NGHIÊN cứu PHÂN TÍCH TRUYỀN NHIỆT CHO KHUÔN ép NHỰA để GIẢM THIỂU sự BIẾN DẠNG của sản PHẨM

M CăL C
LÝ L CH KHOA H C ...................................................................................... i
L I CAM ĐOAN ............................................................................................. ii
L I C M N .................................................................................................. iii
TÓM T T ........................................................................................................ iv
M C L C ........................................................................................................ vi
DANH M C HÌNH ........................................................................................ xii
DANH M C B NG BI U ........................................................................... xiv
DANH M C T
Ch

VI T T T .......................................................................... xv

ng 1. T NG QUAN ................................................................................. 1

1.1 Gi i thi u chung .................................................................................................... 1
1.2. M c đích c a đ tài .............................................................................................. 2
1.3. Nhi m v và gi i h n c a đ tài ........................................................................... 2
1.3.1. Nhi m v c a đ tài.......................................................................................... 2
1.3.2. Gi i h n c a đ tài ............................................................................................ 2
1.4. Ph

Ch

ng pháp nghiên c u...................................................................................... 2

ng 2. C S LÝ THUY T ...................................................................... 3

2.1. Thi t b trong công ngh ép phun [1] ................................................................... 3
2.1.1. Máy ép ............................................................................................................... 3
2.1.2. Khuôn ép ........................................................................................................... 3

2.2. Phân lo i khuôn ép phun [1] ................................................................................ 4

vi


2.3. S l

c v chu trình ép phun [1] ......................................................................... 5

2.4. Các khuy t t t khi ép [10] .................................................................................... 5
2.5. Các thông số ép [1] .............................................................................................. 7
2.5.1. Nhi t đ ............................................................................................................. 7
2.5.1.1. Nhi t đ nhựa ................................................................................................. 7
2.5.1.2. Nhi t đ khuôn ............................................................................................... 8
2.5.1.3. nh h

ng c a nhi t đ ................................................................................. 9

2.5.1.4. M t số khuy t t t do nhi t đ gây ra ............................................................ 10
2.5.2. V n tốc ............................................................................................................ 10
2.5.2.1. V n tốc phun ................................................................................................ 10
2.5.2.2. V n tốc quay tr c vít .................................................................................... 12
2.5.2.3. V n tốc đóng m khuôn ............................................................................... 13
2.5.3. Áp su t ............................................................................................................ 13
2.5.3.1. Áp su t phun ................................................................................................ 13
2.5.3.2. Áp su t giữ ................................................................................................... 14
2.5.3.3. Áp su t kẹp ................................................................................................... 14
2.5.3.4. Áp su t ng

c .............................................................................................. 15

2.5.4. Th i gian ......................................................................................................... 15
2.5.4.1. Th i gian phun ............................................................................................. 15
2.5.4.2. Th i gian làm ngu i ..................................................................................... 16
2.5.5. Kho ng đ y ..................................................................................................... 17
2.6.
2.6.1.

u, nh

c đi m c a công ngh ép phun ............................................................ 18

u đi m ........................................................................................................... 18

2.6.2. Nh

c đi m ..................................................................................................... 18

vii


Ch
3.1. L

ng 3. CHIA L

I TRONG PH N M M ANSYS ICEM CFD ........... 19

i Tetra [2] ..................................................................................................... 19

3.1.1. Gi i thi u......................................................................................................... 19
3.1.2.

u đi m c a l

3.1.3. Các b

ct ol

i Tetra ................................................................................... 20
i Tetra ................................................................................... 20

3.1.3.1. Ch nh s a hình h c đối t

ng ...................................................................... 21

3.1.3.2. Quy đ nh chi ti t hình h c ............................................................................ 22
3.1.3.3. Kích th
3.1.3.4. Chia l

c trên các đ

ng/ mặt ................................................................... 23

i bên trong những góc hay những kho ng trống nh giữa đối t

3.1.3.5. Các tính năng quan tr ng trong b chia l
3.2. L

ng24

i Tetra ...................................... 24

i Prism [2] .................................................................................................... 25

3.2.1. Gi i thi u......................................................................................................... 25
3.2.2 Các v n đ khi t o l
3.2.3.

u đi m c a l

3.2.4. Các b
3.3. L

i Prism .......................................................................... 26

i Prism .................................................................................. 27

c chu n b đ t o l

i Prism .............................................................. 27

i Hexa [2] ..................................................................................................... 28

3.3.1. Gi i thi u......................................................................................................... 28
3.3.2.

u đi m c a l

i Hexa ................................................................................... 28

3.3.3. M t số tính năng nơng cao c a l
3.3.4. Các b

ct ol

3.3.5. Ki m tra ch t l
3.4. Ví d t o l

i Hexa....................................................... 29

i Hexa ................................................................................... 30
ng l

i Hexa ........................................................................ 31

i Hexa cho m t ống 3D ................................................................. 33

3.4.1. Các b

c chu n b ........................................................................................... 33

3.4.2. Các b

c ti n hành .......................................................................................... 35

viii


Ch

ng 4.

