Công nghệ ép phun nhựa

Công nghệ ép phun nhựa

Giới thiệu về công nghệ ép phun nhựa

  • Ép phun là công nghệ sản xuất sản phẩm bằng cách phun vật liệu nóng chảy vào khuôn đúc. Quá trình ép phun có thể thực hiện được trên nhiều loại vật liệu, phần lớn là kim loại (thường được gọi là đúc áp lực), thủy tinh, vật liệu đàn hồi, vật liệu pha trộn, và phổ biến nhẩt là nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn. Vật liệu được cho vào một thùng nóng, trộn đều (sử dụng một hệ thống trục vít) và phun vào khuôn, làm nguội và đông đặc thành hình dạng của lòng khuôn. Các khuôn sau khi được thiết kế, sẽ được chế tạo bởi những người thợ làm khuôn, vật liệu chế tạo khuôn thường là kim loại (thép, nhôm) sau đó được gia công chính xác để đạt được hình dạng yêu cầu. Công nghệ ép phun được sử dụng rộng rãi trong sản xuất,từ những chi tiết nhỏ đến toàn bộ tấm khung xe. Những tiến bộ trong công nghệ in 3D, sử dụng photopolymer, loại vật liệu không chảy trong quá trình ép phun có thể được dùng để sản xuất những khuôn phun đơn giản.
  • Các chi tiết đúc phải được thiết kế tỉ mỉ để quá trình đúc diễn ra được thuận lợi; vật liệu đúc, hình dạng, các đặc điểm yêu cầu của chi tiết, vật liệu khuôn và các thuộc tính máy tạo khuôn phải được tính toán cẩn thận. Điều này tạo nên tính linh hoạt của công nghệ ép phun.

Giới thiệu về công nghệ ép phun

Lịch sử hình thành

Máy phun ép được sáng chế đầu tiên tại Mỹ vào năm 1872 bởi hai anh em John Wesley Hyatt và Isaiah. Chiếc máy này thô sơ hơn so với cái thiết bị hiện đại, nó hoạt động như một kim tiêm lớn, dưới tác dụng của piston, nhựa thông qua xy lanh được nung nóng và bơm vào khuôn.

Các nhà khoa học người Đức Arthur Eichengrün và Theodore Becker đã khám phá ra các dạng cellulose acetate hòa tan đầu tiên vào năm 1903, khó cháy hơn cellulose nitrate và dễ phun ép. Arthur Eichengrün phát triển máy ép phun đầu tiên năm 1939 và được cấp bằng sáng chế khuôn ép nhựa acetate cellulose dẻo.

Chiến tranh thế giới thứ II đã mở ra nhu cầu rất lớn về các sản phẩm rẻ và được sản xuất hàng loạt. Năm 1946, nhà phát minh người Mỹ James Watson Hendry đã chế tạo máy bơm trục vít đầu tiên, cho phép kiểm soát chính xác hơn tốc độ phun và chất lượng của các sản phẩm được sản xuất. Máy này còn có thể hòa trộn nguyên liệu trước khi phun, để nhựa màu hoặc các nhựa tái chế được hòa trộn. Năm 1970, Hendry đã phát triển hệ thống ép phun có trợ khí đầu tiên, giúp làm nguội nhanh các sản phẩm phức tạp. Điều này giúp cải thiện các tính linh hoạt thiết kế cũng như độ cứng của các sản phẩm được sản xuất nhưng vẫn tiết kiệm được chi phí, nhiên liệu, nguyên liệu và lượng chất thải thải ra. Năm 1990, khuôn nhôm được sử dụng rộng rãi. Ngày nay, các máy bơm trục vít chiếm phần lớn trong các máy ép phun nhựa.

Công nghệ ép phun nhựa sản xuất các nút ấn sử dụng trong ô tô, y tế, hàng không – vũ trụ, hàng tiêu dùng, đồ chơi, hệ thống ống nước, bao bì và xây dựng.

Các ứng dụng

Công nghệ ép phun được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt trong ngành sản xuất nhựa, là phương pháp lý tưởng để sản xuất các vật thể lớn có cùng khối lượng. Ngoài ra, công nghệ ép phun còn được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bao bì, nắp chai, phụ tùng ô tô, linh kiện, dây cuộn, nhạc cụ, bàn ghế, chi tiết máy (có cả bánh răng),…

ung dung

Đặc điểm công nghệ

cong nghe ep phun

Ép phun sử dụng ram piston hoặc piston dạng trục vít để bơm vật liệu nóng chảy vào khuôn, hóa cứng đạt hình dạng của lòng khuôn. Phương pháp này thường được dùng để xử lý nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn với khối lượng lớn hơn nhiều so với lúc trước.

Nhựa nhiệt dẻo phổ biến do có các tính chất phù hợp với công nghệ ép phun, chẳng hạn như dễ tái chế và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, dễ mềm và chảy khi tiếp xúc với nhiệt. Nhựa nhiệt dẻo cũng an toàn hơn nhựa nhiệt rắn, khi nhựa nhiệt rắn không được phun ra kịp thời, có thể gây ra sự lưu hóa, các van kiểm soát bị dính chặt dẫn đến hư hỏng thiết bị.

Việc phun ép nguyên liệu với áp lực cao vào khuôn sẽ hình thành khối nhựa có hình dạng mong muốn. Khuôn có thể là một khoang hoặc gồm nhiều khoang. Đối với khuôn có nhiều khoang, các khoang có thể giống nhau hoặc khác biệt nhau tạo ra nhiều chi tiết trong một chu kì phun. Vật liệu làm khuôn thường là thép công cụ, khuôn thép không gỉ và nhôm cũng phù hợp với một số ứng dụng nhất định. Cụ thể là, các chi tiết có khối lượng lớn hoặc các bộ phận có dung sai nhỏ, thường không dùng khuôn nhôm, vì chúng có cơ tính kém, dễ bị ăn mòn, hư hỏng và biến dạng trong quá trình phun, chính vì thế, khuôn nhôm rất có hiệu quả trong sản xuất các chi tiết nhỏ, nhẹ cùng với chi phí thiết kế chế tạo khuôn và thời gian sản xuất được giảm đáng kể. Nhiều khuôn thép được thiết kế để sản xuất ra hàng triệu chi tiết, bộ phận trong tuổi thọ của chúng và chi phí lên đến hàng trăm nghìn đô la.

Khi đúc nhựa nhiệt dẻo, các viên nguyên liệu từ phễu nạp được đưa vào rãnh vít và được chuyển về phía trước đi vào vùng đốt nóng. Khi vào thùng đốt nóng, nhiệt độ tăng và lực Van der Waals bị suy yếu do khoảng cách các phần tử tăng lên vì giãn nở nhiệt, quá trình này khiến vật liệu bị nóng lên và chuyển dần đến trạng thái chảy nhớt đi đến đầu phun. Trục vít đấy nguyên liệu về phía trước, hòa trộn và đồng nhất phân bố nhiệt độ, độ nhớt của nhựa, giảm thời gian gia nhiệt bằng cách cắt nghiền vật liệu và thêm vào một lượng nhiệt ma sát đáng kể. Vật liệu đã trộn tiến đến van kiểm soát và tập hợp thành những khối được gọi là một shot. Shot là khối vật liệu điền đầy khuôn (khoảng 10% khối lượng shot được dùng để bù lại độ co ngót và làm lớp đệm ngăn không để vít rơi ra ngoài, truyền lực từ trục vít đến lòng khuôn). Khi đã điền đầy, vật liệu bị ép ở áp suất và vận tốc lớn vào khoang định hình. Để tránh áp suất tăng đột ngột, quy trình này sử dụng một vị trí chuyển khi khoang được điền đầy 95-98% thì trục vít chuyển từ vận tốc không đổi sang giữ áp lực không đổi. Thời gian phun ép thường dưới 1 giây. Khi trục vít chạm đến vị trí chuyển, đặt một áp lực đóng hoàn thành quá trình điền khuôn và bù co ngót nhiệt, áp lực này tương đối cao đối với nhựa nhiệt dẻo. Lực này được đặt đến khi các cửa vào bị hóa cứng, do có kích thước nhỏ, nên các cửa này thường hóa cứng sớm nhất. Khi cửa vào đã cứng, trục vít lui lại và lấy nguyên liệu cho chu kỳ tiếp theo. Thời gian làm nguội được rút giảm đáng kể bằng việc sử dụng các đường dẫn làm mát tuần hoàn từ nước hoặc dầu từ máy điều chỉnh nhiệt độ. Đến nhiệt độ nhất định, các khuôn sẽ mở ra đẩy các chi tiết về phía trước, sau đó đóng lại là quy trình được lặp lại.

