Thiết kế khuôn ép nhựa chế tạo kính chắn gió mũ bảo hiểm xe gắn máy

hát triển mạnh mẽ của công nghệ vật liệu polyme, các nhà nghiên cứu và sản xuất chất dẻo đã đưa ra trên thị trường những sản phẩm chất dẻo phong phú nhiều chủng loại với những tính chất và khả năng ứng dụng khác nhau. Vật liệu chất dẻo có ưu điểm chung là nhẹ, bền, đẹp và dễ gia công, giá thành thấp. Do sự xuất hiện một số lượng lớn chất dẻo nên hàng loạt sản phẩm được sản xuất từ vật liệu chất dẻo càng ngày càng phong phú và đa dạng. Giá trị sử dụng các loại sản phẩm này đã thực sự xâm nhập vào nền kinh tế và dân dụng. Nhu cầu và chất lượng của sản phẩm cũng như khả năng ứng dụng của nó ngày càng hoàn thiện. Hiện nay, vấn đề chất lượng và khả năng ứng dụng của loại vật liệu này để được phát triển một cách rộng rãi trong toàn nền công nghiệp và dân dụng là một nhu cầu quan trọng và cấp bách trong giai đoạn hiện nay. Chất lượng và giá thành chính là yếu tố quyết định đến khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp trong sản xuất và kinh doanh. Việc xác định nhu cầu cần có sự thăm dò, điều tra và tìm hiểu trước. Song song với sự phát triển phong phú, đa dạng và chất lượng cao đối với loại sản phẩm này là sự ra đời của hàng loạt các công nghệ, máy móc, thiết bị, dây chuyền gia công ngày càng hoàn thiện và cải tiến với ứng dụng của khoa học hiện đại. Để nâng cao chất lượng,năng suất và giảm giá thành sản phẩm đòi hỏi có sự kết hợp giữa những yếu tố kỹ thuật và yếu tố kinh tế. Hoà 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 nâng cao và hoàn thiện. Hệ thống máy móc, thiết bị ngày càng được cải tiến. Hiện nay và trong tương lai, ngành công nghiệp vât liệu chất dẻo có xu hướng ngày một phát triển, đây là một chiến lược lâu dài và nhiều triển vong. Sau một thời gian nghiên cứu, được sự hướng dẫn của các thầy và cùng với sự nỗ lực của bản thân,em đã hoàn thành đồ án của mình. Qua đồ án “Thiết kế khuôn ép nhựa chế tạo kính chắn gió mũ bảo hiểm xe gắn máy” đã giúp chúng em hiểu rõ được về công nghệ chế tạo khuôn và gia công vật liệu chất dẻo này và đồng thời ứng dụng từ những lý thuyết của vật liệu chất dẻo vào sản xuất thực tế là hết sức quan trọng. Đồ án tốt nghiệp không những củng cố cho chúng em về mặt kiến thức mà còn tạo thêm kinh nghiệm thực tế cũng như hiểu rõ được bản chất của vấn đề. Qua đây chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của giáo viên hướng dẫn trực tiếp TS. Trần Xuân Thái, giúp chúng em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày...... tháng ...... năm 2008 Sinh viên thực hiện Nguyễn Mạnh Tùng CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CÁC LOẠI CHẤT DẺO THƯỜNG DÙNG TRONG SẢN XUẤT CÁC CHI TIẾT VÀ ĐỒ DÙNG DÂN DỤNG 1.1. Định nghĩa Vật liệu hữu cơ Vật liệu cao phân tử Vật liệu thấp phân tử Sợi Cao su Chất dẻo (nhựa) Chất kết dính Nhựa nhiệt dẻo (Tái sinh được) Nhựa nhiệt rắn (Không tái sinh được) Nhựa - chất dẻo (Plastics) là loại vật liệu được tạo thành bởi nhiều phân tử (các polyme). Nó có thể được tổng hợp hoặc thay đổi từ nhiều thành phần nhỏ (Gọi là các Monome). Chất dẻo là vật rắn (trong trường hợp nào đó nó có thể ở trạng thái chảy lỏng trong quá trình gia công). Chữ Plastics bắt nguồn từ chữ Hy Lạp Plastikoss có thể tạo hình dạng bằng phương pháp đúc. Chất dẻo có thể được minh hoạ bằng sự phân loại theo biểu đồ phân loại về vật liệu hữu cơ như sau: Hình 1.1. Biểu đồ phân loại vật liệu hữu cơ Các vật liệu cao phân tử (Polyme) được cấu tạo từ những thành phần cấu trúc giống nhau gọi là đoạn mạch thành phần (Monome). Các Monome được liên kết lặp đi lặp lại nhiều lần tạo thành một phân tử rất lớn gọi là Cao phân tử (Polyme). Ví dụ Polyetylen(Nhiều Etylen) được tạo thành qua phản ứng trùng hợp các