Tài liệu Nghiên cứu thiết kế khuôn ép nhựa bằng phần mềm công nghiệp

  • Số trang: 103 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 35 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------- ---------- nguyÔn duy huÊn Nghiªn cøu thiÕt kÕ khu«n Ðp nhùa b»ng phÇn mÒm c«ng nghiÖp LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: TS. Phan chÝ ChÝnh HÀ NỘI - 2010 Lêi cam ®oan Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. NguyÔn Duy HuÊn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... i Lêi c¶m ¬n Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Phan ChÝ ChÝnh, người ñã trực tiếp hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình làm ñề tài và hoàn thành Luận văn cùng tập thể các thầy cô trong Bộ môn Cơ khÝ – Khoa Cơ ðiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện ñề tài. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo trong khoa Cơ ðiện ñã trực tiếp giảng dạy tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Cảm ơn Trường Cao ñẳng Kinh tÕ kü thuËt Th¸i B×nh và bạn bè ñồng nghiệp ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ tôi hoàn thành Luận văn này. Tác giả luận văn NguyÔn Duy HuÊn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... ii Môc lôc Lêi cam ®oan i Lêi c¶m ¬n ii Môc lôc iii Danh môc b¶ng vi Danh môc h×nh vii Më ®Çu 1 1 C¬ së khoa häc vµ tÝnh thùc tiÔn cña ®Ò tµi 2 2 Môc tiªu cña ®Ò tµi 2 3 Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 3 4 Néi dung nghiªn cøu 3 Ch−¬ng 1. Tæng quan vÒ chÊt dÎo nhiÖt dÎo vµ øng dông 4 1.1 ChÊt dÎo nhiÖt dÎo 4 1.1.1 §Þnh nghÜa chÊt dÎo 4 1.1.2 ChÊt dÎo nhiÖt dÎo 4 1.2 Ph©n lo¹i chÊt dÎo nhiÖt dÎo 5 1.2.1 ChÊt dÎo kÕt tinh 6 1.2.2 ChÊt dÎo v« ®Þnh h×nh 6 1.3 TÝnh chÊt c¬ häc, lý häc, hãa häc cña chÊt dÎo nhiÖt dÎo 6 1.3.1 TÝnh chÊt chung cña chÊt dÎo nhiÖt dÎo 6 1.3.2 TÝnh chÊt lý häc, c¬ häc, hãa häc, c«ng nghÖ vµ øng dông cña c¸c lo¹i chÊt dÎo nhiÖt dÎo th«ng dông 11 1.4 T×nh h×nh sö dông chÊt dÎo ë ViÖt Nam vµ Th¸i B×nh 23 1.4.1 T×nh h×nh sö dông chÊt dÎo t¹i ViÖt Nam 23 1.4.2 T×nh h×nh sö dông vµ sản xuất chÊt dÎo cña Th¸i B×nh 26 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... iii Ch−¬ng 2. ThiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ Ðp phun chÊt dÎo nhiÖt dÎo 28 2.1 Nguyªn lý thiÕt bÞ Ðp phun 28 2.1.1 HÖ thèng d©y chuyÒn c«ng nghÖ 28 2.1.2 Nguyªn lý lµm viÖc cña thiÕt bÞ 28 2.2 KÕt cÊu thiÕt bÞ Ðp phun chÊt dÎo nhiÖt dÎo 29 2.2.1 Khèi Ðp phun nhùa 29 2.2.2 khèi ®ãng më khu«n vµ kÑp chÆt khu«n 31 2.2.3 KÕt