a. Hệ thống cấp nhựa.

Bi tập lớn



M

in



0.1



Hình 3.16: Cuống phun

Vì nhựa là một chất dẫn nhiệt kém nên lớp vỏ đông đặc sẽ đóng một vai trò là lớp

cách nhiệt cho lõi trong của nhựa nóng chảy và giữ nhiệt cho lõi trong. Do đó mà

nguyên liệu nhựa vẫn có thể chảy qua lõi giữa trong quá trình phun. Nếu tốc độ phun

tăng (áp lực phun lớn) thì lớp nhựa đông lại sẻ bị mỏng đi do nhiệt ma sát sinh ra lớn.

Để có đợc một lớp cách nhiệt bằng phẳng thì không nên để có góc nhọn làm cản trở

dòng chảy. Hơn nữa vùng làm nguội chậm khó qua đợc ở cuối cuống phun và kênh

nhựa tốt nhất là làm giống nh dùng vật liệu cứng, điều này cho phép nhựa nóng chảy

chảy qua đợc.

a1. Kênh nhựa:

Kênh nhựa là đoạn nối giữa cuống phun và miệng phun. Kênh nhựa phải đợc thiết

kế ngắn nhất có thể để có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà không bị mất nhiều

áp lực.

Kích thớc của kênh nhựa phải đảm bảo đủ nhỏ để làm giảm phế liệu và lợng nhựa

trong lòng khuôn, nhng phải đủ lớn để chuyển một lợng vật liệu đáng kể để điền đầy

lòng khuôn nhanh và giảm sự mất áp lực ở kênh nhựa và các miệng phun.

Kênh nhựa có các loại tiết diện ngang nh hình tròn, hình thang, kênh hình chữ nhật,

kênh hình bán nguyệt và hình cong. Nhng trong các loại kênh nhựa trên thì kênh nhựa

có tiết diện hình tròn hoặc hình thang là tốt nhất.

Kênh nhựa hình tròn cho phép một lợng vật liệu tối đa chảy qua mà không bị mất

nhiều nhiệt, tuy nhiên việc chế tạo khuôn loại này đắt hơn vì kênh nhựa phải nằm ở hai

bên của mặt khuôn.

Khi dùng kênh nhựa hình thang thì phải sử dụng một lợng vật liệu nhiều hơn so với

hình tròn, nhng kênh hình thang dễ gia công hơn vì nó chỉ nằm ở một bên của mặt phân

khuôn.

Để xác định diện tích tiết diện kênh nhựa ta phải dựa vào thời gian điền đầy :

t=



m

m

Q = = s.v

Q

t



49



Bi tập lớn

Trong đó :

m : Khối lợng sản phẩm.

Q : Lu lợng phun.

s : Diện tích tiết diện.

v : Tốc độ phun.

s=



m

t.v



Tốc độ phun phụ thuộc vào nhiều yếu tố : áp lực phun, độ bóng bề mặt kênh

nhựa, nhiệt độ khuôn. Nh vậy việc tính toán chính xác diện tích tiết diện kênh nhựa là

rất khó khăn và phức tạp. Mặt khác việc tính toán phải dợc trên các giả thuyết. Do đó

kết quả tính đợc chỉ là gần đúng.

Đối với loại khuôn nhiều lòng khuôn, việc đảm bảo cho các lòng khuôn đợc điền

đầy là rất quan trọng. Để đảm bảo điều này ta có các giải pháp:

Loại khuôn nhiều lòng khuôn có một đoạn ngắn ở cuối đờng kênh nhựa ở lòng

khuôn cuối cùng (kênh cân bằng nhân tạo).

Nhng biện pháp tốt nhất là cho độ dài của các kênh nhựa của tất cả các sản phẩm

nh nhau (kênh nhựa đợc cân bằng từng phần).

Để đơn giản ta cân bằng các kênh nhựa bằng mô hình hoá đơn giản.



Vật liệu thừa



Vật liệu thừa



Vật liệu thừa



Hình3.17: Các loại mặt cắt ngang của kênh nhựa.

a2. Các miệng phun và khuyết tật khi phun nhựa



50



Bi tập lớn

Miệng phun là miệng mở giữa kênh nhựa và lòng khuôn. Các miệng phun thờng đợc

giữ ở kích thớc nhỏ nhất và đợc mở rộng nếu cần thiết.

Miệng phun lớn rất tốt cho sự chảy êm của dòng nhựa nhng lại phải có thêm nguyên

công cắt và để lại vết cắt lớn trên sản phẩm.