NG D NG ANSYS Đ

TRONG KHUÔN, S

D NG N

PHÂN TÍCH TRUY N NHI T

C Đ GIA NHI T VÀ LÀM NGU I . 52

4.1. T ng quan v ph n m m Ansys CFD [2] .......................................................... 52
4.2. T ng quan v phân tích CFX [2] ...................................................................... 54
4.3. T ng quan v truy n nhi t [2] ............................................................................ 55
4.4. Các b
4.5.

c thực hi n m t phân tích CFX ............................................................. 55

ng d ng ANSYS CFX đ phân tích truy n nhi t trong khuôn, s d ng n

c

đ gia nhi t và làm ngu i [1]..................................................................................... 57
4.5.1. Chu n b mô hình CAD................................................................................... 57
4.5.2. Geometry ......................................................................................................... 59
4.5.3. Mesh ................................................................................................................ 60
4.5.4. Setup ................................................................................................................ 64

4.5.4.1. Xác đ nh v t li u s d ng............................................................................. 65
4.5.4.2. Xác đ nh ph

ng trình nhi t đ dòng ch y c a n

c .................................. 66

4.5.4.3. Xác đ nh Domain (vùng làm vi c) ............................................................... 67
4.5.4.4. Xác đ nh Boundary ...................................................................................... 71
4.5.4.5. Xác đ nh Domain Interfaces......................................................................... 73
4.5.4.6. Xác đ nh th i gian phân tích ........................................................................ 76
4.5.4.7. T o t p tin l u cho quá trình mô ph ng ....................................................... 77
4.5.5. Solution ........................................................................................................... 78
4.5.6. Result............................................................................................................... 80
4.5.6.1. Xem dòng ch y rối c a n

c và nhi t đ t i các th i đi m ......................... 81

4.5.6.2.Ki m tra nhi t đ trên m t mặt phẳng .......................................................... 82
4.5.6.3. Line .............................................................................................................. 84

ix


4.5.6.4. Chart ............................................................................................................. 85
4.5.6.5. Ch nh th i đi m xem k t qu ....................................................................... 87
4.5.6.6. Xem k t qu t i t ng đi m ........................................................................... 87
4.5.6.7. T o video mô ph ng..................................................................................... 89
4.6. Đánh giá k t qu c a bài toán truy n nhi t bằng n

c ...................................... 90

4.7. Đánh giá sai số c a quá trình mô ph ng ............................................................ 94
4.7.1. Sai số có th ki m soát .................................................................................... 94
4.7.1.1. Ch t l

ng chia l

i..................................................................................... 94

4.7.1.2. Đi u ki n đ u vào......................................................................................... 95
4.7.2. Sai số không th ki m soát .............................................................................. 95
4.7.2.1. Tác đ ng c a môi tr

ng ............................................................................. 95

4.7.2.2. Sự đ ng nh t c a v t li u ............................................................................. 95
4.7.2.3. Sai số c a máy móc ...................................................................................... 96

Ch

ng 5. MÔ PH NG TRUY N NHI T TRONG KHUÔN CHO CÁC

S N PH M KHÁC NHAU ........................................................................... 97
5.1. Rá đ bát ............................................................................................................. 97
5.2. Ca nhựa ............................................................................................................ 100
5.3. Phích c m đi n ................................................................................................. 104
5.4. Cốc nhựa .......................................................................................................... 107
5.5. D ng c móc áo ............................................................................................... 111
5.6. Chi ti t l c lòng đ tr ng ................................................................................. 114

5.7. Chi ti t cán dao c o râu .................................................................................... 118
5.8. Con cá nhựa ...................................................................................................... 121
5.9. Chi ti t quai sách vali du l ch ........................................................................... 124

x


5.10. D ng c v t n

c cam ................................................................................... 127

5.11. Tay c m đi n tho i đ bàn ............................................................................. 131
5.12. Đĩa nan hoa .................................................................................................... 134

Ch

ng 6. K T LU N ................................................................................. 138

6.1. K t qu đ t đ
6.2. H

c .............................................................................................. 138

ng phát tri n .............................................................................................. 138

TÀI LI U THAM KH O ............................................................................. 139

xi

DANHăM CăHỊNH
Hình 2. 1: Máy ép nhựa...............................................................................................3
Hình 2. 2: Phun v i v n tốc quá cao qua c ng phun.................................................11
Hình 2. 3: Tốc đ phun t ng vùng ............................................................................11
Hình 2. 4: Tốc đ phun c a chi ti t thành m ng .......................................................11
Hình 2. 5: Áp su t giữ ...............................................................................................14
Hình 2. 6: Mối quan h giữ th i gian làm ngu i và b dày s n ph m ......................16
Hình 3. 1: M t số ví d chia l
Hình 3. 2: L

i Tetra .....................................................................19

i Tetra k t h p v i các l p l

Hình 3. 3: Bi u đ ch t l

ng l

i Prism trên b mặt đối t

ng ...........26

i ...........................................................................32

Hình 3. 4: Hình d ng chi ti t .....................................................................................33
Hình 3. 5: Môi tr
Hình 3. 6: M t l

ng Workbench............................................................................33
i Hexa ban đ u đ

Hình 3. 7: V trí hi u ch nh l
Hình 3. 8: L

c t o thành....................................................45

i ................................................................................50

i Hexa đƣ t o O-Gird .........................................................................50

Hình 4. 1: Phân tích chuy n đ ng khí trong b ph n máy ........................................52
Hình 4. 2: Mô ph ng khí và nhiên li u trong bu ng đốt đ ng c .............................53
Hình 4. 3: Mô ph ng chuy n đ ng cánh qu t ...........................................................54
Hình 4. 4: Mô hình truy n nhi t trong b ph n máy.................................................55
Hình 4. 5: Các b

c thực hi n m t mô ph ng CFX .................................................55

Hình 4. 6: Bi u t

ng c a Workbench 14.5 .............................................................56

