ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA ( SẢN PHẨM: BỘ CỜ TƯỚNG)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA
( SẢN PHẨM: BỘ CỜ TƯỚNG)

Giảng viên hướng dẫn:

ThS. DƯƠNG THỊ VÂN ANH

Sinh viên thực hiện:

MSSV
LÊ HÙNG CƯỜNG
11144013
TRƯƠNG QUANG VINH 11144120
VŨ NGỌC CƯỜNG
11144015
HUỲNH VĂN HIẾU
11144034

Lớp:

111441A

Khoá:

2011 - 2016

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
-----oOo-----

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA
( SẢN PHẨM: BỘ CỜ TƯỚNG)
Giảng viên hướng dẫn:

THS DƯƠNG THỊ VÂN ANH

Sinh viên thực hiện:

MSSV
LÊ HÙNG CƯỜNG
11144013
TRƯƠNG QUANG VINH 11144120
VŨ NGỌC CƯỜNG

11144015
HUỲNH VĂN HIẾU
11144034

Lớp:

111441A

Khoá:

2011 - 2016


Thành phố Hồ Chí Minh,01/2016
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: ThS. DƯƠNG THỊ VÂN ANH
Sinh viên thực hiện:
LÊ HÙNG CƯỜNG
MSSV:
11144013

TRƯƠNG QUANG VINH MSSV:
11144120
VŨ NGỌC CƯỜNG
MSSV:
11144015
HUỲNH VĂN HIẾU
MSSV:
11144034
1. Tên đề tài:
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA ( SẢN PHẨM: BỘ CỜ TƯỚNG).
2. Các số liệu ban đầu:
- Thông số kỹ thuật của máy ép nhựa SW-120B.
- Thông số các loại vật liệu nhựa.
- Các công thức tính toán và thiết kế khuôn.
3. Nội dung chính của đồ án:
- Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun.
- Lịch sử hình thành phát triển của môn cờ tướng.
- Thiết kế sản phẩm trên phần mềm Creo Parametric 3.0.
- Mô phỏng dòng chảy nhựa cho khuôn ép nhựa với phần mền
Moldflow Insight 2013.
- Thiết kế và gia công khuôn ép nhựa cho sản phẩm bộ cờ tướng.
4. Các sản phẩm dự kiến: bộ sản phẩm đầy đủ các quân cờ trên
bàn cờ tướng.
5. Ngày giao đồ án:
6. Ngày nộp đồ án:
TRƯỞNG BỘ MÔN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG
DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)
(Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ …………………………………………


(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

LỜI CAM KẾT
- Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa ( sản phẩm: Bộ cờ
tướng).
- GVHD:
Th.s Dương Thị Vân Anh.
- Họ tên nhóm sinh viên:
Lê Hùng Cường
MSSV:
11144013
Trương Quang Vinh MSSV: 11144120
Vũ Ngọc Cường
MSSV: 11144015
Huỳnh Văn Hiếu
MSSV: 11144034
- Lớp: 111441A
- Địa chỉ sinh viên: Quận Thủ Đức, Tp. HCM.
- Số điện thoại liên lạc: 01696367080
- Email:
- Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN):
- Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN)
này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi
không sao chép từ bất kỳ bài viết nào đã được công bố mà không trích
dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn
toàn trách nhiệm”.

TP.Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 1
năm 2016
Ký tên
Lê Hùng Cường
Trương Quang Vinh
Vũ Ngọc Cường
Huỳnh Văn Hiếu


LỜI CẢM ƠN
Qua quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp, nhóm đã học được rất nhiều
kiến thức chuyên môn bổ ích, nhìn nhận ra những thiếu sót và kinh
nghiệm thực tế mà chúng em chưa có, góp phần không nhỏ tạo nên sự tự
tin trong công việc trong tương lai.
Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Nhà trường, khoa Cơ khí –
Chế tạo máy,bộ môn Công nghệ Tự động đã tạo điều kiện cho nhóm
hoàn thành Đồ án tốt nghiệp trong thời gian vừa qua.
Xin kính gửi lời cảm ơn đến Cô ThS. Dương Thị Vân Anh – giáo viên
trực tiếp hướng dẫn Đồ án đã hướng dẫn tận tình cũng như tạo điều kiện
tốt nhất để chúng em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Xin kính gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa và bộ môn
đã giúp đỡ chúng em trong quá trình hoàn thiện đồ án tốt nghiệp.
Cuối cùng, chúng em xin gửi lời tri ân đến quý thầy cô trường ĐH Sư
phạm Kỹ thuật TP.HCM đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo chúng em, để chúng
em có được ngày hôm nay.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, ngày 10 tháng 01 năm
2016
Nhóm sinh viên thực hiện
Lê Hùng Cường