Monome Etylen như sau: Trùng hợp n[CH2=CH2] [-CH2 - CH2-]n lần Các mắt xích [- CH2 - CH2 -] gọi là mạch thành phần (hay Monome). Hiện nay trên thế giới Cao phân tử có nguồn gốc từ thiên nhiên và từ nhân tạo. Cao phân tử Polyme từ thiên nhiên gồm có: Cellulo, Len, Cao su thiên nhiên…Cao phân tử Polyme nhân tạo được tổng hợp từ các Monome. Và nguyên liệu nhựa là một loại cao phân tử được tổng hợp từ các hoá chất cơ bản của công nghiệp dầu khí và được tạo thành nhờ các quá trình phản ứng như: Trùng hợp, trùng phối, trùng ngưng, đồng trùng hợp và các Polyme hỗn hợp. Cấu tạo, cấu trúc phân tử, thành phần hoá học, các phản ứng hoá học của Polyme là các yếu tố quyết định các tính chất cơ - lý - hoá của từng loại vật liệu chất dẻo. Nhựa nhiệt dẻo có thể được định nghĩa như là vật liệu chất dẻo có thể nung nóng cho mềm ra nhiều lần sau khi nguội. Nó có thể được ép phun vào lòng khuôn, nhựa thừa và phế phẩm có thể được nghiền vụn lại khi tái chế và quá trình này có thể lặp lại nhiều lần. Tuy nhiên vật liệu nhiệt dẻo sẽ mất dần phẩm chất trong quá trình sử dụng. 1.2. Phân loại các loại vật liệu nhiệt dẻo 1.2.1. Các loại vật liệu vô định hình Vật liệu chất dẻo vô định hình có thể dễ dàng nhận thấy bởi các tính chất cứng, trong suốt của nó. Màu sắc tự nhiên của nó là trắng như nước và gần như cát vàng và màu mờ đục. Loại vật liệu này có độ co ngót rất nhỏ chỉ bằng 0,5 ÷ 0,8%. Tên thương mại của vật liệu này có thể xác định là: Polystyren (PS). Polycarbonate (PC). Styrene Acrylonitrile (SAN). Polymethylmathacrylate. Các loại nhựa này rất thông dụng cho cả hàng công nghiệp và hàng gia dụng đòi hỏi trong suốt. 1.2.2. Vật liệu tinh thể Loại vật liệu này thường cứng và bền dai về đặc tính nhưng thường không trong suốt do cấu trúc tinh thể gây cản trở cho sự qua lại của ánh sáng. Các vật liệu này thường được ưa dùng trong công nghiệp làm đồ gia dụng, bao gồm: Polypropylene (PP). Low density Polyethylene (LDPE). High density Polyethylene (HDPE). Đối với một số lĩnh vực công nghiệp các vật liệu sau đây là thông dụng : Polyesters (PBT&PETP). Polyacetal (POM). Nylon(PA’s). Sự phát triển của tinh thể của hai loại vật liệu nêu trên đóng vai trò quan trọng trong các tính chất của chúng.Ở Polyme dạng vô định hình thì tinh thể của chuỗi thiên về bất định.Các tinh thể thi cấu trúc có trật tự và đối xứng mà nó làm cho lực giữa các chuỗi xích có thể phát triển và vì vậy tinh thể lớn lên, chiếm chỗ.Mức độ trong suốt phụ thuộc một phần vào tốc độ làm nguội trong quá trình gia công.Tốc độ nguội thấp sẽ tạo ra độ trong suốt cao hơn. Do đó các chuỗi polyme chuyển động theo quy luật đòi hỏi nguội nhanh có khuynh hướng làm đóng băng, ngăn cản chuyển động của chuỗi và ngăn cản sự phát triển của tinh thể. Tính chất của các vật liệu có thể bị thay đổi bởi sự sửa đổi trọng lượng phân tử và sự chia nhánh chuỗi. Sự thay đổi như thế sẽ có hiệu quả không chỉ đối với các tính chất cơ học mà thay đổi cả sự điền đầy vật liệu trong khuôn. 1.2.3. Vật liệu nhựa nhiệt dẻo đàn hồi. Đó là vật liệu có tính chất tương tự như cao su, loại vật liệu này được sử dụng rất phổ biến cả trong công nghiệp và gia dụng.Thuộc loại vật liệu này bao gồm các chất nhiệt dẻo : Polyure thanes (TPU). Styrene Butadiene Styrene (SBS) Polyether Block Amide (PEBA). 1.2.4. Các loại vật liệu công nghiệp kĩ thuật . Đôi khi còn gọi là các loại “vật liệu nhiệt dẻo đặc biệt”, nó bao gồm : Polyphenylen Sulphide (PPS) PolyVinylidene fluoride (DVDE) Polyphenylene Oxide (PPO). 