Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực cánh bơm đảo nước sục khí chuyên dụng trong nuôi trồng thủy sản thâm canh bằng vật liệu composite

Cánh bơm hiện đang được sử dụng là cánh bơm được chế tạo bằng kim loại hợp kim đồng, và thép không gỉ bằng phương pháp hàn, với việc chế tạo như vậy sẽ làm giá thành sản phẩm cao trong

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên SV : Mai Nguyễn Trần Thành Lớp : 47CT

Tên đề tài : “ Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng trong nuôi trồng thủy sản thâm canh bằng vật liệu Composite.”

Số trang :105 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 đảo nước - sục khí và cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng bằng vật liệu composite

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha trang, ngày…tháng…năm 2009

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

PGS.TS PHẠM HÙNG THẮNG ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Họ và tên SV : Mai Nguyễn Trần Thành lớp : 47CT

Ngành : Cơ Khí Chế Tạo Máy MSSV : 47132209

Tên đề tài : “Thiết kế chế tạo khuôn đúc áp lực cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng trong nuôi trồng thủy sản thâm canh bằng vật liệu Composite.”

Số trang :105 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 đảo nước - sục khí và cánh bơm đảo nước - sục khí chuyên dụng bằng vật liệu composite

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Kết luận:

Nha trang, ngày…tháng…năm 2009

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

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

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 cứu nghiêm túc, với tất cả khả năng của bản thân, với những gì đã học hỏi được ở các thầy 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 Th.s Trần

An Xuân đã có những ý kiến chỉ bảo có ý nghĩa góp phần làm hoàn thiện đề tài của

em Em xin chân thành cảm ơn thầy Ks Lê Ngọc Sơn với sự hướng dẫn tận tình của thầy trong việc chế tạo thành công sản phẩm khuôn đúc áp lực, và cánh bơm đảo nước – sục khí chuyên dụng phục vụ nuôi trồng thủy sản thâm canh bằng vật liệu Composite Bên cạnh đó em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô đã dìu dắt em

đi trên con đường mà em đã chọn, 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 12 năm 2009 Sinh viên thực hiện Mai Nguyễn Trần Thành

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ KẾT CẤU CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ 3

I.1 Tổng quan về công nghệ đúc áp lực Composite: 3

I.1.1 Định nghĩa vật liệu Composite: 3

I.1.2 Đặc tính chung: 3

I.1.3 Phân loại vật liệu Composite: 4

I.1.3.1 Phân loại theo hình dạng: 4

I.1.3.2 Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần: 4

I.1.3.3 Theo cấu trúc vật liệu cốt: 5

I.1.4 Kết cấu của vật liệu composite: 7

I.1.5 Công nghệ chế tạo vật liệu Composite: 14

I.1.5.1 Đúc không áp lực: 14

I.1.5.2 Đúc áp lực ( đúc ép): 14

I.1.5.3 Đúc liên tục: 17

I.1.5.4 Kéo định hình: 17

I.1.5.5 Đúc ly tâm: 18

I.1.5.6 Phương pháp quấn ống: 18

I.1.6 Cơ chế đông đặc, đông rắn trong Composite: 18

I.1.7 Cơ tính của vật liệu Composite: 19

I.1.8 Xác định thời gian đông, rỡ khuôn, đóng rắn 25

I.2 Kết cấu và yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm đảo nước – sục khí 28

I.2.1 Xây dựng bản vẽ kết cấu cánh bơm đảo nước-sục khí: 28

I.2.1.1 Kết cấu cánh bơm đảo nước-sục khí: 28

I.2.1.2 Bản vẽ kỹ thuật cánh bơm đảo nước - sục khí 28

I.2.2 Yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm đảo nước – sục khí chuyên dụng 35

I.2.2.1 Về vật liệu chế tạo cánh bơm 35

I.2.2.2 Về công nghệ chế tạo cánh bơm 35

I.2.2.3 Về kết cấu cánh bơm 35

CHƯƠNG II THIẾT KẾ KỸ THUẬT KHUÔN ĐÚC CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ CHUYÊN DỤNG TỪ VẬT LIỆU COMPOSITE 37