Hình 3.18: Bố trí cuống phun



Khuôn 6 lòng



Khuôn 12 lòng



Khuôn 8 lòng



Khuôn 2 lòng



Khuôn 8 lòng



Khuôn 6 lòng



Khuôn 16 lòng



b. Hệ thống cấp nhựa là rất quan trọng nếu bố trí sai hoặc không hợp lý có thể sẽ

xuất hiện các khuyết tật nh sau.

+/ Vật đợc phun bị ngắn:

Tức là vật liệu bị đông cứng kết trớc khi sản phẩm đợc điền đầy.

+/ Sản phẩm bị cong vênh:

Đối với loại sản phẩm dài, thẳng có một miệng phun trung tâm, xu hớng cấu trúc

phân tử nhựa sau khi phun luôn là sẽ gây ra sự uốn cong. Điều này có thể đợc giảm nhờ

có miệng phun rất rộng.

+/ Sản phẩm có đờng hàn:

Khi nhựa chảy quanh vật cản mà bị đông lại nhiều thì nó sẽ không có sự pha trộn

tốt với nhau và khi đông cứng nó để lại phía sau một đờng phân biệt gọi là đờng hàn.

+/ Sự tạo đuôi:



51



Bi tập lớn

Khi nhựa chảy qua một cửa hẹp vào trong một lòng khuôn lớn có thể bị tạo thành

đuôi. Điều này có thể xẩy ra cả khi lòng khuôn đã hoàn toàn đầy.

+/ Hõm co:

Khi nhựa phải chảy qua một tiết diện mỏng, nên khó giữ đợc áp lực khuôn cao để

làm đầy các khoảng trống, nên sản phẩm có thể bị hõm co bởi nhựa co lại ở tiết diện

dầy.

Để tránh điều này ta có thể:

+ Thay đổi vị trí miệng phun.

+ Thay đổi thiết kế sản phẩm.

+ Kết hợp cả hai cách trên.

+/ Cản khí:

Khi nhựa chảy vào lòng khuôn mà khí trong lòng khuôn không thoát ra đợc thì sản

phẩm sẽ bị hỏng do bọt khí. Do vậy ta phải thiết kế khuôn có lỗ thoát khí (nếu cần)

hoặc thay đổi vị trí miệng phun.

c. Các kiểu miệng phun:

c1.Miệng phun cuống phun:

Miệng phun cuống phun đợc dùng khi bạc cuống phun có thể dẫn nhựa trực tiếp vào

lòng khuôn. Kiểu này rất tốt cho các loại sản phẩm lớn.

Nhợc điểm là phải chi phí thêm để tách miệng phun sau khi phun khuôn.

c2.Miệng phun cạnh:

Đây là kiểu miệng phun rất thông dụng, có thể sử dụng cho tất cả các loại sản phẩm.

Nhng phải tính đến phí tổn cắt bỏ nó.

c3.Miệng phun kiểu băng:

Loại này không thông dụng, chỉ dùng để khắc phục những trục trặc khi bị tạo đuôi,

kiểu này để lại dấu vết miệng phun lớn.

c4.Miệng phun kiểu đờng ngầm:

Đây là loại rất thông dụng, bởi nó có thể tự cắt khi sản phẩm nhựa bị đẩy ra khỏi

khuôn.

Miệng phun đờng hầm cũng có thể dùng với khuôn trớc. Sản phẩm qua miệng phun

đợc cắt đi nhờ bộ phận mở của khuôn, nhng có nhợc điểm lớn là sản phẩm bị dính vào

khuôn trớc.

c5.Miệng phun điểm chốt:

Đây là kiểu thông dụng với cấu trúc khuôn ba tấm có những lòng khuôn lớn mà cần

nhiều miệng phun hơn, hoặc cho loại khuôn nhiều lòng khuôn.

52



Bi tập lớn

Kích thớc của miệng phun điểm chốt rất quan trọng, nếu điểm chốt quá to hoặc

phần côn quá nhỏ thì dấu vết của nó thấy rất rõ.

Hệ thống kênh nhựa của nó thờng là hình thang ở tiết diện ngang.

c6.Miệng phun kiểu cái gạt:

c7.Miệng phun kiểu đĩa:

Kiểu này dùng để điền đầy một lòng khuôn từ một hốc trong sản phẩm. Vật liệu từ

cuống phun chảy ra ngoài và tất cả các tiết diện lòng khuôn đợc điền đầy cùng một lúc.

c8.Miệng phun vòng tròn:

Loại này dùng để dẫn vật liệu vào sản phẩm hình trụ dài có những tiết diện mỏng,

vật liệu làm đầy sản phẩm ngay.

Bớc 9: Chọn đầu phun

Phun trực tiếp hay gián tiếp phun rãnh hay đẩy, thiết kế bạc phun, núm phun, cuống

phun

Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun của máy phun và kênh nhựa.