1.3. Tính chất cơ bản của chất dẻo polyme 1.3.1. Tính chất cơ lý của nhựa Bao gồm các tính chất sau: - Phân tử lượng và độ trùng hợp: 2 tính chất này phụ thuộc lẫn nhau. Nếu phân tử lượng càng lớn thì độ trùng hợp càng cao đồng thời độ bền cơ lý, hoá cũng tăng tuy nhiên càng bất lợi trong gia công do nhiệt độ chảy và độ nhớt sẽ khác. - Trọng lượng thể tích: Đo bằng g/cm3. - Tỷ trọng nhựa: Nhựa có đặc điểm tương đối nhẹ. Thường dao động từ 0,9 ÷ 2,0g/cm3. Độ kết tinh càng cao thì tỷ trọng càng cao. - Chỉ số nóng chảy (MI) (gam): Là chỉ số thể hiện tính lưu động khi gia công vật liệu nhựa. - Độ hút ẩm (hấp thụ nước): Là mức hút nước của nhựa. Độ hấp thụ nước thấp thì tốt hơn do nước hấp thụ sẽ giảm một số tính chất cơ lý của nhựa. - Độ chịu lạnh: Một số loại nhựa có độ chịu lạnh không tốt lắm. Có loại nhựa chịu được độ lạnh -1200 (nhựa PE ở nhiệt độ này là nhiệt độ giòn gãy). Cần biết đặc tính chịu lạnh của vật liệu để thiết kế tủ lạnh và các loại máy lạnh. - Độ co rút của nhựa: Là % chênh lệch giữa kích thước của sản phẩm sau khi lấy ra khỏi khuôn được ổn định, định hình và kích thước của khuôn. Là chỉ số quan trọng khi thiết kế khuôn để tạo ra những sản phẩm có độ chính xác cao. Mức độ co rút của các loại nhựa khác nhau là khác nhau. Nhựa kết tinh có độ co rút lớn hơn nhiều lần so với nhựa vô định hình (không kết tinh). Sau đây là bảng độ co rút của một số loại nhựa: Stt Nhựa Độ co (%) Mật độ (g/cm3) 1 PS 0,3 - 0,6 1,05 2 ABS 0,4 - 0,7 1,06 3 LDPE 1,5 - 5,0 0,954 4 HDPE 1,5 - 3,0 0,92 5 PP 1 - 2,5 1,15 6 PVC mềm > 0,5 1,38 7 PVC cứng 0,5 1,38 8 PMMA 0,1 - 0,8 1,18 9 POM 1,9 - 2,3 1,42 10 PPO 0,5 - 0,7 1,06 11 PC 0,8 1,2 12 PA6 0,5 - 2,2 1,14 13 PA6,6 0,5 - 2,5 1,15 Bảng 1.2. Độ co rút của một số loại nhựa - Tính cách điện của vật liệu nhựa: Đa số là các chất cách điện tốt, nghĩa là dẫn điện rất kém hoặc là không dẫn điệm. Được dùng trong các sản phẩm điện gia dụng hoặc trong các thiết bị điện tử… Ví dụ như dây điện,… - Tính truyền nhiệt: Đa số có độ truyền nhiệt kém. Nhựa truyền nhiệt thấp hơn 500 - 600 lần so với kim loại. Do tính truyền nhiệt kém nên nhựa không dùng để chế tạo các chi tiết máy ở đó cần có sự tản nhiệt nhanh… Nếu thực sự cần thiết phải trộn thêm như Graphit; bột kim loại… - Độ bền kéo: Là đặc trưng cho sự chống đối ngoại lực kéo của vật liệu. Độ bền kéo đứt là tỷ số của lực kéo và tiết diện ngang nhỏ nhất của mẫu thử trước khi kéo đo bằng N/mm2. Ví dụ PE có độ bền kéo đứt là 8 - 10 N/mm2. - Độ giãn dài: Luôn liên hệ với cường độ kéo. Đo bằng tỷ lệ giữa độ dài khi lực kéo tăng lên đến điểm đứt trên độ dài ban đầu khi vật liệu chưa bị kéo. Độ giãn dài đo bằng %. Vật liệu có độ giãn dài lớn thì vật liệu đó có tính dẻo lớn. Ví dụ PS là vài %; trong khi đó PA là 150%. - Độ bền nén: Là tỷ lệ giữa lực nén cần thiết để làm vỡ mẫu thử đặt dưới nó khi chất tải nén. Đo bằng N/mm2. Thường là lớn hơn độ bền kéo. - Độ bền uốn: Là đặc trưng cho sự chống đối của vật liệu dưới tác dụng của lực uốn. N/mm2. - Độ cứng: Biểu thị khả năng chống lại tác dụng của một vật rắn để không bị nứt, vỡ hoặc sứt mẻ bền mặt. Thường đo bằng thiết bị đo độ cứng Shore A,D hoặc thiết bị đo Rockwell; Brinell. - Độ dai va đập: Biểu thị khả năng chống lại một tải trọng rơi xuống, va đập vào sản phẩm mà không vỡ. KJ/m2. - Mođul đàn hồi: Đặc trưng cho tính chất của vật liệu mà dưới tác dụng của lực đã cho xem mẫu thử biến dạng tới mức nào. Ký hiệu là E (N/mm2). Ví dụ PE có E = 130 - 1000 N/mm2. Thép có E = 2.104 N/mm2. - Độ chịu mài mòn: Là sự chống lại tác dụng bào mòn của lực làm hao mòn vật liệu (%). Với những sản phẩm nhựa như giầy dép thì đây để đánh giá giá trị sử dụng của sản phẩm. 1.4. Tính chất hoá học của vật liệu nhựa - Tính chịu hoá chất: Khác với kim loại, đa số các loại nhựa thường bền khi chịu tác động của môi trường khí quyển. Hơn thế nữa chúng còn bền đối với các loại hoá chất như Axit, kiềm, muối và nhiều hoá chất khác nữa. Chú ý rằng với Polyme không phân cực thì dễ hoà tan trong