Đề tài Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống điện trở gia nhiệt khuôn trong ngành cao su

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH    GVHD: HOANG VAN HUE SVTH: NHÓM 1 TÊN Đề TÀI: NGHIÊN CứU THIếT Kế VÀ CHế TạO Hệ THốNG ĐIệN TRở GIA NHIệT KHUÔN TRONG NGÀNH CAO SU. Mục Tiêu: - Tăng thêm nhiệt độ của khuôn cao su. - Kiểm soát quá trình sản xuất sản phẩm cao su. - Từ đó nâng cao chất lượng và tăng năng suất trong việc sản xuất cao su. Phương Pháp Nghiên Cứu: - Phương pháp đánh giá cảm quan - Phương pháp thống kê - Phương pháp phân tích các chỉ tiêu Đối Tương Nghiên Cứu: - Khuôn cao su - Nguyên liệu cao su - Điều kiện lưu hóa và nhiệt độ của khuôn Cây mục tiêu: Nguyên Liệu Cao Su Hóa Chất Lưu Huỳnh Than Đất sét Đ.Kiện Lưu hóa Nhiệt độ Thời Gian CÁC GIả THUYếT KHOA HọC: Cao su rất cần thiết trong đời sống của chúng ta. Nó là một chất hữu cơ có độ co giãn cao, có thể kéo dài ra gấp tám lần so với chiều dài ban đầu và được sử dụng rất nhiều ở trong nhà, các ngành công nghiệp, bệnh viện, v.v... Trong ngành sản xuất cao su hiện nay khó khăn phần lớn là hệ thống cung cấp nhiệt cho khuôn không được ổn định. Vì vậy việc cải tiến hệ thống nhiệt độ của khuôn rất quan trọng nhằm giảm được số lượng sản phẩm bị phế vì thiếu nhiệt đồng thời tăng năng suất và giảm thời gian lưu hóa cao su 1.1 Đặt Vấn Đề Trong thời đại ngày nay, thời đại của công nghệ, thời đại của kỹ thuật cao. Các ngành công nghiệp đều phát triển một cách mạnh mẽ và chúng không thể phủ nhận sự phát triển của ngành cao su, đặc biệt là ngành cao su kỹ thuật, nó dường như góp sức cho sự phát triển của tất cả các ngành công nghiệp nặng và nhẹ khác như đóng tàu, máy bay, quân sự, dầu khí, xây dựng… Để tạo ra được một sản phẩm cao su kỹ thuật đạt chất lượng đáp ứng được yêu cầu của khách hàng cần phải trải quá một quá trình yêu cầu kỹ thuật của các bộ phận như: cán luyện, cân đong, thử mẫu và cuối cùng là bộ phận chế tạo khuôn, nhưng vấn đề cốt lõi ở đây là hệ thống nhiệt độ của khuôn phải cực kỳ chính xác, nếu không đáp ứng được điều kiện này cũng đồng nghĩa với việc sản phẩm đó sẽ trở thành phế phẩm. Trong quá trình nghiên cứu để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, những người nắm bắt kỹ thuật chuyên ngành cao su đã nhận ra một điều rằng: nhiệt độ của khuôn quyết định sản phẩm đó là thành phẩm hay phế phẩm. Chính vì vậy nhóm nghiên cứu chọn đề tai “ Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện trở gia nhiệt khuôn trong ngành cao su ” với mục đích tìm ra phương pháp để khắc phục hiện tượng không ổn định nhiệt độ của khuôn cao su nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm số lượng sản phẩm bị phế đồng thờ tăng năng suất sản xuất. 1.2 MỤC TIÊU CHỌN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện trở gia nhiệt khuôn trong ngành cao su Đề tài nhằm: - Góp phần nâng cao chất lượng hệ thống nhiệt độ của khuôn. - Hạn chế số lượng sản phẩm bị phế. - Nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng năng suất sản xuất. 