Đang tải... (xem toàn văn)
Quá trình phát triển công nghệ đúc dưới áp suất: Ép phun là một quy trình kỹ thuật quan trọng từ chất dẻo và những nguyên liệu chịu nhiệt để tạo thành sản phẩm. Vào năm 1985, khoảng 3,4.106t (19.1/
Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Q trình phát triển cơng nghệ đúc áp suất: Ép phun quy trình kỹ thuật quan trọng từ chất dẻo nguyên liệu chịu nhiệt để tạo thành sản phẩm Vào năm 1985, khoảng 3,4.10 6t (19.1/2 %) 17,2.106t chất dẻo bán Mỹ sử dụng để đúc ép Ép phun khơng phải quy trình Vào năm 1872, sáng chế cấp cho máy ép phun với camphor-plasticized cellulose nitrate (celluloid), vài năm sau khuôn đúc đa khoang đời Vào năm 1909, Baekeland tìm nhựa phenol-formaldehyde sử dụng đúc ép máy ép phun trục chuyển động tịnh tiến Kinh nghiệm lý thuyết làm việc Carothers hướng dẫn lý thuyết chung cho polyme hóa, cung cấp động lượng cho trình sản xuất nhiều poyme bao gồm nylon Cuối năm 1930, cải tiến lớn ngun liệu cho phép q trình đúc ép thực tiết kiệm Ưu điểm: Máy ép phun tạo sản phẩm tích lớn với tốc độ cao Cơng lao động địi hỏi thấp q trình tự động hóa Sản phẩm ép phun có tính học dẻo bề mặt mang tính thẩm mỹ Sản phẩm có bề mặt khác có màu sắc sử dụng phương pháp Các sản phẩm giống đúc nguyên liệu khác thiết bị Phương pháp có sai số nhỏ Những sản phẩm đúc từ hỗn hợp nhựa, thủy tinh, xi măng, bột tan cacbon; kim loại phi kim loại thêm vào Các quy trình cho phép sản xuất sản phẩm có chi tiết nhỏ, mà hầu hết chế tạo phương pháp khác Lượng phế phẩm nhỏ đường rãnh, cổng phun sản phẩm bị loại bỏ sử dụng lại Cơng nghệ mang tính tiết kiệm chi phí ngun liệu, đưa loại -1- nguyên liệu nhựa rẻ tiền nguyên liệu tái chế, phế phẩm sử dụng lại máy nghiền máy đúc lại Vì lượng tiêu tốn thấp nên trình trình kinh tế để chế tạo nhiều dạng sản phẩm Nhược điểm: Tuy nhiên, lợi nhuận cơng nghiệp nhựa khơng cao Máy đúc, thiết bị thiết bị phụ trợ đắt (chi phí cho máy cao) Việc điều khiển q trình khó khăn máy móc khơng phải ln hoạt động tốt suốt trình Chất lượng nhựa thay đổi theo đợt nguyên liệu Thêm vào đó, độ nhớt, nhiệt độ, áp suất trình đúc thay đổi liên tục khó kiểm sốt Chất lượng hàng hóa thường khó xác định cách xác đặc tính lâu dài ngun liệu khó xác định, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm tay nghề khéo Máy ép phun đạt hiệu cao, hoạt động cách tự động điều khiển nhiệt độ, áp suất Cấu trúc phân tử, trọng lượng phân tử phân phối trọng lượng phân tử ( tất điều chỉnh độ chảy lỏng) Sự định hướng phân tử polyme kết tinh đóng vai trị quan trọng q trình sản xuất phải xem xét ảnh hưởng chúng lên tính chất sản phẩm 1.2 Đặc điểm cơng nghệ đúc áp suất (ép phun): Phương pháp gia công sản phẩm nhựa máy ép phun công nghệ phun nhựa nóng chảy định lượng xác vào lịng khn đóng kín (thường làm nguội nước) với áp lực cao tốc độ nhanh sau thời gian ngắn sản phẩm định hình, sản phẩm lấy ngồi Ta lại tiếp tục chu kỳ cho sản phẩm thứ hai Thời gian từ lúc đóng khn, phun nhựa, thời gian định hình sản phẩm, lấy sản phẩm khỏi khn, đóng khn lại gọi chu kỳ lần ép sản phẩm Ngoài đặc điểm trên, phương phép ép phun cịn có đặc điểm sau: -2- - Sản phẩm gia cơng xác theo chiều, tạo hình khn kín - Q trình nhựa hóa tạo hình thực giai đoạn riêng biệt, phận khác máy: nhựa hóa xylanh nguyên liệu tạo hình khn đúc - Q trình tạo hình tiến hành sau làm khít hai nửa khuôn lại với - Tùy theo loại nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ khuôn đúc khác Đối với nhựa nhiệt dẻo nhiệt độ khuôn thấp nhiệt độ nhựa lỏng Đối với nhựa nhiệt rắn, nhiệt độ khuôn cao nhiệt độ nhựa lỏng - Vùng tạo hình khn lấp đầy ngun liệu khn chịu tác dụng lực pittong đúc gián tiếp qua nhựa lỏng - Năng suất phương pháp đúc áp suất cao, tùy theo kích thước hình dạng sản phẩm chu kỳ đúc thay đổi từ giây đến chục phút - Gia công phương đúc áp suất tiết kiệm nhiều nguyên liệu, đồng thời công đoạn hồn tất tốn thời gian - Q trình đúc áp suất khơng ổn định nhiệt độ áp suất Quá trình sản xuất sản phẩm có chất lượng cao, sản lượng tối đa rút ngắn chu kỳ sản xuất sản phẩm vấn đề lớn kỹ thuật công nghệ ép phun 1.3 Nguyên liệu sử dụng: Vật liệu sử dụng cho công nghệ đúc áp suất thường dạng hạt Với phương pháp đúc áp suất gia công chất dẻo nhiệt dẻo nhiệt cứng Chất dẻo nhiệt dẻo gia công dạng nguyên pha màu, pha thêm phụ gia tạo thành xốp Theo cấu trúc phân thành dạng tinh thể hay dạng vơ định hình 1.4 Ngun tắc hoạt động : Quá trình hoạt động máy ép phun gồm bước sau: -3- Nguyên liệu nhựa dạng hạt cho vào miệng phiễu Dầu đưa vào bên cạnh búa thuỷ động để làm di chuyển bảng di động, đóng khn Áp suất tăng lên dần đến đủ lực để giữ khn đóng suốt trình phun Nếu áp lực nguyên liệu nhựa lớn lực giữ khuôn, khuôn mở ra, điều không chấp nhận lý nhựa chảy theo đường phân chia bề mặt khuôn tạo bavia mẫu bị loại phải điều chỉnh lại Trục vít bắt đầu chuyển động xoay trịn lùi phía sau Khi vít bắt đầu quay lùi phía sau, hỗn hợp nhựa chuyển phía trước nên chiều d rãnh vít chứa đầy nhựa giảm dần, đồng thời hạt nhựa từ phiễu nạp liệu rơi vào rãnh vít Do đầu kín nên phần nhựa lỏng đầu vít đẩy vít đoạn phía sau dừng lại Trong q trình nhựa chuyển dần đầu trục vít, q trình gia nhiệt thực xylanh, khối vật liệu nóng lên chuyển dần sang trạng thái chảy nhớt đến đầu trục vít Hệ thống thủy lực làm việc đẩy vít phía trước, khép kín đầu phun vào ống lót rãnh chính, đồng thời tạo áp suất đẩy nhựa lỏng thoát đầu phun vào rãnh đến vùng tạo hình khn Sau nhựa lấp đầy vùng tạo hình, áp suất trì khơng đổi, ( tương ứng đầu vít sát đầu phun nhất) để q trình làm nguội khn diễn ra, khối vật liệu tăng dần độ nhớt đến đủ để giữ nhựa khơng ngược lại đầu phun khỏi ống lót rãnh Đến thời gian cần thiết, vít lùi sau, tách đầu phun khỏi ống lót rãnh ( tránh truyền nhiệt cụm nhựa hóa vào khn) Sau đó, q trình nhựa hóa tiến hành Sau thời gian làm nguội khuôn mở để lấy sản phẩm Quá trình tháo khn thực cách tháo thủ cơng tay, cách tháo khó nhựa nguội, bám vào khn chặt Vì ta thường tiến hành tháo tay kết hợp với phun khí vào khn để -4- lấy sản phẩm khỏi khn Cách khác ta dùng hệ thống đẩy để tháo sản phẩm