Với khuôn hai tấm cuống phun nên có một nấc nhỏ để phù hợp với chỗ không ăn

khớp, nh hình

Bạc cuống phun



Hình 3.19: Bạc cuống phun

Với hệ thống cuống phun thông thờng, thờng có bạc cuống phun. Bạc cuống phun

đợc tôi cứng để không bị vòi phun của máy làm hỏng.

Kích thớc của cuống phun phụ thuộc vào hai yếu tố: khối lợng và độ dầy thành của

sản phẩm cũng nh loại vật liệu nhựa đợc sử dụng.

Ta có quan hệ:

W: Khối lợng (g)

W(g)

D: Đờng kính mặt cắt ngang cuống 700

600

phun (mm).

500

S: Chiều dầy thành (mm).



200



S=6



S=

1



300



S=

2

S=

3

S=

4

S=5

S=7



400



53



100

2



2,5 3



3,5 4



4,5 5



5.5 6



D(mm)



Bi tập lớn

Bán kính trên bạc cuống phụ và vòi phun phải tạo nên đợc sự liên kết phù hợp

giữa chúng. Bán kính trên bạc cuống phun phải lớn hơn 2ữ5 mm so với bán kính của

vòi phun để đảm bảo không có khe hở giữa cuống phun và vòi phun khi chúng tiếp xúc

với nhau.

Hình 3. 20

Góc côn của cuống phun là yếu tố rất quan trọng, góc côn này ảnh hởng đến việc

tháo cuống phun ra khỏi bạc cuống phun và thời gian làm nguội. Do vậy góc côn này

không đợc quá nhỏ hay quá to, tối thiểu nên là.

Bớc 10: Hệ thông cửa

Thiết kế và bố trí các cửa cho phù hợp đặc biệt với các bộ khuôn có nhiều hốc.

Hệ thống cửa là nối phần nối rãnh dẫn với sản phẩm. Kích thớc của cửa có thể đợc

xem xét trong mối tơng quan với độ dài của cuống và khu vực nó đi qua. Nó phụ thuộc

vào các nhân tố sau:

- Đặc tính chảy của nguyên liệu

- Thành của sản phẩm

- Khối lợng nguyên liệu đợc phun vào

- Nhiệt của vật liệu nóng chảy

- Nhiệt của khuôn

Sự cần thiết phải làm cổng dẫn nhựa :

- Nó cho phép có thể bỏ cuống và 1 số trờng hợp có thể bỏ cuống tự

động

- Sau khi bỏ cuống chỉ có một vết nhỏ để lại trên sản phẩm

- Đóng gói thành phẩm với vật liệu thừa ra để bù đắp phần co rút là tối

thiểu

Vị trí đặt cuống: Vị trí lí tởng nhất của cuống là làm sao cho phép nhựa chảy đầy

các sản phẩm nh nhau và trong cùng thời gian tránh khuyết tật đờng hàn làm yếu về cơ

và xấu sản phẩm. Đối với các cuống vuông vị trí lí tởng nhất là nạp vào trung tâm.

Trong trờng hợp sản phẩm hình vuông có thành mỏng có độ co ngót khác nhau ta dùng

nhiều cửa.



54



Bi tập lớn



Hình3.20: Một số loại của thông dụng

Bớc 11: Điều khiển nhiệt độ

Để điều khiển nhiệt độ khuôn và để thời gian làm nguội ngắn cần phải biết đặt hệ

thống làm nguội vào vị trí nào và dùng hệ thống làm nguội gì. Điều này rất quan trọng

vì thực tế là thời gian làm nguội chiếm 50% ữ 60% toàn bộ thời gian của chu kì phun

khuôn. Do đó làm cho quá trình làm lạnh có hiệu quả rất quan trọng.

Để tránh làm nguội quá nhanh, về lí thuyết tốt nhất là giữ nhiệt độ khuôn cao ở

cuối dòng chảy.

Các chú ý:

- Kênh làm nguội phải đặt càng gần bề mặt khuôn càng tốt, nhng chú ý đến độ bền

cơ học của vạt liệu khuôn.

- Các kênh làm nguội phải đặt gần nhau, cũng cần chú ý đến độ bền cơ học của

khuôn.

- Đờng kính của kênh làm nguội phải lớn hơn 8 mm và giữ nguyên nh vậy để tránh

tốc độ chảy của chất lỏng đang làm nguội khác nhau do đờng kính của kênh làm

nguội khác nhau.

- Chia hệ thống làm nguội ra nhiều vòng làm nguội.

55



Bi tập lớn

- Làm nguội những phần dầy của sản phẩm.

