Tiểu luận Khuôn tạo hình chất dẻo

Tiểu luận 6 KHUÔN TẠO HÌNH CHẤT DẺO Các kiểu khuôn. Dưới đây sẽ trình bày các kiểu khuôn chủ yếu và các phương pháp tạo hình. Khuôn là một dụng cụ làm bằng kim loại để sản xuất sản phẩm nhanh hơn, rẻ hơn và ổn định hơn. Có rất nhiều kiểu khuôn để đúc các sản phẩm khác nhau. Sau đây là các loại khuôn chủ yếu. Ví dụ: khuôn làm bánh trung thu. KHUÔN ĐÚC Để đúc các chi tiết bằng cách rót kim loại nóng chảy vào lòng khuôn. (1) Lắp ráp khuôn (2)Rót kim loại lỏng (3) Mở khuôn sau khi được làm nguội Top of Form Top of Form Top of Form Bottom of Form Các sản phẩm điển hình Thân động cơ, bộ phân phối, cổ xả, bánh xe, những pho tượng nhỏ RÈN DẬP Tạo hình bằng cách dập vật liệu trong khuôn dập. (1) Cấp liệu (2) Dập sơ bộ (3) Dập lần cuối (4)Hoàn thành Top of Form Top of Form Top of Form Top of Form Bottom of Form Các sản phẩm điển hình Các sản phẩm cần độ bền cao như là trục khuỷu, tay biên, hoặc khớp nối. Nội dung cụ thể: Phương pháp rèn vật liệu đã được nung nóng trước được gọi là rèn nóng. Ngoài ra, phương pháp dập vật liệu mà không cần nung nó lên được gọi là dập nguội: Dập nguội được sử dụng để dập vật liệu mềm như nhôm chẳng hạn. KHUÔN ÉP Dập bằng cách ép một tấm áp vào lòng khuôn (Thường dùng với kim loại tấm). (1) Cấp liệu (2) Ép khuôn (3)Hoàn thành Top of Form Top of Form Top of Form Top of Form Top of Form Bottom of Form Các sản phẩm điển hình Khung thân xe, cánh cửa, vành xe thép, khay bằng nhôm, ca, cốc. Nội dung cụ thể: Các nguyên công trên khuôn ép bao gồm uốn tạo hình, cắt xén (loại bỏ những phần không cần thiết), lên vành gờ và tạo hình nốt những phần còn lại. Một số bộ phận được dập thông qua một vài công đoạn. Phương pháp ép liên tục được sử dụng để thực hiện các công đoạn liên tiếp này. KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC Đúc bằng cách nén kim loại lỏng và phun nó vào khuôn. (1) Lắp ráp khuôn (2)Phun kim loại lỏng nhờ áp lực (3) mở khuôn và làm nguội Top of Form Top of Form Top of Form Bottom of Form Những sản phẩm điển hình Những sản phẩm bằng nhôm như các bộ phận của động cơ, các chi tiết chính xác. KHUÔN NHỰA Khuôn ép chất dẻo được sử dụng để đúc những chi tiết bằng cách nung nóng chảy vật liệu chẳng hạn như chất dẻo và ép vào trong khuôn. Khuôn ép chất dẻo được sử dụng cho nhiều phương pháp khác nhau như là đúc phun ép, ép nhựa và đùn. Về đúc phun ép ta sẽ học sau. Bây giờ chúng ta sẽ thảo luận về các phương pháp khác ở đây. Sản phẩm điển hình Sản phẩm chất dẻo như là đồ điện gia dụng, nội thất ôtô hoặc các sản phẩm chất dẻo nói chung như là chai nhựa. Ép nhựa Đúc bằng cách đặt vật liệu vào trong khuôn rồi ép nó. (1) Đặt vật liệu (2) Ép, đóng khuôn và nén (3) Mở khuôn Top of Form Bottom of Form Quy trình Đặt một lượng phù hợp vật liệu đúc là bột chất dẻo nhiệt rắn vào