Hình 4. 7: Giao di n và những vùng thao tác chính trong Workbench 14.5 ............56
Hình 4. 8: T o mô hình phân tích CFX .....................................................................57
Hình 4. 9: Mô hình t m khuôn và ph n chốt ............................................................58
Hình 4. 10: Khối solid c a n

c trong mô ph ng.....................................................58

xii

Hình 4. 11: Xu t mô hình mô ph ng d

i d ng file IGS .........................................58

Hình 4. 12: H p tho i thông số l u file IGS d ng Solid ...........................................59
Hình 4. 13: Đ a mô hình CAD vƠo môi tr

ng Geometry ......................................59

Hình 4. 14: Hình nh thay đ i đặc tính c a đối t
Hình 4. 15: Hình đ a v t th vƠo môi tr
Hình 4. 16: VƠo môi tr
Hình 4. 17: Chia l

ng chia l

ng ..............................................60

ng Geometry thành công .......................60

i .......................................................................61

i Inflation ..................................................................................61

Hình 4. 18: VƠo môi tr

ng Inflation .......................................................................61

Hình 4. 19: Đ a các thông số vào Inflation ..............................................................62
Hình 4. 20: Mô hình chia l
Hình 4. 21: VƠo môi tr

i đặc bi t c a c a ANSYS CFX .................................63

ng cài đặt ..........................................................................64

Hình 4. 22: Đ a vƠo các thông số c a v t li u..........................................................65
Hình 4. 23: Đ th hàm số Tinlet...............................................................................67
Hình 4. 24: Mô hình sau khi xác đ nh Inlet ..............................................................72
Hình 4. 25: Mô hình sau khi xác đ nh Outlet ............................................................73
Hình 4. 26: Ch n cho đ

ng n

c ............................................................................75

Hình 4. 27: Ch n cho t m khuôn ..............................................................................75
Hình 4. 28: Các mặt phẳng đƣ b ch n trùng nhau ....................................................76
Hình 4. 29: Đ

ng Streamline c a n

c ..................................................................81

Hình 4. 30: Phân bố nhi t đ t i mặt c t c a khuôn .................................................83
Hình 4. 31: Bi u di n nhi t đ theo đ

ng thẳng .....................................................85

Hình 4. 32: Đ th chuy n bi n nhi t đ trên đ

ng thẳng Line 1 ...........................86

Hình 4. 33: V trí 2 đi m P1 và P2 ............................................................................88
Hình 4. 34: Đ

ng Streamline và nhi t đ c a n

c cuối quá trình gia nhi t c a

khuôn v t li u thép CT3 ............................................................................................88

xiii


Hình 4. 35: Đ

ng Streamline và nhi t đ c a n

c cuối quá trình gi i nhi t c a

khuôn v t li u thép CT3 ............................................................................................88
Hình 4. 36: Nhi t đ khuôn t i mặt c t A-A c a Thép CT3

cuối quá trình gia nhi t

...................................................................................................................................89
Hình 4. 37: Nhi t đ khuôn t i mặt c t A-A c a Thép CT3

cuối quá trình gi i

nhi t ...........................................................................................................................89
Hình 4. 38: Nhi t đ c a thép CT3

2 đi m P1 và P2 .............................................92

Hình 4. 39: Chuy n bi n nhi t đ trong 20 chu kǶ ...................................................93

DANHăM CăB NGăBI U
B ng 2. 1: Nhi t đ Xylanh và nhi t đ khuôn t

ng ng t ng lo i nhựa .................8

B ng 2. 2: Nhi t đ nhựa và khuôn khi ép ..................................................................9
B ng 2. 3: Áp su t trung bình m t số lo i nhựa .......................................................15
B ng 2. 4: Hi u ch nh thông số ép ............................................................................17

xiv


DANHăM CăT ăVI TăT T
CAD:

Computer-Aided Design

CAE:

Computre-Aided Engineering

CFD:

Computational Fluid Dynamics

STL:

Standard Template Library

xv


Ch

ngă1

T NGăQUAN
1.1Gi i thi u chung
Nghiên c u v nhi t đ khuôn t p trung vào nhi t đ nhựa nóng ch y (melt
temperature) và nhi t đ khuôn (mold temperature). Trong đó, nhi t đ nhựa nóng
ch y th

ng đ

c nhà s n xu t quy đ nh nên là thông số r t khó thay đ i [1]. Thay

vƠo đó, nhi t đ khuôn là y u tố nh h

ng đ n:

- Đ co rút và ng su t d c a s n ph m [3]
- Quá trình gi i nhi t cho s n ph m [6-8]
- Dòng ch y nhựa khi đi n vào lòng khuôn[4,5]ầ
Trong quá trình xác đ nh các thông số phun ép, giá tr nhi t đ khuôn th
đ

ng

c nhà s n xu t v t li u nhựa quy đ nh trong kho ng nhi t đ cho phép. Tuy

nhiên, khác v i nhi t đ nhựa nóng ch y, nhi t đ khuôn có th đ

c phân thành

hai th i đi m khác nhau: nhi t đ khuôn khi nhựa ch y vào lòng khuôn (Filling
step) và nhi t đ khuôn sau khi nhựa đƣ đi n đ y lòng khuôn (full fill).
- Nhi t đ khuôn trong quá trình nhựa đi n đ y lòng khuôn: N u trong quá
trình này, nhi t đ khuôn cƠng cao (nh ng ph i th p h n nhi t đ nhựa ậ melt
temperature) thì quá trình đi n đ y lòng khuôn càng d , và nhi u l i ích khác có th
đ tđ

c nh : ng su t d trên s n ph m th p, đ chính xác v kích th

c và hình

dáng càng cao [9],ầ
- Nhi t đ khuôn sau khi nhựa đƣ đi n đ y lòng khuôn: N u trong quá trình
này, nhi t đ khuôn càng th p, quá trình gi i nhi t cho s n ph m s càng thu n l i
h n, k t qu lƠ đ cong vênh c a s n ph m s gi m đáng k [9].
Trên thê gi i đã co nhiêu công trinh tôi u hoa nhiê ̣t đô ̣ khuôn nh

