Tiểu luận 6 khuôn tạo hình chất dẻo

Tiểu luận 6
KHUÔN TẠO HÌNH CHẤT DẺO
I.
Các kiểu khuôn.
Dưới đây sẽ trình bày các kiểu khuôn chủ yếu và các phương pháp
tạo hình.
Khuôn là một dụng cụ làm bằng kim loại để sản xuất sản phẩm nhanh hơn,
rẻ hơn và ổn định hơn. Có rất nhiều kiểu khuôn để đúc các sản phẩm khác
nhau. Sau đây là các loại khuôn chủ yếu.
Ví dụ: khuôn làm bánh trung thu.

 KHUÔN
ĐÚC
Để đúc các chi tiết bằng cách rót kim loại nóng chảy vào lòng khuôn.

Page 1


(1) Lắp ráp
(2)Rót kim loại
(3) Mở khuôn sau khi được
khuôn
lỏng
làm nguội
• Các sản phẩm điển hình
Thân động cơ, bộ phân phối, cổ xả, bánh xe, những pho tượng nhỏ
 RÈN
DẬP
Tạo hình bằng cách dập vật liệu trong khuôn dập.

(2) Dập

(3) Dập lần
(4)Hoàn
sơ bộ
cuối
thành
• Các sản phẩm điển hình
Các sản phẩm cần độ bền cao như là trục khuỷu, tay biên, hoặc khớp nối.

(1) Cấp liệu

Nội dung cụ thể:
Phương pháp rèn vật liệu đã được nung nóng trước được gọi là rèn nóng.
Ngoài ra, phương pháp dập vật liệu mà không cần nung nó lên được gọi là
dập nguội: Dập nguội được sử dụng để dập vật liệu mềm như nhôm chẳng
hạn.
 KHUÔN
ÉP
Dập bằng cách ép một tấm áp vào lòng khuôn (Thường dùng với kim loại
tấm).

Page 2


(1) Cấp liệu
•

(2) Ép
khuôn

(3)Hoàn

thành

Các sản phẩm điển hình

Khung thân xe, cánh cửa, vành xe thép, khay bằng nhôm, ca, cốc.
Nội dung cụ thể:
Các nguyên công trên khuôn ép bao gồm uốn tạo hình, cắt xén (loại bỏ
những phần không cần thiết), lên vành gờ và tạo hình nốt những phần còn
lại.
Một số bộ phận được dập thông qua một vài công đoạn. Phương pháp ép
liên tục được sử dụng để thực hiện các công đoạn liên tiếp này.

 KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC
Đúc bằng cách nén kim loại lỏng và phun nó vào khuôn.

(2)Phun kim loại
(3) mở khuôn và làm
lỏng nhờ áp lực
nguội
• Những sản phẩm điển hình
Những sản phẩm bằng nhôm như các bộ phận của động cơ, các chi tiết
chính xác.
(1) Lắp ráp khuôn

Page 3




 KHUÔN NHỰA

Khuôn ép chất dẻo được sử dụng để đúc những chi tiết bằng cách nung
nóng chảy vật liệu chẳng hạn như chất dẻo và ép vào trong khuôn.
Khuôn ép chất dẻo được sử dụng cho nhiều phương pháp khác nhau như là
đúc phun ép, ép nhựa và đùn. Về đúc phun ép ta sẽ học sau. Bây giờ chúng
ta sẽ thảo luận về các phương pháp khác ở đây.
• Sản phẩm điển hình
Sản phẩm chất dẻo như là đồ điện gia dụng, nội thất ôtô hoặc các sản
phẩm chất dẻo nói chung như là chai nhựa.
Ép
nhựa
Đúc bằng cách đặt vật liệu vào trong khuôn rồi ép nó.