trong khuôn. Đóng khuôn trên và sau đó nung nóng lên và nén khuôn. Vật liệu sẽ mềm ra và điền đầy khuôn. Vật liệu đông đặc hoàn toàn với nhiệt độ và áp suất dư. Mở khuôn và tháo chi tiết ra nhờ chốt đẩy. Ưu điểm Khi mà vật liệu đúc được đặt vào trong khuôn, nó sẽ không di chuyển và biến dạng của các chi tiết có thể được giảm đi. Khi mà áp lực để kẹp khuôn được ép trực tiếp vào vật liệu đúc, có thể đạt được các chi ti ết chính xác. Kh ông cần có cổng phun, không hạn chế về loại vật liệu đúc( hạt nhỏ, bột, vân vân) Bởi vậy nó được sử dụng để đúc chất dẻo nhiệt rắn. Do kết cấu đơn giản, giá thành thiết bị có thể giảm. Nhược điểm Nếu nung nóng khi khuôn không đóng hoàn toàn hoặc áp suất lớn quá vật liệu đúc có thể rò qua khuôn. Nếu vật liệu đúc đặt vào quá nhiều nó có thể tràn ra ngoài. Có nhiều bavia được sinh ra ÉP ĐÙN Máy đùn liên tục được hình thành bằng cách đùn vật liệu (cung cấp qua phễu) với một trục vít. Vật liệu sẽ có hình dáng giống tiết diện cửa ra của thiết bị. (1) Cấp vật liệu vào phễu (2) Khuấy trộn, đẩy ra bằng trục vít (3) Hoàn thành Top of Form Bottom of Form Nội dung cụ thể: Chúng ta hãy xem quy trình cụ thể Quy trình Đặt vật liệu nhựa vào phễu. Dẻo hoá nó bằng cách khuấy trộn nó trong một trục vít có bộ gia nhiệt. Đùn vật liệu khuôn ra bằng trục vít qua một cái lỗ nhỏ ở đỉnh khuôn. Kết thúc đúc bằng sự nguội cứng vật đúc. Ưu điểm Đùn, thực hiện liên tục và có hiệu quả. Nhược điểm Phạm vi áp dụng của phương pháp này chỉ những chi tiết có dạnh hình trụ hoặc mặt cắt là trụ rỗng. ĐÚC THỔI Đúc bằng cách đặt vật liệu dạng ống vào trong khuôn và thổi không khí vào. (1) Đặt vật liệu dạng ống vào khuôn (2) Thổi không khí (3) Hoàn thành Top of Form Bottom of Form Quy trình Ngắt một đoạn vật liệu nhựa đặt nó vào khuôn hình ống có hai nửa riêng biệt. Thổi không khí nén vào trong vật liệu đúc, làm cho nó giãn nở cho đến khi có cùng hình dạng với khuôn để đúc được chi tiết. Ưu điểm Sử dụng rộng rãi để đúc các chai, bình chứa. ĐÚC CHÂN KHÔNG Một tấm vật liệu được nung nóng và áp sát với lòng khuôn nhờ hút chân không để tạo hình chi tiết . Có thể dùng cả khuôn lõm và khuôn lồi. (1) Đặt vật liệu tấm (2) Hút chân không (3) Để cho không khí vào lại và bỏ chi tiết ra Top of Form Top of Form Top of Form Bottom of Form Quy trình Làm mềm một tấm vật liệu đúc là chất dẻo nhiệt dẻo bằng nhiệt độ. Hút không khí ra khỏi khuôn qua lỗ thông hơi để tạo độ chân không làm cho vật liệu đúc đồng dạng với khuôn và mang hình dạng của nó. Cho không khí vào trở lại và bỏ chi tiết ra. Ưu điểm Vì áp suất đúc có thể nhỏ hơn áp suất khí quyển,vữa, gỗ, chất dẻo nhiệt rắn có thể được sử dụng làm khuôn. Khuôn cỡ lớn có thể được đúc với giá thành tương đối thấp. Nhược điểm Phương pháp này nói chung không dùng cho các chi tiết có hình dáng phức tạp. RIM (Reaction