dung môi không phân cực. Ví dụ PS tan trong Benzen Toluen. Polyme phân cực thì dễ hoà tan trong dung môi phân cực. Ví dụ Polyvinyl Butyral tan trong Alcol. Polyme phân cực không hoà tan trong dung môi không phân cực. Độ hoà tan giảm khi Polyme có độ trung hợp cao (trọng lượng phân tử lớn) và có độ kết tinh cao. - Tính chịu thời tiết khí hậu: Tính chiẹu thời tiết khí hậu là tính thay đổi về chất lượng và độ bền của vật liệu nhựa và sản phẩm dưới tác dụng của ánh sáng (tia cực tím); nhiệt độ; không khí… Nói chung các loại nhựa đã qua sử dụng đều ít nhiều bị giảm chất lượng và độ bền. Ví dụ PE; PS; PP có tính kháng tia cực tím UV kém. PVC dễ biến màu dưới tác dụng ánh sáng mặt trời. PC, Epoxy bền thời tiết tốt. Đặc biệt là PTFF, cực kỳ bền với thời tiết. Quá trình giảm độ bền của nhựa dưới tác dụng của thời tiết gọi là quá trình lão hoá của nhựa. Để giảm sự lão hoá, cần thêm một số phụ gia. 1.5. Đặc điểm chính của một số vật liệu nhiệt dẻo Vật liệu Ký hiệu Cấu trúc Tính chất Ứng dụng Polyolene PO - Nhẹ, mềm dẻo, biến dạng tốt - Cách điện rất tốt - Rất ít hấp thụ nước,dễ bị thẩm thấu khí - Khi tỷ trọng PE tăng,độ bền hoá chất tăng - Nhiệt độ gia công thấp,dễ nhuộm màu - Vỏ bọc cáp điện(PE-PL) - Bạt phủ ngoài trời,màng co,túi mua hàng,chai lọ thực phẩm. - Ống nước,ống dẫn khí(PE-HD) -Két bia-nước ngọt,thùng chứa các loại trong gia đình -Bình đựng xăng-dầu,bình ắc quy… Polypropylene PP - Nhẹ,độ cứng vững và độ bền cơ học cao - Tương đối giòn ở nhiệt độ thấp(<5 0C) - Tính cách điện tốt - Kém bền thời tiết - Các loại bao bì trong y tế,dân dụng và công nghiệp - Một số chi tiết bên trong máy móc gia đình như máy giặt,máy hút bụi,máy rửa bát… - Thảm thể thao,lưới thể thao,cỏ nhân tạo -Cánh quạt gió,vỏ hộp phụ tùng -Đồ chơi trẻ em,đồ dùng văn phòng Polyvinylchloride PVC PVC cứng: -Độ bền cơ hoc,độ cứng vững và độ cứng bề mặt cao - Dễ bị đập vỡ ở nhiệt độ thấp - Độ bền hoá học cao - Tự dập tắt khi rời xa ngọn lửa - Tính cách điện tốt PVC mềm: - Độ mềm dẻo thay đổi phụ thuộc vào chất hoá dẻo - Khả năng biến dạng phụ thuộc vào phụ gia (và nhiệt độ) -Độ bền hoá học phụ thuộc vào phụ gia(và nhiệt độ) -Không tự dập tắt khi rờt xa ngọn lửa vì có phụ gia -Tính cách điện tốt -Ống dẫn nước,ống chịu áp lực,ống cách điện,nẹp cửa sổ,đĩa hát,chai lọ trong suốt - Thảm trải sàn,vỏ dây điện,ống mềm,đế giày dép,vải giả da,khăn trải bàn…áp lực,ống cách điện,nẹp cửa sổ,đĩa hát,chai lọ trong suốt__________________________________________________ Polystyrene PS - Giòn ,trong suốt,độ cứng bề mặt và độ cứng vững cao -Độ ổn định kích thước cao,tính cách điện rất tốt - Dễ tạo xốp.ít hút ẩm - Độ bền thời tiết kém - Không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người -Bao bì bảo vệ mỹ phẩm,thuốc,đồng hồ,chi tiết điện tử…. - Đồ gia dụng:bát,cốc,lọ, hộp,khay - Màng cách điện,bao bì thực phẩmt,chi tiết trong tủ lạnh - PS xốp được sử dụng rộng tãi làm bao bì bảo vệ trong vận tảt,bao bì cách nhiệt Styrene Btadien SB -Mềm dẻo ,có khả năng biến dạng cao hơn PS - Độ bền va đập và bền cào xước cao hơn PS - (Khi có mặt cao su),tính chất cơ học ở nhiệt độ thấp tốt hơn PS. - Vỏ thiết bị điện dân dụng:đài,tivi,máy tính,vỏ băng cassette -- Mắc quần áo,chi tiết trong tủ lạnh,đồ chơi,cốc đựng trong automat Styrene Acrylnitrile SAN - Bao bì thực phẩm,bao bì mỹ phẩm,hộp đựng băng video,cassette - Bình cách nhệt,lưới lọc cafe,nút bấm điều khiển,vỏ đèn pha ôtô Acrylnitrile Btadien Styrene ABS - Vỏ thiết bị văn phòng,vỏ thiết bị điện tử-tin học,vali - Khung ảnh,mặt bàn,tay cầm của các dụng cụ,chi tiết kỹ thuật trong ôtô-xe máy,mô hình đồ chơI,chậu rửa trong WC…. Polyamide PA -Tinh chất cơ học,vật liệu hầu không cố hiện tưọng mỏi - Hệ số ma sát thấp, chịu tải trọng động tốt -Không