Các lỗi khuyết tật thường gặp trên sản phẩm ép nhựa bao gồm:

1. Cong vênh (Warpage)
2. Lõm bề mặt (Sink marks)
3. Thiếu liệu (Short Shots)
4. Bọt khí – rỗ khí (Air trap, Vacuum Voids)
5. Vết nứt (Crack)
6. Ba via (Burr)
7. Đường hàn nhựa (Weld lines)
8. Đường chảy liệu (Surface Delamination)
9. Cấn do pin đẩy (Jetting)
10. Trầy xước (Flash)

Bài viết do BKMech sưu tầm và biên soạn lại này nhằm chia sẻ với mọi người các lỗi khuyết tật thường gặp phải trên sản phẩm ép nhựa. Đồng thời cũng chia sẻ một số cách thường sử dụng để khắc phục các lỗi kể trên. Toàn bộ nội dung bài viết được viết lại từ kinh nghiệm của cá nhân nên chắc chắn còn rất nhiều lỗi sản phẩm ép phun chưa biết đến hoặc chưa được gặp trong thực tế sản xuất sản phẩm nhựa. Nếu bạn đọc thấy thiếu sót hoặc có kinh nghiệm gì muốn được chia sẻ, BKMech rất mong nhận được đóng góp ý kiến!

Sản phẩm ép nhựa thường gặp các dạng khuyết tật, lỗi sau đây:

1. Cong vênh (Warpage)

Mô tả: Cong vênh là hiện tượng mà sản phẩm nhựa sau khi ép xong, đưa ra ngoài môi trường tự nhiên bị cong, vênh so với thiết kế. Khuyết tật này thường thấy ở những sản phẩm nhựa dạng tấm dài, dạng bưởng trên ô tô,…

Nguyên nhân gây ra cong vênh sản phẩm nhựa:

– Thường là do bản thân sản phẩm bị co ngót quá lớn, co ngót không đều giữa các phần dẫn đến cơ chế tác động của ứng suất dư (residual stresses) tạo thành trong quá trình ép. Mức độ cong vênh phụ thuộc vào hệ số co ngót của nguyên liệu.

-Các nguyên nhân khác như:

• Độ dày sản phẩm không đồng nhất, thiếu gân tăng cứng(đối với các sản phẩm dạng hộp, có thành mỏng và kích thước tương đối lớn)
• Hình dạng, vị trí, số lượng, vị trí đặt kênh dẫn nhựa (channel), vị trí cổng phun (gate) không thích hợp.

Khắc phục hiện tượng cong vênh:

Một khi sản phẩm bị cong vênh thì việc sửa chửa là rất khó, tuy nhiên chúng ta vẫn có thể thử những cách như tăng thời gian làm mát, thêm gân chịu lực cho sản phẩm, giảm tốc độ phun, điều chỉnh nhiệt độ khuôn,… Phòng tránh bằng cách thiết kế đồng nhất thành sản phẩm và là làm đồ gá để ép thẳng sản phẩm. Sử dụng phần mềm CAE Moldex3D mô phỏng và phân tích quá trình ép phun trước khi đưa vào sản xuất để dự đoán các xu hướng cong vênh của sản phẩm và các vị trí có thể xảy ra cong vênh từ đó điều chỉnh các thông số giả lập để hạn chế hiện tượng này.

2. Lõm trên bề mặt sản phẩm

Mô tả: Đây là hiện tượng sản phẩm sau khi ép nhựa, trên bề mặt của nó xuất hiện một số vị trí bị lõm một phần xuống so với bề mặt xung quanh nhìn giống như các vũng nước để lại trên mặt đất sau khi trời mưa. Hiện tượng lõm bề mặt này thường xảy ra ở những vị trí có thành dày trên sản phẩm hoặc có độ chênh lệch độ dày thành quá lớn. Các vị trí có gân (stiff) dày cũng rất dễ xảy ra lỗi này. Khuyết tật lõm trên bề mặt sản phẩm có thể không làm ảnh hưởng đến kích thước tổng thể hay làm ảnh hưởng, giảm hoặc mất đi chức năng của sản sản phẩm nhưng sẽ gây mất thẩm mỹ bên ngoài sản phẩm và những nguy cơ tiềm ẩn trong quá trình sử dụng nó nên phải khắc phục ngay khi phát hiện thấy.

Nguyên nhân: Hiện tượng lõm trên bề mặt sản phẩm thực chất là do hiện tượng co ngót (shrinkage) của nhựa gây ra. Co ngót thường tập trung ở các khu vực chứa nhiều vật liệu. Trong thời gian làm nguội thì độ co ngót ở đây tăng lên đột ngột nhưng dòng nhựa nóng không tiếp tục được bơm vào do quá trình hóa rắn gần như đã kết thúc, áp suất quá trình ép phun không còn tác dụng.