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU: 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu: - Hệ thống điện trở trong khuôn cao su 1.3.2 Khách thể nghiên cứu: - Khuôn cao su. - Sản phẩm cao su. - Hệ thống điện trở. 1.4 Giả thuyết nghiên cứu: Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện trở gia nhiệt khuôn trong ngành cao su nếu được chế tạo sẽ đáp ứng được nhu cầu về sản phẩm có chất lượng tốt, tăng năng suất chế tạo 1.5Nhiệm vụ nghiên cứu Nhiệm vụ 1: Nghiên cứu cơ sở lý luận của đề tài Nhiệm vụ 2: Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện trở gia nhiệt khuôn trong ngành cao su Nhiệm vụ 3: Thử nghiệm các điện trở đã thiết kế Nhiệm vụ 4: Quan sát, đánh giá và lấy ý kiến của cán bộ kỹ thuật về tính khả thi của đề tài. 1.6 PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU: Trong phạm vi nhỏ này đề tài chỉ được thực hiện tại Công Ty TNHH MTV Cao Su Thống Nhất. Người thực hiện: Người nghiên cứu có thể đảm nhiệm vai trò thiết kế vì có thể nắm được quy trình sản xuất cao su kỹ thuật. 1.7 TÍNH MỚI VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: 1.7.1 Tính mới mẽ của đề tài: Đề tài có các điểm mới: - Tìm hiểu về lĩnh vực điện và cơ khí - Thử nghiệm việc phát triển hệ thống điện trở trong khuôn cao su - Nội dung đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở địng hướng của quá trình thiết kế và chế tạo khuôn cao su hiện nay. Về giá trị thực tiễn, sau khi đề tài hoàn tất sản phẩm của đề tài là cách thiết kế và chế tạo khuôn cao su có hệ thống gia nhiệt bên trong. 1.7.2 Hướng phát triển của đề tài: - Đề tài cần được tiếp tục phát triển hướng đến thiết kế tấc cả các loại khuôn cao su. 1.8 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Để thực hiện đề tài, người nghiên cứu sử dụng các phương pháp sau đây: 1.8.1 PP quan sát: Quan sát chất lượng sản phẩm và hệ thống điện trở. 1.8.2 PP phỏng vấn, điều tra: Thu thập dữ liệu từ phòng quản lý chất lượng và khách hàng về chất lượng sản phẩm sau khi sử dụng hệ thống điện trở mới. Chọn mẫu sản phẩm để kiểm tra chất lượng. 1.8.3 PP thực nghiệm tự nhiên: Thiết kế và chạy thử hệ thống điện trở 1.8.4 PP nghiên cứu tài liệu: Phân tích và tổng hợp tài liệu về các định hướng trong quá trình sản xuất cao su. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Trong quá trình sản xuất sản phẩm cao su kỹ thuật, yêu cầu chất lượng sản phẩm làm ra phải đạt theo tiêu chuẩn của khách hàng như độ nhám, độ bóng bề mặt sản phẩm, dung sai kích thước….Đây là một trong những yêu cầu khắt khe của ngành sản xuất cao su kỹ thuật nó không chỉ phụ thuộc vào chất lượng đầu vào của nguyên liệu cao su, nó còn phụ thuộc rất lớn vào bộ phận chế tạo khuôn, dụng cụ hổ trợ trong quá trình sản xuất. Nắm bắt được tình hình đó nên việc chủ động của bộ phận chế tạo khuôn phải thiết kế, chế tạo hệ thống điện trở gia nhiệt cho khuôn cao su là một vấn đề hết sức cần thiết. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Khái niệm khuôn cao su: Khuôn cao su là loại khuôn ép nóng, được nhồi với áp lực lớn, thường được sử dụng để tạo mẫu nhanh chóng các bộ phận phức tạp, sử dụng nguyên liệu chính là cao su tự nhiên, sau đó được pha chế, theo một số công thức nhất định tùy theo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. 