bền với thời tiết,bền nhiệt độ,bền hoá chất - Độ hấp thụ nước cao,độ thẩm thấu khí thấp -Độ kết tinh phụ thuộc nhiều vào tốc độ làm nguồi sản phẩm(±40%) - Bao bì thực phẩm cao cấp,bàn chải đánh răng,lưới đánh cá -Bánh răng,ô trượt,bu lông,ốc vit nhựa,vỏ thiết bị điện-điện tử - Lưới lọc dầu,ống dẫn nhiên liệu,bình đựng dầu phanh,phao trong bình xăng ôtô-xe máy,vòi phun nhiên liệu,vổ hộp chịu nhiệt trong buồng máy - Cước cần câu,tóc búp bê,sợi vải dệt,puli căng dây cuaroa… Polymethyl Methacrylate (Acrylic) PMMA -Độ cứng bề mặt,độ bền cào xước và độ bóng bề mặt cao - Trong suốt,không nát vụn khi bị đập vỡ -Cách điện tốt,bền với ánh sáng,chậm lão hoá -Mắt kính,thấu kính,kính lúp,mặt đồng hồ,kính đèn chiếu - Đèn đường,đui đèn,bảng phân phối điện,nút bấm điều khiển -Đèn sau,đèn xi nhan ôtô-xe máy,đèn giao thông -Kính xây dựng,kính ôtô,kính tàu hoả,kính máy bay -Thiết bị WC:Chậu rửa,chậu tắm,cánh cửa… Polycarbonate PC -Khả năng biến dạng khá, độ bền cơ học cao -Trong suốt,ít hấp thu nước,cách điện tốt -Rất bền thời tiết,bền nhiệt -Khó cháy,có khả năng tự tắt khi dời xa ngọn lửa -Vỏ các thiết bị điện-điện tử,thiết bị y tế,telephone -ống nhòm,thuỷ tinh an toàn,lớp ngoài đĩa CD -Kính chống đạn,lá chắn chống bạo loạn -Vỏ máy rút tiền tự động,kính bảo vệ các trạm điện thoại công cộng -Kính xây dựng cao cấp,chao đèn,đèn ôtô-xe máy Polyethylene Tarephthalte PET -Độ cứng vững rất cao, khả năng biến dạng tốt -Bền thời thiết,không gây ảnh hưởng đến sức khoẻ -Có khả năng ngăn cản tốt sự thẩm thấu của câc chất khí -Tốc độ kết tinh chậm,dễ tạo ra vật liệu bán tinh thể hay vô định hình -Tính chất cơ học và quang học của PET dễ dàng thay đổi phụ thuộc vào độ định hướng của mạch cao phân tử -Bao bì nước uống có gas,nước khoáng,bao bì thực phẩm -Sợi dệt vải,đan lưới,cỏ nhân tạo -Chi tiết kỹ thuật chịu mài mòn,bánh xe,con lăn -Vỏ hộp cách điện có độ trong suốt cao,chi tiết chịu va đập Polyoxymethylene(Acetal) POM -Chịu mài mòn tốt -Độ cứng bề mặt cao -Chịu hoá chất tốt -Chịu thời tiết kém -Bánh răng,ổ trượt,chi tiết chịu lực,lò xo,van xả,vỏ hộp -Băng tải,đinh vít,êcu,chi tiết trong bơm,rơle -Tay gạt cho hộp số ôtô,cần gạt chuyển đèn tín hiệu -Tay nắm của,bản lề,con lăn Polytatrafluoro Ethylene PTFE -Hệ số ma sảt rất thấp -Khả năng cách điện cao -Chịu thời tiết rất tốt -Không cháy - Lớp mạ chống dính cho các chi tiết kỹ thuật và dụng cụ gia dình - Bọc cáp điện trung và cao thế,màng cách điện -ổ trượt,vòng đệm chịu dầu,chịu nhiệt,chịu lực -Nắp bộ chế hoà khí trong ôtô-xe máy Bảng 1.3. Đặc điểm chính của một số vật liệu nhiệt dẻo CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU VỀ KHUÔN ĐÚC 2.1. Định nghĩa về khuôn Khuôn là một dụng cụ để định hình cho một sản phẩm nhựa. Kích thước và kết cấu khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản phẩm. Khuôn là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau, ở đó nhựa được phun vào, được làm nguội rồi đẩy sản phẩm ra. Sản phẩm được tạo thành giữa hai phần của khuôn. Khoảng trống giữa hai phần khuôn được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm. Một phần lõm vào xác định hình dạng của sản phẩm gọi là lòng khuôn, còn phần lồi ra xác định hình dạng bên trong của sản phẩm gọi là lõi khuôn Hình 2.1 Phần tiếp xúc giữa lòng khuôn và lõi khuôn gọi là đường phân khuôn. Ngoài lõi và lòng khuôn còn có các bộ phận khác của khuôn như: Tấm kẹp phía trước : kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun Tấm khuôn phía trước : là một phần cố định của khuôn tạo nên phần trong và phần ngoài của sản phẩm. Tấm khuôn sau : là phần chuyển động của khuôn tạo nên phần trong và phần ngoài của sản phẩm Tấm kẹp phía sau : là phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun Tấm đỡ : Giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài Khối đỡ: Dùng cho phần ngăn giữ tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy hoạt động được. Tấm giữ: Giữ chốt đẩy và tấm đẩy Tấm đẩy: Đẩy chốt đẩy đồng thời với quá trình đẩy. Vòng định vị: Đảm bảo vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn. Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn. Bạc dẫn hướng: Tránh làm mài mòn nhiều hoặc làm làm hỏng tấm khuôn sau. Bạc mở rộng: Dùng làm bạc kép để tránh mài mòn hỏng tấm kẹp phía sau khối ngăn và tấm đỡ. Bộ định vị : Đảm bảo vị trí phù hợp giữa phần cố định và phần chuyển động của khuôn. Chốt hồi về: Làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khi khuôn đóng lại. Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi bị mở. Bạc dẫn hướng chốt: Tránh hao mòn và hỏng hóc chốt đỡ. Chốt đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ tránh khỏi bị cong do áp lực cao. Bạc cuống phun: Nối vòi phun và kênh nhựa với nhau thông qua tấm kẹp phía trước và tấm khuôn trước. 2.2. Phân loại khuôn Kết cấu khuôn thường gồm có hai phần cơ bản, một phần ohun được cố định gọi là tấm khuôn trước, phần còn lại chuyển động trong khi khuôn mở gọi là khuôn sau. Căn cứ vào hình dáng của khuôn người ta có thể chia làm ba loại khuôn: Khuôn hai tấm, khuôn ba tấm, và khuôn nhiều tầng. 2.2.1. Khuôn hai tấm Loại khuôn này chỉ gồm có hai phần: Khuôn trước và khuôn sau. Hệ thống khuôn này có thể có một lòng khuôn hoặc nhiều lòng khuôn. Hình 2.1. Khuôn 2 tấm Khuôn hai tấm rất thông dụng trong hệ thống khuôn nhằm sản xuất những sản phẩm đơn giản. Tuy nhiên đối với những sản phẩm loại lớn không bố ttrí được miệng khuôn ở tâm hoặc sản phẩm có nhiều miệng phun hoặc lòng khuôn cần nhiều miệng phun ở tâm thì kết cấu khuôn hai tấm trở nên không thích hợp. 2.2.2. Khuôn ba tấm Hệ thống khuôn này tương tự như hệ thống khuôn hai tấm nhưng có thêm hệ thống thanh đỡ. Nó tạo ra hai chỗ mở khuôn khi khuôn mở. Một chỗ để lấy sản phẩm còn chỗ kia để lấy kênh nhựa ra. Hình 2.2. Khuôn 3 tấm Nhược điểm của khuôn ba tấm là khoảng cách giữa vòi phun của máy và lòng khuôn rất dài. Nó làm giảm áp lực khi phun vật liệu lỏng vào khuôn và tạo ra nhiều phế liệu trong hệ thống kênh nhựa 2.2.3. Khuôn nhiều tầng Khi yêu cầu một số lượng sản phẩm lớn và để giử giá thành sản phẩm thấp, hệ thống khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp. Hình 2.3. Khuôn nhiều tầng 2.3. Hệ thống đẩy 2.3.1. Chức năng và các nguyên tắc của hệ thống đẩy Chức năng của hệ thống đẩy là lấy sản phẩm sau khi khuôn mở. Hệ thống đẩy phải tuân theo những quy tắc sau : Khoảng đẩy lớn hơn từ 5¸10 mm so với chiều cao của sản phẩm. Sau khi sản phẩm được lấy ra, hệ thống đẩy phải trở về vị trí ban đầu. Kích thước chốt đẩy phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm nhưng đường kính lớn hơn 3 mm. Hệ thống đẩy đảm bảo không làm yếu khuôn sau. Nên sử dụng chốt dẫn hướng cho hệ thống đẩy 2.3.2. Phân loại các hệ thống đẩy 2.3.2.1 Các chốt đẩy tròn Đây là hệ kiểu đẩy đơn giản nhất. Các lỗ tròn và chốt tròn dễ gia công. Nên doa rộng các lỗ các chốt đẩy. Chiều dài của lỗ doa có đường kính D nên lấy như sau : Đối với lỗ nhiệt luyện trước khi gia công : L = 4.D đối với lỗ đã nhiệt luyện : L=3.D Lớn nhất L=20mm, nhỏ nhất L=6mm. Đối với những loại khuôn đã tôi mà vật liệu phun vào là Polyacetal, Poliamide thì các lỗ cần để lượng dư trước khi nhiệt luyện. 2.3.2.2. Lưỡi đẩy Lưỡi đẩy tạo ra nhiều bề mặt đẩy hơn là chốt đẩy. Nhưng các lỗ đẩy hình chữ nhật khó làm và cần đặt chúng từ các miếng ghép lên đường phân khuôn . 