Khắc phục: Cách tốt nhất để khắc phục hiện tượng vết lõm trên bề mặt sản phẩm là hạn chế những vị trí bị tập trung vật liệu quá nhiều. Độ dày gân nên làm bằng 1/2 – 2/3 độ dày thành chính, thành sản phẩm thiết kế nên có độ dày không bị chênh lệch đột ngột hoặc chênh lệch nhiều. Khi phát hiện ra vết lõm bề mặt sản phẩm nhựa thì nên thử thay đổi các thông số của quá trình ép phun như: tăng áp suất phun (injection pressure), tăng thời gian bảo áp (packing time)… Sử dụng phần mềm CAE Moldex3D để dự đoán các vị trí có thể xảy ra lõm bề mặt từ đó lên phương án đối phó ngay từ khâu phân tích trên máy tính

Sản phẩm liên quan

Xem tiếp phần 2

Bài viết Các khuyết tật thường gặp trên sản phẩm ép nhựa và cách khắc phục (Phần 1) đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.

Thông tin dưới đây được CoreTech System Co. , Ltd. . Moldex3D cung cấp nhằm phục vụ cho mục đích giảng dạy. Đồng thời CoreTech System Co. , Ltd. cũng chính là công ty mẹ của công ty Moldex. Moldex3D và Moldex đều được bảo vệ bởi luật bản quyền và các hiệp ước về bản quyền quốc tế, cũng như các luật và hiệp ước về tài sản trí tuệ. Các nội dung này được cung cấp “ĐÚNG THỰC TRẠNG” mà không kèm theo bảo hành dưới bất kì loại nào, kể cả bảo hành minh bạch hay bảo hành ngụ ý, bao gồm nhưng không giới hạn các loại bảo hành ngầm cho khả năng giao dịch được, tính phù hợp cho một mục tiêu không vi phạm cụ thể nào. Trong một vài phạm vi quyền hạn, không cho phép sự loại trừ các cam kết ngầm, vì thế sự loại trừ trên có thể không áp dung trong trường hợp của bạn. Bản quyền của các tài lieu sau đây được nắm giữ chủ yếu bởi CoreTech System. Nguồn thông tin này nên được nêu rõ trong bất kì tình trường hợp trích dẫn nào.

eDesign là phiên bản thấp nhất của phần mềm Moldex3D, chủ yếu phục vụ công tác giảng dạy và phân tích nhựa ép phun các chi tiết, sản phẩm có cấu tạo đơn giản, dạng shell cho kết quả tương đối chính xác với chi phí thấp nhất. Bạn đọc quan tâm có thể tìm hiểu thêm về sản phẩm Moldex3D (hiện đã có phiên bản Moldex3D R16) của chúng tôi và liên hệ để được demo, hỗ trợ tài liệu nghiên cứu, học tập.

Bài viết Phương pháp phân tích trong Moldex3D eDesign đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.

Gia công một hệ thống LMBH

Ý tưởng về việc thiết kế một hệ thống LMBH không mới tuy nhiên trước đây nó bị hạn chế vì không có các công cụ CAD đủ mạnh để dựng hình và quan trọng hơn là hầu như không thể gia công được các mảnh ghép và tấm khuôn với hệ thống đường dẫn quanh co, phức tạp ở bên trong. Khi đó, nói đến LMBH, phương pháp duy nhất là chia khuôn thành nhiều mảnh ghép và gia công những kênh nước giải nhiệt. Tuy nhiên phương pháp này tốn nhiều thời gian gia công và lắp ráp lại không đạt được độ chính xác cao hoặc không thể thực hiện được nếu như hệ thống LMBH quá phức tạp.

Năm 1994, hai hãng Rapid Product Innovations (RPI) và EOS GmbH đã phát triển một phương pháp tạp mẫu nhanh có thể sử dụng vật liệu bột kim loại và mở ra một hướng mới, hiệu quả hơn cho việc chế tạo những hệ thống LMNH phức tạp. Phương pháp có tên

Thiêu Kết Kim Loại Trực Tiếp Bằng Laser – Direct Metal Laser Sintering (DMLS)

và thuộc nhóm tạo hình theo lớp (additive layer manufacturing). Ưu điểm của nó so với những phương pháp tạo mẫu nhanh khác là có thể tạo ra những sản phẩm bằng kim loại với mật độ đạt trên 95% (phương pháp Selective Laser Sintering chỉ đạt 70%) với độ chính xác và chi tiết cao do mỗi lớp tạo hình chỉ dày 20 µm.