Trương Quang Vinh
Vũ Ngọc Cường
Huỳnh Văn Hiếu


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA
( SẢN PHẨM: BỘ CỜ TƯỚNG)
Trong sự phát triển lớn mạnh không ngừng của xã hội đòi hỏi ngành
công nghiệp phải tạo ra được sản phẩm nhanh, có tính hàng loạt cao.
Nên ngành công nghệ khuôn mẫu bắt đầu được ra đời và ngày càng phát
triển.
Với mục tiêu vận dụng các môn đã học vào thực tế và tạo loại sản
phẩm thiết thực cho cuộc sống, vừa có tính giải trí, vừa rèn luyện mở
mang trí não. Nên nhóm quyết định chọn đề tài: “thiết kế, chế tạo
khuôn ép nhựa ( sản phẩm: bộ cờ tướng)”
Những nội dung chính của đồ án tốt nghiệp:
- Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun.
- Lịch sử hình thành phát triển của môn cờ tướng.
- Thiết kế sản phẩm trên phần mềm Creo Parametric 3.0.
- Mô phỏng dòng chảy trong khuôn ép nhựa với phần mền Moldflow
Insight 6.2.
- Thiết kế bộ khuôn hoàn chỉnh với phần mềm
- Thiết kế và gia công khuôn ép nhựa cho sản phẩm bộ cờ tướng.
- Tiến hành lắp ráp khuôn
- Ép thử
Kết luận: sau khi thực hiện đề nhóm chúng em đã tích lũy được một
số kinh nghiệm trong thiết kế, trong gia công, cũng như trong quá trình
phun ép nhựa. Điều này sẽ giúp cho nhóm thêm tự tin khi bước vào trong
sản xuất thực tế.

Tuy nhiên do kinh nghiệm thiết kế và sản xuất còn ít nên khâu thiết kế
chua tối ưu dẫn đến sản phẩm khó ra khỏi lòng khuôn.
Giải pháp và hướng phát triển: tối ưu hóa thông số ép nhựa, tinh toán
tối ưu hóa số lòng khuôn cho bộ khuôn, tạo hệ thống lấy sản phẩm tự
động mà không làm hư bề mặt sản phẩm..


Nhóm Sinh viên thực hiện
Lê Hùng Cường
Trương Quang Vinh
Vũ Ngọc Cường
Huỳnh Văn Hiếu

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU


DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CAD
CAM
CAE
CNC
EMX

Computer Aided Design
Computer Aided Manufacturing

Computer Aided Engineering
Computerized Numerical Control
Expert Moldbase Extention



ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

•

•

-

-

1.1 Tính cấp thiết của để tài
Thế giới
Trong cuộc sống thường nhật hiện nay có thể nhận thấy các sản phẩm
xung quanh mình được làm từ nhựa rất nhiều. Từ những sản phẩm đơn
giản như cái thau, cái rổ, cái lược… đến các sản phẩm tinh xảo như vỏ
điện thoại di động, vỏ xe máy, linh kiện máy tính…..
Với sự phát triển không ngừng của ngành nhựa thì sự ra đời của ngành
công nghiệp khuôn mẫu để hỗ trợ cho nó là tất yếu. Một khi nền công
nghiệp khuôn mẫu phát triển thì sẽ làm đa dạng hóa sản phẩm nhựa trên
thị trường, hạ giá thành sản phẩm làm tăng tính cạnh tranh của doanh
nghiệp, đồng thời giúp người tiêu dùng có nhiều phương án lựa chọn khi
mua một sản phẩm.

Trong nước
Hòa nhập cùng xu hướng phát triển trên thế giới, ở nước ta ngành sản
xuất và gia công vật liệu chất dẻo đang bắt đầu được chú trọng và phát
triển. thành tựu đầu tiên mà được đánh giá là sự ra đời hàng loạt các sản
phẩm đa dạng phong phú, chất lượng và độ phức tạp của sản phẩm ngày
càng được nậng cao và hoàn thiện. hệ thống máy móc, thiết bị ngày
càng được cải tiến. hiện nay và trong tương lai, ngành công nghiệp vật
liệu chất dẻo có xu hướng ngày một phát triển, đây là một chiến lược lâu
dài và nhiều triển vọng.
Chính vì những lí do trên nên nhóm đã quyết định chọn đề tài:
“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA ( SẢN PHẨM: BỘ CỜ
TƯỚNG)”
Thông qua đề tài này nhóm sinh viên mong muốn áp dụng những kiến
thức đã học vào thực tế chế tạo, góp một phần nhỏ vào việc phát triển
nền công nghiệp khuôn mẫu nhựa.
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học: vận dụng các kiến thức về khuôn ép nhựa, đi sâu vào
nghiên cứu để thiết kế bộ khuôn một cách hiệu quả.
Ý nghĩa thực tiễn: đề tài góp phần tạo ra sản phẩm có giá thành thấp,
kiểu mẫu mới đồng thời giúp người tiêu dùng có nhiều phương án lựa
chọn khi mua một sản phẩm, tăng tính cạnh tranh của doanh nghiệp.
1.3 Mục tiêu đề tài
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và phân tích dòng chảy trong khuôn ép nhựa.
Thiết kế sản phẩm và bộ khuôn ép nhựa với các phần mềm hỗ trợ.
GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

11

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP
-

-

-

-

Chế tạo khuôn ép nhựa cho sản phẩm thiết kế.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện đề tài này nhóm sinh viên đã tiến hành bằng các phương
pháp:
Khảo sát các mẫu sản phẩm nhựa trên thị trường và nhu cầu sử dụng,
hình thành ý tưởng thiết kế hình dáng sản phẩm cho phù hợp với mục
đích sử dụng.
Tham khảo tài liệu về khuôn mẫu. Kiến thức theo thời gian đã được tích
lũy. Tài liệu tham khảo được thu thập qua sách vở, giáo trình và Internet.
Sử dụng phần mềm Creo 2.0 để thiết kế sản phẩm, từ đó tiến hành các
bước tiếp theo như tách khuôn, phân tích…
Lựa chọn vật liệu cho sản phẩm và vật liệu làm khuôn cho phù hợp.
Sử dụng phần mềm Moldflow Insight 2013 để phân tích quá trình ép
phun.
Tự nghiên cứu từ nguồn tài liệu tin cậy thu thập được, chắt lọc những
thông tin có giá trị, đồng thời suy nghĩ tìm ra cách giải quyết vấn đề.
Lập trình gia công chi tiết ở xưởng khoa cơ khí.
1.5 Kết cấu của ĐATN
Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun.
Tìm hiểu các dạng khay bằng nhựa: yêu cầu chung sản phẩm, yêu cầu

