Kết cấu của khuôn ép nhựa

Trong các loại khuôn nhựa, kết cấu khuôn dùng trong ép tạo hình, đùn tạo hình, phun tạo hình thì phần quan trọng nhất trước hết là vùng lòng khuôn bảo đảm điền đầy vật liệu để có được sản phẩm tạo hình như mong muốn. Lấy lòng khuôn làm trung tâm, khuôn được tạo thành từ những chi tiết ở vùng lòng khuôn, có thêm thiết bị đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn, bộ phận gia nhiệt, bộ phận gá lắp khuôn trên máy và các trang thiết bị khác. Ngoài các bộ phận nêu trên ở khuôn tạo hình đùn và phun, còn có thêm bộ phận dẫn vật liệu nóng chảy vào lòng khuôn như đậu rót, rãnh dẫn, cổng phân phối. Về cơ bản có 6 bộ phận sau: a) Vùng lòng khuôn. b) Bộ phận dẫn vật liệu (ở khuôn tạo hình đùn và phun). c) Thiết bị đẩy, lấy sản phẩm. d) Bộ phận điều tiết nhiệt độ khuôn (bộ phận thực hiện gia nhiệt hoặc làm nguội). e) Bộ phận gá lắp khuôn vào máy. f) Các chi tiết khuôn cơ sở.

KÕt CÊu cña khu«n

I Kết cấu khuôn cơ bản

1.1 Những bộ phận chính của khuôn:

Trong các loại khuôn nhựa, kết cấu khuôn dùng trong ép tạo hình, đùn tạo hình, phun tạo hình thì phần quan trọng nhất trước hết là vùng lòng khuôn bảo đảm điền đầy vật liệu để có được sản phẩm tạo hình như mong muốn

Lấy lòng khuôn làm trung tâm, khuôn được tạo thành từ những chi tiết ở vùng lòng khuôn, có thêm

thiết bị đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn, bộ phận gia nhiệt, bộ phận gá lắp khuôn trên máy và các trang thiết bị khác Ngoài các bộ phận nêu trên ở khuôn tạo hình đùn và phun, còn có thêm bộ phận dẫn vật liệu nóng chảy vào lòng khuôn như đậu rót, rãnh dẫn, cổng phân phối Về cơ bản có 6 bộ phận sau: a) Vùng lòng khuôn

b) Bộ phận dẫn vật liệu (ở khuôn tạo hình đùn và phun)

c) Thiết bị đẩy, lấy sản phẩm

d) Bộ phận điều tiết nhiệt độ khuôn (bộ phận thực hiện gia nhiệt hoặc làm nguội)

e) Bộ phận gá lắp khuôn vào máy

f) Các chi tiết khuôn cơ sở

Trong đó, vùng lòng khuôn là vùng trực tiếp tạo kích thước và hình dáng sảm phẩm, nó được hình thành từ hốc khuôn và lõi khuôn Thông thường kết hợp hai cái đó gọi là “lòng khuôn” (cavity) Vì hình dáng lòng khuôn, độ chính xác kích thước và trạng thái bề mặt của nó có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm, nên lòng khuôn là bộ phận quan trọng nhất Cấu tạo vùng lòng khuôn có quan

hệ mật thiết với rãnh dẫn vật liệu và tùy theo các phương pháp tạo hình ép nhựa, đúc ép chuyển

(tranfer) và ép phun mà khuôn có kết cấu đặc thù khác nhau

1.2 Khuôn ép nhựa

Ép nhựa là phương pháp tạo hình đại diện cho nhựa nhiệt rắn Ngoài ra, nó là cơ sở cho nhiều phương pháp tạo hình khác và khuôn dùng khi ép nhựa có kết cấu khuôn cơ bản cho các phương pháp tạo hình khác

Kết cấu khuôn ép nhựa có điểm khác nhau tùy theo hình dáng sản phẩm, vật liệu tạo hình sử dụng và chủng loại máy ép Nhưng cũng có thể chia thành 4 loại như sau:

A Khuôn hở

B Khuôn kín

C Khuôn nửa kín nửa hở

D Khuôn ghép (split mould)

Hình 2.1

1) Khuôn hở

Đó là khuôn đơn giản nhất trong số khuôn ép nhựa, như hình (2a) Khuôn này được hình

thành từ hai bộ phận khuôn trên và khuôn dưới Nửa khuôn trên là bộ phận khuôn đực gọi

là lõi khuôn (core), còn nửa khuôn dưới là bộ phận khuôn cái, gọi là hốc khuôn (cavity)

Để toàn bộ khuôn vào giữa tấm gia nhiệt, vừa gia nhiệt vừa đổ vật liệu dạng bột vào lòng

khuôn, đặt áp vào nửa khuôn trên Khi đó, do áp lực, vật liệu thừa trong lòng khuôn sẽ

chảy từ thành mép cắt khuôn thành bavia Tuy nhiên, nói chung khó đạt được độ chính

xác kích thước do có chiều dày của bavia, hơn nữa để loại bỏ bavia cần có một số nguyên

công sau đó Vả lại, trong trường hợp vật liệu tạo hình có vảy bavia độn vải, giấy hay sợi

asbest lớn thì có nhược điểm là khó bảo đảm lực tạo hình, cũng như khó điền đầy vật liệu

Khu«n trªn MÐp c¾t Khu«n d-íi

Khu«n trªn MÐp c¾t Khu«n d-íi

Hỡnh 2.2 Hỡnh 2.2 biểu thị kết cấu thực tế của khuụn kiểu ộp phẳng Trờn hỡnh vẽ, khi mở khuụn, sản phẩm tỏch khỏi khuụn dưới và mắc vào khuụn trờn, và người ta dựng tấm gỡ để đẩy sản phẩm rơi xuống

Khuụn kiểu này dựng để chế tạo chi tiết cú hỡnh phẳng và tương đối đơn giản như

hỡnh đĩa, bỏt, nỳt cụng tắc Nếu chế tạo khuụn phự hợp và lượng vật liệu đưa vào chớnh xỏc thỡ cũng cú thể ộp sản phẩm lớn

Kết cấu khuụn tạo hỡnh bằng cỏch phun hoặc ộp chuyển (tranfer) mà sẽ núi sau cũng thuộc kết cấu khuụn kiểu này

2) Khuụn kớn

Như hỡnh 2.1b, là khuụn cú cầu tạo như kết hợp giữa xilanh và piston Áp lực đặt ở nửa khuụn trờn nờn cú tỏc động trực tiếp đối với vật liệu tạo hỡnh, đú chớnh là đặc trưng của khuụn Khuụn loại này, cú thể ộp sản phẩm tạo hỡnh đơn giản với vật liệu cú độn vải hay sợi amiang mà ở khuụn ộp phẳng khú thực hiện Hơn nữa, khuụn này cũng cú thể cho hỡnh dỏng sản phẩm cú độ chớnh xỏc cao nhất Tuy nhiờn loại này cú nhược điểm là hầu như vật liệu núng chảy khụng thoỏt ra ngoài được, nếu khụng đảm bảo lượng vật liệu chớnh xỏc thỡ khú đạt độ chớnh xỏc theo chều sõu sản phẩm Ngoài ra khuụn dễ bị nghiờng

đi ở mối ghộp giữa khuụn trờn và khuụn dưới nờn chiều dày sản phẩm sẽ bị lệch, khuụn

dễ bị xước và in vết lờn sản phẩm

Tấm đế phía cố địnhTấm gia nhiệt phía cố địnhTấm khuôn

Tấm đẩy sản phẩmLõi

3)Khuôn nửa kín nửa hở

Khuôn này, như hình 2.1c, là khuôn tổng hợp giữa khuôn ép phẳng và khuôn ép chìm và được sử dụng như là khuôn ép chìm ở nửa đầu hành trình ép, nhưng phần sau làm việc như khuôn ép phẳng Khuôn trên và dưới được đỡ bằng bộ phận ép Vật liệu thừa chảy ra

từ lòng khuôn sẽ được cắt đứt ở bộ phận đỡ gờ này

Hình 2.3

3) Khuôn ghép

Hình 2.4

S¶n phÈmLâi gi÷aRÝm ghÐp

§Õ

2 Ở sản phẩm có vai như là lõi cuộn dây điện, thì người ta dùng kết cấu khuôn mở, hình 2.4a Hơn nữa, sản phẩm có vùng cắt ngang (under cut), như lỗ mặt bên trên hình