Injection Molding) RIM (Đúc ép phản ứng ) Đúc bằng cách trộn hai hoặc nhiều hơn các vật liệu phản ứng trong khuôn.Sản phẩm của phản ứng là một chất mới điền đầy khuôn Quy trình Bơm vật liệu đúc bao gồm hỗn hợpcủa chất xúc tác và chất kích hoạt vào trong khuôn. Tạo ra polyme ở trong khuôn. Ưu điểm Phương pháp đúc này yêu cầu áp suất thấp hơn đúc phun ép thông thường, nhôm hoặc vật liệu sợi được sử dụng. Những khuôn cỡ lớn và hình dáng phức tạp có thể làm được. Nhược Điểm: Chu kì đúc kéo dài FRP (Fiber Reinforced Plastics) Molding FRP(Đúc chất dẻo có sợi tăng cứng) Sử dụng sợi thuỷ tinh hoặc sợi cacbon như là chất gia cường. Có loại đúc kiểu này_SMC (đúc tấm ) và phương pháp đúc thủ công Đúc bằng cách trộn hai hoặc nhiều hơn các vật liệu phản ứng trong khuôn.Sản phẩm của phản ứng là một chất mới điền đầy khuôn. Cụ thể hơn Phương pháp đúc tấm SMC Quy trình Đặt vật liệu tấm có đệm sợi được cuộn bằng polyeste vào trong khuôn.Nén vật liệu bằng nhiệt độ và áp suất. Ưu điểm Độ dầy đồng đều và những phần phức tạp có thể đúc được.Ngoài ra, cả hai bề mặt của chi tiết đều được làm nhẵn bóng. Phương pháp thủ công Quy trình Đặt vật liệu đệm dạng sợi theo hình dáng của khuôn.Trải nhựa lỏng lên trên và cứng lại ở nhiệt độ phòng. Ưu điểm Phương pháp này để đúc những chi tiết bằng chất dẻo có sợi gia cường có kích cỡ tương đối lớn. Không cần đến máy móc thiết bị Nhược điểm Làm bằng tay, khó làm được độ dầy đồng đều, chu kì đúc quá dài. ĐÚC ÉP CHUYỂN Làm mềm vật liệu bằng nhiệt độ trong lòng khuôn và sau đó ấn nó vào trong lòng khuôn. (1) Làm dẻo vật liệu trong khoang nung (2)Đẩy vào khuôn (3) Mở khuôn Top of Form Bottom of Form Quy trình Làm mềm vật liệu đúc trong khoang nung Ấn nhựa đã làm mềm vào khuôn bằng áp lực Đông cứng nhựa nóng chảy Mở khuôn và lấy chi tiết ra. Ưu điểm Quy trình đúc tương tự như đúc phun ép, tuy nhiên đúc ép chuyển cần nhiệt độ của vật liệu đúc trong khoang nung để làm nóng chảy nó thành nhựa nóng chảy. Sử dụng rộng rãi cho việc đúc chất dẻo nhiệt rắn. Đúc ép chuyển đã phát triển để đúc các chi tiết mà khó đúc bằng đúc áp lực. Nhưng hiện tại được sử dụng cho một số loại chi tiết nhất định. Tốt nhất là sử dụng để tạo ra một hình dáng phức tạp hoặc là sản phẩm đúc dầy. Nhược điểm Giá thành sản xuất của khuôn cao. Phần này trình bày quá trình ép, các ưu nhược điểm cũng như hoạt động của bộ khuôn ép phun. Đúc phun ép (Injection Molding) Phun ép là một trong những phương pháp chủ yếu để đúc nhựa. Nó được sử dụng rộng rãi để đúc các sản phẩm khác nhau vì nó có khả năng tạo ra những sản phẩm chất lượng cao, giá thành hạ và thời gian phun ngắn. Đúc bằng cách phun vật liệu vào lòng khuôn. (1) Làm nóng chảy vật liệu trong xi lanh. (2) Phun vật liệu vào khuôn (3) Làm nguội và tháo chi tiết ra. Top of Form Bottom of Form Quy trình: Nhựa được