kết cấu, hình dạng, thẩm mỹ…
Tìm hiểu về cờ tướng và lịch sử cờ tướng
Thiết kế sản phẩm trên phần mềm Creo parametric 3.0.
Mô phỏng dòng chảy nhựa cho khuôn ép nhựa với phần mền Moldflow
Insight 2013.
Thiết kế khuôn ép nhựa cho sản phẩm bộ cờ tướng.
Gia công khuôn ép nhựa cho sản phẩm bộ cờ tướng.
Lắp ráp và ép thử
Kết luận

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

12


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU CHẤT DẺO
POLYMER CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHUÔN ÉP NHỰA
2.1.

-

-

-

-

Tổng quan về vật liệu chất dẻo Polymer [2],[3]
2.1.1. Khái niệm
Chất dẻo hay còn gọi là nhựa (Plastic) hay Polymer, là các hợp chất
cao phân tử được hình thành do sự lặp lại nhiều lần của một hay nhiều
loại nguyên tử hay nhóm nguyên tử (Monome, đơn vị cấu tạo của
Polymer) liên kết với nhau với số lượng khá lớn để tạo nên một loạt các
tính chất mà chúng không thay đổi đáng kể khi lấy đi hay thêm vào một
vài đơn vị cấu tạo.
Nó có thể được phun vào khuôn, được nghiền vụn lại và lập lại quá
trình đó một số lần. Tuy nhiên vật liệu dẻo sẽ bị mất phẩm chất (độ bền,
cơ tính,…) khi quá trình đó lặp đi lặp lại nhiều lần.
2.1.2. Phân loại
Có nhiều cách phân loại Polymer dưới đây ta chỉ ra các cách thường
dùng.
Theo nguồn gốc:
+ Polymer tự nhiên: Cao su, xenlulo, protein..
+ Polymer nhân tạo: PE, PP, PS…
Theo cấu trúc hình học:
+ Polymer mạch thẳng.
+ Polymer mạch nhánh: Polymer mạch nhánh dạng lưới, Polymer
mạch nhánh dạng không gian.
Theo ứng dụng:
+ Polymer thông dụng: Dùng để sản xuất các chi tiết khối kỹ thuật
đòi hỏi tính chất cơ lý hóa cao hơn. Ví dụ như: PP, PE, PMMA…
+ Polymer kỹ thuật: Dùng để sản xuất các chi tiết kỹ thuật đòi hỏi
tính chất cơ lý hóa cao hơn. Ví dụ như: PA, PC, PF(teflo)…
Theo tính chất chịu nhiệt:

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

13


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Polymer nhiệt dẻo: Polymer mạch thẳng dưới tác dụng của nhiệt
độ nó bị chảy dẻo ra, khi làm nguội nó rắn lại, quá trình này được lặp
đi lặp lại. Loại Polymer này có ưu điểm tái sinh được, nên người ta
dùng làm đồ gia dụng.
+ Polymer nhiệt rắn: Hay còn gọi là Polymer đặc nhiệt là loại
Polymer mạng không gian, dưới tác dụng của nhiệt độ hay chất đóng
rắn, nó trở nên cứng, quá trình này không lặp lại. Ưu điểm của loại
này là có cơ tính tốt, nên được dùng nhiều trong kỹ thuật.
2.1.3. Tính chất cơ bản của Polymer
Một số tính chất cơ học quan trọng của vật liệu nhựa: độ bền kéo, độ
dãn dài, độ cứng, độ dai va đập, chống mài mòn, module đàn hồi…
• Độ bền cơ học

-

Độ bền cơ học là khả năng chống lại sự phá hoại dưới tác dụng của
các lực cơ học.
Độ bền của một sản phẩm làm bằng vật liệu Polymer phụ thuộc nhiều
yếu tố như:
Chế độ trùng hợp, loại xúc tác, phụ gia…
Phương pháp gia công.
Kết cấu hình dạng sản phẩm…

• Thông số cơ bản phản ánh độ bền Polymer
Giới hạn bền (�b) là giá trị ứng suất mà mẫu bị phá hoại trong những
điều kiện đã cho. Giới hạn bền có thể được xác định theo một số loại biến
dạng khác nhau như biến dạng kéo đứt, biến dạng nén, biến dạng uốn,…
tương ứng là độ bền kéo đứt, độ bền nén, và độ bền uốn….
Độ bền kéo đứt là khả năng chịu lực của vật liệu khi bị kéo dãn bằng
một lực xác định ở tốc độ kéo dãn xác định cho đến lúc đứt.
Độ bền uốn là khả năng chịu lực của vật liệu khi chịu uốn.
Độ bền nén là khả năng chịu lực của vật liệu khi bị nén.
Giới hạn bền của Polymer phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường thử
nghiệm và thời gian tác dụng của lực nên khi so sánh độ bền các Polymer
với nhau phải so sánh ở cùng điều kiện thử nghiệm.
Độ biến dạng tương đối (e) là giá trị biến dạng tăng đến cực đại tại
thời điểm đứt.
Độ biến dạng cực đại tương đối cũng phụ thuộc loại biến dạng, tốc độ
biến dạng và nhiệt độ. Nói phép suy luận vật liệu đang ở trạng thái nào
khi đứt. Ví dụ: khi vật thể dòn bị đứt, độ biến dạng cực đại tương đối
không vượt quá vài %, còn trạng thái mềm cao từ hàng trăm phần trăm
đến phần ngàn.

