Đồ án: Quy trình công nghệ chế tạo nắp che động cơ ôtô bằng phương pháp RTM

I . Thiết kế khuôn và các thiết bị liên quan . Quá trình công nghệ RTM bao gồm việc dùng máy hút để hút chuyển nhựa vào trong khuôn và hút hết bọt khí xuất hiện trong lòng sản phẩm , nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho sản phẩm .Do đó việc tính toán thiết kế bao gồm : +Chọn vật liệu chế tạo khuôn . +Tính toán thiết kế đường ống dẫn nhựa và hút nhựa . + Tính toán thiết kế khuôn bao gồm cả vị trí đặt ống dẫn và ống hút . +Tính toán thiết kế máy hút ,việc điều chỉnh áp suất hút thế nào là phù hợp 1. Lựa chọn vật liệu khuôn Để quyết định chọn lựa vật liệu khuôn ,ta cần quan tâm tới tính chất cơ học ,hóa học của vật liệu .Việc sử dụng vật liệu mà có khả năng phản ứng hóa học với nhựa và chất xúc tác là điều cấm kỵ .Ngoài ra vật liệu phải có khả năng chống ăn mòn và bền về mặt cơ lý trong quá trình sản xuất sản phẩm . Ta phải quan tâm tới tính chất cơ học của khuôn vì khuôn phải đủ cứng vững để chịu được các lực tác động như : lực đóng khuôn ,áp suất nhựa trong quá trình bơm ,quá trình di chuyển khuôn ,.. Ngoài ra vật liệu làm khuôn phải có khả năng chống lại các tác động có thể có trong quá trình xử lý khuôn .Ví dụ như có thể tình cờ làm rơi các dụng cụ lên khuôn ,thực hiện bơm nhựa trong khi di chuyển khuôn , … Tỉ trọng của vật liệu cũng rất quan trọng vì nó ảnh hưởng tới khối lượng của khuôn .Với những khuôn lớn ,nên tránh lựa chọn những vật liệu có tỉ trọng lớn .Điều này rất quan trọng nếu như việc sử dụng khuôn trong quá trình sản xuất là bằng tay . Quá trình sản xuất …. ảnh hưởng đến thời gian gia công ,kích thước dung sai ,độ nhám bề mặt . Những vật liệu thường được lựa chọn để chế tạo khuôn là thép ,nhôm ,sắt đúc ,GFR (Nhựa được gia cường sợi thủy tinh ) ,CFR (Nhựa được gia cường sợi carbon ) ,sứ . Dưới đây ta sẽ đề cập đến những vật liệu đó để đưa ra cái nhìn tổng quan nhất trong việc lựa chọn vật liệu chế tạo khuôn cho chi tiết nắp che động cơ ô tô . a)Thép : *Ưu điểm : +Có độ bền lớn +Khi gia công khuôn thép sẽ cho dung sai tốt +Bề mặt làm việc tốt +Tương thích với hầu hết các loại nhựa *Nhược điểm : + Chi phí cao ,chỉ phù hợp với những khuôn loại nhỏ ,hình dáng phức tạp sản xuất với khối lượng lớn . + Thép có khối lượng riêng cao hơn so với các loại vật liệu khác. + Nhiệt độ khuyếc tán của thép là quá thấp ,những kênh làm mát hoặc gia nhiệt luôn phải được gia công thêm nên giá thành khuôn sẽ cao . b) Nhôm : *Ưu điểm : + Dung sai đạt được có thể rất tốt . + Khả năng dẫn nhiệt rất tốt. + Tương thích với bất kỳ loại nhựa nào , nhưng phải tránh môi trường ẩm ướt để ngăn ngừa sự ăn mòn . + Nhẹ hơn thép và sắt đúc . c) Sắt : *Ưu điểm : + Độ bền rất cao ,bề mặt có thể chịu được môi trường làm việc khắc nghiệt nhất . + Cho dung sai nhỏ khi gia công . + Việc gia công khuôn có thể hkông cần thiết nếu trong quá trình đúc đạt được mức độ yêu cầu .