Cơ khí chế tạo máy - Độ co rút shrinkage

6/28/2010 1 ĐỘ CO RÚT Shrinkage 6/28/2010 1PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT CAÙC BOÄ PHAÄN CÔ BAÛN CUÛA KHUOÂN VA ØCAÙCH BOÁ TRÍ KHUOÂN. 6/28/2010 2PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT 6/28/2010 2 KHÁI NIỆM 6/28/2010 3PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT ĐỘ CO RÚT Là sự giảm kích thước thẳng trong suốt quá trình làm nguội từ nhiệt độ khuôn đến nhiệt độ phòng. Polymers có hệ số giãn nở nhiệt lớn, do vậy sự co rút xảy ra trong suốt quá trình sản phẩm làm nguội ở trong khuôn Độ co rút là sự giảm kích thước của sản phẩm chất dẻo so với kích thước của khuôn. Độ co rút xảy ra khi polymer nguội đi và có thể thay đổi theo nhiều hướng khác nhau. Các vật liệu tinh thể và bán tinh thể có độ co rút vì nhiệt nhiều hơn vật liệu vô định hình. 6/28/2010 4PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT 6/28/2010 3 ĐỘ CO RÚT • Hầu hết sản phẩm có kích thước được hình thành từ kích thước của lòng khuôn. • Do vậy lòng khuôn phải gia công có kích thước lớn hơn kích thước yêu cầu của sản phẩm. ểĐộ co rút kích thước: Độ co rút th tích: 6/28/2010 5PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT ĐỘ CO RÚT | Độ co rút là sự co của sản phẩm khi nó được làm nguội sau khi phun. y Hầu hết các sản phẩm sự co rút xẩy ra trong khuôn trong khi làm nguội.. y Một số ít sản phẩm sự co rút xảy ra sau khi đẩy sản phẩm ra nó 6/28/2010 , tiếp tục nguội đặc biệt đối với POM. y Sau đó sản phẩm có thể tiếp tục co rút rất nhanh trong vài giờ hoặc vài ngày cho đến khi nhiệt độ và độ ẩm trong nó ổn định.. | Đơn vị co rút của sản phẩm được biểu diễn theo phần nghìn của inch/inch ( 0.00X /in/in ) y Tốc độ co rút thông thường nằm trong khoảng 0.001/in/in và 020/in/in thường là 0 006/in/in P G S .TS TH Á I TH Ị TH U H À R U T . . . 6 Đ O C O 6/28/2010 4 ĐỘ CO RÚT | Độ co rút thay đổi theo chiều dầy của sản phẩm. Thường theo kinh nghiệm nhà cung cấp vật liệu thường đưa ra dộ co rút 0.005-0.007/in/in khi chiều dầy thành sản phẩm là 0.100 inch . Nếu sản phẩm có chiều dầy là 0.100 thì ta có thể lấy là 0.006. | Người làm khuôn có thể điều chỉnh tốt độ co rút của sản phẩm bằng cách ề 6/28/2010 đi u chỉnh mật độ của vật liệu nghĩa là vật liệu cứng hơn khi nó ra khỏi khuôn và giữ nó trong khuôn dài hơn . | Nếu chi tiết lớn thì dung sai của nó hạn chế, hoặc dùng vật liệu mới hoặc vật liệu hiếm. | Nhiều người làm khuôn có phương pháp làm cũ là họ làm chi tiết có kích thước và hình dáng của chi tiết cần làm sau đó rót nhựa vào và dùng chi tiết để tích toán chính xác độ co rút đối với vật liệu sử dụng | Chú ý độ co rút không có tính đối xứng: y Một số lọai chất dẻo có độ co rút theo các hướng là khác nhau. Ví dụ đối ới l ó hất độ là i thủ ti h d thì độ út th P G S .TS TH Á I TH Ị TH U H À R U T v po ymers c c n sợ y n ọc co r eo phương ngang lớn hơn theo chiều dọc( hướng dòng chảy). 7 Đ O C O ĐỘ CO RÚT | Độ co rút là bản chất của quá trình ép phun | Tính co rút xẩy ra do mật độ của polymer thay đổ từ nhiệt độ của quá trình tới nhiệt độ của môi trường (đồ thị quan hệ (pvT ). 