2.3.2.3. Các ống đẩy Các ống đẩy rất thuận lợi cho các ống đẩy quanh các chốt lõi . Khi dùng hệ thống đẩy này tạo các hốc thoát có thể giảm xuống đến 0,50 để tránh các vết chìm trên bề mặt phía trên. 2.3.2.4. Thanh đẩy Thanh đẩy thường được dùng cho sản phẩm lớn . để thanh đẩy không làm hỏng hệ thống lõi trong khi đẩy và lùi về, thanh đẩy phải cách bề mặt thẳng đứng của khuôn ít nhất là 0,5mm . 2.3.2.5. Tầm tháo Các tấm tháo là một trong những hệ thống đẩy tốt nhất .Cần chú ý đến việc dẫn hướng tránh làm hỏng lõi khuôn cũng rất quan trọng. 2.3.2.6. Các van đẩy Hệ thống các van đẩy không thông dụng trong chế tạo khuôn nhựa . Nó thường được dùng bằng các vật hình cốc và có sự thông khí trong quá trình đẩy có hiệu quả. Dùng van đẩy cũng dễ hơn so với dùng tấm thấo , tuy nhiên phải có một góc lớn hơn 20 . 2.3.3. Hệ thống đẩy cho quá trình phun khuôn tự động Quá trình phun khuôn tự động cần có một hệ thống hoàn hảo mà trong đó các sản phẩm phải được rơi ra một cách dễ dàng trước khi khuôn đóng để tránh làm hỏng lòng khuôn. Hệ thống đẩy có thể được cải tiến bằng cách thêm vào các lò xo xung quanh chốt hồi để hệ thống đẩy có thể tự chuyển động lùi lại không để sản phẩm dính vào các chốt đẩy. Điều này cho phép đẩy được hai lần hoặc nhiều hơn . Cách tốt nhất là nối hệ thống đẩy của khuôn vào hệ thống đẩy của máy gia công nhựa bằng các bulông . 2.3.3.1. Hệ thống đẩy từ nửa cố định Nói chung không thể luôn luôn đặt được hệ thống đẩy vào phần chuyển động của khuôn. nhất là trong trường hợp sản phẩm hình hộp . Ta cần nối lõi khuôn và hệ thống đẩy vào phần khuôn cố định . Kiểu làm khuôn này không thông dụng vì: Việc nối giữa vòi phun của máy gia công với khuôn tạo sản phẩm là xa . Khi kéo hệ thống đẩy: có thể dùng đến thiết bị kéo từ xa hoặc dùng xích . 2.3.3.2. Hệ thống đẩy đặc biệt Đối với những sản phẩm thiết kế có hệ thống giữa ta có thể lợi dụng tính đàn hồi của nhựa để đẩy sản phẩm . Quá trình gồm 3 giai đoạn : Giai đoạn 1: Khi thanh đẩy của hệ thống, chốt giữa chuyển động cùng hệ thống đẩy do sức nén của lò xo . Giai đoạn 2 : Khi đầu chốt giữa chạm vào tấm đỡ Giai đoạn 3: Các chốt đẩy chuyển động tiếp và đẩy sản phẩm ra khỏi chốt giữa. 2.4. Điều khiển nhiệt độ khuôn. Khi chúng ta gia công sản phẩm song cần phải làm nguội khuôn trước khi tháo khuôn để lấy sản phẩm. Thực tế thời gian làm nguội khuôn chiếm 50¸60% thời gian chu kì. Do đó quá trình làm nguội rất quan trọng trong việc giảm thời gian chu kì và làm tăng năng suất. 2.4.1. Vị trí bộ phận làm nguội Vị trí này phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm và sự khác nhau về độ dầy của thành. Nói chung, bộ phận làm nguội thường đặt ở chỗ mà nhiệt khó truyền từ nhựa nóng qua thân khuôn. Kênh làm nguội đặt càng xa bề ngoài mặt khuôn càng tốt . Các kênh làm nguội nên đặt gần nhau . Đường kính kênh làm nguội lớn hơn 8mm. Cần chia hệ thống kênh làm nguội thành nhiều vòng , tránh để các kênh làm nguội quá dài dẫn đến sự chênh nhiệt quá lớn. Việc làm nguội phải như nhau trên toàn bộ sản phẩm. Để làm nguội tốt cần chú ý đến lõi , lõi bị nhựa bao phủ làm cho nhiệt độ lõi tăng nhanh và làm cản trở thời gian chu kì. 2.4.2. Làm nguội tấm khuôn Làm nguội trong tấm khuôn là một trong những hệ thống thông thường nhất chủ yếu được dùng cho các sản phẩm nhỏ. 2.4.3. Làm nguội lõi Lõi khuôn thường được bao phủ bởi lớp nhựa nóng và để truyền được nhiệt từ đó ra các bộ phận khác là một vấn để phức tạp . Cách đơn giản nhất là sử dụng vật liệu làm lõi khuôn có độ dẫn nhiệt cao như đồng . Tuy nhiên độ bền sẽ giảm. Biện pháp tốt nhất là đặt các kênh làm nguội xung quanh lõi. Do đó có thể điều khiển được sự tăng giảm nhiệt độ dòng chất lỏng đang làm nguội chạy qua lõi. 2.4.4. Làm nguội chốt Làm nguội chốt còn khó hơn làm nguội lõi vì việc truyền nhiệt đến các phần khác nhau của khuôn rất khó. Cách làm nguội đơn giản là đật các kênh làm nguội xung quanh chốt . Tuy nhiên biện pháp này đạt hiệu quả không cao. Ta có thể thêm đồng vào chốt hoặc làm chốt bằng đồng để tăng cường quá trình truyền nhiệt. 