(1) Đặt vật liệu

(2) Ép, đóng
khuôn và nén

(3) Mở khuôn

Quy trình
Đặt một lượng phù hợp vật liệu đúc là bột chất dẻo nhiệt rắn vào trong
khuôn.
Đóng khuôn trên và sau đó nung nóng lên và nén khuôn.
Vật liệu sẽ mềm ra và điền đầy khuôn.
Vật liệu đông đặc hoàn toàn với nhiệt độ và áp suất dư.
Mở khuôn và tháo chi tiết ra nhờ chốt đẩy.
Ưu điểm
Khi mà vật liệu đúc được đặt vào trong khuôn, nó sẽ không di chuyển và
Page 4

biến dạng của các chi tiết có thể được giảm đi.
Khi mà áp lực để kẹp khuôn được ép trực tiếp vào vật liệu đúc, có thể đạt
được các chi ti ết chính xác.
Kh ông cần có cổng phun, không hạn chế về loại vật liệu đúc( hạt nhỏ, bột,
vân vân…)
Bởi vậy nó được sử dụng để đúc chất dẻo nhiệt rắn.
Do kết cấu đơn giản, giá thành thiết bị có thể giảm.
Nhược điểm
Nếu nung nóng khi khuôn không đóng hoàn toàn hoặc áp suất lớn quá vật
liệu đúc có thể rò qua khuôn.
Nếu vật liệu đúc đặt vào quá nhiều nó có thể tràn ra ngoài.
Có nhiều bavia được sinh ra

 ÉP ĐÙN

Máy đùn liên tục được hình thành bằng cách đùn vật liệu (cung cấp qua
phễu) với một trục vít. Vật liệu sẽ có hình dáng giống tiết diện cửa ra của
thiết bị.

(1) Cấp vật liệu
vào phễu

(2) Khuấy trộn,
đẩy ra bằng trục
vít

(3) Hoàn thành

Nội dung cụ thể:
Chúng ta hãy xem quy trình cụ thể
Quy trình
Đặt vật liệu nhựa vào phễu.
Dẻo hoá nó bằng cách khuấy trộn nó trong một trục vít có bộ gia nhiệt.
Page 5


Đùn vật liệu khuôn ra bằng trục vít qua một cái lỗ nhỏ ở đỉnh khuôn.
Kết thúc đúc bằng sự nguội cứng vật đúc.
Ưu điểm
Đùn, thực hiện liên tục và có hiệu quả.
Nhược điểm
Phạm vi áp dụng của phương pháp này chỉ những chi tiết có dạnh hình
trụ hoặc mặt cắt là trụ rỗng.

 ĐÚC THỔI

Đúc bằng cách đặt vật liệu dạng ống vào trong khuôn và thổi không
khí vào.

(1) Đặt vật liệu dạng
ống vào khuôn
Quy trình

(2) Thổi
không khí

(3) Hoàn
thành

Ngắt một đoạn vật liệu nhựa đặt nó vào khuôn hình ống có hai nửa riêng
biệt.
Thổi không khí nén vào trong vật liệu đúc, làm cho nó giãn nở cho đến khi
có cùng hình dạng với khuôn để đúc được chi tiết.
Ưu điểm
Sử dụng rộng rãi để đúc các chai, bình chứa.
 ĐÚC CHÂN KHÔNG
Một tấm vật liệu được nung nóng và áp sát với lòng khuôn nhờ hút chân
không để tạo hình chi tiết .
Page 6


Có thể dùng cả khuôn lõm và khuôn lồi.

(1) Đặt vật liệu
tấm

(2) Hút chân
không

(3) Để cho không
khí vào lại và bỏ
chi tiết ra

Quy trình
Làm mềm một tấm vật liệu đúc là chất dẻo nhiệt dẻo bằng nhiệt độ.
Hút không khí ra khỏi khuôn qua lỗ thông hơi để tạo độ chân không làm cho
vật liệu đúc đồng dạng với khuôn và mang hình dạng của nó.
Cho không khí vào trở lại và bỏ chi tiết ra.