Hiện nay, sản phẩm thương mại của phương pháp này là máy tạo mẫu nhanh EOSINT M 270 có thể gia công tạo hình chi tiết có kích thước tối đa 250mm x 250mm x 215mm với chiều dày mỗi lớp từ 20 µm đến 100 µm. Quá trình gia công một chi tiết trong hệ thống LMBH trên máy có thể được tóm tắt như sau:

• Nhận dữ liệu thiết kế 3D dưới dạng. stl, kiểm tra hình dạng, vị trí trước khi gia công
• Phủ bột kim loại theo từng lớp mỏng
• Chiếu tia laser (Yb-fiber laser 200w) để làm nóng chảy và đông đặc bột kim loại ở những vị trí cần thiết.
• Quá trình này tiếp tục cho đến khi hoàn tất.
• Sản phẩm sau khi gia công DMLS có thể được tiếp tục gia công CNC, nhiệt luyện, đánh bóng. Bột kim loại chưa thiêu kết được sử dụng lại trong những lần tiếp theo.

Vật liệu dùng trong DMLS

Vật liệu dùng trong DMLS đều ở dạng bột mịn và hầu hết chúng được tạo ra bằng phương pháp nguyên tử hóa (atomization). Hiện nay, máy tạo mẫu nhanh chỉ hỗ trợ một số loại vật liệu nhất định và lựa chọn loại vật liệu nào tùy thuộc chủ yếu vào độ bền yêu cầu của khuôn. Tính chất một số loại vật liệu có thể dùng trong công nghệ làm mát bảo hình theo phương pháp DMLS được liệt kê dưới đây

CobaltChorme MP1

Phù hợp với tiêu chuẩn ISO 5832-4 và ASTM F75, CobaltChrome MP1 thuộc nhóm siêu hợp kim có độ cứng và độ bền rất cao, chống mài mòn và chịu nhiệt tốt. Nó được dùng chủ yếu trong những chi tiết nhỏ, thành mỏng, có yêu cầu cao về độ cứng và làm việc ở nhiệt độ cao.

Stainless Steel PH1

Thép hợp kim không gỉ theo tiêu chuẩn DIN 1. 4540 và UNS S 15500. Nó có cơ tính tốt, chịu mài mòn cao được dùng rộng rãi trong gia công chi tiết máy và phụ tùng thay thế. Chi tiết làm bằng Stainless Steel PH1 có thể được gia công tiếp hoặc đánh bóng, phủ bề mặt nếu cần thiết.

MaragingSteel MS1

Thép hợp kim có độ bền đặc biệt cao, cơ tính tốt, dễ nhiệt luyện. Nó được dùng chế tạo những mảnh ghép trong khuôn ép nhựa với tuổi thọ trên một triệu lần ép.

DirectMetal 20

Hợp kim với thành phần chính là đồng thiếc (bronze), đạt được sự cân bằng giữa cơ tính, mức độ chi tiết và độ bóng bề mặt. Tính công nghệ cao, tốc độ gia công nhanh, thích hợp với những chi tiết có kích thước lớn.

(*) HV1: độ cứng Vickers theo tiêu chuẩn DIN EN ISO 6507-1

Ứng dụng thực tế

Dưới đây trình bày một số tình huống đã ứng dụng thành công phương pháp LMBH

Tình huống 1

Chi tiết carriage có hốc sâu và đó chính là nơi tập trung nhiệt nhiều nhất. Phương pháp làm mát thông thường không thiết kế đường dẫn nước để làm mát bên trong hốc do đó cần nhiều thời gian hơn để làm nguội nhưng sản phẩm vẫn bị cong vênh. Phương pháp LMBH thêm một đường dẫn nước bên trong phần lõi khuôn để hạn chế hiện tượng tập trung nhiệt. Kết quả phân tích từ phần mềm Moldex3D cho thấy LMBH đã giúp mức độ chênh lệch nhiệt độ đã giảm từ 49^oC xuống 7^oC (hình 9), tổng biến dạng giảm đến 61%. Trên thực tế, lỗi cong vênh trên chi tiết đã hoàn toàn được khắc phục (hình 10)

Tình huống 2

Hãng Uniliver sản xuất nắp chai cho một mỹ phẩm. Ban đầu sản phẩm ép ra bị cong vênh vì mức độ chênh lệch nhiệt độ trong khuôn quá lớn. Hãng tiến hành xây dựng hệ thống làm mát bảo hình và sử dụng phần mềm Moldex3D để đánh giá mức độ hiệu quả trước khi sản xuất. Kết quả đã giảm được mức độ chênh lệch nhiệt độ từ 45^oC xuống 15 ^oC. Ngoài việc nâng cao chất lượng sản phẩm, hệ thống làm mát bảo hình còn giúp giảm thời gian làm mát từ 4s xuống 3s. Với mức sản lượng 4 triệu sản phẩm một năm, con số này tương đương với 138 ngày lao động.

