Chương 4 - Các phương pháp gia công doc

chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 1
NHIỆT ĐỊNH HÌNH
(
THERM
O
F
O
RMI
NG)
( O O NG)
1
1 NGUYÊN LÝ
1
.
NGUYÊN

LÝ
2
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 2
GIA
NHIỆT
VẬT LIỆU
TRƯỚC KHI
ĐỊNH DẠNG
KẸP
1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
ĐƯỜNG HÚT
CHÂN KHÔNG
HÌNH

DẠNG SẢN
PHẨM
3
ĐỊNH DẠNG CHÂN KHÔNG
•Nhiệt định hình là một
phương pháp chế biến
h
lâ
đời
à
hổ
biế
1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
n
h
ựa
lâ
u
đời
v
à
p
hổ
biế
n
nhất.
4
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 3
1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

• Tấmhoặcmàngđượctạotừ công nghệđùn được gia nhiệt trên nhiệt độ
mềm Tg, sau đó đượcbiếndạng bởilựctạo hình ( áp suất chân không, áp
ất
khô
khí
h ặ
l
h
)
é
ó
à
kh ô
à
à
đ
là
ội
C ối
su
ất
khô
ng
khí
h
o
ặ
c
l
ựcc

ơ
h
ọc
)
é
pn
ó
v
à
o
kh
u
ô
nv
à
v
à
đ
ược
làm
ngu
ội
.
C
u
ối
cùng sảnphẩmsẽ có hình dạng củabề mặt khuôn.
Các đặc tính:
•Biếndạng trong nhiệt định hình đượcthựchiệntrongkhivậtliệu ở trạng
thái

mềm
(
không
nóng
chảy
)
.
Đó
chính
là
điểm
võng
xuống
5
thái
mềm
(
không
nóng
chảy
)
.
Đó
chính
là
điểm
võng
xuống
•Quá trình chủ yếulàbiếndạng dài bề mặttự do, nó tương tự quá trình thổi
và thổi màng.

•Ưu điểm
-Giá thành máy thấp
-Nhiệt độ yêu cầu thấp
-Áp suất yêu cầu thấp
ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM
-Tạo chi tiết lớn dễ dàng
-Chu kỳ khuôn nhanh
-Vật liệu khuôn không yêu cầu cao
•Nhược điểm
-Polymer bị gia nhiệt hai lần
-Giá vật liệu cao
6
-Phế liệu cao
-Độ phức tạp của hình dáng sản phẩm bị hạn chế
-Sản phẩm chỉ được tạo hình bởi một phía nhờ khuôn
-Chiều dầy sản phẩm không đồng đều
-Có nội ứng suất
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 4
2SẢNPHẨM
2
.
SẢN

PHẨM
7
2.CÁC SẢN PHẨM NHIỆT ĐỊNH HÌNH
8
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 5

2.CÁC SẢN PHẨM NHIỆT ĐỊNH HÌNH
9
2.CÁC SẢN PHẨM NHIỆT ĐỊNH HÌNH
10
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 6
2.CÁC SẢN PHẨM NHIỆT ĐỊNH HÌNH
11
2.CÁC SẢN PHẨM NHIỆT ĐỊNH HÌNH
12
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 7
2.CÁC SẢN PHẨM NHIỆT ĐỊNH HÌNH
13
2.CÁC SẢN PHẨM NHIỆT ĐỊNH HÌNH
14
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 8
3
PHÂN LOẠI
3
.
PHÂN

LOẠI

15
• Chân không
• Áp suất
•

Hỗ trợ nhờ chày
3.PHÂN LOẠI
•
Hỗ

trợ

nhờ

chày
• Kéo ngược
• Tự do
• Chày (Drape)
• Cối (Snap-back)
ố
16
• Chày và c
ố
i (Matched die)
• Cơ
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 9
4 ĐỊNH DẠNG
4
.
ĐỊNH

DẠNG

BẰNG CHÂN

KHÔNG
KHÔNG

17
* Đây là dạng đơngiảnnhất,
dùng áp suất chân không để
kéo tấm vào lòng khuôn.
• Quá trình bắt đầu khi tấm
ề
4.ĐỊNH DẠNG NHIỆT NHỜ CHÂN KHÔNG
được gia nhiệtm
ềm
.
•Sau đóápsuất chân không
thông qua các lỗ nhỏởbên
trong khuôn sẽđẩytấmvào
sát khuôn nơimànóđượclàm
nguộivàcóđượchìnhdạng
mong muốn(hìnhdạng của
lòng khuôn).
18
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 10
BƯỚC 1
19
Tấm chất dẻo được gia nhiệt đến nhiệt độ mềm
BƯỚC 2
20
Tấm được đặt lên trên lòng khuôn
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010

PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 11
BƯỚC 3
21
Chân không sẽ kéo tấm vào trong lòng khuôn
BƯỚC 4
Chấtdẻosẽđượclàm
nguội khi nó tiếpxúc
vớimặt khuôn có nhiệt
độ nguộivàsảnphẩm
sẽđượclấy đi
22
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 12
– Dùng khi chiều sâu cần thiết của sản phẩm lớn.
– Kích thước của bóng bóng được giám sát bởi con mắt điện tử. Khi
bóng thổi tới kích thước yêu cầu thì áp suất ngừng cung cấp vép vật
liệu vào khuôn.
Chà ẽ hỗ để hì h dá ủ ả hẩ
4.ĐỊNH DẠNG NHIỆT NHỜ KÉO NGƯỢC
–
Chà
y s
ẽ

hỗ
trợ
để
tạo ra
hì
n

h

dá
ng c
ủ
a s
ả
n p
hẩ
m.
– Ưu điểm là chiều dầy đồng đều hơn. Nhược điểm là chu kỳ lớn
–Áp suất chân không sẽ kéo vật liệu trước khi hình thành sản phẩm
để sản phẩm có chiều dầy đồng đều hơn
23
• Nó là dạng khác củaphương pháp
ê
ó
kế
h
điể
ủ
h
ĐỊNH DẠNG NHIỆT NHỜ BỀ NGOÀI CỦA KHUÔN
NHƯNG NGƯỢC (Snap-back Forming)
tr
ê
nn
ó
kế
t

h
ợp ưu
điểm
c
ủ
ap
h
ương
pháp kéo ngượcvàđịnh dạng nhiệt
nhờ bề mặt ngoài của khuôn.
•Tấm được gia nhiệt đếnnhiệt độ
mềm và kéo nhanh về phía khuôn.
•Thường dùng cho chi tiếtcóhình
dạng phứctạp. Chu kỳ tương đối
ề
ầ
ẩ
ồ
24
dài nhưng chi
ề
ud
ầ
ysảnph
ẩm
đ
ồ
ng
đềutốt.
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010

PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 13
• Chày sẽ hỗ trợ quá trình hình
thành để cảithiện quá trình
định dạng nhiệtnhờ chân
không. Việcsử dụng chày ép
ấ
ề
4.ĐỊNH DẠNG NHIỆT NHỜ CHÂN KHÔNG CÙNG VỚI
SỰ HỖ TRỢ CỦA CHÀY
vào t
ấm
ở nhiệt độ m
ề
mvào
khuôn trước khi có tác dụng
của chân không
• Đôi khi ngườitacóthể sử
dụng vớiápsuấtdư thay vì
dùng áp suất chân không
25
•Phương pháp này là dạng khác củaphương pháp hỗ trợ củachày.
•Tấmsẽđượcgianhiệtđếnnhiệt độ mềmvàthổi nó xa khuôn
(kéo vậtliệumỏng ở tâm
củatấm vùng có chiềudầylớnnhất trong quá trình dùng định dạng nhiệtnhờ chân
không)
trước khi dùng chày hỗ trợ.
4.ĐỊNH DẠNG NHIỆT NHỜ KÉO NGƯỢC
26
Bước kéo ngược (tạo bóng) Bước dùng chày hỗ trợ và tạo
hình sản phẩm

chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 14
•Hai lớp được định dạng đồng thời
•Có thể tạo nhiều mầu và trang trí
ĐỊNH DẠNG NHIỆT HAI LỚP
27
5 ĐỊNH DẠNG
5
.
ĐỊNH

DẠNG

BẰNG ÁP SUẤT
28
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 15
–Ápsuấtdư thường (14.5 to 300 psi).
– Ưu điểmlàchukỳ khuôn nhanh hơnsovớiphương pháp trên, tấm đượctạo thành
vớinhiệt độ thấphơndoápsuất ép cao hơn, kích thướcsảnphẩmcóđộ chính xác
hơnvàsảnphẩmcóhìnhdángsắcnéthơn. Áp suất đượctácdụng nhanh để ngăn
ngừa
bị
nguội
5.ĐỊNH DẠNG NHIỆT NHỜ ÁP SUẤT
ngừa
bị
nguội
29
Áp suất không khí sẽ ép tấm vào lòng khuôn