hìnhcuaAQ 1.5 Phân loại máy: Do vấn đề đặt phát triển thiết bị dùng cho phương pháp đúc áp suất là: gia cơng nhanh, cải thiện hiệu suất nhiệt tăng công suất máy Theo phát triển đó, máy đúc ép suất phân thành loại bản: 1.5.1 Máy ép phun định hình pittong (máy đúc pittong): Tính thương mại máy ép phun cuối q trình ép pittong, gồm có ống thép nặng với vịi lắp phía cuối Nguyên liệu nhựa nóng chảy đẩy vào lỗ nhỏ (3-9,5 mm) (1/8 -3/8 in.) pittong Bên ống làm thép dùng để phân phối nguyên liệu xung quanh bên vách Ống có dạng hình trụ, gia nhiệt nhiệt điện ( dãi băng nhiệt) điều khiển cặp nhiệt điện gắn pyrometes Trong máy ép phun định hình loại pittong, hoạt động xoay tròn máy thiết kế thành xylanh Xylanh đầu tiên, dùng để nóng chảy ngun liệu cịn gọi xylanh đốt nóng cài đặt nhiệt độ 45 -90 0C Bên có đặt lõi gia nhiệt mục đích tạo thành lớp nhựa lỏng tiếp xúc với thành gia nhiệt giúp cho hiệu suất gia nhiệt tăng nhiệt độ vật liệu đồng Hai xylanh nối lại với van Khi van mở, xylanh đẩy nguyên liệu nhựa nóng chảy xuống cuối vịi đẩy pittong quay trở lại Khi pittong quay lại, khoảng thời gian dự tính ngừng làm đầy van đóng lại chuyển động quay tịnh tiến pittong Đến thời gian thích hợp chu kỳ, nguyên liệu phun vào khuôn từ xylanh thứ Thao tác cải thiện pha trộn nhựa, làm cân nhiệt độ, tốc độ, áp suất nguyên liệu đưa đến điều kiện tốt Máy ép phun định hình pittong gia nhiệt nguyên liệu nhiệt điện Ngun liệu gần tường nóng ngun liệu gần trung tâm Khó làm giảm nhiệt độ nguyên liệu nhựa nóng chảy Các sản phẩm cịn dư lại -5- ép phận khn, gây khó khăn cho q trình sản xuất chu kỳ Ngày nay, máy ép phun định hình pittong thường dùng sản xuất cho sản phẩm có hiệu đặc biệt có van; pitttong giai đoạn lạc hậu 1.5.2 Máy đúc có cụm nhựa hóa sơ bộ: Nhằm mục đích tăng hiệu suất gia nhiệt, phận nhựa hóa sơ gắn kề với xylanh nguyên liệu Vật liệu sau nhựa hóa sơ gắn kề với xylanh nguyên liệu sau đẩy vào khuôn Do pittong đúc tác dụng lên khối nhựa lỏng nên khơng có tổn hao áp suất nén hạt vật liệu ép giảm áp suất đúc phận nhựa hóa sơ dạng xylanh đốt nóng với pittong đẩy dạng vít 1.5.3 Máy ép phun có loại vít xoắn tiến lùi ( máy đúc trục vít) Đây loại vít đệm với trục vít chuyển động quay vịng, chuyển động tịnh tiến, ngun liệu nóng chảy nhiệt sinh ma sát phân tử nhựa co sát với trình vận hành Máy đúc trục vít trộn tốt nhanh thay máy đúc pittong Nguyên liệu đốt nhanh xylanh nguyên liệu, nguyên liệu vừa tạo thành lớp mỏng, vừa trộn liên tục Thời gian lưu nguyên liệu xylanh nguyên liệu ngắn Cấu tạo máy gọn nhẹ phận nạp liệu Tuy khơng địi hỏi đong lường vật liệu vào máy đồng giúp cho việc bảo đảm áp suất đúc ổn định, chất lượng sản phẩm đồng Lượng chất bốc khơng khí theo khn ít, q trình nhựa hóa chất qua lớp vật liệu chưa nhựa hóa đến lỗ khí thường bố trí phiễu nạp liệu Tổn thất áp suất vùng nguyên liệu trước trục vít ít, chúng đốt nóng đến trạng thái chảy nhớt -6- Máy đúc trục vít khơng tạo áp suất lớn có khe hở vít xylanh Cuối cùng, thay đổi lớn thiết kế máy điều khiển trực tiếp máy tính, dễ dàng