Kết luận

Ý tưởng về hệ thống LMH khá đơn giản nhưng triển khai trong thực tế thì hoàn toàn ngược lại. Nó là kết quả của một quá trình nghiên cứu lý thuyết cơ bản, ứng dụng thiết kế CAD, ứng dụng phân tích CAE và sau cùng là những công nghệ gia công tiên tiến nhất (DMLS & CAM) để chế tạo. Tuy phức tạp và chi phí sản xuất vẫn còn cao nhưng những lợi ích mà nó mang lại cho ngành khuôn mẫu là vô cùng to lớn và đây cũng chính là nguyên nhân vì sao LMBH vẫn đang được nghiên cứu và phát triển không ngừng.

Tham khảo

1. Siegfried Mayer,  Optimised mold temperature control procedure using DMLS – EOS
2. Siegfried Mayer,  Conformal Cooling: Why use it now? – http://www. plasticstoday. com, 2009
3. CoreTech System,  Conformal Cooling – Confidential

Tra cứu thêm các kiến thức kỹ thuật bổ ích <<< TẠI ĐÂY >>>

Bài viết Làm mát bảo hình trong ép phun sản phẩm nhựa – Phần 2 đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.

Agmachine Techno Co, Ltd là một nhà sản xuất Máy phay CNC Đài Loan chuyên nghiệp được thành lập vào năm 1997, nằm ở quận Shengang, thành phố Đài Trung, Đài Loan.  Tháng 3 năm 2004, AGMA thành lập Jiaxing Jiagma IND Corp tại tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc.  Jiaxing Jiagma IND Corp nhập khẩu các máy công cụ từ công ty TNHH Agmachine Techno Đài Loan và chỉ bán máy này cho thị trường Trung Quốc. Đội ngũ quản lý AGMA bao gồm các kỹ sư chuyên nghiệp có hơn 35 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực máy phay CNC.

Khả năng bao quát và mở rộng hiểu biết kỹ thuật là nền tảng và định hướng mà AGMA nhất nhất tuân thủ để tạo ra các sản phẩm máy phay CNC tốt nhất. AGMA chế tạo các trung tâm gia công đứng sử dụng băng liền boxways,  máy phay CNC tốc độ cao và máy phay đứng sử dụng băng bi (vít me bi ray dẫn hướng),  máy phay CNC cỡ lớn chất lượng cho các ứng dụng như gia công khuôn mẫu, linh kiện điện tử, hàng không vũ trụ.  

Mỗi máy được sản xuất với thiết kế sáng tạo, lắp ráp nghiêm ngặt và quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.  

• Tháng 3 năm 2003, AGMA đã đạt chứng nhận ISO 9001:2000; 
• 12 tháng 5 năm 2009, AGMA được RIAA chứng nhận ISO9001:
• 2008 đánh dấu bước ngoặt của AGMA trong tiến trình quản lý chất lượng.  

Tất cả các sản phẩm tại AGMA đều tuân thủ các quy định CE và EMC và được kiểm tra bởi P. M. C. (Trung tâm nghiên cứu & phát triển thiết bị máy móc chính xác).  

Từ năm 1998, AGMA xuất khẩu sản phẩm tới Nhật bản, Trung Quốc, Hồng Kông, Mỹ, Canada, Argentina, ý, Bỉ, Romania, Slovenia, Đức, Anh, Thổ Nhĩ Kỳ, Thái Lan, Malaysia và Singapore.  Chính sách đặt khách hàng là ưu tiên số 1 của AGMA với danh tiếng trong dịch vụ hậu mãi và hỗ trợ kỹ thuật và bảo hành sản phẩm đáng tin cậy đã giúp AGMA xây dựng được vị thế của mình trên thị trường thế giới.

Mặc dù mới được 20 năm kể từ khi AGMA thành lập, nhưng con số đó không ảnh hưởng tới năng lực và danh tiếng của AGMA.  Từ thủ đô của Hoa Kỳ với 840 ngàn USD và 2, 72 triệu USD doanh thu năm đầu tiên, đến 2011 doanh thu hàng năm đã dạt 16 triệu USD. AGMA đã thể hiện sức mạnh vượt trội của mình trong sự phát triển của ngành công nghiệp máy CNC Đài Loan với sản lượng sản xuất hàng năm là khoảng 350 máy và tiếp tục nâng lên theo từng năm.