Điều này dẫn đến chi phí khuôn giảm đi . *Nhược điểm : + Bề mặt không tốt như khuôn bằng nhôm hay thép . + Tính dẫn nhiệt kém ,luôn phải thiết kế thêm kênh dẫn nhiệt . + Bề mặt dễ bị khuyết tật do môi trường ăn mòn . + Khối lượng riêng lớn . d)Nhựa được gia cường thêm sợi thủy tinh : *Ưu điểm : + Chi phí rất thấp . + Phù hợp với sản xuất với sản lượng thấp. Nếu môi trường làm việc chịu nhiệt độ cao và áp suất lớn thì không nên sử dụng bằng vật liệu này . *Nhược điểm : + Có thể dễ dàng bị hỏng hay trầy xước do tác động của quá trình xử lý . + Quá trình đóng rắn khó kiểm soát làm cho dung sai của sản phẩm lớn . + Không chịu được nhiệt độ và áp suất cao e) Nhựa được gia cường thêm sợi carbon : *Ưu điểm : +Cơ tính tốt hơn so với nhựa được gia cường bằng sợi thủy tinh +Tuổi thọ làm việc lâu hơn sovới nhựa được gia cường bằng sợi thủy tinh. +Tương thích hóa học với bất kỳ loại nhựa nào. +Dung sai kích thước tốt hơn . *Nhược điểm : + Rất khó để chế tạo ra những chi tiết có hình dáng phức tạp . f) Gốm : *Ưu điểm : +Tương thích với bất kỳ chất nhựa và dung môi nào . +Có thể làm việc ở nhiệt độ cao . +Chất lượng bề mặt rất tốt . +Có thể được gia công với dung sai nhỏ và ổn đinh trong suốt quá trình gia công . *Nhược điểm : +Dễ bị trầy xước do va đập . +Khó bền khi chịu những va đập . Hình dưới cho thấy tính chất cơ lý của những vật liệu ở trên . Nhìn vào bảng ta thấy cơ tính của vật liệu nhựa được gia cường thêm sợi thủy tinh là lớn nhất .Giá thành của vật liệu này hoàn toàn không cao .Mặt khác ,khuôn có kích thước khá lớn ,và việc chế tạo sản phẩm không hoàn toàn tự động nên để thuận tiện ,an toàn trong quá trình sản xuất ,vật liệu có khối lượng riêng nhẹ sẽ thích hợp hơn .Vậy vật liệu ta lựa chọn làm khuôn là nhựa PEKN được gia cường thêm sợi thủy tinh . * Steel alloy 1040 ** Alloy 2024 *** Grade G3000 **** E glass fibers­epoxy matrix (Vf = 0.60) ***** High modulus carbon fibers­epoxy matrix ( Vf = 0.60) ****** Graphite (*) Yêu cầu về Vf% trong vật liệu phải được tính toán trước khi thiết kế khuôn . Tỉ lệ khối lượng sợi được tính như sau : Trong đó : + n là số lượng lớp sợi trong khuôn . + :mật độ sợi trong một tấm sợi [kg/m2] + ’ :mật độ sợi tre [kg/m3] + h :bề dày tương đối của chi tiết [m] Có nhiều loại sợi tre ,mật độ của nó từ kg/m3 đến kg/m3 .Việc ứng dụng sợi tre trong quá trình làm thực tế là khoảng kg/m3 . Chi tiết nắp che động cơ có bề dày trung bình là h= 50mm=0,05mm .Số lớp tre trong khuôn n = lớp .Vậy ta tính được tỉ lệ khối lượng sợi Vf= Áp lực chất lỏng bên trong khoang khuôn khi bơm nhựa vào phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ thẩm thấu vào sợi của nhựa ,độ nhớt của nhựa ,lưu lượng dòng chảy của chất lỏng ,kích thước của khoang khuôn .Áp lực trong khuôn có thể thay đổi từ vài kPa đến vài trăm kPa .Hầu hết các máy hút đều có khả năng hút ở áp suất không đổi .Áp lực của khuôn được bị ảnh hưởng của việc rò rỉ khí trong khuôn ,hở đường ống dẫn . Áp lực kẹp khuôn phải có độ lớn ít nhất bằng tổng áp lực nén sợi và áp suất hút nhựa . Hệ thống kẹp khuôn được đề cập đến dưới đây . ... - tailieumienphi.vn