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

14


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong trường hợp kéo đơn trục, độ biến dạng tương đối cực đại có thể

là độ dãn dài khi đứt.
• Độ dai va đập
Hiện trạng chống lại tải trọng động của chất dẻo thường có thể phân
tích bằng kết quả kiểm tra độ dai va đập. Thực hiện trên thiết bị Charpy –
dùng con lắc dao động (búa) để phá vỡ mẫu thử được kẹp chặt hai đầu,
xác định công va đập riêng trên 1 đơn vị diện tích mẫu thử (kJ/m 2).
• Module đàn hồi
Đặc trưng cho độ cứng của vật liệu hoặc đặc trưng cho tính chất của
vật liệu, mà dưới tác dụng của một lực đã cho thì sự biến dạng của mẫu
thử xảy ra đến mức nào. Vật liệu đàn hồi lý tưởng, trong quá trình chịu
tải, cho đến giới hạn chảy thì độ dãn dài tỷ lệ thuận với ứng suất. Hệ số
tỷ lệ chính là module đàn hồi, ký hiệu là E (N/mm 2).
Một số tính chất vật lý của nhựa: tỷ trọng, chỉ số nóng chảy, độ nhớt, co
rút, tính cách điện, truyền nhiệt…
• Tỷ trọng của nhựa
Tỷ trọng thể hiện một phần tính chất của nguyên liệu nhựa, đơn vị:
(g/cm3).
Vật liệu nhựa tương đối nhẹ, tỷ trọng dao động từ 0.9 – 2 (g/cm 3).
Tỷ trọng tăng: lực kéo đứt, nhiệt độ biến mềm, độ kháng hóa chất
tăng, ngược lại lực va đập và độ nhớt giảm. Tỷ trọng phụ thuộc vào độ
kết tinh: độ kết tinh cao thì tỷ trọng cao.
Loại
Tỷ trọng (g/cm3)
Loại nhựa
Tỷ trọng
nhựa
(g/cm3)
PELD
0.910 – 0.924
PS

1.040 – 1.050
PEMD
0.925 – 0.940
ABS
1.040 – 1.060
PEHD
0.941 – 0.965
PA6, PA66
1.130 – 1.150
PP
0.900 – 0.910
PC
1.190 – 1.200
Bảng 2.1: Tỷ trọng một sống nguyên liệu nhựa thông dụng
•

Chỉ số nóng chảy

Là chỉ số thể hiện tính chảy hay khả năng chảy của vật liệu, rất cần
thiết trong quá trình chọn lựa nguyên vật liệu và công nghệ gia công. Chỉ
số nóng chảy càng lớn thể hiện tính lưu động của nhựa càng cao và càng
dễ gia công.
Đơn vị tính: g/10 phút (ở điều kiện áp suất và nhiệt độ nhất định theo
tiêu chuẩn đo).
Tiêu chuẩn đo chỉ số nóng chảy là ASTM D1238.
GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

15

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

-

-

Chỉ số chảy cao:
Trọng lượng phân tử thấp, dễ chảy.
Dùng nhiệt độ, áp suất gia công thấp.
Chu kỳ sản xuất ngắn.
Dễ gia công và sản phẩm đạt chất lượng hơn.
Chỉ số chảy thấp:
Vật liệu khó chảy, sản phẩm dễ bị khuyết tật.
Làm tăng thời gian điền đầy khuôn.
Làm tăng thời gian duy trì áp.
Áp suất cần thiết để điền đầy khuôn phải cao.
Đòi hỏi nhiệt độ gia công cao.
• Độ co rút của nhựa
Là tỷ lệ % chênh lệch kích thước của sản phẩm sau khi đã lấy khỏi
khuôn được định hình và ổn định kích thước so với kích thước của khuôn.
STT

Mật độ
(g/cm3)
1
PVC
1.3-1.35
2

GPPS
1.04-1.05
3
HIPS
1.04-1.05
4
AS
1.04-1.05
5
ABS
1.04-1.05
6
PMMA
1.04-1.05
7
PC
1.19-1.2
8
PPO
1.06-1.36
9
HDPE
0.9-0.96
10
LDPE
0.9-0.96
11
PP
0.9-0.91
12

PAB
1.13-1.15
13
PABB
1.13-1.15
14
POM
1.41-1.42
15
PET
1.6
16
PBT
1.35
17
EVA
0.94
Bảng 2.2: Độ co rút của một

•

Nhựa

Hệ số co
rút
0.004-0.005
0.002-0.006
0.002-0.006
0.002-0.007
0.003-0.008

0.002-0.008
0.005-0.008
0.007
0.01-0.025
0.01-0.025
0.01-0.025
0.009-0.025
0.009-0.025
0.015-0.035
0.004-0.008
0.019-0.024
0.005-0.03
số loại nhựa