Ưu điểm
Vì áp suất đúc có thể nhỏ hơn áp suất khí quyển,vữa, gỗ, chất dẻo nhiệt rắn
có thể được sử dụng làm khuôn.
Khuôn cỡ lớn có thể được đúc với giá thành tương đối thấp.
Nhược điểm
Phương pháp này nói chung không dùng cho các chi tiết có hình dáng phức
tạp.
 RIM (Reaction Injection
Molding)
RIM (Đúc ép phản ứng )
Đúc bằng cách trộn hai hoặc nhiều hơn các vật liệu phản ứng
trong khuôn.Sản phẩm của phản ứng là một chất mới điền đầy
khuôn

Page 7


Quy trình
Bơm vật liệu đúc bao gồm hỗn hợpcủa chất xúc tác và chất kích hoạt vào
trong khuôn.
Tạo ra polyme ở trong khuôn.
Ưu điểm
Phương pháp đúc này yêu cầu áp suất thấp hơn đúc phun ép thông thường,
nhôm hoặc vật liệu sợi được sử dụng.
Những khuôn cỡ lớn và hình dáng phức tạp có thể làm được.
Nhược Điểm:
Chu kì đúc kéo dài
 FRP (Fiber Reinforced
Plastics) Molding
FRP(Đúc chất dẻo có sợi

tăng cứng)
Sử dụng sợi thuỷ tinh hoặc sợi cacbon như là chất gia cường.
Có loại đúc kiểu này_SMC (đúc tấm ) và phương pháp đúc thủ công
Đúc bằng cách trộn hai hoặc nhiều hơn các vật liệu phản ứng trong
khuôn.Sản phẩm của phản ứng là một chất mới điền đầy khuôn.
Cụ thể hơn
Phương pháp đúc tấm SMC
Quy trình
Đặt vật liệu tấm có đệm sợi được cuộn bằng polyeste vào trong khuôn.Nén
vật liệu bằng nhiệt độ và áp suất.
Ưu điểm
Độ dầy đồng đều và những phần phức tạp có thể đúc được.Ngoài ra, cả hai
bề mặt của chi tiết đều được làm nhẵn bóng.
Phương pháp thủ công
Quy trình
Đặt vật liệu đệm dạng sợi theo hình dáng của khuôn.Trải nhựa lỏng lên trên
và cứng lại ở nhiệt độ phòng.
Ưu điểm
Phương pháp này để đúc những chi tiết bằng chất dẻo có sợi gia cường có
kích cỡ tương đối lớn.
Không cần đến máy móc thiết bị
Nhược điểm
Page 8


Làm bằng tay, khó làm được độ dầy đồng đều, chu kì đúc quá dài.

 ĐÚC ÉP CHUYỂN

Làm mềm vật liệu bằng nhiệt độ trong lòng khuôn và sau đó ấn nó vào trong

lòng khuôn.

(1) Làm dẻo vật
liệu trong khoang
nung

(2)Đẩy vào
khuôn

(3) Mở khuôn

Quy trình
Làm mềm vật liệu đúc trong khoang nung
Ấn nhựa đã làm mềm vào khuôn bằng áp lực
Đông cứng nhựa nóng chảy
Mở khuôn và lấy chi tiết ra.
Ưu điểm
Quy trình đúc tương tự như đúc phun ép, tuy nhiên đúc ép chuyển cần nhiệt
độ của vật liệu đúc trong khoang nung để làm nóng chảy nó thành nhựa
nóng chảy.
Page 9


Sử dụng rộng rãi cho việc đúc chất dẻo nhiệt rắn.
Đúc ép chuyển đã phát triển để đúc các chi tiết mà khó đúc bằng đúc áp lực.
Nhưng hiện tại được sử dụng cho một số loại chi tiết nhất định.
Tốt nhất là sử dụng để tạo ra một hình dáng phức tạp hoặc là sản phẩm đúc
dầy.
Nhược điểm
Giá thành sản xuất của khuôn cao.

Phần này trình bày quá trình ép, các ưu nhược điểm cũng như hoạt
động của bộ khuôn ép phun.
Đúc phun ép (Injection Molding)
Phun ép là một trong những phương pháp chủ yếu để đúc nhựa. Nó được sử
dụng rộng rãi để đúc các sản phẩm khác nhau vì nó có khả năng tạo ra
những sản phẩm chất lượng cao, giá thành hạ và thời gian phun ngắn.
Đúc bằng cách phun vật liệu vào lòng khuôn.