cÊu khu«n Ðp phun nhùa 33 2.3 C«ng nghÖ Ðp phun trªn thiÕt bÞ Ðp phun chÊt dÎo 44 2.3.1 Quy tr×nh Ðp phun trªn thiÕt bÞ Ðp phun 44 2.3.2 ¸p lùc Ðp 45 2.3.3 §iÒu khiÓn gia nhiÖt, gi÷ nhiÖt 45 Ch−¬ng 3. ThiÕt kÕ khu«n Ðp phun b»ng c«ng nghÖ 3D 48 3.1 PhÇn mÒm SolidWorks - MOLDworks 48 3.1.1 Giới thiệu chung 48 3.1.2 PhÇn mªm Moldflow 3.1 49 3.2 ThiÕt kÕ khu«n mò b¶o hiÓm b»ng c«ng nghÖ 3D 51 3.2.1 thiÕt kÕ m« h×nh chi tiÕt nhùa vá cøng mò b¶o hiÓm theo Tiªu chuÈn ViÖt Nam TCVN5756-2001 3.2.2 51 ThiÕt kÕ 3D phÇn miÕng ghÐp lßng khu«n vµ lâi khu«n cho s¶n phÈm nhùa 54 3.3 ThiÕt kÕ khu«n Ðp phun hoµn chØng b»ng Moldworks 56 3.3.1 Chän lo¹i khu«n 56 3.3.2 Ph−¬ng ¸n I 56 3.3.2 Ph−¬ng ¸n II 66 Ch−¬ng 4. M« pháng kh¶o s¸t dßng ch¶y nhùa vµ tèi −u kÕt cÊu lßng khu«n b»ng Moldflows 3.1 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... iv 73 4.1 M« pháng thiÕt kÕ khu«n 73 4.1.1 Môc ®Ých m« pháng dßng ch¶y trong khu«n 73 4.1.2 So s¸nh thiÕt kÕ sö dông phÇn mÒm víi thiÕt kÕ th«ng th−êng 74 4.1.3 L−u ®å thuËt to¸n thiÕt kÕ vµ m« pháng b»ng Moldflow 75 4.2 M« pháng dßng ch¶y nhùa b»ng Moldflow 76 4.2.1 §iÒu kiÖn ban ®Çu 76 4.2.2 Ph©n tÝch kÕt qu¶ m« pháng 77 4.3 Kh¶o s¸t Ph−¬ng ¸n II 82 4.3.1 Ph−¬ng ¸n m« pháng 82 4.3.2 C¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch trªn Moldflow 82 KÕt luËn chung 91 Tµi liÖu tham kh¶o 92 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... v Danh môc b¶ng STT Tªn b¶ng Trang 2.1 Lùc kÑp khu«ntheo yªu cÇu vËt liÖu 33 2.3 NhiÖt ®é nung khi gia c«ng cña mét sè vËt liÖu 45 2.4 NhiÖt ®é nãng ch¶y cña polyme vµ nhiÖt ®é khu«n t−¬ng øng 46 2.5 ChÕ ®é c«ng nghÖ Ðp phun chÊt dÎo nhiÖt dÎo 47 3.1 Th«ng sè m¸y R&B size 2 59 3.2 VËt liÖu vµ ®Æc tÝnh kü thuËt c¸c chi tiÕt khu«n ph−¬ng ¸n 1 65 3.3 VËt liÖu vµ ®Æc tÝnh kü thuËt c¸c chi tiÕt khu«n ph−¬ng ¸n II 70 4.1 KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c th«ng sè theo thêi gian ®iÒn khu«n 77 4.2 KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c th«ng sè theo thêi gian 83 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... vi Danh môc h×nh STT Tªn h×nh Trang 1.1 C«ng thøc viÕt cho Polyme (polyethylene PE ) 4 1.2 Polyme d¹ng ®−êng 5 1.3 Polyme d¹ng nh¸nh 5 1.4 Polyme m¹ng 3D 5 1.5 CÊu tróc rèi 6 1.6 CÊu tróc ®Þnh h−íng 6 1.7 C¸c d¹ng giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu dÎo 7 1.8 ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn tÝnh chÊt cña Polyme 7 1.9 ¶nh h−ëng cña ®é kÕt tinh ®Õn tÝnh chÊt cña Polyme 8 1.10 ¶nh h−ëng cña