Với một khuôn có hai shot, hai vật liệu riêng biệt được kết hợp thành một. Kiểu ép phun này được dùng để tăng tính mượt của nút bấm, cho sản phẩm nhiều màu sắc hay các chi tiết có nhiều đặc tính hiệu suất.

Đối với nhựa nhiệt rắn, nhất là hai thành phần hóa học khác nhau được bơm vào thùng, ngay lập tức xảy ra các phản ứng hóa học, liên kết chúng thành một mạng lưới phân tử, trở thành chất rắn dẻo. Sự biến cứng của chúng trong bể phun và rãnh vít có thể dẫn đến các hậu quả về tài chính, do đó, việc giảm thiểu lượng tồn nhựa nhiệt rắng trong bể phun là vấn đề rất quan trọng. Có thể giảm thời gian tồn đọng bằng cách giảm sức chứa của bể phun và tối đa hóa thời gian của các chu kỳ. Để tăng tốc độ phản ứng, rút ngắn thời gian hóa rắn, người ta đã sử dụng một loạt các biện pháp cách nhiệt, phun lạnh. Sau khi hóa rắn, các van sẽ bị đóng và các tiền hóa chất được tiêm vào, khuôn được mở và giải phóng các chi tiết đúc. Sau đó đóng khuôn và quy trình lặp lại.

Quá trình chèn khuôn là quá trình kết hợp các chi tiết đúc vào khoang, phun vật liệu vào để định hình và đông đặc chúng, tạo thành chi tiết có nhiều thành phân vật liệu. Ví dụ như các chi tiết bằng nhựa có các đầu vít kim loại nhô ra, cho phép tháo lắp liên tục. Kỹ thuật này còn được ứng dụng để in trong khuôn và nắp phim gắn vào các hộp nhựa đúc.

Các loại nhựa phù hợp

Các loại nhựa thường dùng trong ép phun là nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn và một số chất đàn hồi. Các vật liệu có sẵn thường là kim loại hoặc hỗn hợp vật liệu, do đó, các nhà thiết kế có thể lựa chọn ra vật liệu có đặc tính phù hợp nhất. Các tiêu chí chọn vật liệu dựa trên độ cứng, mô đun đàn hồi, khả năng chịu uốn, độ bền nhiệt và hấp thụ nước, các yêu cầu thiết kế cũng như chi phí sản xuất, mỗi vật liệu đều có thông số khác nhau nên cần được tính toán, cân nhắc. Các nhựa nhiệt dẻo là nylon, polyethylene và polystyrene. Nhựa nhiệt rắn là epoxy và phenolic.

Trang thiết bị

Một máy ép phun gồm phễu cấp nguyên liệu, ống tiêm hoặc một piston rãnh xoắn ốc và bộ phận làm nóng. Máy ép được đánh giá dựa trên sức tải, tức là số lần lực siết mà máy có thể thực hiện được. Lực này giúp cố định khuôn trong quá trình phun. Nếu nhựa phun vào quá cứng, lực phun vào khuôn cần phải rất lớn do đó cần kẹp chặt khuôn để quá trình có thể diễn ra thuận lợi. Giá trị của lực phụ thuộc vào vật liệu và kích thước các chi tiết. Các kích thước lớn hơn đòi hỏi lực siết lớn hơn.