(1) Làm nóng chảy
(2) Phun vật liệu
(3) Làm nguội và
vật liệu trong xi lanh.
vào khuôn
tháo chi tiết ra.
Quy trình:
Nhựa được nung nóng và trộn đều nhờ vít tải trong xi lanh có gia
nhiệt và nó sẽ được dẻo hóa vì nhiệt để trở thành nhựa nóng chảy
Phun nhựa nóng chảy từ xi lanh gia nhiệt vào khuôn với áp lực cao.
Làm nguội để đóng rắn nhựa nóng chảy trong khuôn.
Đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn nhờ các chốt đẩy.
Ưu điểm:
Có thể đúc hầu hết các nhựa nhiệt dẻo và một số nhựa nhiệt rắn.
Có thể đúc các chi tiết có chất lượng cao, giá thành hạ và thời gian
phun ngắn.
Chu trình đúc có thể được tự động hóa.
Cấu trúc của khuôn có thể được thay đổi tùy theo hình dáng hoặc vật
liệu của chi tiết.
Page 10

Nhược điểm:
Nếu lượng vật liệu đúc không được cấp chính xác thì có thể gây ra
khuyết tật đúc.
Các sản phẩm chính: Các sản phẩm nhựa như đồ gia dụng, đồ nội thất ôtô
Chúng ta hãy xem xét cụ thể về hoạt động và vai trò của phương pháp đúc
phun dùng máy kiểu vít tải.
Đóng khuôn, kẹp
khuôn.
Khi đóng khuôn, trước tiên ta đóng với áp lực nhỏ và sau đó chỉ dùng
với áp lực lớn trước khi hoàn thành để đóng khuôn chắc chắn.
Nội dung cụ thể:
Nếu khuôn được đóng quá nhanh, nó có thể bị biến dạng; vì vậy quá
trình kẹp khuôn có 2 bước.
Kẹp khuôn 2 bước cũng hạn chế các nguyên nhân đôi khi có thể làm
hỏng khuôn nếu kẹp khuôn ở áp lực cao.

Đặt họng
phun
Khi khuôn đã được kẹp xong, xilanh phun sẽ di chuyển sao cho đậu
rót (sprue bush) của khuôn tiếp xúc với họng phun (nozzle).
Sau đó nhựa nóng chảy sẽ được phun vào khuôn.
Page 11


Cụ thể là:
Áp suất được dùng để phun nhựa nóng chảy vào khuôn được gọi là áp
suất ban đầu.

Duy trì áp lực, làm nguội, làm nóng chảy nhựa.
Ngay cả sau khi nhựa nóng chảy được phun vào khuôn, việc giữ áp

lực vẫn được duy trì đến khi nhựa nóng chảy nguội trong khuôn.
Trong khi nhựa nóng chảy đang được làm nguội và đông đặc
(solidified) trong khuôn, vật liệu nóng chảy cho lần đúc tiếp theo sẽ
được làm chảy dẻo (plasticated).
Việc làm chảy dẻo này được thực hiện nhờ nhiệt sinh ra trong khi trộn
nhựa nhờ vít tải và bộ phận gia nhiệt được gắn xung quanh xilanh.
Cụ thể là:
Áp lực duy trì còn được gọi là áp lực thứ hai. Nó được sử dụng để bổ
xung thêm nhựa nóng chảy bằng cách tiếp tục ép nhựa nóng chảy vào
lòng khuôn đã điền đầy, bù cho lượng co ngót (shrinkage) trong quá
trình cứng nguội, nhờ vậy có thể giảm vết lõm (sink mark) trên vật
đúc.

Page 12


Lùi họng phun, mở khuôn, tháo chi
tiết
Khi thực hiện xong việc làm chảy dẻo vật liệu đúc cho chi tiết tiếp
theo và làm nguội chi tiết vừa đúc, xi lanh được tách khỏi khuôn và
khuôn được mở ra.
Khi khuôn mở hết, chi tiết sẽ được đẩy ra nhờ các chốt đẩy. Kết thúc
toàn bộ chu kỳ ép phun.

Họng phun có thể được giữ nguyên để giảm chu kỳ đúc (molding
cycle.)

Page 13