2.2 Đặc điểm của khuôn cao su: Cũng là khuôn, nhưng khuôn cao su khác với khuôn nhựa, khuôn đúc áp lực rất nhiều, so với khuôn nhưa, các lòng khuôn được phải được làm mát thường xuyên và có hệ thồng lói sản phẩm nằm phía trong khuôn, còn khuôn cao su phải được gia nhiệt và nhiệt độ của khuôn phải được duy trì một cách ổn định, nếu trong quá trình lưu hóa, nhiệt độ trong khuôn không đều sẽ dẫn đến hiện tượng tạo bọt khí trong lòng sản phẩm (hiện tượng cao su bị sống).Hiện tượng mất nhiệt trong khuôn cao su xảy ra trong quá trình sản xuất là rất cao, chỉ cần lệch từ 3 đến 5 độ C, cũng đã làm cho sản phẩm trở thành phế phẩm. 2.3 Khái niệm về điện trở. Điện trở là gì ? Ta hiểu một cách đơn giản – Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây, được tính theo công thức sau: R = ρ.L / S Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệuL là chiều dài dây dẫnS là tiết diện dây dẫnR là điện trở đơn vị là Ohm Đơn vị của điện trở : Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ 1KΩ = 1000 Ω 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω Công dụng của điện trở: Được sử dụng để tạo ra nhiệt độ, cung cấp nhiệt cho những hệ thống yêu cầu nhiệt độ cao, nhanh chóng. Chỉ sử dụng điện năng, vì thế không trực tiếp ảnh hưởng đến môi trường, hệ thống gọn nhẹ, dễ kiểm soát. 2.4 Khái niệm nhiệt độ là gì? Nhiệt độ là đại lượng có liên quan chặt chẽ với mức độ nhanh hay chậm của chuyển động hỗn loạn của các phân tử , nhiệt độ là đại lượng đặc trưng cho tính chất vĩ mô của vật, cho sự nhanh hay chậm của các phân tử cấu tạo nên vật đó. 2.5 Các loại đơn vị của nhiệt độ: Trong hệ đo lường quốc tế, nhiệt độ được đo bằng đơn vị Kelvin, kí hiệu là K. Ở Việt Nam và nhiều nước, nhiệt độ được đo bằng độ C. Độ Fahrenheit hay còn được gọi là độ F  2.6 Sự dẫn nhiệt là gì? Dẫn nhiệt là sự truyền nhiệt năng từ phần này sang phần khác của cùng một vật hoặc từ vật này sang vật khác. 2.7 Nhận xét kết quả của các nghiên cứu trước đây: Trước đây bộ phận kỹ thuật chỉ tính toán, chế tạo hệ thống điện trở gia nhiêt cho những bộ khuôn có kích thước nhỏ, đơn giản, nhưng quá trình cải tiến, phát triển ngày càng cao của nhà máy, hiện tại có những khuôn với kích thước lớn hơn, hình dạng sản phẩm phức tạp hơn và vì thế hệ thống điện trở hiện tại trở nên lạc hậu, không còn cung cấp đủ nhiệt độ cho khuôn, dẫn đến năng suất sản xuất bị hạn chế, ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Tuy nhiên có thể dựa vào các nghiên cứu trước đây, để tích lũy kinh nghiệm cho việc chế tạo hệ thống điện trở mới nhằm nâng cao chất lượng nhiệt độ của khuôn cũng như chất lượng sản phẩm. CHƯƠNG 3 VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3.1 Vì sao phải chế tạo hệ thống điên trở mới? - Sự không thỏa mãn của khách hàng về chất lượng, năng suất của sản phẩm. - Yêu cầu sáng kiến, cải tiến của đơn vị sản xuất. 3.2 Tiến trình nghiên cứu: 3.2.1 Các phương pháp nghiên cứu: A.Phương pháp quan sát: Bằng việc quan sát thực tế chất lượng sản phẩm như : bề mặt sản phẩm, mặt phân