điều khiển tốc độ hệ thống, áp lực thông tin khác Đó q trình cải tiến xa, hiệu suất sản phẩm đạt chất lượng Ngoài phân loại trên, người ta phân loại máy đúc theo nhiều cách khác như: Theo cách điều khiển: loại tự động, bán tự động điều khiển tay Theo loại truyền động: gồm truyền động học, điện cơ, thủy lực học khí nén thủy lực Theo xylanh đúc: gồm loại xylanh nhiều xylanh -7- Chương 2: GIỚI THIỆU CÁC BỘ PHẬN MÁY MÓC VÀ CHỨC NĂNG 2.1 Cấu tạo máy ép phun: Bộ phận gồm hai cụm lớn: Cụm 1: Cụm nhựa hóa đúc Cụm nhựa hóa đúc máy ép phun gồm phận sau đây: Phiễu nạp liệu Xylanh nguyên liệu Trục vít vừa làm nhiệm vụ nhựa hóa vừa giữ nhiệm vụ tạo áp suất đẩy nguyên liệu vào vùng tạo hình khn đúc Để thực nhiệm vụ này, phận truyền động trục vít phải tạo chuyển động xoay tròn chuyển động tới lui Đầu trục vít Đầu phun Bộ phận truyền động Trong phận này, phận quan trọng xylanh nguyên liệu (nhiệm vụ quan trọng xylanh nguyên liệu tạo bề mặt truyền nhiệt) trục vít Cụm 2: Cụm đóng mở khn gồm có cấu kẹp khn đẩy sản phẩm injector Cụm đóng mở khn phải đáp ứng hai yêu cầu là: Kết cấu gọn nhẹ Đảm bảo độ kín khn, phải giai đoạn áp suất cực đại Bộ phận phụ trợ: gồm có hopper, máy nghiền, rơ bốt lấy sản phẩm… -8- 2.2 Cụm nhựa hóa đúc: 2.2.1 Phiễu nạp liệu ( hopper): Là xylo đặt xylanh để chứa nguyên liệu, cấp liệu liên tục cho trục vít xylanh Nguyên liệu xylo theo dõi giữ cho nguyên liệu không hạ đến mức thấp gây ảnh hưởng đến hoạt động máy Ngồi ra, phiễu nạp liệu cịn gắn thêm hệ thống sấy nguyên liệu Hiện có loại hopper chính: hopper trịn, hopper vng 2.2.1.1 Hopper trịn: Tác nhân sấy khơng khí khơ, khơng khí lấy từ mơi trường bên ngồi qua hệ thống quạt hút, sau gia nhiệt điện trở Khơng khí đun nóng đến nhiệt độ cần thiết, thổi vào hopper qua hệ thống ống dẫn Khơng khí tiếp xúc với nguyên liệu mang theo ẩm ngồi mơi trường Ngun liệu đạt độ ẩm cần thiết để sẵn sàng cho sản xuất 2.2.1.2 Hopper vng: Tác nhân sấy khí nén, khí nén khơng khí có độ ẩm thấp, cấp vào hopper, phận gia nhiệt bên hopper làm khơng khí nóng lên tiếp xúc với ngun liệu ngồi môi tường, làm nguyên liệu đạt độ ẩm cần thiết 2.2.2 Xylanh nguyên liệu: -9- Là ống trụ thẳng vừa với trục vít Xylanh gắn hệ thống điện trở gia nhiệt dọc theo chiều dài điều khiển nhiệt đầu dò nhiệt Xylanh nguyên liệu cấu tạo gồm hai lớp: Lớp bên chịu lực thường đúc gang thép Lớp thường đúc thép không gỉ chịu tác dụng ăn mịn hóa học chống ăn mịn 2.2.3 Trục vít: Đây phận quan trọng, vừa giữ nhiệm vụ nhựa hóa vừa tạo áp suất đẩy ngun liệu vào khn tạo hình Trục vít có hai chuyển động vừa quay tròn vừa tịnh tiến Nhiệm vụ tải vật liệu nhựa hóa thực tác động quay trịn trục vít Nhiệm vụ tạo áp suất đẩy vật liệu khỏi xylanh nguyên liệu lấy vật liệu thực chuyển động tới lui trục vít Chiều dài trục vít chia làm phần: vùng cấp liệu, vùng nén ép, vùng định lượng.hình7/110d -10- Tấm khn sau: phần chuyển động khn, nơi hình thành dáng sản phẩm Bạc dẫn hướng: bảo đảm cho phù hợp xác phần khn cố định phần khuôn di động khuôn Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động