Tính cách điện

Đa số các loại nhựa cách điện tốt nên được ứng dụng trong các thiết
bị điện gia dụng, thiết bị viễn thông, vô tuyến truyền hình…
GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

16


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Nhựa
ABS
PA6,6

PS

Nhiệt độ phá
hủy
310°C
320°C - 330°C
250°C

PP
280°C
PVC
180°C - 220°C
Bảng 2.3: Nhiệt độ phá hủy của một số loại nhựa
•

Độ cứng

Độ cứng của chất dẻo cũng đo được bằng phương pháp thông thường
như kim loại. Tuy nhiên người ta hay sử dụng phương pháp đo độ cứng
Brimell (HB) do nó có thể đo được độ cứng của các vật liệu mềm mà
không làm biến dạng hay làm phá hủy mẫu đo.
• Độ bền hóa học
Do đặc điểm cấu tạo vững bền nên Polymer bền với các tác nhân hóa
học như kiềm, acid… Để đánh giá độ bền hóa học người ta đánh giá khả
năng liên kết yếu nhất của Polymer bị phá vỡ bởi các mặt trên.
2.1.4. Một số loại Polymer thường gặp và các ứng dụng của
chúng
Chất dẻo trong kĩ thuật thường được phân loại theo phương pháp công
nghệ gồm có nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn.
Nhựa nhiệt dẻo



Là loại chất dẻo có khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm
dưới tác dụng của nhiệt độ và trở lên cứng rắn khi được làm nguội. Trong
quá trình tác động nó chỉ thay đổi tính chất vật lý chứ không có phản ứng
hóa học xảy ra.
• Nhựa PE (polyethylene)
Tính chất:
+ Mờ và màu trắng, nhiệt độ mềm thấp và lực kéo thấp.
+ Dễ cháy và có mùi parafin.
+ Độ kháng nước cao, kháng hóa chất và tính cách nhiệt và điện
tốt.
+ Độ giãn dài lớn và dòn ở nhiệt độ thấp, hệ số giãn nở cao.
Ứng dụng:
-

-

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

17


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Những sản phẩm cần có độ bền kéo cơ học: Búa nhựa, vật liệu
cách điện và nhiệt, bồn tắm, ống dẫn nước.

+ Sản phẩm cần kháng dung môi và dầu nhớt: thùng chứa dung
môi, chai lọ, màng mỏng bao bì.
+ Sản phẩm dùng cho cách điện: làm vật liệu chịu tần số cao,
băng keo cách điện.
• Nhựa PP (polypropylene)
-

-

-

-

Tính chất
+ Không màu, bán trong suốt.
+ Là chất dẻo có trọng lượng nhẹ.
+ Độ bền kéo, độ cứng cao hơn PE.
+ Kháng nhiệt tốt hơn PE, đặt biệt tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ
cao.
+ Dòn ở nhiệt độ thấp, dễ phà hủy bởi UV.
+ Dễ cháy, tính chất cách điện tần số cao tốt.
+ Tính ứng suất nứt tốt, tính chất bám dính kém.
+ Tính chất gia công ép phun tốt.
Ứng dụng
+ Dùng độ cứng: nắp chai nước ngọt, thân nắp bút mực, hộp nữ
trang, két bia.
+ Dùng kháng hóa chất: chai lọ thuốc y tế, màng mỏng bao bì, ống
dẫn, nắp thùng chứa dung môi.
+ Dùng cách điện tần số cao: vật liệu cách điện tần số cao, vật
kẹp cách điện.

+ Dùng trong ngành dệt, sợi dệt PP.
• Nhựa PS (plystyrene)
Tính chất:
+ Vô định hình.
+ Độ bền cao, chịu va đập kém.
+ Tính chất cơ học: không màu, trong suốt, dễ tạo màu, độ cơ bền
thấp, độ giãn dài tốt, độ bền va đập kém.
+ Tính chất nhiệt: nhiệt độ biến dạng thấp, tạo khí đen.
Ứng dụng:
+ Sản phẩm rẻ tiền, sản phẩm nhựa tái sinh như ly, hộp.
+ Cách điện tần số cao dùng làm vỏ hộp điện, ống, vật liệu cách
điện.
• Nhựa ABS (Poly acrylonitrile butadiene styrene)

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

18


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP
-

-

-

-

Tính chất:
+ Tính chất cơ học: có màu trắng đục – bán trong suốt, có độ nhớt
và độ bền va đập cao hơn PS.
+ Tính chất nhiệt: nhiệt độ biến dạng do nhiệt: 60 – 120 cháy
được.
Ứng dụng:
+ Trong các sản phẩm cách điện, trong kỹ thuật điện tử và thông
tin liên lạc (vỏ và các linh kiện bên trong).
+ Trong kỹ thuật nhiệt lạnh: Là các vỏ bên trong, các cửa trong và
vỏ bọc bên ngoài chịu va đập ở nhiệt độ lạnh.
+ Các sản phẩm ép phun như các vỏ bọc, bàn phím, sử dụng trong
các máy văn phòng, máy ảnh…
• Nhựa PVC
Tính chất:
+ Độ bền nhiệt thấp, mềm dẻo khi dùng thêm chất hóa dẻo.
+ Kháng thời tiết tốt.
+ Ổn định kích thước tốt.
+ Độ bền sử dụng cao, sự chống lão hóa cao.
+ Độ bền va đập kém, độc với chất độn, chất monomer còn lại
trong PVC.
Ứng dụng:
+ Sản phẩm cứng: ống nước, màng mỏng cứng, tấm cứng.
+ Sản phẩm mềm: ống nước, tấm.
• Polyvinyl (PV)
Thường gọi là Vinyl ứng dụng làm bao bì, vỏ bọc dây điện.
• Nhựa AS
Trong suốt, có tính chất bền trong xăng, ứng dụng làm acqui, vỏ bật
lửa.
• Nhựa Acrylic
Độ trong suốt cao, tính chịu thời tiết cao, nhuộm màu tốt, tỷ trọng

