TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH DẪN NHỰA

Nội dung chính: 

  • Kênh dẫn nhựa là gì?
  • Thiết kế kênh dẫn nhựa
  • Nguyên tắc khi thiết kế kênh dẫn nhựa

Kênh dẫn nhựa là gì?

Kênh dẫn nhựa hay còn gọi là đường keo, runner là đoạn nối giữa cuống phun và cổng bơm (gate). Kênh dẫn nhựa có nhiệm vụ dẫn nhựa nóng chảy từ cuống phun phân nhánh ra các lòng khuôn (cavity) để điền đầy nhựa vào lòng khuôn thông qua các cổng phun. Những khuôn có kết cấu phun trực tiếp từ cuống phun vào sản phẩm thì không có kênh dẫn nhựa mà chỉ có đuôi keo.


Một số nguyên tắc cần lưu ý khi thiết kế kênh dẫn nhựa

Kênh dẫn nhựa là một thành phần rất quan trọng có thể gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Do đó, khi thiết kế kênh dẫn nhựa cần phải tuân thủ một số nguyên tắc kỹ thuật để đảm bảo chất lượng cho hầu hết sản phẩm. Sau đây là một số nguyên tắc cần phải tuân thủ:

Quảng cáo
  • Giảm đến mức tối thiểu sự thay đổi tiết diện kênh dẫn.
  • Chú ý đến yếu tố thoát khuôn của kênh dẫn.
  • Tối ưu chiều dài kênh dẫn để có thể nhanh chóng điền đầy lòng khuôn mà tránh không mất áp lực và mất nhiệt trong quá trình điền đầy.
  • Kích thước của kênh nhựa tùy thuộc vào từng loại vật liệu, tùy thuộc vào kết cấu khuôn mà khác nhau. Một mặt kênh nhựa phải đủ nhỏ để làm giảm phế liệu, rút ngắn thời gian nguội (ảnh hưởng đến chu kì của sản phẩm), giảm lực kẹp. Mặt khác phải đủ lớn để chuyển một lượng vật liệu đáng kể để điền đầy lòng khuôn nhanh chóng và ít bị mất áp lực.

So sánh một số tiết diện kênh dẫn nhựa thông dụng



Thiết kế kênh dẫn nguội


  • Loại tròn là loại tốt nhất, loại này cho phép vật liệu chảy tốt nhất. Tuy nhiên thì kênh dẫn phải gia công trên cả 2 phần cố định và di động của khuôn do đó sẽ tốn kém thời gian và chi phí. Các xưởng ở VN hay nước ngoài cũng hạn chế sử dụng kiểu này.
  • Loại hình thang (Good) và loại trung gian (Better) cũng thường được dùng vì 2 loại này dễ gia công, tối ưu dòng chảy và tiết kiệm thời gian.
  • Các loại còn lại không được đề nghị do không có dòng chảy tối ưu và làm nguội vật liệu nhanh. Nếu vật liệu nguội nhanh thì vật liệu trong khuôn không có độ nén phù hợp, vì vậy gây ra hiện tượng co ngót hoặc một số khuyết tật khác.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế và kích thước của kênh dẫn

  • Vật liệu nhựa (tính dẻo, thành phần hoá học, thời gian đông đặc, độ mềm hoá, nhiệt độ mềm hoá, độ nhạy với nhiệt độ, độ co rút,…)
  • Kiểu khuôn (lấy xương keo tự động hay bán tự động, hệ thống điều khiển nhiệt độ của kênh dẫn, số lượng sản phẩm bố trí trên khuôn…)
  • Máy (loại kiềm, áp lực phun, tốc độ phun)
  • Thời gian làm lạnh
  • Chất lượng sản phẩm yêu cầu
  • Độ nhẵn bề mặt
  • Sự ma sát
  • Kích thước sản phẩm (chiều dài dòng chảy)
  • Tính kinh tế
  • Vật liệu làm khuôn…
Trong thực tế việc thiết kế kênh dẫn nhựa chủ yếu sử dụng vào yếu tố kinh nghiệm hoặc kế thừa từ các khuôn có sẵn. Cách làm này cũng được áp dụng cho cả các công ty lớn vì độ rủi ro thấp. Tuy nhiên hạn chế của việc áp dụng kinh nghiệm người thiết kế sẽ gặp khó khăn khi có những dự án mới và khác biệt. Áp dụng cách tính toán trong bài viết này sẽ giúp người thiết kế có nền tảng cơ sở tốt hơn từ đó kết hợp với yếu tố kinh nghiệm sẽ cho kết quả khả quan hơn.