: nghiên

c u mô phỏng đap ng nhi t đ vƠ tối u hóa c u trúc khuôn cho quá trình gia nhi t
khuôn nhanh, điêu khiể n nhiê ̣t đô ̣ khuôn băng mang tê
phun[4,5]. Trong n

c nhiêu công trinh đã đ

1

vi trong qua trinh ep

̣c th c̣ hiê ̣n liên quan đên nhiê ̣t đô ̣


bao g m: thiêt kê kênh dỡn nong cho khuôn ep nh ạ , gia nhiê ̣t cho tơm khuôn băng
điê ̣n tr ̉ , ầ[1]
Tuy nhiên nghiên c u truy n nhi t trong khuôngia nhi t và làm ngu i bằng
n

c hiê ̣n ta ̣i ch a nhiêu . Do đó, đ tƠi ắNghiên cứu phân tích truyền nhiệt trong

khuôn ép nhựa để giảm thiểu sự biến dạng của sản phẩm” là c n thi t.
1.2. M căđíchăc aăđ tài
- Nghiên c u hình dáng kênh gi i nhi t đ n quá trình đi u khi n nhi t đ cho
t m khuôn d

ng.

- Mô ph ng quá trình đi u khi n nhi t đ trong khuôn ép phun trên ph n m m
ANSYS CFX.
- Thi t k ậ mô ph ng quá trình ho t đ ng c p nhi t và gi i nhi t bằng n
cho t m khuôn d

c

ng v t li u thép, v i sự h tr c a ph n m m CREO Parametric

2.0 và ANSYS CFX.
1.3. Nhi m v và gi i h n c aăđ tài
1.3.1. Nhi m v c aăđ tài
- Gi i thi u t ng quan v công ngh ép phun s n ph m nhựa.
- Phân tích các ki u chia l

i và các cách s a l

i tr

c khi phân tích.

- Phân tích truy n nhi t trong khuôncó gia nhi t và làm ngu i bằng n

c.

- Đánh giá k t qu phân tích so sánh v i thực nghi m.
- Mô ph ng truy n nhi t trong khuôn c a các s n ph m khác nhau.
1.3.2. Gi i h n c aăđ tài
Đ tài ch t p trung nghiên c u phân tích mô ph ng truy n nhi t trong t m
khuôn d

ng c a khuôn ép phun bằng ph n m m ANSYS 14.5.

1.4. Ph

ngăphápănghiênăc u

- Dùng ph n m m ANSYS CFX đ tối u hóa nhi t đ t m khuôn d
gi m thi u sự bi n d ng c a s n ph m.
- Đánh giá k t qu phân tích so v i thực nghi m.

2

ng đ


Ch

ngă2

C ăS ăLụăTHUY T
2.1. Thi t b trong công ngh ép phun [1]
Đ cho ra m t s n ph m nhựa hoàn ch nh; c n có 2 thi t b chính đó lƠ: máy
ép và khuôn ép.
2.1.1. Máy ép
- C u t o chính c a máy ép bao g m m t h thống khuôn (khuôn âm + khuôn
d

ng), h thống phun, h thống ph tr và h thống kẹp. Khuôn đ

ép theo chi u nằm ngang hoặc thẳng đ ng. Khuôn nằm ngang đ
h n. Khuôn thẳng đ ng ít đ
t n d ng đ

c giữ trên máy
c dùng ph bi n

c s d ng nh ng nó có l i th v lực kẹp khuôn do

c tr ng lực.

Hình 2. 1: Máy ép nh a
- Máy ́p đ

c phân lo i ch y u dựa vào t i tr ng, th hi n đ l n lực kẹp

khuôn mà máy có th đ t đ

c. T i tr ng có th t 5 t n đ n h n 9000 t n.

2.1.2. Khuôn ép
- Khuôn là m t d ng c dùng đ đ nh hình cho m t s n ph m nhựa. Nó đ
thi t k sao cho có th đ

c s d ng cho m t số l

s n ph m th a mãn yêu c u cho tr

c

ng l n chu trình đ gia công ra

c.

- V t li u ch t o khuôn có th là thép c ng, thép tôi, h p kim,.ầ Vi c ch n
v t li u nƠo đ ch t o khuôn tùy thu c vào kh năng kinh t . Thông th

ng, khuôn

làm t v t li u thép tiêu tốn nhi u chi phí h n nh ng cho tu i th cao, có th bù đ p
chi phí ban đ u.