II.1 Yêu cầu kỹ thuật bộ khuôn đúc 37

II.2 Kết cấu bộ khuôn đúc 38

II.2.1 Khuôn cánh ngoài: 38

II.2.1.1 Khuôn trên: 38

II.2.1.2 Khuôn dưới: 38

II.2.2 Khuôn cánh trong: 39

II.2.2.1 Khuôn trên: 39

II.2.2.2 Khuôn dưới: 40

II.2.3 Chốt định vị, pittong, xilanh ép: 40

II.2.4 Lõi, tấm đỡ, bulong: 41

II.3 Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản bộ khuôn đúc 43

II.3.1 Các kích thước cơ bản của bộ khuôn đúc 43

II.3.2 Kiểm tra độ bền của khuôn trong quá trình làm việc 46

II.3.2.1 Kiểm tra độ bền kéo của 4 bu lông ghép hai nửa khuôn 47

II.3.2.2 Kiểm tra độ bền dập của hai nửa khuôn trong quá trình ép 47

II.4 Bản vẽ kỹ thuật bộ khuôn đúc 48

CHƯƠNG III CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ CHUYÊN DỤNG 49

III.1 Thiết kế quy trình chế tạo khuôn đúc cánh bơm 49

III.1.1 Xây dựng kết cấu hai nửa khuôn 50

III.2 Chế tạo thử nghiệm khuôn đúc 58

III.2.1 Lập trình gia công khuôn với sự trợ giúp của máy tính 58

III.2.2 Chuẩn bị phôi, máy, dụng cụ cắt gọt, đồ gá 76

III.2.3 Lập quy trình gia công khuôn 77

III.2.4 Kiểm tra khuôn lần cuối 79

CHƯƠNG IV XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐÚC CÁNH BƠM

ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ 80

IV 1 Chuẩn bị khuôn và vật liệu 80

IV 2 Quy trình đúc cánh bơm 81

CHƯƠNG V ĐÚC THỬ NGHIỆM, HOÀN CHỈNH VÀ HOẠCH TOÁN GIÁ THÀNH SẢN PHẨM 88

V 1 Đúc thử nghiệm 88

V 2 Hoàn chỉnh công nghệ và khuôn đúc 88

V 3 Hạch toán giá thành sản phẩm 89

CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 91

VI.1 Kết luận 91

VI.2 Đề xuất ý kiến .91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Đặc tính cơ học tổng quát của vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh 22

Bảng 1.2: Khả năng chịu va dập của vật liệu composite thủy tinh E so với vật liệu khác 23

Bảng 1.3: Đặc tính chịu hoá học của nhựa nền 24

Bảng 1.4: Lựa chọn hệ thống chất đóng rắn 25

Bảng 1.5: Thời gian đông đặc, khi rỡ khuôm (ở nhiệt độ phòng) 26

Bảng 1.6: Thời gian đông đặc và đóng rắn của nhựa (ở nhiệt độ phòng) 27

Bảng 3.1: Đặc tính chủ yếu của gelcoat [2,tr66] 85

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Vật liệu Composite 3

Hình 1.2 Đúc phun nhựa 15

Hình 1.3 Đúc không nhiệt 15

Hình 1.4: Đặc tính cơ học Composite so với kim loại và vật liệu không gia cường 20 Hình 1.6 Ứng suất kéo, uốn của Composite 21

Hình 1.6 máy bơm sục khí 28

Hình 1.7 29

Hình 1.8 29

Hình 1.9 30

Hình 1.10 30

Hình 1.11 31

Hình 1.12 31

Hình 1.13 32

Hình 1.14 32

Hình 1.15 33

Hình 1.16 33

Hình 1.17 34

Hình 1.18 34

Hình 2.1 Nửa khuôn trên được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 38

Hình 2.2 Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 39

Hình 2.3 Nửa khuôn trên được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 39