nhỏ, độ bền cơ học cao, khó bị xước bề mặt, ứng dụng thay thế thủy tinh,
làm một số chi tiết của ô tô.
• Polyamit (PA)
Thường gọi là Nylon, là loại nhựa quan trọng đối với nhựa kĩ thuật
được dùng trong công nghiệp (Engineering Plastic).
• Polycacbonat (PC)

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

19


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong suốt, bền va đập, bền kéo, tính chịu nhiệt cao,là đại biểu cho
Plastic dùng trong công nghiệp, ứng dụng làm bulong, đai ốc, bánh răng
đồng hồ, mũ bảo hiểm, nút bấm tivi.
• Polyacetat
Đại diện cho Plastic có ma sát và chịu mài mòn tốt dùng trong công
nghiệp, ứng dụng làm bánh rang máy, trục…
 Nhựa nhiệt rắn

-

-

-

-

-

-

-

Là loại chất dẻo khi có tác dụng nhiệt hay hóa học sẽ trở nên đóng
rắn và không có khả năng chảy dẻo nữa. Nhựa nhiệt rắn không có khả
năng tái sinh các sản phẩm được sử dụng.
Các loại nhựa nhiệt rắn:
Nhựa Phenol, Ure: không màu, trong suốt có thể nhuộm màu rất đẹp,
dùng làm dụng cụ đồ ăn.
Nhựa Melamine: vì không màu , độ cứng cao, tính chịu nước cao, độ bền
cao, đẹp nên được dùng làm đồ trang trí, dụng cụ gia đình hoặc làm sơn.
Nhựa Polyeste: thường gọi là Plastics bền hóa dùng làm kính. Tỷ trọng
khoảng 1.8, độ bền kéo 48 ÷ 245 N/m, rất nhẹ và bền được sử dụng
trong chế tạo vỏ ô tô, thuyền, thùng, ống và mũ bảo hiểm.
Nhựa Epoxy: có thể tạo hình ở nhiệt độ thường và áp lực thường, đặc tính
bám dính tốt đối với kim loại và bê tông, tính chịu nhiệt,chịu dung môi,
chịu nước và cách điện tốt. Là plastic quan trọng trong công nghiệp.
Nhựa Epoxy dùng làm vật liệu tăng bền sợi thủy tinh và sợi cacbon, làm
vật liệu cách điện của mạch tích điện và của máy in.
Nhựa Silicon: có tính cách điện và chịu nhiệt độ cao, có tính phát nước,
ứng dụng làm con dấu, li khuôn, phát nước, cách điện và chịu dầu và chịu
nhiệt.
Polyester không no: có khả năng đóng rắn ở dạng lỏng hoặc ở dạng rắn
nếu có điều kiện thích hợp, được sử dụng rộng rãi trong công nghệ
composite, nhẹ, khi đóng rắn rất cứng và có khả năng kháng hóa chất.

Dùng làm thuyền, thùng, ống và mũ bảo hiểm…
Vinyester: chống thấm nước rất tốt, dai hơn sau khi đóng rắn. Thường
được dùng làm ống dẫn và bồn nước hóa chất, dùng làm lớp phủ bên
ngoài cho các sản phẩm ngập nước như vỏ tàu, thuyền…

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

20


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

2.2.

Các phương pháp gia công chất dẻo
Qui trình công nghệ chế tạo chất dẻo có thể được mô tả theo sơ đồ

Hình 2.1: Công nghệ chế tạo chất dẻo
Trong đó:
(1): Trộn, Cán, Đùn, Cắt hạt, ép nóng → Nhựa hạt, Nhựa tấm, Thanh
định hình, Nhựa bột…
(2): Đùn, Đúc phun, Đúc thổi, Cán tráng, Hút dẻo, Dập dẻo, Đúc rót→
sản phẩm sơ cấp.
(3) Ghép nối, Lắp ráp, Hàn, Phun phủ, Gia công cơ khí → Thành phần.
(4) Đập vỡ, Nghiền, Xay nhỏ → Nguyên liệu tái sinh.
2.2.1. Công nghệ cán
Quá trình cán là một trong những phương pháp sản xuất của công
nghiệp chất dẻo mà trong dó vật liệu chất dẻo nhiệt dẻo được chế tạo

thành tấm hoặc màng.
Các máy cán thường dùng đó là cá máy có 4 hoặc 5 trục xếp theo các
dạng chữ I, L, F, Z.