Một số yêu cầu cần chú ý khi thiết kế kênh dẫn

  • Điền đầy sản phẩm trong thời gian ngắn nhất
    Không bị dính khuôn
  • Độ bóng bề mặt của kênh dẫn cao
  • Nhựa di chuyển nhanh và theo con đường ngắn nhất để sự thất thoát nhiệt và áp xuất là nhỏ nhất
  • Vật liệu đi vào các lòng khuôn tại các cổng với cùng một thời gian,áp xuất bằng nhau và nhiệt độ là như nhau
  • Tiết kiệm vật liệu, nếu tiết diện quá lớn thì thời gian làm lạnh tăng, còn nếu tiết quá nhỏ thì thời gian điền đầy tăng
  • Không cản trở dòng chảy
  • Thời gian điền đầy trong chu kỳ là ngắn nhất
  • Các phần tử nhựa có cùng tốc độ chảy…
Trong thực tế không phải lúc nào thiết kế kênh dẫn cũng có thể đảm bảo được các yêu cầu trên. Tuy nhiên người thiết kế phải luôn hướng đến mục tiêu thiết kế sao cho thời gian mỗi chu kỳ là ngắn nhất, hạn chế tiêu hao nguyên liệu, hạn chế lỗi sản phẩm.. mà vẫn đảm bảo được đúng tiêu chuẩn cho phép của kênh dẫn. Đối với những khuôn có kết cấu phức tạp như khuôn nhiều cavity, khuôn nhiều sản phẩm có kích thước, trọng lượng khác nhau trên cùng một khuôn thì nên kết hợp các công cụ mô phỏng để tránh phát sinh lỗi sản phẩm ép ra.


Để đảm bảo thiết kế kênh dẫn nhựa không vượt quá các tiêu chuẩn cho phép thì chúng ta có bảng tương quan giữa 3 yếu tố:
- Chiều dài kênh dẫn
- Tiết diện kênh dẫn
- Bề dày lớn nhất thành sản phẩm



Sự cản dòng
Khi tính toán kênh dẫn, yếu tố cản dòng càng nhỏ thì càng đẩy nhanh quá trình điền đầy sản phẩm. Sự cản dòng có mối tương quan với đường kính thủy lực. Chúng ta có thể đánh giá kênh dẫn dựa vào sự tương quan này. Đường kính thủy lực càng lớn thì sự cản dòng càng nhỏ và ngược lại. Ta có thể áp dụng công thức sau:



Ngoài ra bạn có thể tham khảo cách tính toán chiều dài kênh dẫn ở bài viết này:

Tính toán thiết kế Kênh dẫn nhánh

Đối với khuôn có nhiều sản phẩm thì ngoài việc tính toán kênh dẫn chính chúng ta cũng phải chú ý đến kênh dẫn nhánh. Kên dẫn nhánh ở đây là những kênh dẫn nhựa từ nhánh chính vào các lòng khuôn. Áp dụng mối quan hệ giữa đường kính kênh dẫn chính và kênh dẫn nhánh như sau để tính toán tiết diện kênh dẫn nhánh:


Cân bằng dòng chảy kênh dẫn nhựa

Để đảm bảo quá trình điền đầy sản phẩm diễn ra cùng lúc trên tất cả các sản phẩm có trên khuôn thì yếu tố cân bằng dòng chảy kênh dẫn nhựa là vô cùng quan trọng. Ngoài việc áp dụng phần mềm để tính toán cân đối thì chúng ta cũng nên tham khảo một số hình ảnh mô tả cách bố trí kênh dẫn đối với khuôn nhiều cavity sau:






Với cách bố trí kênh dẫn nhựa như các hình vẽ trên thì mặc dù là khuôn ép nhiều sản phẩm một lần nhưng khoảng cách từ cuống phun đến cổng bơm đều bằng nhau. Hướng dòng chảy tại tất cả các vị trí đều như nhau (ở đây chúng ta tạm thời không xét đến yếu tố trọng lực).

Quảng cáo

Trong thực tế thì còn có nhiều kiểu bố trí kênh dẫn nhựa và nhánh kênh dẫn nhựa khác. Kiểu thường thấy nhất ở VN chúng ta vẫn là kiểu xương cá ” huyền thoại”. Kiểu này tuy là tốt ưu được chi phí nhưng việc cân bằng dòng chảy là rất khó khăn. Cách để cân bằng dòng chảy thường dùng nhất vẫn là thiết kế kích thước cổng bơm theo quy tắc thì nhánh nào càng gần cuống phun thì kích thước cổng bơm càng nhỏ để tăng sự cản dòng. Lỗi thường gặp nhất khi áp dụng kiểu xương cá là chất lượng sản phẩm không đồng đều (Có chỗ sản phẩm xì ba vớ mà có chổ đang thiết liệu), thời gian chu kỳ ép phun cao, khó chỉnh máy ép nhựa…


  • Video mô phỏng hoạt động máy ép phun


 
Mọi chi tiết xin liên hệ:

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ 4CTECH VIỆT NAM
Trụ sở chính: Tầng 7 tòa CT8 Khu đô thị Dương Nội, Yên Nghĩa, Hà Nội
    » Điện thoại: 0246.3299.775
    » Hotline: 0968.023.855 | 0964.364.135
    » Email: info@soft4c.com
    » Website: www.4ctech.vn | 4ctech.com.vn