Luôn cung cấp các sản phẩm, dịch vụ tốt hơn bao giờ hết cho khách hàng trên toàn thế giới góp phần giúp doanh nghiệp, khách hàng ngày càng thịnh vượng, AGMA đã trở thành nhà cung cấp máy phay CNC Đài Loan chính của BKMech từ hơn 10 năm nay tại Việt Nam.  

Xem video các model của AGMA

Bài viết Giới thiệu về hãng máy phay CNC Đài Loan AGMA đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.

Một cuộc họp báo gần đây do Hội đồng Phát triển Ngoại thương Đài Loan (TAITRA) tổ chức đã cung cấp cho chúng tôi một cái nhìn sâu sắc về những bước tiến ấn tượng đang được thực hiện trong ngành công nghiệp chế tạo máy CNC, thiết bị phụ trợ máy phay, tiện CNC của nước này. Hơn 5 ngày chúng tôi đã ghé thăm tổng cộng 10 nhà sản xuất máy móc, linh kiện và hệ thống khác nhau, cùng với Hiệp hội các Nhà sản xuất Máy Công cụ & Phụ kiện Đài Loan (TMBA), nơi chúng tôi tham gia vào một cuộc hỏi đáp với Carl Huang, chủ tịch. Ông mô tả sự mong muốn của ngành công nghiệp để tăng thị phần ở các nước như Hoa Kỳ, Mexico và Canada và nhiều nỗ lực khác nhằm hỗ trợ mục tiêu này. Đây là sự hình thành M-Team Alliance, sự hợp tác giữa các nhà sản xuất máy công cụ của Đài Loan để giúp các công ty trong nước nâng cao chất lượng sản phẩm và tính cạnh tranh quốc tế. Chúng tôi đã đi thăm các hoạt động sản xuất, chế tạo của các công ty sau đây, gặp gỡ với cả giám đốc điều hành và các kỹ sư:

Tongtai – máy chuyên dụng, trung tâm gia công đứng CNC, máy tiện CNC, trung tâm gia công nằm ngang (đại diện của Hoa Kỳ: Absolute Machine Tools, absolutemachine. com)

Honor Seiki (Tongtai Group) – tiện, tiện CNC, máy nghiền

Asia Pacific Elite Corp. (APEC, Tongtai Group) – Máy phay CNC 5 trục tốc độ cao, công nghệ ứng dụng cho công nghiệp

Công ty TNHH Công nghiệp Máy Móc Yeong Chin (YCM) – Trung tâm gia công CNC 2 cột, trung tâm gia công ngang, trung tâm gia công phay ngang, máy tiện CNC, phần mềm điều khiển.

Quaser Machine Tools Inc. – các trung tâm gia công đứng, ngang, máy phay CNC 5 trục.

Trung tâm gia công Goodway– (trung tâm gia công tiện kiểu trục chính Thụy Sỹ, hai trục chính / trục quay đôi), các trung tâm gia công đứng và ngang.

Agmachine Techno Co. , Ltd (AGMA): Máy phay CNC băng bi và băng liền, máy phay CNC tốc độ cao, trung tâm gia công đứng, máy phay CNC cỡ lớn.  AGMA đã xuất khẩu sản phẩm sang Nhật, Trung Quốc, Hồng Kông, Mỹ, Canada, Argentina, Ý, Bỉ, Rumani, Slovenia, Đức, Anh, Thổ Nhĩ Kỳ, Hà Lan, Thái Lan, Malaysia và Singapore, Việt Nam

Công ty TNHH Awea Mechantronic (Goodway Group) – trung tâm gia công 5 mặt, trung tâm gia công năm trục, máy khoan ngang, các trung tâm gia công kiểu cầu (đôi cột, cỡ lớn), các trung tâm gia công đứng, các trung tâm ta rô ren.

Công ty TNHH công nghiệp Tung Pei (Vòng bi TPI) – Ổ bi, Vòng bi, Vòng bi lăn kim, Vòng bi tiếp xúc góc dùng cho máy công cụ.

Hệ thống làm mát trung tâm gia công Habor Precise Industries Co. Ltd.

Hầu hết, nếu không phải tất cả, các sản phẩm của các công ty này sẽ được trưng bày tại sự kiện IMTS sắp tới tại Chicago, và các công nghệ đang được phát triển bởi các doanh nghiệp này là điều bạn không nên bỏ qua. Ngành công nghiệp máy công cụ Đài Loan đang trở nên nổi tiếng vì sự chú trọng đến chi tiết và chất lượng cùng sự linh hoạt của các trung tâm gia công (machining center) của nó.