nung nóng và trộn đều nhờ vít tải trong xi lanh có gia nhiệt và nó sẽ được dẻo hóa vì nhiệt để trở thành nhựa nóng chảy Phun nhựa nóng chảy từ xi lanh gia nhiệt vào khuôn với áp lực cao. Làm nguội để đóng rắn nhựa nóng chảy trong khuôn. Đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn nhờ các chốt đẩy. Ưu điểm: Có thể đúc hầu hết các nhựa nhiệt dẻo và một số nhựa nhiệt rắn. Có thể đúc các chi tiết có chất lượng cao, giá thành hạ và thời gian phun ngắn. Chu trình đúc có thể được tự động hóa. Cấu trúc của khuôn có thể được thay đổi tùy theo hình dáng hoặc vật liệu của chi tiết. Nhược điểm: Nếu lượng vật liệu đúc không được cấp chính xác thì có thể gây ra khuyết tật đúc. Các sản phẩm chính: Các sản phẩm nhựa như đồ gia dụng, đồ nội thất ôtô Chúng ta hãy xem xét cụ thể về hoạt động và vai trò của phương pháp đúc phun dùng máy kiểu vít tải. Đóng khuôn, kẹp khuôn. Khi đóng khuôn, trước tiên ta đóng với áp lực nhỏ và sau đó chỉ dùng với áp lực lớn trước khi hoàn thành để đóng khuôn chắc chắn. Nội dung cụ thể: Nếu khuôn được đóng quá nhanh, nó có thể bị biến dạng; vì vậy quá trình kẹp khuôn có 2 bước. Kẹp khuôn 2 bước cũng hạn chế các nguyên nhân đôi khi có thể làm hỏng khuôn nếu kẹp khuôn ở áp lực cao. Top of Form Bottom of Form Đặt họng phun Khi khuôn đã được kẹp xong, xilanh phun sẽ di chuyển sao cho đậu rót (sprue bush) của khuôn tiếp xúc với họng phun (nozzle). Sau đó nhựa nóng chảy sẽ được phun vào khuôn. Cụ thể là: Áp suất được dùng để phun nhựa nóng chảy vào khuôn được gọi là áp suất ban đầu. Top of Form Bottom of Form Duy trì áp lực, làm nguội, làm nóng chảy nhựa. Ngay cả sau khi nhựa nóng chảy được phun vào khuôn, việc giữ áp lực vẫn được duy trì đến khi nhựa nóng chảy nguội trong khuôn. Trong khi nhựa nóng chảy đang được làm nguội và đông đặc (solidified) trong khuôn, vật liệu nóng chảy cho lần đúc tiếp theo sẽ được làm chảy dẻo (plasticated). Việc làm chảy dẻo này được thực hiện nhờ nhiệt sinh ra trong khi trộn nhựa nhờ vít tải và bộ phận gia nhiệt được gắn xung quanh xilanh. Cụ thể là: Áp lực duy trì còn được gọi là áp lực thứ hai. Nó được sử dụng để bổ xung thêm nhựa nóng chảy bằng cách tiếp tục ép nhựa nóng chảy vào lòng khuôn đã điền đầy, bù cho lượng co ngót (shrinkage) trong quá trình cứng nguội, nhờ vậy có thể giảm vết lõm (sink mark) trên vật đúc. Top of Form Bottom of Form Lùi họng phun, mở khuôn, tháo chi tiết Khi thực hiện xong việc làm chảy dẻo vật liệu đúc cho chi tiết tiếp theo và làm nguội chi tiết vừa đúc, xi lanh được tách khỏi khuôn và khuôn được mở ra. Khi khuôn mở hết, chi tiết sẽ được đẩy ra nhờ các chốt đẩy. Kết thúc toàn bộ chu kỳ ép phun. Top of Form Bottom of Form Họng phun có thể được giữ nguyên để giảm chu kỳ đúc (molding cycle.) Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form Bottom of Form