khn vào bàn chuyển động máy ép phun Tấm đỡ: đỡ cho phần ghép chi tiết khuôn kép khuôn sau cố định, cứng vững q trình hoạt động khn 10 Khối ngăn: (chân khuôn) Dùng làm phần ngăn đỡ kẹp phía sau đẩy sản phẩm hoạt động khuôn họat động dễ dàng, ổn định 11 Tấm giữ bàn đẩy sản phẩm: có nhiệm vụ giữ chốt đẩy vào đẩy Tấm đẩy bàn đẩy sản phẩm: có nhiệm vụ đẩy chốt đội sản phẩm đồng thời với q trình đẩy sản phẩm khn chu trình ép phun 12 Bạc ghép nối: Dùng để nối, kẹp chặt xác, tránh mài mịn kẹp phía sau, khối ngăn, đỡ khn 13 Chốt hồi: Có nhiệm vụ làm cho chốt đẩy sản phẩm quay vị trí ban đầu khn đóng lại 14 Chốt đẩy sản phẩm: dùng để đẩy sản phẩm khỏi khuôn khuôn mở 15 Bạc dẫn hướng bàn đội sản phẩm: để tránh bào dẫn hướng xác cho bàn đội sản phẩm chốt đẩy sản phẩm 16 Chốt dẫn hướng bàn đội sản phẩm: Dùng để dẫn hướng xác cho bàn đội sản phẩm chốt đội sản phẩm Phân loại: - Các kiểu khuôn phổ biến: kết cấu khn thơng thường làm phần Một phần phía phun ngun liệu vào lịng khn, gắn cố định vào máy ép phun Một phần phía chuyển động tháo sản phẩm khỏi khn, gắn lên phần chuyển động máy ép phun -19- Tùy theo mức độ phức tạp hình dáng sản phẩm mà khn có kết cấu tấm, tấm, nhiều tầng,… có cấu phụ trợ cấu tách khuôn mặt bên, cấu tháo ren, cấu kênh dẫn nhựa nóng ( hot runner)… - Khn tấm: loại khn gồm có hai coi đơn giản gồm khuôn cố định, khuôn di động Mặt cắt ngang khuôn đúc đựoc biểu diễn Phần đúc khn dĩa; lõi lỗ khí đường gờ Cột trụ chống cố định di động - Khuôn tấm: Nếu khn có nhiều sản phẩm khn người ta thay kết cấu khn Hệ thống khn gồm có khn trước, khuôn sau hệ thống kéo, khuôn giữa, tạo chỗ mở khn mở Một chỗ mở để lấy sản phẩm chỗ lấy cuống phun nhựa Nhược điểm hệ thống khuôn khoảng cách vòi phun máy lịng khn dài Nó làm giảm áp lực phun nhựa vào khuôn tạo nhiều phế liệu hệ thống kênh nhựa (cuống phun) Kết cấu khuôn phức tạp, nhiều chi tiết ghép vào khuôn khoảng mở khuôn phải lớn Để khắc phục nhược điểm trên, kết cấu hệ thống có kênh dẫn nhựa nóng (hot runner) Ưu điểm hệ thống khn khơng có phế liệu hệ thống kênh nhựa, độ dày khuôn giảm 2.3.1.2 Rãnh dẫn: Hệ thống rãnh dẫn khâu quan trọng hệ thống khn Trong ép phun sử dụng hai loại hệ thống rãnh dẫn rãnh dẫn nguội rãnh dẫn nóng Khi gia cơng nhựa nhiệt dẻo hệ thống rãnh dẫn liệu khống chế nhiệt gọi kênh nóng Nó có nhiệm vụ giữ cho vật liệu trạng thái nóng chảy từ vòi phun máy ép phun đến miệng phun khuôn tránh đông cứng vật liệu -20- ... hưởng chúng lên tính chất sản phẩm 1.2 Đặc điểm cơng nghệ đúc áp suất (ép phun) : Phương pháp gia công sản phẩm nhựa máy ép phun công nghệ phun nhựa nóng chảy định lượng xác vào lịng khn đóng... sản phẩm vấn đề lớn kỹ thuật công nghệ ép phun 1.3 Nguyên liệu sử dụng: Vật liệu sử dụng cho công nghệ đúc áp suất thường dạng hạt Với phương pháp đúc áp suất gia công chất dẻo nhiệt dẻo nhiệt... suất nhiệt tăng công suất máy Theo phát triển đó, máy đúc ép suất phân thành loại bản: 1.5.1 Máy ép phun định hình pittong (máy đúc pittong): Tính thương mại máy ép phun cuối q trình ép pittong,