3


- Kích th

c và k t c u c a khuôn ph thu c vƠo kích th

s n ph m. Số l

ng s n ph m c n đ

c và hình dáng c a

c ch t o ra t m t b khuôn (số l n ép, số

s n ph m trong m t l n ép,ầ) là m t y u tố r t quan tr ng c n xét t i trong quá
trình thi t k khuôn. Đối v i d ng s n xu t nh thì không c n đ n lo i khuôn có
nhi u lòng khuôn hoặc có k t c u đặc bi t. Các y u tố đó có nh h

ng trực ti p t i

giá thành c a khuôn cũng nh lƠ giá thƠnh c a s n ph m c n ch t o trên khuôn đó.
- Khuôn gia công s n ph m nhựa là m t c m g m nhi u chi ti t l p ghép l i
v i nhau, đ

c chia ra làm hai ph n khuôn chính là:

+ Ph n lòng khuôn (cavity): Là ph n khuôn cố đ nh, đ

c gá trên t m cố đ nh

c a máy ép nhựa.
+ Ph n lõi (core): Là ph n khuôn di đ ng, đ

c gá trên t m di đ ng c a máy

ép nhựa.
- Khi ép, nhựa dẻo s đ
ngu i vƠ đ

c đi n đ y vƠo lòng khuôn. Sau đó, nhựa đ

c làm

c l y ra kh i lòng khuôn bằng h thống đ y s n ph m hay đ

cl y

bằng tay. S n ph m s mang hình d ng c a lòng khuôn.

- Có các lo i khuôn ph bi n nh khuôn 2 t m, khuôn 3 t m, khuôn nhi u
t ng. Tùy thu c vào quy mô s n xu t và các y u tố khác mà ta ch n lo i khuôn phù
h p.
2.2. Phân lo i khuôn ép phun [1]
- Phân lo i theo số t ng lòng khuôn:
+ Khuôn 1 t ng
+ Khuôn nhi u t ng
- Phân lo i theo kênh d n:
+ Khuôn dùng kênh d n ngu i (Cold Runner).
+ Khuôn dùng kênh d n nóng (Hot Runner).

4


- Phân lo i theo cách bố trí kênh d n:
+ Khuôn 2 t m
+ Khuôn 3 t m
- Phân lo i theo số màu nhựa t o ra s n ph m:
+ Khuôn cho s n ph m 1 màu.
+ Khuôn cho s n ph m nhi u màu.
2.3. S ăl

c v chu trình ép phun [1]

M t chu trình ́p phun th

ng r t ng n, t 2 giơy đ n 2 phút, g m 4 chu trình

sau:
- Kẹp ậ Tr
n a khuôn đ

c khi ép v t li u vào khuôn, hai n a khuôn ph i đóng l i. M t

c g n trên máy ép, n a còn l i g n v i b ph n di đ ng trên máy ép.

B ph n kẹp đ y hai n a khuôn v i nhau và t o s c ́p đ l n đ đ m b o khuôn
luôn kín.
- Ép ậ Nhựa (th

ng là d ng h t) đ

c gia nhi t đ n tr ng thái ch y vƠ đ

c

nhanh chóng phun vƠo khuôn vƠ đi n đ y lòng khuôn.
- Làm ngu i ậ Nhựa nóng ch y sau khi đ

c phun vào khuôn b t đ u ngu i

ngay khi ti p xúc v i b mặt lòng khuôn. Khi nhựa ngu i, nó s đông đặc theo hình
d ng c a lòng khuôn.
- Tháo khuôn– Sau m t kho ng th i gian, b ph n di đ ng c a máy ép g n v i
m t n a khuôn s m khuôn ra. Khi khuôn đ

c m ra, m t c c u đ

c s d ng

đ l y ph n s n ph m đƣ ngu i ra ngoƠi. VƠ sau đó n a khuôn di đ ng đó đ

cđ y

vào l i đ chu n b cho chu trình ép ti p theo.
2.4.Các khuy t t t khi ép [10]
- Giống nh t t c các quy trình công nghi p khác, ép phun có th t o các s n
ph m không hoàn thi n. Trong lĩnh vực ép phun, x lý sự cố th

ng đ

c thực hi n

bằng cách ki m tra b ph n b l i cho các khuy t t t c th và gi i quy t những
khuy t t t. Tr

c khi s n xu t hàng lo t, chúng ta th

ng ép th s n ph m đ dự

đoán các khuy t t t có th x y ra vƠ xác đ nh các thông số kỹ thu t phù h p.

5


- M t số khuy t t t có th x y ra khi ép, nguyên nhân và cách kh c ph c:
Tên
khuy t t t

Mô t

Nguyên nhân

Kh c ph c

- Ngo i lực l y s n - Gi m lực tác đ ng lên
D ng các vân
N t

tr ng do khu ch
tán ánh sáng

V t cháy

S n ph m có các
v t cháy đen

ph m.

s n ph m.

- Nhi t đ khuôn quá - Tăng nhi t đ
th p, không đ u.
gây ng su t.

thi n tính ch y.

- Áp su t phun cao.

- Gi m áp su t phun.

- Nhi t đ nhựa cao.

- Gi m nhi t đ nhựa.

- Không khí b kẹt l i - Ki m tra h thống thoát
khí.
- Tăng th tích phun.

- Thi u nhựa.
Nhựa không đi n

nhựa

đ y khuôn

khuôn.

- Do k t c u s n ph m - Xem xét thi t k đ c i

trong khuôn.

Thi u

- Tốc đ phun hoặc áp
su t quá th p.
- Thi u l thoát khí.

- Tăng tốc đ

B t khí

s n ph m

không

khí

hoặc áp

su t phun.
- Ki m tra h thống thoát
khí.