Theo Khảo sát Sản lượng và Sử dụng Sản phẩm Thế giới năm 2014 của Gardner Research, Đài Loan là nước đứng thứ 7 về sản xuất máy công cụ trên toàn thế giới; thứ 4 trong xuất khẩu; thứ 16 nhập khẩu; và thứ 10 trong tiêu dùng. Hầu hết các công ty mà chúng tôi đến thăm trong chuyến đi này đang ở chế độ tăng trưởng chủ yếu, xây dựng thêm những trụ sở và cơ sở sản xuất tiếp theo. Những nỗ lực phối hợp của họ đã và chắc chắn sẽ gây ấn tượng trên toàn cầu trong những năm tới.

Bài viết Máy công cụ Đài Loan đang tăng trưởng mạnh đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.

Thiếu liệu (Short Shots) hay còn gọi là Không điền đầy

Mô tả: Hiện tượng này xảy ra khi vì một nguyên nhân nào đó, nhựa nóng chảy được phun vào lòng khuôn nhưng lại không thể điền đầy không gian bên trong lòng, hoặc các lòng khuôn khiến cho khi lấy sản phẩm ra, sản phẩm không hoàn thiện do thiếu một phần nào đó và trở thành phế phẩm.

Nguyên nhân: Có rất nhiều nguyên nhân dẫn tới hiện tượng không điền đầy như:

• Vận tốc, áp suất phun vào chưa đạt, chưa đủ điền đầy nhựa vào lòng khuôn.
• Nhiệt độ của khuôn thấp do thời gian làm mát dài (cooling time), thấp hơn cả nhiệt độ nóng chảy của nhựa, độ nhớt quá thấp dẫn đến nhựa chưa được điền đầy đã bị làm nguội và hóa rắn, khi đó dòng nhựa nóng chảy bị phần nhựa hóa rắn ngăn cản không điền đầy nốt phần còn lại.
• Khử khí, thoát khí trong lòng khuôn không tốt khiến hiện tượng air, khí chiếm thể tích lòng khuôn không cho nhựa vào điền đầy.
• Thành sản phẩm quá mỏng khiến nhựa khó điền đầy.
• Cổng phun quá bé.

Khắc phục hiện tượng không điền đầy: Lựa chọn vật liệu nhựa có độ nhớt thấp nhưng tính chảy cao giúp điền đầy lòng khuôn; tăng nhiệt độ khuôn, tăng nhiệt độ nóng chảy để tăng tính chảy của nhựa; tính toán hệ thống thoát khí hợp lí để không bị các bẫy khí (air) tồn tại trong lòng khuôn; tăng cấp liệu cho máy ép, tăng độ bóng bề mặt lòng khuôn để giảm ma sát, …

Bọt khí – rỗ khí (Air trap, Vacuum Voids)

Mô tả: Hiện tượng này gây ra các túi bọt khí nhỏ mắc kẹt bên trong thành sản phẩm hoặc các lỗ nhỏ li ti trên bề mặt sản phẩm.

Nguyên nhân:

• Sự hóa rắn không đồng nhất về tính chất giữa phần vật liệu bên ngoài thành và bên trong sản phẩm.
• Lực kẹp không đủ khiến không khí trong khuôn dễ bị bẫy trong quá trình hóa rắn.
• Nhựa đầu vào bị ẩm, chưa được sấy khô trước khi gia nhiệt.
• Độ kín khít, chính xác giữa các tấm khuôn không cao khiến khí lọt vào.
• Hệ thống thoát khí không tốt.
• Cấu tạo kênh dẫn cua cút gấp khúc nhiều làm thay đổi dòng chảy đột ngột liên tụcc, tại các vị trí đó sẽ có khí cuốn theo dòng chảy nhựa vào khuôn.

Khắc phục hiện tượng bọt khí-rỗ khí: Sấy nhựa khô trước khi gia nhiệt; đảm bảo hệ thống thoát khí hoạt động tốt; bố trí kênh dẫn nhựa phù hợp; đảm bảo đủ lực kẹp, …

Bài viết Các khuyết tật thường gặp trên sản phẩm ép nhựa và cách khắc phục (Phần 2) đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.

Trong công nghệ ép phun sản phẩm nhựa, thời gian làm mát thường chiếm đến 70% thời gian chu kì. Do đó, để tăng năng suất, việc đầu tiên người ta nghĩ đến là tìm cách làm giảm thời gian làm mát. Tuy nhiên điều này khó thực hiện vì giảm thời gian làm mát và bảo đảm chất lượng sản phẩm là hai mục tiêu khó đạt được cùng một lúc với phương pháp giải nhiệt truyền thống được thực hiện bằng cách khoan lỗ xuyên qua các tấm khuôn vì những lí do sau đây:

• Nhiệt độ trên bề mặt lòng khuôn không cân bằng dẫn đến quá trình làm nguội không đều làm phát sinh ứng suất nội ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm.
• Khó bố trí đường làm mát trong trường hợp kết cấu khuôn phức tạp (phải tránh vị trí các chốt đẩy).
• Khó gia công trong trường hợp lỗ quá dài, tốn nhiều thời gian và công sức nếu như mũi khoan bị gãy trong quá trình khoan.