Hình 2.4 Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 40

Hình 2.5 Chốt định vị được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 40

Hình 2.6 pittong, xilanh ép 41

Hình 2.7 Lõi được thiết kế bằng phần mêm pro wildfire 41

Hình 2.8 Tấm đỡ khuôn được thiết kế bằng phần mêm pro wildfire 42

Hình 2.9 Bulong được thiết kế bằng phần mềm pro wildfire 42

Hình 2.10 Kết cấu bộ khuôn đúc được thiết kế bằng phần mềm pro wildfire 43

Hình 2.11: Các kích thước cơ bản của khuôn dưới 43

Hình 2.12: Các kích thước cơ bản của khuôn trên 44

Hình 2.13: Các kích thước cơ bản của khuôn dưới 44

Hình 2.14: Các kích thước cơ bản của khuôn trên 45

Hình 2.16: Bảng cơ tính của nhôm Alloy1060 46

Hình 2.17: Kiểm tra ứng suất cho phép của nửa khuôn sử dụng phần mềm Solidword 2007 47

Hình 2.18: Kiểm tra chuyển vị cho phép của nửa khuôn sử dụng phần mềm Solidword 2007 48

Hình 3.1: Mô hình Solid của cánh bơm được thiết kế bằng phần mềm Pro wildfire 50

Hình 3.2: Cách mở một File ứng dụng tách khuôn của phần mêm 51

Hình 3.3: Hình dáng của phôi dùng để tách khuôn cho chi tiết cánh bơm 52

Hình 3.4: Mặt phân khuôn đã được Mesh Surface 53

Hình 3.5: Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro Engineer200i 54

Hình 3.6: Nửa khuôn trên được thiết kế bằng phần mềm Pro Engineer200i 54

Hình 3.7: Cách mở một File ứng dụng tách khuôn của phần mêm 55

Hình 3.8: Hình dáng của phôi dùng để tách khuôn cho chi tiết cánh bơm 56

Hình 3.9: Mặt phân khuôn đã được Mesh Surface 56

Hình 3.10: Nửa khuôn dưới được thiết kế bằng phần mềm Pro Engineer200i 57

Hình 3.11: Nửa khuôn trên được thiết kế bằng phần mềm Pro Engineer200i 58

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành nuôi trồng thuỷ sản ở nước ta được xác định là một ngành kinh tế mũi nhọn, 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 máy móc chuyên nghiệp

Trong ngành nuôi tôm thì bơm nước sục khí là thiết bị không thể thiếu, nó mang lại nhiều lợi ích thiết thực như: Bổ sung lượng thiếu hụt ôxy trong nước; góp phần 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 quan tâm 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) bằng phương pháp hàn, với việc chế tạo như vậy sẽ làm giá thành sản phẩm cao trong khi còn nhiều vật liệu khác có giá thành rẻ và đáp ứng được những yêu cầu cần thiết để chế tạo cánh bơm Và composite là vật liệu đáp ứng được những yêu cầu như vậy Trên cơ sở đó em được Bộ môn Chế Tạo Máy Khoa Cơ Khí trường Đại Học Nha Trang giao cho đề tài: “THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ CHUYÊN DỤNG TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN THÂM CANH BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE.”

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, thầy Th.s Trần An Xuân và thầy Ks 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 vật liệu Composite và kết cấu cánh bơm đảo nước – sục khí

Chương II: Thiết kế kỹ thuật khuôn đúc cánh bơm đảo nước – sục khí 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

Chương V: Đúc thử nghiệm, hoàn chỉnh khuôn và hạch toán giá thành sản phẩm Chương VI: Kết luận và đề xuất

Vì thời gian và trình độ bản thân còn hạn chế và đây cũng là lần đầu tiên làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên em không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài Vì vậy, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy trong khoa và sự đóng góp ý kiến của những người quan tâm đến lĩnh vực này để đề tài có hiệu quả ứng dụng cao hơn nữa