Hình 2.2: Các loại thiết bị cán chữ I, L, F, Z

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

21


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

-

-

-

-

-

-

-

Về mặt nguyên lí hầu hết các chất dẻo đều cán được tuy nhiên người

ta thường dùng các chất nhiệt dẻo sau đây để cán vì những loại vật liệu
này thích hợp cho việc tạo ra màng mỏng, tấm, …
PVC cứng và PVC mềm.
Các CoPolymer từ PVC.
Polistirol dai và ABS.
Các chất Polyolefin.
Phương pháp cán được sử dụng rộng rãi và có ý nghĩa nhất là để gia
công PVC cứng và PVC mềm và các CoPolymer từ PVC.
2.2.2. Công nghệ phủ chất dẻo
Công nghệ trán phân lớp được hiểu là quá trình phủ bọc lớp chất dẻo
lên vật liệu cốt dạng tấm mềm dễ uốn (như vải, giấy sợi tự nhiên, sợi
tổng hợp…).
Để tráng phủ lớp vật liệu cốt thì có nhiều phương pháp:
Phương pháp phết bằng dao phết: nhờ dao phết chất dẻo( bột nhão)
được phết lên vật liệu làm cốt đang dịch chuyển phía dưới của dao phết.
Phương pháp tráng phân lớp bằng trục trụ tròn: sử dụng hệ thống nhiều
trục trụ tròn làm cho bột chất dẻo dãn ra một độ dài nhất định sau đó
mang lớp chất dẻo này phủ lên vật liệu cốt.
Phương pháp tấm nhúng: vật liệu cốt được đi chìm qua lớp bột PVC có độ
nhớt nhỏ, lượng dư được các thanh gạt gạt xuống.
Tráng phủ bằng máy đùn: cho chất dẻo nóng chảy từ máy đùn qua đầu
đùn có khe rộng và phủ lên các vật liệu cốt. Sau đó chất dẻo cùng vật
liệu cốt đi qua khe của các trục cán đang quay, chất dẻo được ép lên vật
liệu cốt.
Tráng phủ bằng máy cán: vật liệu cốt dùng với chất dẻo được dẫn vào
một khe hở thứ hai hoặc thứ ba của máy cán, khi đó các trục cán sẽ ép
chất dẻo lên vật liệu cốt.
Tráng phủ bằng phương pháp tiếp xúc: sử dụng để phân lớp cho chất dẻo
PVC hoặc Polyurethan.
2.2.3. Công nghệ đùn

Máy đùn thực chất là một thành viên trong dây truyền sản xuất, nó
gồm có thiết bị tạo hình, bộ phận chỉnh hình, bộ phận kéo sản phẩm, bộ
phận thu sản phẩm hoặc cắt sản phẩm thành từng đoạn nhất định.
Về mặt nguyên lý thì tất cả các loại chất dẻo nhiệt đều gia công đùn
được. Song đối với khối chất dẻo nóng chảy cần phải có độ cứng nhất
định, đó là điều cần thiết vì khi chúng ta khởi đầu định hình trong một
thời gian ngắn phải giữ được hình dáng tạo ra nó.

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

22


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

-

Gia công đùn được sử dụng để gia công đối với sản lượng lớn thì chủ
yếu là các chất dẻo như PVC cứng, PVC mềm, PE và PP.
2.2.4. Gia công vật thể rỗng
Vật liệu: nhựa nhiệt dẻo.
Công nghệ: gia công liên tục ở nhiệt độ cao.
Thổi tự do: thổi màng.
Thổi trong khuôn: thổi vật rỗng.
Sản phẩm: sản phẩm có hình dáng đơn giản (màng mỏng) hoặc sản
phẩm rỗng có hình dáng bất kỳ có thành mỏng (< 10mm).
Ứng dụng: sản xuất màng che có kích thước lớn, túi nhựa đựng hàng
hóa, chai lọ, dụng cụ trang trí búp bê…

Phương pháp nói đến ở đây chủ yếu là để sản xuất các vật thể rỗng
định hình như chai lọ, búp bê…
Có nhiều cách tạo hình cho việc sản xuất vật thể rỗng: đùn thổi, phun
thổi, đúc li tâm, ghép hai nửa vỏ mà ta có thể chế tạo bằng phương pháp
đúc khuôn, ép khuôn, tạo hình nóng… Công nghệ tạo hình rỗng được
hiểu là người ta tạo ra hình đoạn ống chất dẻo nhiệt dẻo được đùn ra
bằng khí nén áp lực cao từ phía trong nó thành sản phẩm cần chế tạo,
khuôn thổi sản phẩm được tiến hành trong khuôn rỗng hai nửa sao cho
đoạn ống chất dẻo được đùn ra ở trạng thái nóng sẽ tiếp nhận biên dạng
của khoảng rỗng trong khoang mẫu sau đó được làm nguội.
Với phương pháp này quá trình sản xuất được chia làm hai bước: Đùn
ống tạo phôi và bước tạo hình sản phẩm.
Vật liệu cho sản phẩm loại này chủ yếu là Polyetylen (85%) tạo ra các
mặt hàng để đóng gói thực phẩm.
Nguyên lý thổi sản phẩm: quá trình thổi được thực hiện như sau:
người ta dẫn khí vào thổi thông qua nút ( miệng cổ đối với các sản phẩm
dạng chai lọ, bình, thùng chưa…) hoặc kim được chọc vào ống (đối với
sản phẩm kĩ thuật như đồ chơi), không khí tổng khoang rỗng được dẫn ra.
Nút tạo thành hình cổ vật thể có thể được đưa vào trước khi đóng khuôn
(đối với vật thể có kích thước lớn) hoặc sau khi khuôn đóng( đối với vật
thể có kích thước nhỏ).
Để tăng cơ tính và độ chính xác cần thiết của kích thước ở một số vị
trí nào đó của sản phẩm, người ta tạo ra bán sản phẩm bằng phương
pháp đúc áp lực để tạo ra kích thước chính xác tại những vị trí mà sản
phẩm yêu cầu, sau đó gia nhiệt lại và dùng công nghệ đùn thổi để tạo
thành sản phẩm hoàn thiện.