khèi l−îng ph©n tö ®Õn ®é bÒn 8 1.11 Quan hÖ nhiÖt ®é vµ tr¹ng th¸i cña chÊt dÎo. 10 1.12 C¬ tÝnh cña PE phô thuéc nhiÖt ®é (a) vµ khèi l−îng ph©n tö (b) 12 1.13 BiÓu ®å kÐo cña PA 6.6 ë 230C t¹i c¸c ®é Èm kh¸c nhau. 21 2.1 HÖ thèng s¶n xuÊt s¶n phÈm b»ng chÊt dÎo víi c«ng nghÖ Ðp phun 28 2.2 S¬ ®å m¸y Ðp phun vµ côm khu«n 28 2.3 C¬ cÊu phun Ðp b»ng ®Èy trôc vÝt 30 2.4 C¬ cÊu phun pitton-xilanh ®Æt vu«ng gãc 30 2.5 Trôc vÝt xo¾n 31 2.6 ®Çu bÐc 31 2.7 d¹ng kÑp khu«n c¬ cÊu khíp khuûu 32 2.8 d¹ng kÑp khu«n pitton - xilanh thñy lùc trùc tiÕp 32 2.9 TÊm cè ®Þnh vµ tÊm di ®éng khu«n 2 tÊm 33 2.10 CÊu t¹o mét bé khu«n Ðp nhùa th«ng dông 34 2.11 khu«n 2 tÊm 35 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... vii 2.12 khu«n kh«ng rtnh dÉn 35 2.13 HÖ thèng cÊp liÖu 36 2.14 KÝch th−íc cuèng phun trùc tiÕp 36 2.15 KÝch thuíc kªnh nhùa 37 2.16 C¸c lo¹i miÖng phun 37 2.17 C¸c chi tiÕt hÖ thèng ®Èy 38 2.18 VÞ trÝ kªnh dÉn 41 2.19 Chèt dÉn h−íng 42 2.20 Vßng ®Þnh vÞ 43 2.21 KhÝ bÞ t¾c trong lßng khu«n 43 2.22 S¬ ®å m¸y Ðp phun vµ côm khu«n 44 2.23 C¸c d¹ng ¸p lùc phun 45 2.24 Quan hÖ nhiÖt ®é khu«n vµ sè lÇn Ðp phun 47 3.1 Giao diÖn Solidworks 48 3.2 M« h×nh 3D cña chi tiÕt nhùa 53 3.3 B¶n vÏ kÝch th−íc chi tiÕt nhùa 53 3.4 MÆt ph©n khu«n 55 3.5 KÝch th−íc miÕng ghÐp lßng khu«n (a) vµ lâi khu«n (b) 55 3.7 B¹c cuèng phun 62 3.8 B¶n vÏ l¾p bé khu«n ph−¬ng ¸n I 64 3.9 B¹c cuèng phun vµ hÖ thèng cÊp liÖu ph−¬ng ¸n II 68 3.12 B¶n vÏ l¾p bé khu«n ph−¬ng ¸n II 69 4.1 C¸c kh¶ n¨ng ph©n tÝch m« pháng cña Moldflow 73 4.2 Quy tr×nh thiÕt kÕ-chÕ t¹o s¶n phÈm theo kiÓu th«ng th−êng 74 4.3 L−u ®å thiÕt kÕ theo ph−¬ng ph¸p m« pháng 75 4.4 L−u ®å thiÕt kÕ m« pháng mò b¶o hiÓm 75 4.6 M« pháng tÝnh thêi gian ®iÒn ®Çy chÊt dÎo 2,44 s 78 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... viii 4.7 Thêi gian ®«ng ®Æc 27,9 s 78 4.8 Ph©n bè ¸p suÊt t¹i c¸c vïng t¹i 2,40 s 78 4.9 Ph©n bè nhiÖt ®é ®Çu dßng ch¶y 78 4.10 Ph©n bè nhiÖt ®é sau 2,4 s 78 4.11 Ph©n bè ¸p suÊt phun theo thêi gian 79 4.12 Quan hÖ tû lÖ ®iÒn ®Çy lßng khu«n theo thêi gian 80 4.13 Vïng ®iÒn ®Çy cuèi cïng 80 4.14 BiÓu diÔn ph©n bè nhiÖt ®é trªn c¸c vïng cuèi ®iÒn ®Çy 81 4.15 Lùc kÑp khu«n vµ thêi gian 81 4.16 M« 3D vµ chia l−íi 82 4.17 H×nh x¸c ®Þnh thêi ®iÓm ®iÒn ®Çy nhùa 83 4.18 Thêi gian ®«ng ®Æc nhùa vµ polyme hãa 84 4.19 Ph©n bè ¸p suÊt trªn s¶n phÈm mò 84 4.20 Ph©n bè nhiÖt ®é nhùa ®Çy dßng ch¶y trong khu«n 85 4.21 Ph©n bè nhiÖt ®é nhùa khi polyme hãa 85 4.22 BiÓu ®å quan hÖ ¸p suÊt theo thêi gian 86 4.23 