6/28/2010 | Trong suốt quá trình tạo hình sự thay đổi độ co rút cả tổng thể và mặt cắt ngang của sản phẩm và do vậy tạo nên ứng suất nội hay P G S .TS TH Á I TH Ị TH U H À R U T ứng suất dư trên sản phẩm . Nếu ứng suất dư đủ lớn hơn ứng suất của sản phẩm thì sản phẩm sẽ bị cong khi đẩy sản phẩm ra hoặc các vết nứt trên sản phẩm 8 Đ O C O 6/28/2010 5 | Độ co rút của sản phẩm có thể là 20 % thể tích, khi đo tại nhiệt độ của quá trình và nhiệt độ môi trường. | Sự tồn tại độ co rút có thể là một trong những yếu tố sau. y Quan hệ giữa các thông số quá trình và chiều dầy của sản ĐỘ CO RÚT 6/28/2010 phẩm như: Áp suất phun thấp, thời gian giữ áp và làm nguội ngắn, nhiệt độ nóng chảy cao, nhiệt độ khuôn cao, áp suất giữ thấp . P G S .TS TH Á I TH Ị TH U H À R U T 9 Đ O C O ĐỘ CONG VÊNH Độ cong vênh khi ứng suất gây ra bởi phần có chiều dầy lớn và mỏng của các mặt cắt ngang. Các mặt cắt ngang mỏng sẽ nguội nhanh hơn và đông cứng đầu tiên. Khi mặt cắt ngang dầy sẽ co rút trong suốt quá trình làm nguội, khi điền đầy vật liệu bị đẩy từ vùng chưa đông đặc để bồi thường sự co rút, tạo nên ứng suất ở những mặt cắt ngang mỏng. Các mặt cắt ngang dầy vẫn còn lỏng và cần đặc lại và cũng tạo nên ứng suất. Chính vì vậy gây nên độ cong vênh và có thể trở nên tai hại cho sản phẩm. Do vậy cần phân tích và cải tiến việc thiết kế sản phẩm sao cho độ co rút của sản phẩm nằm trong mức độ có thể chấp nhận được. 16 6/28/2010 10PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT 6/28/2010 6 GIẢN ĐỒ PVT CỦA VẬT LIỆU 6/28/2010 11PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT ĐỘ CO RÚT Ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ T2 = Tg ( Theo hình dưới),mức độ năng lượng của các phân tử tạo nên thể tích tự do cao hơn, thể tích tự do này có thể đông cứng trong suốt quá trình làm nguội nhanh. 6/28/2010 12PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT 6/28/2010 7 6/28/2010 13PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT SỰ PHÂN BỐ ĐỘ CO RÚT V=3.5cm/s V=8cm/s sample Transverse direction 6/28/2010 14PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT 6/28/2010 8 ĐỘ CO RÚT CỦA VẬT LIỆU Vật liệu vô định hình Độ co rút LEXAN® (PC) 0,5-0,7% NORYL® (PPO) CYCOLAC® (ABS) Bán tinh thể VALOX® (PET/PBT) 0,5-2,5% Hỗn hợp XENOY® (PBT/PC) 0,5-1,0% NORYL® GTX (PPO/Nylon) CYCOLOY® (PC/ABS) 6/28/2010 15PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT Tốc độ co rút của một số lọai vật liệu z ABS .......................... 0.005 - 0.007/in/in z Acetal ........................0.018 - 0.025/in/in z Acrylic .......................0.002 - 0.008/in/in z Nylon 6 ....................0.006 - 0.014/in/in z Nylon 66 ....................0.012 - 0.018/in/in z Polycarbonate ............0.005-0.007/in/in z PET.....................0.005 - 0.012/in/in z Polyethylene ......... 0.015 – 0.050/in/in z Polypropylene 0 010 – 0 025/in/in ............ . . z PP (30% glass) ...........0.004 – 0.0045/in/in z Polystyrene. ............0.002 – 0.006/in/in z PS (30% glass) ...........0.0005 – 0.0010/in/in z PVC ............0.003 – 0.0008/in/in 6/28/2010 16PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT 6/28/2010 9 ĐỘ CO RÚT – CÁC LỖ TRỐNG Các lỗ trống: • Nếu chiều dầy của thành khuôn không đủ lớn, khi việc làm nguội nhanh việc thì độ co có thể sẽ kéo sản phẩm chậm hơn vào lõi nguội kết quả là tạo nên các lỗ rỗng. • Thông thường hiện tượng này có thể tránh bằng cách sử dụng pha packing của công nghệ ép phun ( là công đọan thêm nhựa nóng chảy trong quá trình làm nguội sản phẩm) 6/28/2010 17PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT Shrinkage - Molded-In Stress Molded-in Stress Low HighMold-in AssemblyMolded-in Application Performance Stress HighLow Molded-in Mold-in Assembly Application PerformanceStress 6/28/2010 18PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT 6/28/2010 10 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ KHUÔN VÀ ÁP SUẤT ĐẾN ĐỘ CO RÚT 0.030 0.010 0.005 0.015 0.020 0.025 LDPE PP Nylon 6/6 Acetal Đ ộ co r ú t 0.030 0.010 0.005 0.015 0.020 0.025 Đ ộ co r ú t Acetal LDPE Nylon 6/6 PP with flow PP across flow PMMA 0.000 100 120 140 160 180 200 220 240 Nhiệt độ khuôn(F) PMMA 0.000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Áp suất tác dụng trên pittôn (psi) 18000 6/28/2010 19PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT Nơi nào có thể ép phun? ΔLtotal = ΔLmold + ΔLshrinkage 6/28/2010 20PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT 6/28/2010 11 BỒI THƯỜNG DO ĐỘ CO RÚT z Kích thước của lòng khuôn cần phải lớn hơn kích kích thước của sản phẩm : Dc = Dp + DpS + DpS2 Trong đó Dc = Kích thước của lòng khuôn; Dp = kích thước của sản phẩm, and S Giá t ị độ út= r co r 6/28/2010 21PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT CÁCH KHẮC PHỤC ĐỘ CO RÚT z Cho chất độn trong chất dẻo sẽ có khuynh hướng giảm độ co rút z Áp suất phun– Khi áp suất tăng nó sẽ ép vật liệu vào trong lòng khuôn và do vậy độ co rút sẽ giảm z Nhiệt độ tạo hình – Nhiệt độ cao hơn thì độ nhớt của polymer nóng chảy sẽ thấp hơn nó sẽ cho phép vật liệu ép vào khuôn và do vậy cũng giảm độ co rút z Thời gian đông đặc - similar effect - forces more material into cavity during shrinkage z Sự cong vênh sản phẩm theo ba nguyên nhân: ể- Đi m phun không đúng hoặc không hiệu quả - Thay đổi chiều dầy sản phẩm - Độ co rút không đồng đều do làm nguội 6/28/2010 22PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT 6/28/2010 12 ĐỘ CO RÚT DO LÀM NGUỘI z Khi các chi tiết chất dẻo được phun vào kh ô ở hiệt độ 500°F à là ộiu n n v m ngu nhanh chóng tới 100-140°F. z Khi bị đẩy ra khỏi khuôn sản phẩm sẽ bị biến dạng so với hình dạng của khuôn do nó tạo ứng suất dư trong quá trình làm nguội 6/28/2010 23PGS.TS THÁI THỊ THU HÀ ĐO CO RUT y Heä thoáng laøm maùt y Thieát keá heä thoáng laøm maùt ñöôïc traûi ñeàu, laøm maùt caân baèng theo caû chieàu saâu vaø chieàu daøi treân toøan boä dieäân tích saûn phaåm. y Öùng suaát dö: y Giaûm öùng suaát dö maät ñoä vaø höôùng chaûy cuûa caùc phaàn töû baèng caùch: CÁC NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ CHO SÖÏ CO RUÙT 6/28/2010 , y Giaûm nhieät ñoä chaûy cuûa chaát deûo, nhieät ñoä thaønh khuoân vaø thôøi gian ñieàn ñaày vaøo raõnh. y Taêng aùp löïc ñoùng khuoân vaø doøng chaûy cuûa chaát deûo P G S .TS TH Á I TH Ị TH U H À R U T 24 Đ O C O