Vị trí: Nói chung nên đặt ở vị trí mà nhiệt khó truyền từ nhựa nóng qua thân khuôn.

a. Làm nguội tấm khuôn:



Hình 3.21: Làm mát tấm khuôn

Là một trong những hệ thống thông thờng nhất chủ yếu đợc dùng cho các sản

phẩm nhỏ.

+ Mỗi sản phẩm đợc làm nguội ba mặt

+ Nếu nh đợc làm nguội ở xung quanh các lòng khuôn thì càng hiệu quả.

Lu ý: các kênh làm nguội đợc thiết kế cách nhau 3 mm, với các kênh dài 150 mm

thì khoảng cách an toàn giữa các kênh là 5mm.

Trờng hợp nằm gần các chốt dẫn hớng, kênh có thể đợc đậy nút lại.

b. .Làm nguội lõi:

Lõi thờng làm nguội bị bao phủ bởi lớp nhựa nóng và việc truyền nhiệt tới phần

khác của khuôn là cả một vấn đề.



56



Bi tập lớn



Hình 3.21: Làm mát lõi khuôn

Ta nên đặt các kênh làm nguội trong lõi u điểm của nó là nhiệt độ có thể điều

khiển đợc bằng sự tăng giảm nhiệt độ của dòng chất lỏng.

Làm nguội lõi hiệu quả cao:

+ Nói chung có rất nhiều kiểu làm lõi, tuy nhiên nếu ta làm mát sao cho lợi cả về

yêu cầu làm nguội lõi là tốt nhất, lợi cả về phơng pháp gia công.

+ Nếu nh ta làm lõi bằng vật liệu có độ dẫn nhiệt cao nh đồng thì cách này đơn giản,

dễ thực hiện, nhng nhợc điểm của nó là nhiệt độ thấp.

+ Không nên làm quá nhiều lỗ làm nguội trong một hàng thì việc làm nguội trở nên

kém hiệu quả vì dòng chất lỏng đang làm nguội trở nên quá nóng đối với kênh ở phía

xa.

c. Làm nguội chốt:

Làm nguội chốt còn khó hơn làm nguội lõi vì thực ra việc truyền nhiệt đến các

phần khác của khuôn là rất khó.hình(11.b.3)



Hình 3.22: Làm nguội chốt

57



Bi tập lớn

d. Làm nguội lòng khuôn:

Nói chung, lòng khuôn có thể làm nguội tốt vì có sự dẫn nhiệt tốt đến các phần

khác của khuôn.



Hình 3.23: Làm nguội lòng khuôn

- Nối bộ phận làm nguội vào khuôn

Việc nối ống làm nguội vào khuôn là rất quan trọng:

Nếu các ống làm nguội nối không tốt thì có thể làm cản trở sự lấy sản phẩm ra.

Phơng pháp tốt nhất để nối bộ phận làm nguội vào khuôn nghĩa là từ mặt sau của

máy gia công nhựa việc này khá khó, nói chung là cần phải chú ý những điểm sau:

+ Các điểm nối không đợc nằm trên các thanh nối đối diện của máy gia công

nhựa.

+ Các điểm nối bộ phận làm nguội vào phần trớc của máy gia công nhựa có thể

cản trở việc điều khiển.

+ Các điểm nối bộ phận làm nguội vào đỉnh của khuôn có thể gây ra khó khăn

cho tay rôbốt trong khi sản phẩm chuyển động. Hơn nữa sẽ có rò rỉ từ các ống vào

lòng khuôn.



58



Bi tập lớn



Hình 3.24a: Nối đầu làm mát vào khuôn

+ Những điểm nối bộ phận làm nguội vào đáy của khuôn có thể gây ra trục trặc.

Các chi tiết đợc phun và các kênh nhựa có thể rơi xuống các ống trong quá trình ép

phun tự động và nh vậy tạo nên sự chất đống sản phẩm.

+ Các điểm nối không đợc quá gần nhau, nó sẽ khó cho sự ăn khớp.

Hình dới đây là cách làm cho các đầu nối tránh xa nhau hơn:

Cách nối ống làm nguội vào khuôn đợc thực hiện bằng các trục rỗng:

Đầu nối rỗng với các vòng gân:



Hình 3.24b: Nối đầu làm mát vào khuôn

Cơ sở để xác định hệ thống làm nguội :

Dựa vào sự toả nhiệt từ nhựa nóng vào khuôn và sự lấy nhiệt của nớc làm mát để

giảm nhiệt độ trong khuôn. Để làm nguội khuôn cần chế tạo khuôn có các lỗ để dẫn nớc lạnh vào và ra liên tục.

59