BiÓu ®å quan hÖ tû lÖ thÓ tÝch ®iÒn ®Çy theo thêi gian 86 4.24 VÞ trÝ ®Æt tói khÝ 87 4.25 Ph©n bè nhiÖt ®é t¹i thêi ®iÓm ®iÒn ®Çy xong 87 4.26 Quan hÖ lùc khãa khu«n vµ thêi gian 88 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... ix Më ®Çu VËt liÖu nhùa víi c¸c tÝnh chÊt nh−: ®é dÎo dai, nhÑ, chÞu hãa häc tèt, c¸ch ®iÖn tèt, nÕu cã c¸c chÊt phô gia lµm t¨ng mét sè tÝnh n¨ng c¬ - hãa - nhiÖt - ®iÖn cµng lµm cho VËt liÖu nhùa trë lªn th«ng dông ®¸p øng ®−îc nhiÒu tÝnh n¨ng sö dông vµ vËt liÖu nhùa ngµy cµng ®−îc sö dông réng rti ®Ó thay thÕ c¸c vËt liÖu nh−: s¾t, nh«m, gang, ®ång ®ang ngµy cµng c¹n kiÖt trong tù nhiªn. v× vËy vËt liÖu nhùa ngµy nay ñã trở thành một vật liệu quan trọng trong công nghiệp và dân dụng. Ngµnh c«ng nghiÖp nhùa ®t ph¸t triÓn rÊt nhanh trong thêi gian qua kÐo theo ®ã lµ c¸c lÜnh vùc t¹o h×nh s¶n xuÊt vµ chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm tõ nhùa b»ng nhiÒu c«ng nghÖ kh¸c nhau ®Æc biÖt trong ®ã ph¶i kÓ ®Õn c«ng nghÖ Ðp phun vµ ngµnh c«ng nghiÖp thiÕt kÕ, chÕ t¹o khu«n Ðp phun s¶n phÈm nhùa ra ®êi vµ t¹o ra v« sè c¸c s¶n phÈm víi ®ñ kiÓu d¸ng chñng lo¹i phôc vô ®êi sèng cña con ng−êi. ë n−íc ta viÖc s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm tõ nhùa phôc vô ®êi sèng còng nh− trong kü thuËt ®ang ®−îc ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ, sè l−îng c¸c c¬ së s¶n xuÊt øng dông ph−¬ng ph¸p gia c«ng míi ngµy cµng nhiÒu, gia c«ng ®−îc c¸c chi tiÕt cã biªn d¹ng ngµy cµng ®a d¹ng. T¹i Th¸i B×nh ®t nhËp vÒ nhiÒu m¸y Ðp phun nhùa hiÖn ®¹i, nh−ng c¸c khu«n ®Òu kh«ng thÓ thiÕt kÕ ®−îc. C¸c doanh nghiÖp ®Òu ph¶i ®Æt mua cña Tp Hå ChÝ Minh hoÆc cña Trung Quèc. Nhu cÇu vÒ sè l−îng vµ chñng lo¹i rÊt lín. Th¸i B×nh cã thÓ gia c«ng trªn m¸y CNC víi c¸c mÉu cã s½n, nh−ng do ch−a n¾m ®−îc c«ng nghÖ thiÕt kÕ. Trong ®ã, vÊn ®Ò quan träng nhÊt lµ ch−a n¾m ®−îc tÝnh chÊt dßng ch¶y cña nhùa trong lßng khu«n, nªn khi chÕ t¹o xong ph¶i Ðp thö rÊt nhiÒu lÇn, rÊt tèn kÐm vÒ tiÒn khu«n chÕ thö. Tõ ®ã lµm t¨ng gi¸ thµnh s¶n phÈm. Tr−íc t×nh h×nh ®ã, ®Ó gãp phÇn t¨ng tr−ëng kinh tÕ cña Th¸i B×nh, gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm vµ t¨ng chñng lo¹i t¹o thÕ c¹nh tranh cao cho c¸c Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 1 doanh nghiÖp, cÇn thiÕt ph¶i n¾m ®−îc c«ng nghÖ thiÕt kÕ chÕ t¹o khu«n Ðp phun nhùa, mét c«ng nghÖ hiÖn ®¹i vµ cã nhiÒu bÝ quyÕt kü thuËt. §Ò tµi: “Nghiªn cøu thiÕt kÕ khu«n Ðp nhùa b»ng phÇn mÒm c«ng nghiÖp” mong muèn lµm râ c¸c vÊn ®Ò c¬ së khoa häc vÒ c«ng nghÖ Ðp phun, vÒ sö dông c«ng nghÖ m« h×nh ho¸ ®Ó thiÕt kÕ khu«n vµ c«ng nghÖ m« pháng ®Ó kiÓm tra chÊt l−îng khu«n. 1. C¬ së khoa häc vµ tÝnh thùc tiÔn cña ®Ò tµi - C¬ së khoa häc: §Ò tµi nghiªn cøu c¸c thuéc tÝnh cña nhùa, c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ khi Ðp phun c¸c chñng lo¹i nhùa, lµm c¬ së ®Þnh ra chÕ ®é c«ng nghÖ Ðp phun. §ång thêi cÇn kh¶o s¸t dßng ch¶y cña nhùa trong khu«n qua c¸c rtnh dÉn, ®Ëu ®Õn ®iÒn ®Çy lßng khu«n, tõ ®ã t×m c¸ch ®iÒu chØnh dßng ch¶y, ®Ó ®iÒn ®Çy lßng khu«n tèt nhÊt. - TÝnh thùc tiÔn: §Ò tµi sö dông c«ng nghÖ thiÕt kÕ khu«n 3D ®Ó dùng h×nh s¶n phÈm, t¹o lßng khu«n Ðp vµ c«ng nghÖ m« pháng sè ph©n tÝch dßng ch¶y vµ nhiÖt tõ ®ã ph©n tÝch c¸c tham sè. §©y lµ mét c«ng nghÖ thiÕt kÕ hiÖn ®¹i, tiÕt kiÖm giai ®o¹n chÕ thö vµ mang l¹i tÝnh c¹nh tranh cao cho s¶n phÈm. 2. Môc tiªu cña ®Ò tµi Môc tiªu ®Ò tµi nghiªn cøu c«ng nghÖ thiÕt kÕ hiÖn ®¹i sö dông phÇn mÒm c«ng nghiÖp ®Ó thiÕt kÕ khu«n vµ m« pháng qu¸ tr×nh Ðp, tèi −u ho¸ thiÕt kÕ khu«n. C¸c kÕt qu¶ ph¶i ®¹t ®−îc: a. N¾m ch¾c c¸c ®Æc tÝnh cña nhùa sö dông trong s¶n xuÊt hµng d©n sinh. b. N¾m ch¾c kÕt cÊu khu«n, m¸y Ðp phun vµ c¸ch vËn hµnh m¸y. c. Sö dông phÇn mÒm c«ng nghiÖp Solidworks - Moldworks ®Ó m« h×nh ho¸ 3D vµ phÇn mÒm Moldflows m« pháng dßng ch¶y cña nhùa. d. N¾m ®−îc c«ng nghÖ thiÕt kÕ khu«n vµ tèi −u ho¸ c¸c th«ng sè lßng khu«n; Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 2 3. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu - VÒ lý thuyÕt: Nghiªn cøu tæng quan tµi liÖu vÒ Ðp phun vµ dßng ch¶y nhùa; - VÒ thùc nghiÖm: Thùc hiÖn thiÕt kÕ m« h×nh khu«n 3D; m« pháng dßng ch¶y nhùa, x¸c ®Þnh bµi to¸n nhiÖt cña nhùa vµ khu«n, tÝnh to¸n thêi gian ®iÒn ®Çy khu«n vµ kh¶o s¸t qu¸ tr×nh Ðp phun. 4. Néi dung nghiªn cøu Më ®Çu: T×nh h×nh Ðp nhùa t¹i Th¸i B×nh. Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ vËt liÖu nhùa vµ øng dông. Ch−¬ng 2: ThiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ Ðp phun Ðp vËt liÖu nhùa Ch−¬ng 3: ThiÕt kÕ khu«n Ðp phun b»ng c«ng nghÖ 3D. Ch−¬ng 4: M« pháng kh¶o s¸t dßng ch¶y nhùa vµ tèi −u kÕt cÊu lßng khu«n b»ng Moldflows. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 3 Ch−¬ng 1 Tæng quan vÒ chÊt dÎo nhiÖt dÎo vµ øng dông 1.1 ChÊt dÎo nhiÖt dÎo 1.1.1 §Þnh nghÜa chÊt dÎo ChÊt dÎo lµ lo¹i vËt liÖu nh©n t¹o ®−îc s¶n xuÊt tõ c¸c chÊt h÷u c¬. ë nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh chÊt dÎo trë lªn mÒm dÎo vµ cã thÓ t¹o h×nh ®−îc d−íi ¸p suÊt cao. §a sè c¸c lo¹i chÊt dÎo ®Òu cã cÊu t¹o hãa häc phøc t¹p mµ c¬ së cña nã lµ c¸c liªn kÕt h÷u c¬ cao ph©n tö ®−îc gäi lµ polyme (Polyme lµ mét hîp chÊt gåm c¸c ph©n tö ®−îc h×nh thµnh do sù lÆp l¹i nhiÒu lÇn cña mét lo¹i hay nhiÒu lo¹i nguyªn tö hay mét nhãm nguyªn tö (®¬n vÞ cÊu t¹o monome) liªn kÕt víi nhau víi sè l−îng kh¸ lín ®Ó t¹o lªn mét lo¹t c¸c tÝnh chÊt mµ chóng thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ khi lÊy ®i hoÆc thªm vµo mét vµi ®¬n vÞ cÊu t¹o). H×nh 1.1. C«ng thøc viÕt cho Polyme (polyethylene PE ) 1.1.2 ChÊt dÎo nhiÖt dÎo ChÊt dÎo cã rÊt nhiÒu lo¹i, trong chÕ t¹o m¸y th−êng sö dông hai lo¹i chÝnh lµ: chÊt dÎo nhiÖt dÎo vµ chÊt dÎo nhiÖt cøng. - ChÊt dÎo nhiÖt dÎo lµ lo¹i vËt liÖu mềm hoặc chảy nếu ñược ñốt nóng. Chất dẻo ñạt ñến trạng thái mềm hoặc tan chảy ñược phun vào hốc khuôn trong quá trình ñúc. Khi lµm nguéi nhựa sẽ ñông cứng lại. ChÊt dÎo nhiÖt dÎo ñông cứng có thể mềm trở lại dưới tác ñộng của nhiệt. Loại nhựa này cã cÊu tróc m¹ch ph©n tö lµ d¹ng ®−êng vµ d¹ng nh¸nh (h×nh 1.2, 1.3), chóng cã thÓ chuyÓn ®éng khi nhiÖt ®é t¨ng. C¸c lo¹i chÊt dÎo nhiÖt dÎo nh−: PE, PP, PS, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 4 PVC, PA, PMMA, POM, ABS, PC, PAN, SAN. H×nh 1.2. Polyme d¹ng ®−êng H×nh 1.3. Polyme d¹ng nh¸nh - ChÊt dÎo nhiÖt cøng lµ loại nhựa mềm ñi khi chịu nhiệt nhưng không tan chảy. Chất dẻo này ñược ñùn vào phía trong hốc khuôn khi nó mềm. Vật liệu này ñóng cứng chậm hơn do có phản ứng hoá học bởi sự gia tăng nhiệt ñộ. Chất dẻo nhiệt rắn khi bị cứng lại nó sẽ không mềm như cũ cho dù ñược nung nóng. Lµ lo¹i chÊt dÎo ph©n tö cã cÊu tróc m¹ng l−íi 3 chiÒu (h×nh 1.4). C¸c ChÊt dÎo nhiÖt cøng kh«ng thÓ t¸i chÕ.C¸c lo¹i chÊt dÎo nhiÖt cøng nh−: Epoxy, Phenolic, Polyeste, Silicon. H×nh 1.4. Polyme m¹ng 3D 1.2 Ph©n lo¹i chÊt dÎo nhiÖt dÎo ChÊt dÎo nhiÖt dÎo cã thÓ ph©n thµnh hai lo¹i: chÊt dÎo kÕt tinh vµ chÊt dÎo v« ®Þnh h×nh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 5 1.2.1 ChÊt dÎo kÕt tinh trong ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh, cã cÊu tróc theo quy luËt, cã mÇm kÕt tinh, nguéi chËm, cã tÝnh ®Þnh h−íng. Chuçi c¸c ph©n tö c¸c chÊt dÎo ®Æc ®−îc liªn kÕt ®Òu ®Æn, nhiÒu chuçi ph©n tö nµy kh«ng cho phÐp ®¶m b¶o chÝnh x¸c kÝch th−íc. C¸c lo¹i chÊt dÎo nµy gåm cã: Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polyamide (PA). 