Khuôn đúc

Việc lựa chọn vật liệu chế tạo khuôn thường mang tính kinh tế, các khuôn thép tốn nhiều chi phí hơn nhưng tuổi thọ dài của chúng sẽ bù lại được kinh phí ban đầu và sản xuất nhiều chi tiết hơn trước khi chúng bị mòn. Thép hóa tốt ít bị mài mòn, phù hợp với các yêu cầu chi tiết có khối lượng nhỏ, hoặc các bộ phận lớn hơn, độ cứng điển hình là  HRC = 38÷ 45. Sau khi gia công, khuôn được xử lý nhiệt để đảm bảo tuổi thọ và khả năng chống mài mòn, độ cứng thường là HRC = 50÷60. Khuôn nhôm có thể tiết kiệm chi phí bằng việc có thể đúc được hàng trăm ngàn chi tiết khi được thiết kế và gia công bởi các thiết bị máy tính hiện đại. Hợp kim đồng beryllium được sử dụng khi yêu cầu đúc đòi hỏi thải nhiệt nhanh. Các khuôn có thể được sản xuất bằng máy CNC hoặc các quy trình gia công tia lửa điện.

khuon kim loai

Hình ảnh thực tế về khuôn của một mẫu nhựa

Thiết kế khuôn đúc

Khuôn đúc gồm hai bộ phận chính: khuôn ép (mặt A) và khuôn đẩy (mặt B), hay còn gọi là khuôn âm và khuông dương. Nhựa dẻo theo cuống phun qua vòi phun và đi vào lòng khuôn. Cuống phun là chỗ nối giữa vòi phun và kênh nhựa, có nhiệm vụ đưa dòng nhựa từ vòi phun của máy đến kênh dẫn hoặc trực tiếp đến lòng khuôn.

Lượng nhựa cần thiết để điền đầy các cuống phun, các kênh dẫn và khoang được gọi là một “shot”. Không khí bị kẹt có thể thoát ra qua các lỗ thông hơi được nối tại mặt phân chia khuôn, xung quanh pin đẩy,… Nếu không khí không thể thoát ra, chúng sẽ bị nén bởi sức ép từ vật liệu gây ra các khuyết tật không mong muốn và có thể bị nén đến gây cháy đến vật liệu.

Để đưa sản phẩm ra khỏi khuôn đúc, khuôn thường có một góc trống để dễ dàng lấy sản phẩm ra khỏi khuôn. Góc trống không đủ lớn có thể gây ra các biến dạng hoặc hư hỏng cho chi tiết. Khoảng trống này phụ thuộc vào  độ sâu của lòng khuôn; khuôn càng sâu, thì càng cần góc trống này. Độ co ngót vật liệu cũng được tính để xác định góc trống của khuôn. Nếu bề mặt quá mỏng, chi tiết đúc sẽ bị co lại bám trên lõi khi làm mát, và các sản phẩm có thể bị cong vênh, xoắn, lồi lõm hoặc nứt khi khoang được tách ra.

Hệ thống làm mát tiêu vận chuyển các chất làm mát (thường là nước) qua các ống nối với tấm khuôn nhằm hấp thụ nhiệt tỏa ra và giữ khuôn ở nhiệt độ thích hợp để quá trình biến cứng của vật liệu đạt hiệu quả nhất.

Nhằm dễ bảo trì và thông hơi, các khoang, lõi thường được chia thành nhiều phần, còn được gọi là chèn, các khối phụ cũng được gọi là chèn. Bằng cách thay thế, chèn thêm hoặc hoán đỏi, một khuôn có thể đúc được các dạng khác nhau của cũng một chi tiết.

Các chi tiết phức tạp hơn thì khuôn đúc càng phức tạp. Có một hệ thống Silde (bệ trượt) đi vào khoang đẩy chi tiết nhô ra. Khi khuôn được tách ra, bệ trượt bị kéo đi khỏi phần nhựa bởi các “chốt nghiêng” cố định trên phần khuôn cố định. Các chốt này chạm vào bệ trượt khiến bệ lùi lại khi phần khuôn di động mở ra. Chi tiêt được giải phóng khỏi khuôn và khuôn đóng lại, các bệ trượt chuyển động về phía các chốt nghiêng.

Một số khuôn đúc cho phép đúc lại các chi tiết đã được tạo ra trước đó, tạo một nền nhựa mới xung quanh chi tiết đó, được gọi lại Overmould. Hệ thống này được dùng sản xuất lốp xe, bánh xe.

Khuôn hai hay nhiều tấm được thiết kế để “overmould” trong một chu kỳ đúc và phải được xử lý hai hoặc nhiều hơn các đợt ép phun đặc biệt. Quy trình ép phun này được thực hiện hai lần và do đó ít lỗi rìa mép hơn. Đầu tiên, vật liệu gốc được đúc ra hình dáng cơ bản, sau đó, vật liệu thứ hai với màu sắc khác vật liệu gốc được phun vào các khoảng trống. Các nút bấm, chìa khóa được sản xuất bởi quy trình này có những đánh dấu không bị mòn đi khi sử dụng lâu dài.

Ép phun có thể tạo ra được nhiểu chi tiết giống nhau trong  một lần phun (single shot). Số “bản in” trong khuôn này thì không được gọi là lỗ hổng. Một số khuôn sản xuất số lượng lớn (như nắp chai) có thể lên đến hơn 128 lòng khuôn.

Bảo quản

Các nhà sản xuất tốn khá nhiều chi phí để bảo quản các khuôn tùy chỉnh lâu dài. Nhiệt độ và độ ẩm hoàn hảo đảm bảo tuổi thọ của mỗi loại khuôn. Các khuôn tùy chỉnh như khuôn ép cao su được bảo quản trong môi trường kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm thích hợp để tránh bị cong vênh.

Vật liệu chế tạo

Thép dụng cụ thường được sử dụng. Thép mềm, nhôm, niken hay epoxy chỉ phù hợp cho chạy mẫu thử hoặc các quy trình sản xuất rất ngắn. Nhôm cứng hiện đại (thường là các hợp kim 7075 và 2024) với các thiết kế khuôn phù hợp dễ dàng làm khuôn có khả năng đúc hơn 100 000 chi tiết  với chế độ bảo dưỡng phù hợp.

vat lieu che tao

Sản xuất

Hai phương pháp chế tạo khuôn chính là: phương pháp gia công tiêu chuẩn và EDM. Phương pháp gia công tiêu chuẩn từng là phương pháp chế tạo khuôn theo dạng thông thường. Với sự phát triển của công nghệ, gia công CNC trở thành phương tiện chủ yếu để tạo các khuôn mẫu phức tạp với độ chính xác cao hơn và tiết kiệm thời gian hơn so với phương pháp truyền thống.

Phương pháp gia công tia lửa điện (EDM) dần được sử dụng rộng rãi, cũng như gia công các hình dạng khó thực hiện, hoặc định hình các khuôn cứng  mà không qua xử lý nhiệt. EDM là một quá trình đơn giản, trong đó có một điện cực (đồng hoặc graphite đã được ngâm trong dầu hỏa) được đưa rất chậm vào bề mặt khuôn. Sự nghịch đảo điện cực của điện áp đặt vào giữa công cụ và khuôn gây ra sự xói mòn và tạo thành bề mặt yêu cầu.

Chi phí

Số lượng khoang đúc tương quan trực tiếp với chi phí đúc. Số lượng khoang ít hơn, ít dụng cụ hơn dẫn đến chi phí sản xuất ban đầu sẽ thấp hơn.

Vì số lượng khoang đúc đóng một vai trò quan trọng, đó chính là sự phức tạp của thiết kế sản phẩm đúc. Sự phức tạp này bao gồm nhiều yếu tố như bề mặt, dung sai, ren ngoài hoặc ren trong, fine detailing hoặc số lần cắt xén. Cụ thể, các vết cắt hay các đặc tính bổ sung của công cụ sẽ làm tăng chi phí khuôn cũng như bề mặt lõi và lòng khuôn cũng sẽ ảnh hưởng đến chi phí sản xuất.