Những nhược điểm nói trên có thể được khắc phục bởi phương pháp làm mát mới gọi là làm mát bảo hình (conformal cooling). Đặc điểm nổi bật của phương pháp làm mát này là nó có hệ thống đường lưu chất giải nhiệt ôm sát theo hình dạng của sản phẩm và tiết diện mặt cắt ngang của đường lưu chất giải nhiệt có thể có hình dạng bất kì. Nhờ kết cấu đặc biệt như vậy, làm mát bảo hình (LMBH) mang đến những ưu điểm sau:

• Tạo ra dòng chảy rối có khả năng trao đổi nhiệt tốt hơn dòng chảy tầng.
• Nhiệt lượng từ sản phẩm được truyền đi đồng đều trong thời gian ngắn nhất.
• Giảm hiện tượng cong vênh và ứng suất nội trên sản phẩm.
• Hạn chế tổn thất áp suất trong đường nước.
• Rút ngắn đáng kể thời gian chu kỳ ép phun.

Thiết kế hệ thống Làm Mát Bảo Hình

Việc thiết kế một hệ thống làm mát hiệu quả dựa trên lý thuyết truyền nhiệt và lý thuyết kết tinh lại của vật liệu nhựa. Những lý thuyết này dù đã được nghiên cứu thấu đáo nhưng chỉ có thể được vận dụng triệt để trên hệ thống LMBH, một hệ thống có quĩ đạo chạy vòng theo chi tiết và tiết diện có thể thay đổi bất kì.

Kinh nghiệm thực tế cũng là là yếu tố không thể thiếu khi thiết kế hệ thống làm mát vì nó là cơ sở hình thành nên một thiết kế sơ bộ để các nhà thiết kế xem xét và phân tích từ đó đi đến một thiết kế hoàn chỉnh hơn. Một số kích thước cơ bản khi thiết kế hệ thống LMBH dựa trên thực nghiệm được cho trong bảng 1

Ngoài ra, khi thiết kế cần chú ý đến đặc điểm của phương pháp gia công để phương án thiết kế thật sự khả thi và mang lại hiệu quả. Ví dụ, nếu chọn tiết diện hình elip và sử dụng phương pháp tạo mẫu nhanh DMLS thì nên để hình elip có trục thực thẳng đứng.

Bước cuối cùng của công tác thiết kế là thể hiện nó trên những mô hình 3D. Ngày nay, việc này được thực hiện rất dễ dàng nhờ vào các phần mềm CAD ngày càng mạnh mẽ và thân thiện với người dùng.

Phân tích

Lợi ích của LMBH là không thể phủ nhận, tuy nhiên chi phí để gia công nó lại đắt hơn nhiều so với phương pháp làm mát thông thường (từ 2 đến 5 lần). Chính vì vậy, yêu cầu được đặt lên hàng đầu khi áp dụng phương pháp này là làm thế nào để khảo sát và đánh giá được mức độ hiệu quả của phương án thiết kế trước khi chế tạo. Thật may mắn, dù công nghệ gia công hiện đại nhưng bản chất vật lý của việc truyền nhiệt trong LMBH hoàn toàn tương tự như các phương pháp làm mát truyền thống nên chúng có thể được mô phỏng, phân tích với độ tin cậy cao bằng những phần mềm CAE phổ biến như Moldex3D, Moldflow, Sigmasoft…

Lấy ví dụ với phần mềm Moldex3D, quá trình phân tích bắt đầu từ việc người dùng mô hình hóa các hệ thống làm mát bảo hình phức tạp trên phần mềm thiết kế 3D chuyên nghiệp, chuyển chúng thành dữ liệu dạng lưới (mesh) và cung cấp các dữ liệu đầu vào cần thiết như nhiệt độ, tốc độ dòng chảy của lưu chất làm mát… Dựa trên những điều kiện đầu vào, Moldex3D sẽ phân tích và cho ra những kết quả sau:

• Biến thiên nhiệt độ theo thời gian của sản phẩm và các tấm khuôn
• Vị trí tập trung nhiệt và mức độ chênh lệch nhiệt độ trong khuôn
• Thời gian cần thiết để nhiệt độ trong khuôn giảm đến một giá trị cho trước
• Tốc độ dòng chảy để đạt được thời gian chu kì đã định trước
• Nhiệt độ, áp suất, tốc độ của lưu chất làm mát

Nhờ vào công nghệ tính toán song song và tính năng phân tích tuần tự (Batch Run), người dùng Moldex3D có thể đưa ra nhiều phương án thiết kế để Moldex3D lần lượt phân tích sau đó so sánh và chọn lấy phương án tối ưu nhất.