Nhân đây, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Phạm Hùng Thắng, thầy Th.s Trần An Xuân và thầy Ks Lê Ngọc Sơn đã quan tâm giúp đỡ,

hướng dẫn em thực hiện đề tài

Nha Trang, ngày tháng 12 năm 2009

Sinh viên thực hiện

Mai Nguyễn Trần Thành

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC ÁP LỰC VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ KẾT CẤU CÁNH BƠM ĐẢO NƯỚC – SỤC KHÍ I.1 Tổng quan về công nghệ đúc áp lực Composite:

I.1.1 Định nghĩa vật liệu Composite:

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

I.1.2 Đặc tính chung:

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

Pha 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

Hình 1.1 Vật liệu Composite

I.1.3 Phân loại vật liệu Composite:

I.1.3.1 Phân loại theo hình dạng:

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

 Vật liệu Composite cốt sợi

Khi 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 có thể 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 sợi

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

Việc lựa chọn phương án kết hợp hạt – nền (nhựa) phụ thuộc vào cơ lý tính mà ta muốn 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.1.3.2 Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần:

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

 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)

I.1.3.3 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 tổ ong

Hạt

mịn

Liên tục

Tổ ong

Gián đoạn

Tấm ba lớp

Có hướng

Lớp

Ngẫu nhiên

Hạt

thô

Composite

Nhựa/vibi

Nghành in/bao bì Ngành mộc Nhà cửa Thể thao, nhà cửa Mái che

Ngành oto

Các ngành công nghiệp khác nhau

3 Composite nền kim loại Nhôm/sợi bo

I.1.4 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 phụ thuộc vào trọng lượng giữa cốt – nhựa nền và sự phân bố hình học của vật liệu cốt theo 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

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 tế lượng 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, sợi kim loại, sợi tổng hợp,… Trong mỗi loại lại chia ra nhiều dạng khác nhau, tuỳ theo mục 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 tạo phân ra các loại sợi sau: sợi đơn, tao sợi, sợi roving, chỉ…Sợi đơn có thể liên tục hoặc cắt ngắn, cấu tạo từ nhiều sợi đơn liên tục cho ta tao sợi liên tục và roving liên tục, 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 nhiên không 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 liên tục hoặc cắt ngắn l = (5-8) cm trước khi kết dính thành tao sợi hoặc roving, dệt thành 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 liên tục, tao sợi cắt ngắn

* 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 liên tục (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 thuỷ tinh rẻ nhất

 Sợi cacbon: là sợi tạo thành nhờ sự grafit hoá sợi cacbon có cường độ chịu kéo 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 là loại sợi ưu việt, nhưng giá thành rất cao do công nghệ chế tạo phức tạp nên được dùng 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 như

sợi thuỷ tinh, uốn kén hơn, nhược điểm của loại này là: khó cắt, khó gia công cắt gọt, 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 kéo R>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, giá thanh 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 thù riêng

b Thành phần nhựa nền

Nhựa nền cũng có khá nhiều loại, có nhiều cách phân loại, theo chất dẻo ta có nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn, theo khả năng phản ứng ta có loại no (bão hoà) và loại 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 dẻo nhiệt 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 với vật liệu cốt, ngoài ra còn phải có tỷ trọng nhỏ để vật liệu compozite có đặc trưng cơ học 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 vật liệu composite:

 Nhựa polyeste chưa no được tạo thành từ trưng cất glycol và axít chưa no hoặc andehit sản phẩn tạo ra ở nhiệt độ phòng tồn tại ở dạng thể rắn từ nhựa gốc rắn

này cho hoà tan vào dung môi monome styren, nhựa gốc rắn này trở thành dạng lỏng 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 Gpa

Ứng suất phá huỷ kéo 50-80 Gpa

Ứng 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) 60-1000C

Nhựa polyeste chưa no có ưu điểm là:

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

 Nhựa epoxy được sử dụng nhiều sau nhựa polyeste chưa no trong công nghiệp 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 nhựa nhiệt 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