khuôn, độ bóng của sản phẩm, quan sát sản phẩm bị sống, bị dính vào lòng khuôn dẫn đến hiện tượng sản phẩm phế trở nên nhiều. B.Phương pháp phỏng vấn điều tra: Tham vấn ý kiến của phòng quản lý chất lượng và trực tiếp lấy ý kiến phản hồi của khách hàng về chất lượng và năng suất của sản phẩm. Chọn mẫu sản phẩm để kiểm tra chất lượng. Từ đó đưa ra biện pháp khắc phục những hạn chế đang tồn tại. C.Phương pháp thực nghiệm tự nhiên: Nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống điên trở mới,sau đó đưa vào hoạt động và đánh giá chất lượng của sản phẩm, độ bền của hệ thống điện trở mới, đồng thời kiểm tra độ tin cậy của hệ thống, đánh giá xem nó có bền không? Hiệu quả hay không? Năng suất cao hay thấp… D.Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Áp dụng các loại tài liệu liên quan đến qui trình sản xuất cao su, tài liệu để nghiên cứu chế tạo các loại điện trở, tài liệu hướng dẫn thiết kế khuôn cao su. Cùng với một số phương pháp trên, còn được hỗ trợ bở các cách thông số kinh nghiệm của bộ phận thử mẫu sản phẩm, bộ phận trực tiếp sản xuất, của người vận hành máy,của bộ phận cơ điện… 3.2.2 Thiết kế nghiên cứu: Nhiệm vụ chủ yếu của phần nghiên cứu này là nhằm tạo ra hệ thống điện trở gia nhiệt cho khuôn cao su, sau khi nghiên cứu đi đến bước hoàn tất, sẽ chuẩn bị cho việc lập kế hoạch, qui trình chế tạo. 3.2.3 Các giai đoạn thực hiện nghiên cứu A.Giai đoạn nhận được yêu cầu nghiên cứu: Đây là giai đoạn khởi đầu của quá trình nghiên cứu, thiết kế chế tạo này, nó được xuất phát từ nhu cầu để có được sản phẩm đạt chất lượng cao, thỏa mãn yêu cầu khắt khe của khách hàng, đây là kết quả của một quá trình lâu dài, sau một thời gian sản xuất, bộ phận sản xuất phát hiện ra những vấn đề không hợp lý, hoặc nhận được yêu cầu của khách hàng và phản hồi đến bộ phận kỹ thuật, bộ phận thiết kế, chế tạo khuôn đưa ra phương pháp khắc phục, hoặc cải tiến thêm các chi tiết phụ trợ khác để có thể tạo ra được sản phẩm cóh chất lượng như ý muốn. Đây là ý tưởng tuyệt vời để cho việc chế tạo được thực hiện một cách chính xác, nhanh chóng và hiệu quả. B.Giai đoạn tìm hiểu vấn đề: Giai đọan này là giai đoạn quyết định yêu cầu có thể thực hiện thành công hay không? Nghiên cứu có khả thi không? Và giai đoạn này yêu cầu bộ phận chế tạo phải khảo sát thực tế của các khuôn gặp sự cố, đánh giá mức độ cần cải tiến thêm, xác định những khó khăn gặp phải khi bắt tay vào thực hiện, việc thực hiện nghiên cức có nhr hưởng gì đến qui trình sản xuất hay không? phải hoạch định những kế hoạch cụ thể cần có cho việc nghiên cứu, chế tạo, cải tiến. Phải có thông tin chính xác về điều kiện hoạt động của khuôn, điều kiện kỹ thuật của sản phẩm, yêu cầu về mặt chất lượng của sản phẩm và giá giá thành của sản phẩm…tấc cả quyết định cho việc nghiên cứu sẽ thành công hay thất bại. 3.2.4 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu ở đây được chọn là hệ thống điện trở cây, để tạo được nhiệt độ ổn định, nhanh chóng cho nhưng khuôn có kích thước lớn, biên dạng sản phẩm phức tạp. Loại điện trở thường được dùng là điện trở sứ, nó có cấu tạo đơn giản, dể lắp đặt, có thể đặt âm vào trong lòng khuôn hoặc lõi khuôn. 