Ép phun cao su tạo ra sản phẩm có độ bền cao, khiến nó trở thành phương pháp đúc hiệu quả và tiết kiệm nhất. Quá trình lưu hóa thích hợp giúp kiểm soát nhiệt độ chính xác và giảm đáng kể vật liệu thải ra.

Quá trình phun

Trong ép phun, nhựa được đưa vào bể nóng qua phễu. Nhựa được đưa về phía trước bởi piston dạng trục vít, nhựa vào buồng nóng và bắt đầu chảy. Nhựa lỏng được đẩy qua vòi phun vào lòng khuôn thông qua các kênh dẫn và cửa vào. Khuôn vẫn còn lạnh nên nhựa biến cứng ngay khi được điền đầy.

Chu trình ép phun

Trình tự các sự kiện xảy ra trong ép phun nhựa được gọi là chu trình ép phun. Chu trình bắt đầu khi khuôn đóng lại, sau đó nhựa được tiêm vào lòng khuôn. Khi khuôn được điền đầy, áp suất được duy trì để bù đắp sự co ngót vật liệu. Trục vít quay, lấy shot tiếp theo đến đầu trục, chuẩn bị cho lần phun tiếp theo. Sau khi được làm mát thích hợp, khuôn mở ra chi tiết được đẩy ra ngoài.

Khoa học và truyền thống

Phương pháp đúc truyền thống sử dụng một áp suất không đổi  để điền đầy và nén khuôn, cho phép có sự thay đổi lớn về kích thước từ chu kỳ này đến chu kỳ khác. Phổ biến hơn là khuôn tách rời tiên phong bởi RJG Inc. Trong phương pháp này, việc phun nhựa được tách thành các giai đoạn để kiểm soát kích thước chi tiết tốt hơn sự nhất quán giữa các chu kỳ. Ban đầu, lòng khuôn được phun đầy khoảng 98% bằng cách điều khiển tốc độ phun, máy sẽ tự động chuyển từ điều khiển vận tốc sang điều khiển áp suất, tại thời điểm vận tốc đạt áp suất mong muốn lòng khuôn được nén dưới áp suất không đổi. Điều này khiến việc kiểm soát kích thước được tốt hơn từ 1/1000 inch hoặc hơn thế nữa.

Các quy trình ép phun khác

Mặc dù hầu hết các quy trình ép phun đều diễn ra như đã mô tả, nhưng có một số dạng đúc khác quan trọng, như:

  • Đúc chết
  • Ép phun kim loại
  • Ép phun tường mỏng
  • Ép cao su silicone lỏng
  • Ép phun phản ứng

Giải quyết sự cố

Trong lĩnh vực ép phun, xử lý sự cố thường được thực hiện bằng cách kiểm tra các chi tiết bị lỗi, tìm ra các khuyết tật và giải quyết các lỗi này với thiết kế khuôn mẫu hoặc chính quá trình phun đó. Các thử nghiệm thường được thực hiện trước khi đưa vào sản xuất nhằm dự đoán các khuyết tật, xác định các thông số kỹ thuật thích hợp sử dụng trong quá trình phun.

Khi điền đầy một khuôn mới mà không biết kích thước phôi, người ta thực hiện các thử nghiệm trước khi đưa vào vận hành sản xuất. Bắt đầu với một lượng phôi nhỏ điền đầy 95 – 99% lòng khuôn, sau đó dùng một áp lực giữ cho đến khi quá trình biến cứng tại cổng vào diễn ra, các định khối lượng của chi tiết. Khi trọng lượng không thay đổi có nghĩa là cửa vào đã biến cứng và không thể tiêm vật liệu vào nữa. Thời gian cửa vào biến cứng rất quan trọng, liên quan đến xác định chu kỳ phun, chất lượng và tính đồng nhất của sản phẩm, là vấn đề mang tính kinh tế trong sản xuất. Áp lực này được tăng lên cho đến khi chi tiết đạt trọng lượng yêu cầu.