2.4b, thì coi vùng cắt ngang như là chi tiết khuôn đặc biệt và có thể sử dụng khuôn có kết cấu lõi trượt với khả năng chuyển động ngang khi đóng mở khuôn

1.3 Khuôn tạo hình bằng cách ép chuyển (transfer)

Phương pháp tạo hình này sử dụng máy ép áp lực thông thường như hình 2.5, áp lực tác động phun vật liệu dạng chảy lỏng vào lòng khuôn Nhìn chung, kết cấu

khuôn đơn giản và cũng có ưu điểm là thiết bị rẻ tiền

Trong trường hợp số lượng sản xuất ít, cũng có thể áp dụng hình thức này Nhưng

trường hợp sản lượng nhiều hoặc kích thước chi tiết lớn, ta cố định chày piston

vào bàn máy ép áp lực (bàn cố định) và lắp ống piston vào tấm trung gian, và cố định phần lòng khuôn vào bàn di động

§Õ piston

Piston

§Ëu rãt

Chèt dÉn h-íng S¶n phÈm

TÊm trªn

TÊm d-íi

§Õ d-íi

Kết cấu của khuôn ép phun

Trong phần này chúng ta sẽ học về khuôn 2 tấm, khuôn 3 tấm và khuôn không rãnh dẫn

Cấu trúc cơ bản của khuôn được xác định tùy thuộc nhiều yếu tố như: hình dáng vật đúc, số lượng sản

phẩm, vật liệu của vật đúc hoặc là vị trí cửa rót

Cấu trúc của khuôn được phân loại theo khuôn 2 tấm, khuôn 3 tấm, khuôn không dãnh dẫn và khuôn đặc biệt, mỗi loại có đặc điểm riêng

Khuôn 2 tấm

Khuôn 2 tấm có 1 đường phân khuôn parting line (PL: where the mold divides) đường

này chia khuôn thành 2 phần: cố định và di động

Ưu điểm:

Cấu trúc đơn giản hơn là khuôn 3 tấm hoặc khuôn không rãnh dẫn

Giá thành khuôn có thể giảm

Hệ thống rót bao gồm cổng phân phối (miệng phun) cạnh (side gate), và cổng

phân phối trực tiếp (direct gate), cổng phân phối ngầm (submarine gate), và trực

tiếp thường sử dụng nhiều hơn

Với cửa rót ngầm, ta có thể tách chi tiết khỏi rãnh dẫn (bao gồm đậu rót và cổng

phân phối), như vậy không cần có bước cắt bỏ nó sau khi đúc (ta sẽ học từng bộ

phận của rãnh dẫn trong hệ thống rãnh "Runner System")

Nhược điểm:

Cổng phân phối cạnh và cổng phân phối trực tiếp cần phải loại bỏ rãnh dẫn, nên chúng

khó tự động hóa và không tiết kiệm

(Click each name in the figure to display the explanation.) Cụm đậu rót rãnh dẫn và cổng phân phối:

Sự liên hệ với như là biểu diễn hình dưới, chúng được đánh dấu riêng

Tuy nhiên việc xử lý rãnh dẫn bao gồm cả việc loại bỏ đậu rót và cổng phân phối

đậu rót: là lối vào, nơi mà nhựa nóng được phun vào khuôn

Rãnh dẫn: kênh chuyển nhựa nóng tới chi tiết

Cổng phân phối: là miệng phun nhựa vào chi tiết từ rãnh dẫn

Chú thích

1 Tấm kẹp phía trớc 2 Tấm khuôn trước

3 Tấm khuôn sau 4 Tấm kẹp phía sau

5 Tấm đỡ 6 Khối đỡ

7 Tấm giữ 8 Tấm đẩy

Khuôn 3 tấm có 2 đường phân khuôn parting lines (PL: where the mold divides) một để

tháo rãnh dẫn và một để tháo chi tiết, nó gồm 3 phần: tấm cố định, tấm di chuyển và tấm

dùng để tháo khuôn

Ưu điểm:

Chi tiết và rãnh dẫn cú thể tự động tách riờng ra, nú dễ tự động húa và được áp dụng

rộng rãi trong dạng sản xuất lớn

Nhược điểm:

Cấu trúc phức tạp hơn khuôn 2 tấm

Giá thành khuôn cũng cao hơn

(Click each name in the figure to display the explanation.)

Khuôn không rãnh dẫn

1 Khái niệm

Khuôn không rãnh dẫn là khuôn có đặt bộ gia nhiệt vào vùng đậu rót hoặc rãnh

dẫn, làm cho vật liệu luôn ở trạng thái lưu động, không đông cứng

ở khuôn 2 tấm và khuôn 3 tấm cần tháo các chi tiết và rãnh dẫn (runners), khuôn không

rãnh dẫn chỉ cần tháo chi tiết để lại rãnh dẫn ở trong khuôn

Có 4 kiểu chủ yếu:

- Kiểu họng phun kéo dài (Extention Nozzle)

- Kiểu giếng (Well Type)

- Kiểu rãnh dẫn cách ly (Insulated Runner)

- Kiểu rãnh dẫn nóng (Hot Runner) ( được dùng nhiều nhất)

Trong hai kiểu đầu là loại không có đậu rót nên cũng gọi là không rãnh dẫn Còn hai kiểu sau mới thực sự là khuôn không rãnh dẫn

Giá thành khuôn cao

Nąp liệu mất nhiều thời gian

(Click each name in the figure to display the explanation.)

Cách cấp nhiệt cho vật liệu đúc

Để làm núng chảy vật liệu (molding material), nhựa thờng được làm chảy dẻo

(plastication) trong xi lanh phun Tuy nhiên khuôn không rãnh dẫn áp dụng phương pháp rãnh dẫn nóng, nó làm tan chảy vật liệu bằng bộ gia nhiệt

Có 2 kiểu làm rãnh dẫn nóng: kiểu nung nóng bên trong dùng để nung nóng vật liệu từ

chỗ họng phun phụ, và kiểu nung nóng từ bên ngoài để nung nóng vật liệu từ ngoài họng phun phụ như sau:

Kiểu nung nóng trong

Hiệu suất nhiệt cao

Cản trở dòng chảy nhiều

Khó thay đổi màu (do còn lớp đông cứng bên trong)

Kiểu nung nóng ngoài

Có hai kiểu sau

Hiệu suất nhiệt cao

It cản trở dòng chảy

Điều kiện thích hợp của vật liệu của khuôn rãnh dẫn nóng như sau:

- Không nhąy cảm với nhiệt độ, độ ổn định nhiệt cao và dễ đúc ở nhiệt độ thấp

- Không nhąy cảm với áp suất, đúc phun phải đợc làm ở nhiệt độ thấp

- Nhiệt độ làm biến dąng nhiệt cao để có thể nhanh chóng lấy vật đúc ra

Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở Do vật liệu dẻo

đều bị co lại khi chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn trong quá trình làm nguội nên

sản phẩm tạo thành sẽ bó lại trên lõi Đây là thực tế thường xảy ra do đó cần có

biện pháp để các sản phẩm tự rơi khỏi khuôn

Với cỏc khuụn thụng thường cú thể dựng một chốt hồi và một lũ xo, cũn đối với

cỏc khuụn cỡ lớn người ta cú thể dựng chốt hồi cú lũ xo khớ nộn

Hỡnh vẽ sau minh họa một vớ dụ của khuụn cỡ lớn

Khuụn cơ sở

Tấm kẹp phía trước: Có tác dụng kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun Tấm kẹp phía sau: Kẹp phần chuyển động của khuôn vào phần chuyển động của máy