Xem tiếp phần 2

Nguồn: Hoang Khuong

Bài viết Làm mát bảo hình trong ép phun sản phẩm nhựa – Phần 1 đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.

Moldex3D phiên bản eDesign có chức năng chính là tạo lưới (Mesh) cho chi tiết cần phân tích, hỗ trợ thiết kế áo khuôn, các kênh dẫn nhựa, cổng phun, kênh làm mát, … từ đó phục vụ cho việc phân tích quá trình ép phun của phần mềm Moldex3D.

Có những gì trong Moldex3D?

– Moldex3D Flow cho phép người sử dụng thiết kế tự do và mô phỏng để dự đoán các vấn đề như đường hàn, rỗ khí, cong vênh… và kiểm tra sự ảnh hưởng của cổng phun tới sự cân bằng dòng chảy nhựa.

– Moldex3D Pack mô phỏng đầy đủ các biến đổi mật độ và trạng thái dòng chảy nhựa trong quá trình điền đầy. Nó giúp người sử dụng xác định chính xác thời gian điền đầy cổng phun, thời gian điền đầy, áp suất điền đầy hiệu quả và dự báo các khuyết tật, giảm thiểu độ co ngót thể tích.

– Moldex3D Cool cải thiện hiệu suất của hệ thống làm mát bằng cách hỗ trợ thiết kế và tối ưu hóa hệ thống làm mát giúp giảm thời gian của chu kỳ ép phun. Hỗ trợ mô phỏng các sản phẩm có cấu tạo hình học phức tạp. Hơn nữa, Moldex3D Cool hỗ trợ để đưa ra các phân tích chính xác hơn cho hệ thống và mô phỏng quá trình làm mát. Người dùng có thể dễ dàng quan sát nhiệt độ nấm mốc động và tối ưu hóa quá trình làm mát.

– Moldex3D Warp cung cấp khả năng phân tích đáng tin cậy để mô phỏng các vấn đề chính gây co ngót và biến dạng, kiểm soát thêm các nhược điểm của sản phẩm đúc.

– Moldex3D MCM linh hoạt trong phân tích sản phẩm đúc nhựa. Khả năng phân tích rõ ràng của nó cho phép người dùng đánh giá quá trình đúc khuôn, quá trình ép và quá trình đúc liên tục nhiều lần, giúp quan sát chính xác các tương tác từ đó giảm thiểu nguy cơ cong vênh của sản phẩm.

– Moldex3D RIM Solution có thể phân tích phản ứng trong quá trình đúc cho vật liệu nhiệt. Các ứng dụng điển hình bao gồm đúc khuôn polyester không no, polyurethane, cao su silic lỏng, hợp chất đúc epoxy, vv. . Nó có khả năng mô phỏng điền đầy lòng khuôn, sự cong vênh, định hướng sợi, . .

– Moldex3D Designer, giúp nhà thiết kế có thể xác minh và tối ưu hóa thay đổi thiết kế hiệu quả hơn và linh hoạt hơn.

– Moldex3D Viewer là một công cụ độc lập và miễn phí mà Moldex3D cung cấp để trực quan hóa kết quả phân tích. Nó có thể tạo các báo cáo tự động ở định dạng HTML hoặc PowerPoint. Với khả năng hiển thị rộng rãi, người dùng có thể xem ưu và khuyết điểm của tất cả các mô phỏng và xác định chia sẻ với đồng nghiệp của họ, các nhà sản xuất khuôn, kỹ sư, giám đốc điều hành, đối tác và khách hàng.

– Parallel Computing-Tất cả các máy Moldex3D đều hỗ trợ tính toán song song đa lõi và đa CPU để rút ngắn thời gian mô phỏng. Tính toán song song có thể được thực hiện cục bộ trên máy tính để bàn của bạn hoặc từ xa trên một cụm máy tính khác.

BKMech là nhà phân phối chính thức phần mềm Moldex3D của hãng CoreTech tai Việt Nam. Tìm hiểu về phần mềm moldex và chúng tôi qua các kênh dưới đây:

Bài viết Phần mềm CAE Moldex3D đã xuất hiện đầu tiên vào ngày BKMech Máy CNC.