 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 dụng nhựa 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 xúc tác 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 chuỗi polyeste 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 để khống chế phản ứng không cho phản ứng kết nối ngang, nghĩa là không cho đóng 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 cường đóng 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 cấp trên thị trường ở dạng dung dịch lỏng oxy hoạt tính 9% với dung môi không hoạt tính 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 dưới dạng 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 tác chưa thể làm cho nhựa đông, đóng rắn nhanh và toàn phần nếu không có chất xúc tiến pha thêm vào nhựa, chất xúc tiến cũng có nhiều loại nhưng sử dụng phổ biến là muối 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 phản ứng MEKP tỏa nhiều nhiệt

I.1.5 Công nghệ chế tạo vật liệu Composite:

Trong phần này, chúng ta không đặt mục tiêu nghiên cữu kỹ lưỡng những phương pháp 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 liệu Composite bằng phương pháp đúc áp lực ( đúc ép), từ đó có khái niệm trong nghiên cứu ứng xử cơ học vật liệu và kết cấu Composite

Hình 1.2 Đúc phun nhựa 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 tính cao

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

- Đúc nguội nhờ áp lực

Hình 1.3 Đúc không nhiệt

Áp lực đúc nhỏ hơn 5at, không cần sấy nóng khuôn đúc, tận dụng quá trình phát nhiệt của nhựa trong phản ứng trùng hợp Năng lượng nhiệt trong quá trình đúc các chi tiết đủ để giữ cho khuôn đúc hoạt động ở nhiệt độ từ 500C – 700C

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 gian

polyme hóa ( trùng hợp) phụ thuộc vào loại nhựa sử dụng, vào chất xúc tác vào nhiệt 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) Chi phí 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

- Đúc có nhiệt độ

Kỹ thuật đúc có nhiệt độ cho phép chế tạo các chi tiết với công suất lớn, nhờ máy nén 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 vật liệu tạo ra có cơ tính khá cao

I.1.5.3 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

I.1.5.4 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 đồng thời 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.1.5.5 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 cứng sau đó cho khuôn đúc quay ( khoảng 2000v/phut)

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

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

I.1.5.6 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 cường ( cốt)

Tùy thuộc vào loại chuyển động tương đối của tang và của hệ thống cung cấp vật liệu cốt, ta có nhiều loại quấn ống ( tức là nhiều loại tạo lớp vật liệu) khác nhau:

- Quấn tiếp tuyến

- Quấn hêlicoit

- Quấn cực ( polaire)

I.1.6 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 môi monome styren để duy trì ở dạng lỏng, chưa no Giữa nhựa gốc với styren có phản ứng xảy ra (gọi là phản ứng kết nối ngang) do nhóm chưa bão hòa trong nhựa phản

ứng qua lại với styren nếu không được kiểm soát thì nó sẽ trở thành một khối rắn trước 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 rắn trong khuôn, lúc này cần pha chất xúc tác, xúc tiến vào làm mất tác dụng của chất hãm, chất xúc tác tác dụng với chất xúc tiến tạo ra các gốc tự do các gốc tự do này nhanh chóng tạo phản ứng kết nối ngang với nhóm chưa bõa hòa trong nhựa và styren tạo ra nhiều gốc tự do mới, các gốc tự do này tiếp tục phản ứng tạo gốc tự do mới 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.1.7 Cơ tính của vật liệu Composite:

 Vật liệu composite được tạo ra từ nhiều loại nhựa polyeste và nhiều loại sợi gia cường trong mỗi loại lại có đặc tính ưu tiên riêng, do đó cần lựa chọn đúng tiêu chuẩn 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,…)

 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 xuất không 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 va dập không tạo vết lõm, không thay đổi hình dạng, chỉ bị trầy xước

Hình 1.4: 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 khác hẳn với chất dẻo không gia cường và hầu hết các kim loại

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 1.5 Môđun kéo, uốn của Composite