3.2.5 Cách chọn đối tượng: Điện trở được chọn khi thiết kế phải phù hợp với kết cấu của khuôn cao su, bởi vì khuôn cao su có kết cấu rất khác so với khuôn nhựa, nên việc chọn loại điện trở nào phải phụ thuộc vào kết cấu của từng loại khuôn đó. ở đây nhóm nghiên cứu chọn lại điện trở khô, vì đây là lạo điện trở có tính lưu động, dể mua được ngoài thị trường. Các sản phẩm cao su trong quá trình lưu hóa, phải được giữ ở một nhiệt định, không được làm mất nhiệt của khuôn, tiêu chuẩn nhiệt độ trung bình của khuôn cao su là 170 độ C, nhưng chỉ với những sản phẩm đơn giản, ta mới đạt được độ cân bằng nhiệt trong lòng khuôn. Còn với những khuôn với kích thước lớn, cần phải có sự hỗ trợ nhiệt từ thiết bị gia nhiệt khác, rất mất thời gian, đôi khi còn gặp phải sự mất nhiệt trong quá trình tạo nhiệt. CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH 4.1 Dữ liệu và phân tích dữ liệu thu thập được: Thu thập được thông tin từ sản phẩm, sản phẩm bị dính trong khuôn vì thiếu nhiệt, bề mặt sản phẩm bị sần sùi vì thiếu nhiệt, bộ lõi khuôn đang sản xuất được làm bằng vật liệu Nhôm, vì thế mức độ hao tổn nhiệt độ là khá cao, vì vậy trước tiên phải chọn lại vật liệu của lõi. Tiêu chuẩn nhiệt độ của khuôn phải đạt từ 170 C,nhưng trong quá trình theo dõi, khuôn không đạt mức nhiệt độ này,và hiện tại lõi khuôn đang được gia nhiệt bằng cách sử dụng lò hấp, điều này không thuận tiện cho việc gia nhiệt và giữ nhiệt độ của lõi khuôn, dẫn đến tình trạng sản phẩm bị sống, dính vào khuôn. Vì thế phải chế tạo lõi mới, bên trong có gắng điện trở trực tiếp. Như thế sẽ khắc phục được hiện tượng thiếu hụt nhiệt độ. 4.2 Kết quả của phân tích: Sau khi phân tích các dữ liệu thu thập được, và xác định rằng vấn đề này khả thi và có thể giải quyết được, có thể chế tạo được hệ thống điện trở mới trực tiếp trên lõi khuôn, người nghiên cứu đã bắt tay vào công việc chế tạo mới hệ thống điện trở gia nhiệt này. Nếu nghiên cứu này thành công, có thể sẽ áp dụng cho tấc cả những khuôn có kích thước lớn, đồng thời sẽ được áp dụng cho những khuôn sắp chế tạo trong tương lai. 4.3 Hình ảnh trong quá trình phân tích: Điện trở cây Điện trở mô phỏng khi thiết kế. Hệ thống lõi mới được gắng thêm điện trở Lắp ghép điện trở vào lõi khuôn Kết Luận Nghiên cứu này đã được thực hiện tại công ty nơi người báo cáo làm việc, đã được đưa vào hoạt động một cách thành công, các sản phẩm làm ra đều đạt chất lượng tốt. Nhưng vì tính chất công việc nên nó không được viết thành báo cáo, mà chỉ được nhận yêu cầu phải chế tạo nhanh chóng, vì thế trong quá trình viết cáo cáo, còn có những hạn chế về từ ngữ, cách truyền đạt trong bài báo cáo, kính mong thầy và các bạn bổ sung thêm, để bài báo cáo trở nên hoàn thiện hơn. Chân thành cám ơn. Tài liệu tham khảo: Thư viện thiết kế khuôn cao su – Công Ty TNHH MTV Cao Su Thống Nhất ( lưu hành nội bộ) Qui trình chế tạo hệ thống điện trở gia nhiệt – Công Ty TNHH MTV Cao Su Thống Nhất ( lưu hành nội bộ) Hồ sơ theo dõi lưu hóa sản phẩm cao su – Công Ty TNHH MTV Cao Su Thống Nhất ( lưu hành nội bộ)