- Đi n quá nhanh, - Gi m tốc đ
Các l bên trong

b mặt

phun đ

không không khí có đ th i gian

thoát k p.

thoát ra ngoài.

- H thống thoát khí - Ki m tra h thống thoát

ch a tốt.

khí.

- Khuôn không khép - Ki m tra và s a các l i
Bavia

Ph n nhựa d

kín.

c a khuôn.

- Lực kẹp quá th p.

- Tăng lực kẹp khuôn.

- Áp su t phun, tốc đ

- Gi m áp su t phun, tốc

phun quá cao.

đ phun.

6


Đ
Đ

ng

hàn

ng nh

mặt

sau c a lõi, n i
hai dòng ch y gặp

Sự h p nh t c a hai
dòng ch y nhựa.

Cong

S n ph m b bi n

vênh

d ng hoặc xo n

s m, nhi t đ

nhựa

cao.
- Co rút không đ u
giữa các ph n.

mặt

nhựa,

nhi t đ b mặt khuôn.
- L y s n ph m quá

cb

nh t

th p.
- Tăng nhi t đ

nhau

X

- Dùng nhựa đ

B mặt b tách
thành t ng mi ng

ng su t tr

t cao.

- Tăng th i gian làm
ngu i s n ph m.

- Ki m tra thi t k s n
ph m.
Tăng nhi t đ , gi m tốc
đ phun.

- Nhi t đ khuôn quá
N p nhăn

Ph n bi n d ng do

b mặt

dòng ch y b rối

- Gi m nhi t đ khuôn.

cao.

- C ng vào nhựa thi t - Ki m tra thi t k c ng
k không tốt (quá l n vào, kênh d nầ.
hoặc quá nh ).

2.5. Các thông s ép [1]
2.5.1. Nhi tăđ
Nhi t đ là m t trong những thông số c b n trong quá trình ép, nh h
trực ti p đ n ch t l

ng

ng s n ph m nhựa, tu i th b khuôn ...

2.5.1.1. Nhi tăđ nh a
- M i lo i nhựa có m t kho ng nhi t đ mà t i đó nhựa đ

c ép cho ra k t qu

tốt nh t.
- Nhi t đ nhựa có đ
tr c vít, th

ng đ

c là nh nhi t đ cƠi đặt trên nòng và ma sát do quay

c chia thành nhi u vùng đ d ki m soát:

+ Nhi t đ sau nòng (Barrel Rear Temperature)
+ Nhi t đ giữa nòng (Barrel Middle Temperature)
+ Nhi t đ đ u nòng (Barrel Front Temperature)
+ Nhi t đ đ u phun (Nozzle Temperature)

7


- Nhi t đ c a nhựa thay đ i trong suốt quƣng đ

ng nhựa ch y (đi t đ u

phun c a máy ́p cho đ n lòng khuôn). Quá trình thay đ i nhi t đ này là do ma sát
giữa nhựa dẻo và thi t b , do sự truy n nhi t t nhựa qua các t m khuôn hoặc qua

môi tr

ng bên ngoài.
B ng 2. 1: Nhi tăđ xylanh và nhi tăđ khuônăt

Tên nguyên li u

ngă ng t ng lo i nh a

Nhi t đ xylanh (oC)

Nhi t đ khuôn

Đ u phun

Đ u vít

Giữa vít

Cuối vít

(oC)

PEHD

200

190

180

170

40 ậ 60

PELD

180

170

160

150

40 ậ 60

PP

200

190

180

170

55 ậ 65

PS

210

200

190

180

40 ậ 60

PSHI

220

210

200

190

50 ậ 60

ABS

220

210

200

190

50 ậ 60

PC

280

270

260

250

90 ậ 120

PVC c ng

180

170

160

150

45 ậ 60

PVC m m

190

180

170

160

45 ậ 60

2.5.1.2. Nhi tăđ khuôn
- Bên c nh nhi t đ nhựa, nhi t đ khuôn cũng lƠ m t y u tố c n l u ý vì nó
nh h

ng đ n m t số tính ch t c a nhựa cũng nh ch t l

- Nhi t đ khuôn đ

ng s n ph m.

c làm mát bằng các h thống làm ngu i, nhi t đ khuôn

c n ph i đ ng nh t trong c b khuôn.

8


B ng 2. 2: Nhi tăđ nh a và khuôn khi ép
V t li u

Nhi t đ nhựa (oC)

Nhi t đ khuôn (oC)

ABS

200 ậ 260

40 ậ 60

ABS + 20% GF

200 ậ 260

70 ậ 110

PA (Nylon)

200 ậ 320

80 ậ 120

PA + 20% GF

200 ậ 320

90 ậ 100

PA + 34% GF

200 ậ 320

90 ậ 120

PBT

200 ậ 270

90 ậ 120

PBT + 30% GF

260 ậ 270

90 ậ 120

PC

280 ậ 320

90 ậ 120

PC + 20% GF

280 ậ 320

100 ậ 150

PET

260 ậ 300

80 ậ 120

PET + 35% GF

260 ậ 300

90 ậ 130

POM (Acetal)

190 ậ 210

50 ậ 100

POM + 25% GF

190 ậ 210

70 ậ 110

PP

160 ậ 260

55 ậ 65

PP + 20% GF

190 ậ 210

60 ậ 70

PPS

300 ậ 340

60 ậ 140

PPS + 30% GF

300 ậ 340

120 ậ 140

PPS + 50% GF

300 ậ 340

140 ậ 160

PS

200 ậ 300

40 ậ 60

PVC

180 ậ 210

45 ậ 60

2.5.1.3. nhăh

ng c a nhi tăđ

- Nhi t đ thay đ i s lƠm thay đ i đ nh t c a nguyên li u. Khi nhi t đ tăng,
đ nh t c a v t li u s gi m, nhựa dẻo s đi n đ y nhanh h n vƠ ng
- Nhi t đ

nh h

c l i.

ng đ n kh năng ńn ́p v t li u vào khuôn. Nhi t đ càng

cao, kh năng s n ph m b bavia càng l n.