6
ĐỊNH DẠNG
6
.
ĐỊNH

DẠNG

TỰ DO
30
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 16
–Việc định dạng sảnphẩm không cần khuôn.
–Sảnphẩm đượcphồng lên nhờ áp suấtvàsauđó
đượclàmnguội. Vòng kẹpthiếtkế có thểđiềukhiển
hình
dáng
bán
cầu
6.ĐỊNH DẠNG NHIỆT TỰ DO
hình
dáng
bán
cầu
–Vídụ làm sảnphẩmdạng vòm củaxeđua.
– Ưu điểmlàcóđộ trong suốt quang học cao.
–Cácsảnphẩm đượcthổi
– Không tiếpxúcvớibề mặt khuôn, việcchạmsản
hẩ
à

bề
ặt
kh ô
ẽ
là
h
hất
l
bề
31
p
hẩ
mv
à
o
bề
m
ặt
kh
u
ô
ns
ẽ
là
mc
h
oc
hất
l
ượng

bề
mặtcủasảnphẩmbị thay đổi
– Độ phứctạpcủasảnphẩmbị giớihạn
6.ĐỊNH DẠNG NHIỆT TỰ DO
32
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 17
7.ĐỊNH DẠNG
7.ĐỊNH

DẠNG

NHỜ LÒNG VÀ CHÀY
33
- Hai khuôn được dùng để hình thành sản phẩm mà không sử dụng áp suất
– Dùng khi sản phẩm không có kéo lớn.
–
Ưu điểmlàchấtlượng kích thướcbề mặt trong và ngoài tốt
7.ĐỊNH DẠNG NHIỆT NHỜ LÒNG VÀ CHÀY KHUÔN
(Matched Die Forming)
Ưu

điểm

là

chất

lượng

kích

thước

bề

mặt

trong

và

ngoài

tốt
34
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 18
8
.KHUÔN
8
.KHUÔN

35
ỗ
KHUÔN
Khuôn sợi thủy tinh
Khuôn g
ỗ
36

Khuôn kim loại
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 19
KHUÔN
37
• Khuôn cái (Female mold)- khuôn đực ( Male mold)
KHUÔN
38
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 20
KHUÔN
39
9
.THIẾTKẾ SẢNPHẨM
9
.THIẾT

KẾ

SẢN

PHẨM
40
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 21
• Tỉ số kéo
–Cầnphảichọnhợplýđể chiều sâu không thừa quá mức.
–Làthống số quan trọng dùng để xác định khốilượng sao cho sự thay đổichiều
dầycủasảnphẩm không xảyra.Tỉ số kéo cao sẽ gây ra sự thay đổichiềudầy
q

uá nhiều
,
ho
ặ
c
q
uá mỏn
g
có thể xả
y
ra.
9. THIẾT KẾ SẢN PHẨM
q
,
ặ
q
g
y
–Tỉ số kéo = Chiềusâucủasảnphẩm/chiềurộng củasảnphẩm.
–Tỉ số kéo cầnphảinhỏ hơn
•2:1đốivới khuôn cái
•7:1đốivới khuôn đực
•Tỷ số diện tích
Tỉ số diện tích
g
ần
b
ằn
g
khốilượn

g
củasản
p
hẩ
m
.
41
g
g
g
p
–Tỉ số diện tích = Diện tích củatấmtrướckhiđịnh dạng / diệntíchcủasản
phẩm sau khi tạohình
–Vídụ diện tích củatấmlà 30in
2
và sảnphẩmcódiệntíchlà 60in
2
,thìtỷ số
là 1:2 và chiềudầycủasảnphẩmsẹ là 50% chiềudầycủatấm.
• Hình dáng và thiết kế sản phẩm
– Undercuts
• Các lõi kéo
9. THIẾT KẾ SẢN PHẨM
– Kích thước
•Chiều sâu, và diện tích bề mặt
42
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 22
10.THÔNG SỐ CÔNG NGH
Ệ

Ệ
43
–TỐC ĐỘ CỦA ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG
• Càng nhanh càng tốt
–
Nhiệt độ của kuôn
10. CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
Nhiệt

độ

của

kuôn
• Thông thường là nhiệt độ phòng. Nếu nhiệt độ tăng thì thời gian chu kỳ và độ
co rút sẽ tăng
– Kích thước của bóng khi dùng phương pháp kéo ngược
Kích thước của bóng không vướt quá 50% to 75% kích thước ngắn của tấm kẹp
– Plug size
•
Chầybằng
70
% đến
85
% lòng khuôn và hính dáng củachàyphải đốixứng với
44
Chầy

bằng

70
%

đến

85
%

lòng

khuôn

và

hính

dáng

của

chày

phải

đối

xứng

với

lòng khuôn
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 23
45
11.THIẾT B
Ị

Ị
46
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 24
•Máy
11. THIẾT BỊ
47
11. THIẾT BỊ
48
chương 4 Các phương pháp gia công 3/31/2010
PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ 25
11. THIẾT BỊ
49
11. THIẾT BỊ
50