Các khuyết điểm của đúc

  • Phồng rộp: bề mặt sản phẩm phồng lên. Nguyên nhân: vật liệu hoặc công cụ quá nóng do làm mát chưa đủ.
  • Hiệu ứng mối hàn: Các vùng cháy màu nâu hoặc đen nơi bọt khí bị kẹt hoặc nằm cách xa cửa vào. Nguyên nhân: do tốc độ phun quá cao, công cụ thiếu lỗ thông hơi.
  • Các vệt màu: Màu sắc ban đầu bị thay đổi. Nguyên nhân: do các hạt nhựa màu không được pha trộn đúng cách hoặc bị trộn lẫn với màu vật liệu đã sử dụng trước đó tồn đọng trong vòi phun hoặc các van kiểm soát.
  • Tạp chất: Các vật liệu khác không liên quan xuất hiện trong sản phẩm. Nguyên nhân: do vật liệu tái chế kém chất lượng hoặc do bụi hoặc các mảnh vụn vật liệu.
  • Bị phân lớp: Bề mặt bị bong tróc thành phiến, vảy. Nguyên nhân: do vật liệu không sạch, ví dụ ABS trộn với PP rất nguy hiểm, vì tính an toàn kém vì các lớp vật liệu không thể bám dính.
  • Sản phầm bị bavia: Các lớp vật liệu dư thừa nhô ra khỏi chi tiết. Nhuyên nhân: Khuôn bị nén quá chặt hoặc mặt phân chia của dụng cụ bị hỏng. Tiêm quá nhiều vật liệu hoặc tốc độ phun quá lớn, bụi bẩn và tạp chất…
  • Bề mặt sần sùi: Trên bề mặt sản phẩm có các hạt sần lên (hoặc vật liệu bị cháy). Nguyên nhân: các phần tử dính trên bề mặt dụng cụ, vật liệu lẫn tạp chất hoặc các mảnh vụn trong bể…
  • Các đường vân: Các đường gợn sóng xuất hiện theo chiều dòng chảy. Nguyên nhân: Tốc độ phun quá chậm (nhựa bị làm nguội trong quá trình phun).
  • Các đường vằn: Các vòng trong bao quanh miệng chi tiết là vấn đề thường thấy. Nguyên nhân: do tốc độ phun quá nhanh, các cửa vào, kênh dẫn, cuống dẫn quá nhỏ, hoặc nhiệt độ nóng chảy quá thấp.
  • Cấn do pin đẩy: Sản phẩm bị cấn và nhô lên ở vị trí pin đẩy tạo nên dị dạng bất thường. Nguyên nhân: thiết kế kém, vị trí cửa vào hoặc kênh dẫn đặt quá cao.
  • Đường kết nối: Các đường vân nhỏ xuất hiện ở mặt lưng sản phầm, trông như một đường thẳng. Nguyên nhân: Do một lý do nào đó mà nhựa được chia ra làm các hướng khác nhau để điền đầy lòng khuôn và các dòng chảy này hợp nhất lại trên một đường gọi là đường kết nối hay đường hàn. Thông thường nhựa nóng chạy khi tạo hình sản phẩm sẽ được đốt nóng chảy hoàn toàn và hòa tan vào nhau khi tạo hình nhưng khi tách ra các dòng chảy khác nhau thì lớp vật liệu phía trước của dòng chảy có xu hướng nguội hơn so với bên trong dòng chảy. Khi 2 lớp vật liệu này tiếp xúc với nhau thì không được hòa tan hoàn toàn.
  • Biến chất nhựa: Nhựa bị thủy phân, ô xy hóa,… Nguyên nhân: thừa nước trong nguyên liệu, nhiệt độ thùng nóng quá cao, tốc độ cắt quá nhanh dân đến nhiệt độ cắt cao, vật liệu bị giữ trong thùng nóng quá lâu.
  • Lõm bề mặt: hiện tượng sau khi ép nhựa, bề mặt sản phẩm xuất hiện một số vị trí lõm xuống. Nguyên nhân: Thời gian giữ, áp lực quá thấp, thời gian làm mát quá ngắn, vật liệu hoặc thành sản phầm quá dày.
  • Thiếu liệu: là hiện tượng vật liệu không thể điền dầy lòng khuôn, dẫn đến sản phẩm sau khi ép bị khuyết tật, dị dạng. Nguyên nhân: thiếu hụt vật liệu, tốc độ phun hoặc áp lực quá thấp, khuôn quá lạnh và thiếu lỗ thoáng khí.
  • Các sọc màu bạc: thường xuất hiện dọc theo hướng dòng chảy, nhưng tùy thuộc vào loại và màu sắc vật liệu mà chúng được xem như các bọt bong bóng nhỏ bị mắc kẹt. Nguyên nhân: độ ẩm quá cao, hơi nước sinh ra trong quá trình chảy.
  • Bọt khí, rổ khí: các lỗ trên chi tiết. Nguyên nhân: Lực ép chưa đủ; phun quá nhanh không kịp hình thành các cạnh của chi tiết; độ kin, khít, chính xác giữa các tấm khuôn không cao khiến khí lọt vào, hệ thống thoát khí không tốt.
  • Cong vênh: sản phẩm bị biến dạng. Nguyên nhân: quá trình làm mát quá ngắn, vật liệu quá nóng, dụng cụ không được làm mát, nhiệt độ nước không phù hợp, do vật liệu co ngót.
  • Nứt: sản phẩm xuất hiện các vết nứt. Nguyên nhân: do hiện tượng các lực bên ngoài tác động như do lực đẩy của pin, do va chạm các sản phẩm với nhau, do sự tác động vô tình của máy móc – con người hoặc sản phẩm bị kẹt lại do thoát khuôn không tối ưu, các ứng suất phát sinh bên trong vật liệu, do sự co rút của nhựa tác động một ứng suất tập trung lớn tại các vị trí có góc sắc nhọn.