Hình 1.6 Ứng suất kéo, uốn của Composite

Bảng 1.1: Đặc tính cơ học tổng quát của vật liệu Composite cốt sợi thủy tinh Vật liệu Tỉ lệ %

trọng lượng sợi thủy tinh

(%)

Tỷ trọng (g/cm3)

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 1.2: Khả năng chịu va dập của vật liệu composite thủy tinh E so với vật liệu khác

Năng lượng va đập (jun)

Vật liệu Chiều

dày (mm)

Trọng lượng (g/m2)

4

6 1,9

Rạn nhẹ

Lõm nhẹ Lõm,congbản

Vỡ tan Hơi códấuvết

Vỡ toàn bộ Gẫy lớp đáy Không hư

Rạn

Lõm Lõmvàcong

Gẫy Gẫy tan Gẫycác lớp Rạn nhẹ

Rạn

Cong Rấtcong

Vỡ tan Rạn nứt nhẹ Rạn tổng thể

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 hoá chất, loại nhựa, loại sợi gia cường Thực tế thì dưới 20% nồng độ hoá chất trong dung dịch thì hầu hết các vật liệu composite đều chịu tốt vì vậy mà nó chịu được trong môi trường nước biển, thời tiết, nước thải

Bảng 1.3: Đặc tính chịu hoá học của nhựa nền

Axit nitric Tốt (lạnh) Không dùng Không dùng Rất tốt

Axit photphoric Rất tốt <50% Rất tốt Rất tốt Rất tốt Kiềm

Bảng 1.4: Lựa chọn hệ thống chất đóng rắn 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

DEA

Không phản ứng

I.1.8 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 quá trình công nghệ gia công, quyết định số lượng sản phẩm làm gia trong thời gian nhất định như một buổi, một ngày….vì vậy cần phải kiểm tra thời gian đông đặc và thời gian đóng rắn

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

3 mức là X1=1,2%; X2=1,8%; X3=2,4%

Bảng 1.5: Thời gian đông đặc, khi rỡ khuôm (ở nhiệt độ phòng)

Bảng 1.6: Thời gian đông đặc và đóng rắn của nhựa (ở nhiệt độ phòng)

rỡ khuôn, khoảng thời gian từ khi nhựa chuyển từ màu tím sang hoàn toàn màu hồng 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 khi kiểm tra thời gian rỡ khuôn nên chọn cách thứ 2 vì quan sát được sự thay đổi màu của nhựa nên chính xác hơn, và ta có thể biết được thời gian đóng rắn hoàn toàn của nhựa

I.2 Kết cấu và yêu cầu kỹ thuật chế tạo cánh bơm đảo nước – sục khí

I.2.1 Xây dựng bản vẽ kết cấu cánh bơm đảo nước-sục khí:

I.2.1.1 Kết cấu cánh bơm đảo nước-sục khí:

Hình dạng máy bơm, cánh bơm đảo nước – sục khí bằng kim loại

Hình 1.6 máy bơm sục khí

I.2.1.2 Bản vẽ kỹ thuật cánh bơm đảo nước - sục khí

I.2.1.2.1 Bản vẽ kỹ thuật 2D: (được bố trí ở trang cuối)

I.2.1.2.2 Thiết kế cánh bơm đảo nước - sục khí dùng phần mềm Pro wildfire

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

Các bước chính xây dựng cánh bơm bằng phần mềm Pro wildfire

Tạo chi tiết:

Bước 1:Vẽ ống ngoài bằng lệnh extrude

Hình 1.7

Bước 2: Vẽ cánh ngoài bằng cách tạo ra đường curve qua các điểm

Hình 1.8

Bước 3:Dùng lệnh sweep quét qua đường curve với tiết diện như hình vẽ để tạo

cánh

Hình 1.9

Bước 4: Ta có được 1 cánh

Hình 1.10

Bước 4: Dùng lệnh pattern ta ra được 2 cánh còn lại

Hình 1.11

Bước 5: tạo ống trong bằng cách dùng lệnh extrude với tiết diện như hình vẽ

Hình 1.12