ép phun

Lõi trượt

Chúng ta sẽ giới thiệu tên goi và chức năng của các bộ phận chính của một lõi

trượt (slide core)

Lõi nới lỏng

Có loại có cần đẩy nghiêng theo hình 2D, có loại nghiêng theo hình 3D

Click each name to display the explanation

< Cần đẩy nghiêng theo hình 2D > < Cần đẩy nghiêng theo hình 3D > Loại này dễ chế tạo lỗ dẫn hướng cần

đẩy trong khuôn hơn loại 3D, rãnh lắp

bạc lót được làm ngay trong khuôn

Loại này khó chế tạo lỗ dẫn hướng cần đẩy trong khuôn hơn loại 2D, rãnh lắp bạc lót được làm tách rời khỏi khuôn

2-Dimensional direction 3-Dimensional Direction

Nếu cú phần cắt ngang trờn chi tiết, nú sẽ giải quyết ngay ở lỳc này nhờ chốt xiờn angular pin và lừi trượt slide core

Nếu gúc nghiờng của lừi trượt khụng lớn hơn gúc nghiờng của chốt xiờn thỡ sẽ cú

va chạm khi mở khuụn hoặc khụng chặn được khối trượt

Nờn lấy : = + gúc hở (gúc hở = 2 đến 5 , tuy nhiờn,  20 )

Mở hoàn toàn

Sau khi chốt xiờn ra hết khỏi lừi trượt, khuụn mở nhanh Lừi trượt phải được phải

ở vị trớ được ra hết khỏi phần cắt ngang

Bộ phận đẩy bắt đầu…Tấm đẩy đi lên

Tấm đẩy đẩy các chốt đẩy và lõi nới lỏng nhờ cần đẩy của khuôn và sản phẩm từ

từ rời ra

Cần đặc biệt chú ý xem có các gân hay vấu lồi trên hành trình của tháo lỏng không Điều đó có thể làm lõi tháo lỏng bị vướng, không thể di chuyển được theo yêu cầu

Đẩy chi tiết xong Tấm đẩy hết hành trình

Khi tấm đẩy đi hết hành trình, lõi tháo lỏng phải di chuyển về phía có thể tháo sản phẩm ra được

Phải chú ý đến vấn đề sau đây khi xử lý phần cắt ngang bằng lõi nới lỏng

Nếu lõi nới lỏng không di chuyển về phía trong để sản phẩm có thể tháo ra được

thì sẽ không lấy được sản phẩm ra

Thường ta lấy : A =B + (3 5) mm

B : độ dài phần cắt

ngang Ngoài ra, nếu hành trình đẩy của sản phẩm là h, góc nghiêng của cần đẩy slide rod phải là:

= (A/h)

Chú ý đừng để cho lõi nới lỏng chạm vào các bộ phận khác khi nó được đẩy ra hết hành trình

Bắt đầu đóng khuôn đang đóng

Sản phẩm được tháo ra và khuôn bắt đầu đóng

Khi chốt hồi đập vào tấm hốc, khoảng hở giữa chốt đẩy và tấm hốc phải lớn hơn

độ dày của sản phẩm

Khuôn đóng hoàn toàn

Chốt hồi chạm vào tấm hốc, mang tấm đẩy xuống và kéo theo chốt đẩy và chốt nới lỏng Lực kẹp khuôn tăng lên từ thấp đến cao ngay trước khi khuôn được kẹp hoàn toàn Điều đó có thể làm hỏng khuôn nếu khuôn đang kẹp với lực kẹp lớn khi có dị vật ở trong khuôn

Khuôn bắt đầu mở Khuôn đóng hoàn toàn

image\g1-6.gif

Chu kỳ ép… Chuyển động của cả chu kỳ