.1 Xây dựng bản vẽ kết cấu cánh bơm

-37-I.2.1.1 Kết cấu cánh bơm

Sự thay đổi độ nghiêng của cánh bơm:

Trong sát bầu cánh ( củ cánh) độ nghiêng và độ cong cánh lớn, ngoài ra gần mépcánh thì độ nghiêng giảm

Hình 6: Sự thay đổi độ nghiêng của cánh bơm từ gốc đến ngọnCác thông số chính của cánh bơm:

 Tốc độ quay của cánh bơm: n = 2900 v/p

 Đường kính mép cánh: D = 105,6mm

 Đường kính củ cánh bơm: d = 50mm

 Chiều dài củ cánh bơm: l = 62,2mmTrên cơ sở cánh bơm mẫu trong thực tế đã được tối ưu hóa về hình dáng cũng nhưđặc tính kỹ thuật, cấu tạo của cánh bơm được thể hiện qua bản vẽ sau:

(bản vẽ chế tạo cánh bơm được đặt ở cuối báo cáo)

-38-Thông qua bản vẽ 2D, tiến hành xây dựng cánh bơm trong không gian 3 chiều nhờphần mềm CAD/CAM ProEngineer

Các bước chính xây dựng cánh bơm bằng phần mềm Proengineer200i

Bước 1: Tạo 3 đường curve băng lệnh From Equation Ta làm như sau:

FeatureCreateDatumCurveFrom EquationDone xuất hiện bảng sau:

Ta chon Create để tạo hệ trục tọa độ

chọn DefaultDoneCylindricalxuất hiện bảng sau

-39-Sau đó nhập vào vùng đã khoanh tròn lần lượt các hàm sau:

Hàm 1 (dành cho đường Curve 1 – đường Curve sát củ cánh bơm)

r = 25theta = t*1180

z = t*41.6 + 4

Hàm 2 (dành cho đường Curve 2 – đường Curve giữa)

r = 45theta = t*1180

z = t*14.7 + 15.8

Hàm 3 (dành cho đường Curve 3 – đường ở mép cánh)

r = 52.8theta = t*1180

z = t*7.7 + 19

-40-ta được ba đường Curve như hình vẽ sau

Bước 2: Ta tiến hành tạo thêm 3 đường Curve như trên nhằm mục đích tạo độ dày

cho cánh bơm Đầu tiên ta tạo ra các điểm nằm trên 3 đường curve sau đó ta offset

các điểm này:

Đối với các điểm nằm trên đường Curve 1 thì ta offset với: x = 0, y = 0, z = 4

Làm như vậy sau này cánh ta tạo được sẽ có bề dày ở gần củ cánh là 4mm

Đối với các điểm nằm trên đường Curve 2 thì ta offset với: x = 0, y = 0, z = 3

Làm như vậy sau này cánh ta tạo được sẽ có bề dày bằng 3 ở giữa cánh

Đối với các điểm nằm trên đường Curve 3 thì ta offset với: x = 0, y = 0, z = 2

Làm như vậy sau này cánh ta tạo được sẽ có bề dày bằng 2 ở mép cánh

Sau đó ta tạo các đường Curve thông qua các điểm này bằng lệnh Thru Point, ta làmnhư sau:

-41-FeaturecreateDatumpointon Curveactual LenPick lần lượt lên các

đường curve (càng nhiều điểm thì đường curve càng trơn và chính xác)Done ta

đã tạo ra các Point trên các đường Curve

Tiếp theo ta tiến hành offset các điểm đó, ta làm như sau:

FeaturecreateDatumCurve Pointoffset Point sau đó ta muôn offsetđường nào thì ta Pick vào các Points nằm trên đường đó Làm lần lươt ta sẽ đượccác điểm cần offset

Sau đó ta tiến hành tạo các đường Curve thông qua các điểm đó, ta làm như sau:

FeaturecreateDatumCurve Thru PointDonePick vào các điểm vừaoffset được ở trên