Dung sai

Dung sai là độ lệch của các thông số như kích thước, trọng lượng, hình dạng, góc nghiêng,.. Có các khoảng giới hạn dung sai dựa vào các quy trình sử dụng. Ép phun thông thường có dung sai IT=9÷14. Đối với nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn là ±0.008 đến ±0.002 inch.  Dung sai cho đường kính và các đối tượng tuyết tính trong các ứng dụng chuyên biệt sản xuất hàng loạt là ±5mm. Bề mặt cuối cùng đạt được là 0.05÷0.1mm.

Yêu cầu về năng lượng

Năng lượng cần thiết cho quá trình ép phun phụ thuộc vào nhiều yếu tố và vật liệu được sử dụng. Manufacturing Processes Reference Guide nêu rõ, năng lượng này phụ thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu, điểm nóng chảy, độ dẫn nhiệt, kích thước vật liệu và tốc độ đúc. Ví dụ tham khảo:

Vật liệuKhối lượng riêngNhiệt độ nóng chảy(°F)Nhiệt độ nóng chảy(°C)
Epoxy1.12 to 1.24248120
Phenolic1.34 to 1.95248120
Nylon1.01 to 1.15381 to 509194 to 265
Polyethylene0.91 to 0.965230 to 243110 to 117
Polystyrene1.04 to 1.07338170

 

Đúc tự động

Tự động có nghĩa là các bộ phận nhỏ trong chi tiết cho phép hệ thống kiểm tra tự động để quá trình kiểm tra số lượng lớn các chi tiết diễn ra nhanh hơn. Ngoài việc lắp đặt hệ thống kiểm tra trên thiết bị tự động,robot đa trục có thể tách các chi tiết ra khỏi khuôn và đưa chúng đến quy trình khác.

Cụ thể, robot đảm nhiệm tách các chi tiết ra khỏi khuôn ngay sau khi được tạo ra cũng như một hệ thống giám sát. Sau đó đưa chúng đến một vị trí cố đinh hoặc hệ thống kiểm tra. Lựa chọn phụ thuộc vào loại sản phẩm và các bố trí dây chuyền sản xuất. Hệ thống giám sát gắn trên robot tăng cường kiểm soát chất lượng của các sản phẩm đúc. Một rôbot có thể xác định chính xác kích thước các thành phần kim loại và nhanh hơn cả con người.

BÀI VIẾT LIÊN QUAN

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.