1.2.2 ChÊt dÎo v« ®Þnh h×nh cã cÊu tróc gÇn cÊu tróc chÊt láng, ®Æc tr−ng lµ kh«ng cã sù s¾p xÕp theo thø tù ë kho¶ng c¸ch xa, cÊu tróc kh«ng ®ång nhÊt vµ kh«ng ®¼ng h−íng. C¸c chÊt dÎo nµy kh«ng hîp thµnh chuçi liªn kÕt ®Òu ®Æn, chØ cã ë tr¹ng th¸i r¾n. DÔ ®¶m b¶o kÝch th−íc chÝnh x¸c h¬n so víi chÊt dÎo kÕt tinh. C¸c lo¹i chÊt dÎo v« ®Þnh h×nh gåm cã: Polyvinylchloride (PVC), Polystyrene (PS), Polycarbonate (PC), Acrynonitrilebutadienstylene (ABS). H×nh 1.5. CÊu tróc rèi 1.3 H×nh 1.6. CÊu tróc ®Þnh h−íng TÝnh chÊt c¬ häc, lý häc, hãa häc cña chÊt dÎo nhiÖt dÎo 1.3.1 TÝnh chÊt chung cña chÊt dÎo nhiÖt dÎo 1. TÝnh chÊt c¬ häc: Cơ tính là sự biến dạng hoặc bị ñứt vỡ của chất dẻo do tải träng. Cơ tính của chất dẻo phụ thuộc vào nhiệt ñộ, tải trọng tác dụng và khoảng thời gian chịu tải trọng ñặt vào. Nó cũng có thể bị tác ñộng do bức xạ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 6 tia cực tím khi sử dụng ngoài trời. a. §é bÒn ng¾n h¹n : §é bÒn còng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng tû sè gi÷a lùc kÐo vµ diÖn tÝch tiÕt diÖn ban ®Çu. C¸c vËt liÖu dÎo còng cho biÓu ®å cã giíi h¹n ch¶y râ rÖt, vËt liÖu dßn cho ®é dtn dµi nhá . H×nh 1.7. C¸c d¹ng giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu dÎo ¢nh h−ëng cña nhiÖt ®é TÝnh chÊt c¬ häc cña polyme rÊt nh¹y víi nhiÖt ®é , v× sù thay ®æi nhiÖt ®é lµm c¸c nh¸nh hoÆc ®o¹n ph©n tö Polyme chuyÓn ®éng. Trªn nhiÖt ®é Tv sù chuyÓn ®éng cña c¸c chuçi ph©n tö dÔ dµng h¬n. Sù gi¶m m«dun cã thÓ ®¹t ®Ðn hµng ngµn lÇn. H×nh 1.8. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn tÝnh chÊt cña Polyme ¶nh h−ëng cña ®é kÕt tinh §èi víi polyme nöa kÕt tinh , ®é kÕt tinh cã ¶nh h−ëng lín ®Õn tÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu. VËt liÖu v« ®Þnh h×nh dÔ qu¸ ®é sang tr¹ng th¸i dÎo. §é Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 7 kÕt tinh cµng lín khi T > TV m«dun ®µn håi cµng cao. H×nh 1.9. ¶nh h−ëng cña ®é kÕt tinh ®Õn tÝnh chÊt cña Polyme ¶nh h−ëng cña khèi l−îng ph©n tö Khèi l−îng ph©n tö ®Æc tr−ng b»ng chiÒu dµi ph©n tö t¨ng, do ¶nh h−ëng cña ®é rèi cña c¸c ph©n tö ë tr¹ng th¸i v« ®Þnh h×nh vµ ®é nèi liªn kÕt víi tinh thÓ, ®é bÒn cña polyme t¨ng. H×nh 1.10. ¶nh h−ëng cña khèi l−îng ph©n tö ®Õn ®é bÒn b. §é bÒn dµi h¹n - ho¸ giµ: m« ®un ®µn håi gi¶m theo thêi gian, g©y nøt. - Ho¸ giµ vËt lý lµ sù biÕn ®æi tÝnh chÊt kh«ng thuËn nghÞch cña chÊt dÎo, khi kh«ng lµm thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc cña ph©n tö. - Ho¸ giµ nhiÖt lµ sù biÕn ®æi chËm kh«ng thuËn nghÞch cña cÊu tróc, thµnh phÇn vµ sù chuyÓn biÕn thï h×nh cña chÊt dÎo d−íi t¸c dông cña nhiÖt. Chóng cã thÓ gåm c¬ chÕ ho¸ giµ vËt lý vµ ho¸ giµ ho¸ häc, trong ®ã qu¸ tr×nh «xy ho¸ d−íi t¸c dông cña O2 trong kh«ng khÝ cã vai trß lín. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 8 - Ho¸ giµ khÝ hËu lµ qu¸ tr×nh ph¸ huû vËt liÖu theo thêi gian do t¸c dông cña c¸c yÕu tè nhiÖt ®é vµ m«i tr−êng. c. Mái - d·o - bß - Mái : NhiÒu chi tiÕt bÞ h− háng khi chÞu t¸c dông t¶i träng chu kú (biÕn ®æi theo thêi gian ) nh− b¸nh r¨ng, cam, biªn... - D·o - Bß NhiÒu polyme ë tr¹ng th¸i ®µn nhít ë nhiÖt ®é th−êng. V× vËy tÝnh chÊt cña chóng dÔ thay ®æi theo thêi gian t¸c dông cña t¶i träng. Dto lµ qu¸ tr×nh biÕn d¹ng chËm sau khi t¸c dông cña lùc trong thêi gian dµi, cã nghÜa lµ víi mét øng suÊt nhÊt ®Þnh, sau mét thêi gian, biÕn d¹ng t¨ng dÇn; ng−îc l¹i khi cÊt t¶i, biÕn d¹ng ®µn håi kh«ng mÊt ngay vµ chóng cßn gi÷ biÕn d¹ng trong mét thêi gian, vµ cã biÕn d¹ng d− . Bß lµ qu¸ tr×nh mÊt dÇn tr¹ng th¸i chÞu lùc khi gi÷ mét ®é biÕn d¹ng nhÊt ®Þnh, cã nghÜa lµ víi mét l−îng biÕn d¹ng nhÊt ®Þnh, øng suÊt gi¶m dÇn theo thêi gian. 2. TÝnh chÊt nhiÖt: Th«ng th−êng chÊt dÎo tån t¹i ë 3 tr¹ng th¸i tuú theo ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é, khèi l−îng ph©n tö: Tr¹ng th¸i dßn hay cßn gäi tr¹ng th¸i tñy tinh, chÊt dÎo cøng vµ dßn; Tr¹ng th¸i Cao su hay tr¹ng th¸i dÎo, chÊt dÎo ch¶y dÎo, ®é nhít cao vµ Tr¹ng th¸i láng, chÊt dÎo chuyÓn thµnh thÓ láng (H1.11). Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 9 H×nh 1.11. Quan hÖ nhiÖt ®é vµ tr¹ng th¸i cña chÊt dÎo. Tv – nhiÖt ®é hãa dßn cña chÊt dÎo; Tf – NhiÖt ®é kÕt tinh cña chÊt dÎo. ðặc tính về nhiệt cßn bao gồm khả năng chịu nhiệt và khả năng bắt lửa của chất dẻo. Nhựa nhiệt dẻo có hệ số giãn nở nhiệt lớn, có tính dễ bắt lửa và tính dẫn nhiệt hay nhiệt dung nhỏ hơn vật liệu khác như kim loại. 3. TÝnh chÊt hãa häc: ðộ bền hóa học, khả năng chống nứt do môi trường hoặc khả năng chịu ñược sự thay ñổi của môi trường . Khi nhựa tiếp xúc với các hóa chất, có sự thay ñổi khối lượng và kích thước có thay ñổi. 4. §Æc tÝnh vÒ ®iÖn: Tính chất ñiện bao gồm tính cách ñiện, ñộ dẫn ñiện, ñộ tích ñiện tĩnh. Nhờ có tính cách ñiện tốt, nên nhựa thường ñược sử dụng trong các lĩnh vực ñiện. Tuy nhiên, nếu chất dẻo có những khuyết tật, chúng dễ bị nhiễm ñiện. 5. Lý tÝnh: Trọng lượng riêng, hệ số khúc xạ và tính hút ẩm là tính chất vật lý của chất dẻo. Trọng lượng riêng của chất dẻo thường là nhỏ và nó thay ñổi phụ thuộc vào ñặc tính của Polyme cao, hoặc tác ñộng nhiệt và cơ ñối với chất dẻo. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ........... 10
- Xem thêm -