9


- Nhi t đ

nh h

ng đ n th i gian làm ngu i s n ph m. Nhi t đ cao, th i

gian làm ngu i s lơu h n, chu kǶ ́p dƠi h n, năng su t th p h n lƠm giá thƠnh s n
ph m tăng cao.
2.5.1.4. M t s khuy t t t do nhi tăđ gây ra
- S n ph m b bavia (nhi t đ cao).
- S n ph m không đi n đ y (nhi t đ th p).
- S n ph m có v t lõm (nhi t đ cao).
2.5.2. V n t c
2.5.2.1. V n t c phun
- V n tốc phun là v n tốc đi n khuôn khi tr c vít tác đ ng giống nh m t
piston.
- Đối v i s n ph m m ng, v n tốc đi n khuôn ph i nhanh đ đi n đ y khuôn
nhanh chóng tr

c khi nhựa đông đặc gây c n tr vi c đi n đ y.

- Đối v i s n ph m dày ph i ch m h n đ t o b mặt s n ph m tốt.
- T m quan tr ng c a tốc đ phun:
+ Quy t đ nh kh năng v t li u đi n đ y khuôn.
+ Đ m b o tính đ ng nh t c a v t li u t i v trí đi n đ y đ u tiên đ n v trí sau
cùng trong lòng khuôn.
+ Các vùng ch u nh h

ng b i tốc đ phun là: vùng quanh c ng phun, ph n

thành giao nhau và ph n khuôn đi n đ y sau cùng.
- Các khuy t t t do tốc đ phun gây ra:
+ Hi n t

ng t o b t khí.

+ Hi n t

ng s n ph m b bi n màu.

+ B mặt g n v trí c ng phun không tốt.
- Phun v i tốc đ quá cao:
+ Sự bi n d ng c a s n ph m s khác nhau khi tốc đ phun quá cao qua các
ph n khác nhau trong lòng khuôn.
+ Phun v i tốc đ cao đòi h i lực kẹp khuôn l n, d n đ n kh năng thoát khí
ḱm qua các đ

ng phân khuôn, gây nên hi n t

10

ng b t khí, bavia.


+ Phun qua c ng phun v i tốc đ phun cao s gây ra hi n t

ng phun tia, làm

cho dòng ch y rối và b mặt s n ph m g n c ng phun x u.

Hình 2. 2:Phun v i v n t c quá cao qua c ng phun
- Đ tránh hi n t

ng t p trung b t khí cũng nh s n ph m đi n đ y khuôn tốt

mà không kéo dài th i gian đi n khuôn, ta c n cài tốc đ phun

các vùng khác

nhau.

Hình 2. 3: T căđ phun t ng vùng
- Đối v i các s n ph m thành m ng thì ph i phun v i tốc đ phun càng nhanh
n u có th đ tránh hi n t

ng không đi n đ y khuôn do nguyên li u ngu i.

Hình 2. 4:T căđ phun c a chi ti t thành m ng

11


- Tốc đ phun th p

giai đo n đ u c a chu trình ép (hai hình trên) v i m c

đích:
+ Gi m sự bi n d ng khuôn.
+ Gi m khuynh h

ng nhi u keo tr

+ Gi m những v t m
- Tốc đ phun

c khi b m.

vùng cuốn phun hay c ng nhựa.

giai đo n cuối gi m v i m c đích:

+ Gi m lực kẹp khuôn.
+ B o đ m có m t sự chuy n đ i chính xác h n.
+ C i thi n hi n t

ng b t khí trong khuôn do làm gi m sự nén không khí.

2.5.2.2. V n t c quay tr c vít[1]
- V n tốc quay tr c vít là số vòng tr c vít quay trong m t phút (n) lúc l y keo.
- V n tốc quay tr c vít là chi u dài m t vòng tr c vít (chu vi tr c vít) quay
trong m t phút nhân cho số vòng quay:
V = 60.d.�.n
Trong đó:
V: V n tốc dài tr c vít (mm/s).
d: Đ

ng kính tr c vít (mm).

n: Số vòng quay tr c vít trong m t phút (vòng/phút).
- H n h p nhựa đ

c dẻo hóa đ n nóng ch y b i sự quay c a tr c vít. M c đ

quay này là v n tốc vòng c a tr c vít.
- N u v n tốc quay quá l n th

ng d n đ n:

+ Nhựa nóng ch y có th b gi m c p b i nhi t (n i sinh).
+ C t đ t ch t gia c

ng s i th y tinh (n u có s d ng).

+ LƠm tăng sự mài mòn giữa xylanh nóng và tr c vít.
- Nên đi u ch nh v n tốc quay tr c vít phù h p v i quy trình phun đ có đ
đ ng đ u và gi m th i gian l u t i vùng đ u nòng.
- V n tốc quay tối đa, kho ng g n 100 mm/s dùng cho v t li u nh y nhi t, đ n
1000 mm/s cho những v t li u có đ nh t cao. Thông th

ng, các nhà s n xu t h n

h p nhựa hay nhà s n xu t máy ép phun s cho bi t các thông tin này.