2.4.5. Làm nguội lòng khuôn Lòng khuôn có thể được làm nguội tốt vì nó dễ truyền nhiệt đến các phần khác của khuôn. Ta có thể đặt kênh làm nguội xung quanh lòng khuôn. 2.5. Lõi mặt bên. Khi khuôn được thiết kế và đường phân khuôn đã cố định, thường có một số phần của sản phẩm không tháo được ra theo hướng mở khuôn. Trong các trường hợp đó cần đến lõi mặt bên . Các trường hợp cần lõi mặt bên là : 2.5.1. Đối với các sản phẩm có cắt sâu ở phía ngoài: Sản phẩm có lỗ ở thành bên . Sản phẩm có rãnh trang trí hoặc bề mặt hoa văn. Sản phẩm có hoa văn hoặc đường gân trên thành bên. Sản phẩm có tay xách mà không tháo rời. Sản phẩm gấp khúc 2.5.2. Đối với các sản phẩm có cắt sâu ở phía trong Sản phẩm có đường gân hoa văn phía trong Sản phẩm có rãnh chữ T bên trong Sản phẩm có khe xung quanh mặt trong của thành bên Trước khi dùng lõi mặt bên người thiết kế cần chú ý những đặc điểm sau: Chuyển động của lõi mặt bên phải đáng kể để gỡ sản phẩm ra dễ dàng Khi lõi mặt bên mở hoặc đóng cần phải có cữ chặn ở mỗi hướng chuyển động Lõi bên cần có hệ thống dẫn hướng phù hợp với chuyển động của nó Phải tránh các góc nhọn trên bề mặt lõi mặt bên để tránh cào xước vật liệu. Không được để chốt đẩy chạm vào lõi mặt bên. Phải đảm bảo sản phẩm không dính vào lõi mặt bên Cố gắng thiết kế lõi mặt bên chuyển động được khi khuôn mở để có thể bảo trì dễ dàng khi sản xuất. Việc dẫn hướng phải được điều khiển theo các bước sau: Các chuyển động mặt bên đảm bảo cho lõi mặt bên luôn quay lại vị trí cũ. Nhìn chung tất cả chuyển động của lõi bên ngoài đều được định hướng theo thiết kế lõi mặt bên hình chữ T. Tuy nhiên để tránh nhiều áp lực lên lõi mặt bên cần tỉ lệ 1:1 giữa chiều cao và chiều dài, chiều rộng và chiều dài. Để cải tiến quá trình dẫn hướng và có khả năng điều chỉnh khoảng cách nên dùng các tấm đã tôi cứng đặt dưới lõi mặt bên. Để dẫn hướng cho lõi mặt bên người ta có thể sử dụng một số giải pháp như : sử dụng chốt xiên , sử dụng cam chân chó, tác động bằng đường cam, tác động bằng lò xo, tác động bằng thuỷ lực, tác động góc. 2.5.2.1. Sử dụng chốt xiên Hệ thống chốt xiên là một trong những hệ thống phổ biến nhất để tác động lên lõi mặt bên. Chốt xiên thường được làm bằng thép tôi cứng hoặc bề mặt thép tôi cứng. Khi thiết kế chốt xiên cần phải lưu ý một số điểm sau: Chiều dài chốt xiên vì điều khiển chốt xiên cũng cần có một khoảng trượt Tại tất cả các vị trí của lõi mặt bên, chốt xiên có thể luôn luôn đi vào lõi mặt bên . Khi bề rộng mở ra hơn 60mm nên dùng nhiều hơn một chốt xiên Trong nhiều trường hợp chốt xiên đi qua lõi mặt bên. Khi đó cần chú ý có đủ chỗ thoát cho chốt xiên . Hệ thống chốt xiên làm việc như sau: Trong giai đoạn khuôn đóng chốt xiên đẩy lõi vào mặt trong . Tuy nhiên khối ép sẽ thực hiện lần đóng cuối cùng. 2.5.2.2. Tác động của cam chân chó Hệ thống này tương tự như chốt xiên. Nó có ưu điểm là khi mở khuôn , lõi mặt bên vẫn tạm thời bị đóng chặt để sản phẩm ra ngoài khuôn trước. Hệ thống cam chân chó khoẻ hơn hệ thống chốt xiên, sự dẫn hướng tốt hơn . 2.5.2.3. Tác động bằng đường cam Hệ thống này đặt ngoài lõi mặt bên có ưu điểm là có thể thiết kế rãnh theo hình dạng bất kì. Nhờ tác động bên ngoài việc làm nguội cũng dễ dàng hơn, trong trường hợp này bộ dẫn hướng phải được đặt trên các lõi mặt bên. 2.5.2.4. Tác động của lò xo Tác động lò xo của lõi mặt bên là một hệ thống rất thông dụng. Nó được dùng trong trường hợp vết cắt sau trên sản phẩm nhỏ. Khi sử dụng lò xo người thiết kế luôn phải chú ý đến cách chuyển động vào trong do khối ép thực hiện. Đối với các lõi mặt bên phía trong rất khó vận h._.