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

23


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

-

-

2.2.5. Công nghệ hàn chất dẻo
Quá trình hàn chất dẻo là quá trình trong đó các mối liên kết chất
nhiệt dẻo được thực hiện nhờ áp lực với việc sử dụng vật liệu hàn hoặc
không sử dụng vật liệu hàn. Về mặt lý thuyết hầu hết các chất dẻo đều
có thể hàn hoặc không sử dụng vật liệu hàn.
Để hàn các chất dẻo, bề mặt hàn cần phải đưa vào trạng thái nóng
chảy. Khi hàn chất dẻo xác định với nhau theo một cách phù hợp với vật
liệu hàn. Trong quá trình hàn cần phải giữ gìn sao cho mối hàn thu nhận
có ứng suất nhỏ.
2.2.6. Công nghệ dán chất dẻo
Quá trình dán là phương pháp nối ghép hiện đại, bằng phương pháp
này người ta có thể tạo ra những mối ghép khó có thể tháo ra được.
Người ta sử dụng phương pháp này cho các chất dẻo mà không thể hàn
được như thủy tinh acril. Ngày càng tăng nhu cầu liên quan đến việc phối
hợp nguyên vật liệu mà chỉ phương pháp dán mới đáp ứng yêu cầu kĩ
thuật đây là phương pháp gia công rất kinh tế.
Các chất keo dán cần có độ bền riêng lớn, đồng thời các ái lực bám
dính của chúng với bề mặt của vật cần dán phải lớn.
Điều kiện quan trọng có liên quan tới quá trình dán là các phần tử
dán, các mối dán phải được hình thành sao cho phù hợp với công nghệ

dán. Trước khi dán các bề mặt cần được ghép nối phải được chuẩn bị sẵn.
Khâu chuẩn bị bề mặt phải được hiểu là các phương pháp sau:
Làm sạch bề mặt, không làm thay đổi thành phần hóa học và cấu trúc bề
mặt.
Bằng phương pháp cơ học xử lí bề mặt như tạo nhám bề mặt.
Xử lí sơ bộ bề mặt bằng phương pháp điện hóa và hóa học.
Khi quá trình dán kết thúc phải sau một thời gian nhất định mới có thể
sử dụng được. Với phương pháp dán người ta có thể tạo ra mối ghép có
thể chịu tải trọng lớn và nhất là trong những mối ghép không thể giải
quyết bằng phương pháp khác.
2.2.7. Công nghệ ép và ép phun
Quá trình gia công trong đó vật liệu đã dẻo hóa sơ bộ hoặc đã được
nung nóng sơ bộ tạo viên, được định lượng vào khoảng khuôn. Sau đó ở
nhiệt độ xác định sau khi khuôn đóng, dưới áp lực vật liệu ép được tiến
hành tạo lưới thành sản phẩm. Công nghệ ép phun khác với công nghệ
khác ở chỗ vật liệu ép không có đổ thẳng vào khoang khuôn mà được đổ
vào khoang nung riêng, sau đó đến một nhiệt độ nhất định dưới tác dụng
của Piston vật liệu được phun vào khoang khuôn kín.

GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

24


ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP

Cả hai phương pháp trên đều thích hợp cho việc gia công các sản
phẩm có kích thước lớn đặc biệt bề dày thành nhỏ. Người ta sử dụng quá

trình ép để gia công các vật liệu dẻo như tấm, bảng dày, bán thành
phẩm bằng xốp và từ vật liệu có phân tử lượng rất lớn để tạo thành sản
phẩm định hình. Nguyên công ép chủ yếu để gia công các sản phẩm từ
các xốp chất dẻo, từ Polyolefin có phân tử lượng lớn như PE, PP, các chất
dẻo họ Xenluno. Khi sản xuất các sản phẩm định hình, phương pháp ép
chỉ được sử dụng khi các phương pháp có năng suất khác không thể sử
dụng được.
2.2.8. Công nghệ dập chất dẻo
Vật liệu ở dạng tấm được nung lên đến trạng thái dẻo sau đó được
đưa vào miệng cối, dưới tác dụng của chày, vật liệu được ép vào cối
( lòng khuôn ). Sản phẩm được hình thành định hình trong khuôn nhờ vào
chày và cối, sau khi làm nguội, sản phẩm được tháo ra khỏi khuôn. Khuôn
dập dẻo: về cơ bản, khuôn dập dẻo có kết cấu rất đơn giản, gồm hai nửa
chày và cối. Phương pháp này thích hợp cho gia công các sản phẩm có
hình dáng đơn giản, thành mỏng, các loại nhựa nhiệt dẻo, cao su…
2.3.

Cơ sở lý thuyết về khuôn ép nhựa [1]
2.3.1. Máy ép phun
• Cấu tạo chung.
Máy ép phun gồm có các hệ thống cơ bản như trong hình vẽ:

Hình 2.3: Máy ép phun

•

Hệ thống hỗ trợ ép phun.
Là hệ thống giúp vận hành máy ép phun. Hệ thống này gồm 4 hệ
thống con:
GVHD ThS. Dương Thị Vân Anh

Trang

25