12


- Vi c s d ng tốc đ tr c vít tối đa không nên dùng cho h n h p nhựa có
ch a các ph gia nh b t màu hay ch t làm ch m cháy vốn r t nh y v i áp su t
tr

t.
2.5.2.3. V n t căđóngăm khuôn
- V n tốc đóng m khuôn là th i gian c n đóng (hoặc m ) t t c các ph n

khuôn.
- C n cƠi đặt v n tốc b t đ u m khuôn và cuối giai đo n đóng khuôn t

ng

đối ch m đ tránh bi n d ng b mặt khuôn do va đ p.
2.5.3. Áp su t
- Áp su t là m t thông số chính c a quá trình ép. Thông số này nh h
sự n đ nh v mặt kích th

ng đ n

c vƠ c tính c a s n ph m.

- Các b ph n trong máy ép yêu c u áp su t vƠ đi u khi n áp su t là h thống
phun và h thống kẹp. Các lo i áp su t chính là: áp su t phun, áp su t giữ (duy trì),
áp su t kẹp và áp su t ng

c.

- C n chú ý áp su t kẹp (sinh ra do h thống kẹp) ph i đ l n đ th ng đ

c áp

su t phun (sinh ra do h thống phun) trong suốt chu trình ́p đ tránh các l i nh :
bavia, sai l ch hình d ng s n ph m ầ
2.5.3.1. Áp su t phun
- Áp su t phun là áp su t c b n đ
đ

c đ nh nghĩa lƠ l
- Áp su t phun t

c s d ng trong chu trình ép phun. Nó

ng áp su t c n thi t đ làm nhựa đi n đ y lòng khuôn.
ng đ

ng v i áp su t đ

c đo t i béc phun và là giá tr có

th thay đ i tùy theo đi u ki n.

Áp su tăphunăthayăđ i theo

Áp su t phun thay đ i theo dòng

b dày s n ph m

ch y nh a

13


2.5.3.2. Áp su t gi
- Trong giai đo n đi n khuôn c n m t áp su t l n đ đi n khuôn nhanh chóng
nh ng khi khuôn đƣ đi n đ y thì c n đ a v tr ng thái duy trì v i áp su t nh h n
áp su t phun đ bù l

ng nhựa hao h t do v t li u co rút.

- Áp su t này ph i đ

c giữ đ n cuối quá trình đi n khuôn và duy trì áp su t

đ chống l i áp su t nhựa đ
- Áp su t giữ th

c phun vào và khi nhựa co rút do quá trình ngu i.

ng nằm trong kho ng 50% áp su t ́p ban đ u.

Hình 2. 5: Áp su t gi
2.5.3.3. Áp su t kẹp [1]
- Áp su t kẹp đ

c đ nh nghĩa lƠ l

ng áp su t c n thi t đ giữ khuôn luôn

đóng kín, chống l i áp su t phun.
- Áp su t kẹp đ

c t o ra do h thống kẹp c a máy ép, h thống kẹp c a máy

có th lƠ c khí hay th y lực. Áp su t kẹp (hay lực kẹp) ít nh t ph i bằng v i lực
đ

c t o ra do h thống phun (áp su t phun). N u lực kẹp quá th p, s n ph m có th

b bavia. Nh ng n u lực kẹp quá l n có th làm khuôn mau h ng.

- Áp su t kẹp đ

c tính nh sau:
F=

Trong đó:

�.

0.8

P: Áp su t do v t li u gây nên (g/cm2) (tra b ng d
S: Di n tích hình chi u c a s n ph m (cm2)
0,8: H số an toàn

14

i)


B ng 2. 3: Áp su t trung bình m t s lo i nh a
S n ph m c n kích

S n ph mthông

S n ph m c nb

d ng(kg/cm2)

mặt tốt(kg/cm2)

PE

250

350

450

PP

250

350

450

PS

250

350

450

HIPS

250

350

450

ABS

300

400

500

PVC c ng

300

400

500

PVC m m

250

350

450

PC

400

550

700

PET

350

500

700

PA ậ 6

350

450

600

PA ậ 66

400

500

650

2.5.3.4. Áp su tăng

c

Lo i nhựa

- Áp su t ng
-Đ

c là áp su t tr c vít c n ph i v

th

c chính

xác(kg/cm2)

t qua khi nó di chuy n lùi l i.

c gây nên do tr c vít quay kháng l i tr lực c a v t li u trong nòng.

- Áp su t ng

c cao làm s n ph m đ ng đ u (hóa dẻo, đ u màu) tuy nhiên làm

tăng th i gian hóa dẻo, làm gãy s i gia c

ng và nặng máy.

- C n giữ áp su t này càng th p càng tốt, không v

t quá 20% áp su t phun.

2.5.4. Th i gian
2.5.4.1. Th i gian phun
- Th i gian phun có quan h v i v n tốc phun (cc/giây). V n tốc phun c n đ
l n đ tránh hi n t

ng đông đặc c a nhựa dẻo trong suốt quá trình đi n khuôn.

- V n tốc phun cao không nh h
PP, PS ầ nh ng có nh h

ng nhi u đ n các lo i nhựa ch u nhi t nh

ng t i các nhựa nh y nhi t.

15