Giáo trình Công nghệ composite

8/12/2019 Giáo trình Công nghệ composite

http://slidepdf.com/reader/full/giao-trinh-cong-nghe-composite 1/123

CÔNG NGHỆCOMPOSITE

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON



http://www.ebook.edu.vn

Công ngh v t liu Composite

Trang 1

CÔNG NGH COMPOSITE

Phn 1: Gii thiu chung I. nh ngh a v t liu Composite

Composite là vt liu t h p ca nhiu loi vt liu (th ng là hai loi). S pha tr n

các loi vt liu này v i nhau s to ra mt loi vt liu m i có bn cht hoàn toàn khác so i các loi vt liu thành phn ban u.

Thành ph n c a v t liu Composite g m có:

Thành phn phân b liên tc trong toàn th tích vt liu gi là nn.

Thành phn phân b ngu nhiên trong vt liu gi là ct.

Tùy theo b n ch t c a v t liu n n ng i ta có th chia v t liu Composite thành các loi

khác nhau:

t liu Composite nn polymer: PMC.

t liu Composite nn vô c ceramic: CMC.

t liu Composite nn kim loi: MMC.

Trong phn này ta ch c p n loi PMC vì ây là loi Composite c nghiên cu và

ng d ng nhiu nht trong công ngh Vt liu Composite.

t liu Composite FRP

FRP (Fiber Reinforced Plastic) là mt trong nhng loi PMC ph bin nht trong các loi

t liu Composite. ây là loi Composite thuc cht d o nhit r n (thermosetting plastic),

bao gm hai thành phn ch yu là polymer và các loi s i gia c ng.

Polymer: polyeste, vinyleste, epoxy…

Các loi s i: s i thy tinh, s i cacbon, aramid (kevlar), polyeste…

Các cht xúc tác, cht xúc tin, ph gia…v i t l tr ng l ng tuy r t nh nhng

không th thiu.

Có khá nhiu công ngh Composite nói chung và công ngh FRP nói riêng. Mi công

ngh u có nhng gi i hn nht nh trong ng d ng, nó ph thuc vào kích c sn phm,

kiu dáng sn phm, s l ng sn xut, s gia c ng thích h p và loi resin s d ng. Trong

i công ngh u phi có khuôn, vì vy d a trên các c thù ca thit k và khuôn, nhà

n xut cn phi la chn công ngh cho thích h p.

a trên c s nguyên lý t o ra s n ph m, ta có th phân bi t các loi công ngh sau: Công ngh úc ti p xúc (Hand lay-up, Spray up).

Công ngh úc chuyn resin RTM (Resin Transfer Moulding).

Công ngh úc nén (Compression Moulding).

Công ngh cun s i (Filament Winding).

Công ngh úc kéo (Pultrusion).

Công ngh to l p liên tc (Continuous Laminating).







Trang 2

Công ngh úc bng va thy tinh (Plasterglass).

Công ngh ép phun (Injection Moulding).

Công ngh úc ép phun phn ng RRIM (Reinforced Reaction Injection

Moulding).

Công nghê úc chuyn chân không (Vacuum Assisted RTM).

Công ngh ly tâm (Centrifugal Casting).Trong phn này ch trình bày công ngh úc ti p xúc (Hand lay-up, Spray up) là công

ngh c áp d ng r ng rãi nht.







Trang 34

CHÖÔNG I I : KYÕTHUAÄT COMPOSITE

THEO COÂNG NGHEÄSMC

1. GIÔÙI THIEÄU: SM C laødaïng taám phaúng lieân tuïc vaølaøvaät lieäu composite coùchöùa sôïi vaøcaùc

loaïi chaát ñoän ñöôïc phaân taùn trong nhöïa nhieät raén. Nhöïa trong taám SM C chöa ñöôïc

ñoùng raén, nhöng coùñoänhôùt raát cao. N oùñöôïc ñoùng raén khi gia coâng taïo saûn phaåm

cuoái cuøng baèng caùch eùp vaøo khuoân.

SM C coùtheåduøng ñeåsaûn xuaát caùc boäphaän vaøcaùc chi tieát composite coùhình

daùng phöùc taïp vaøthôøi gi an ñònh hình trong khuoân laøtöông ñoái ngaén. Do ñoù

composite SM C laøraát t ieän lôïi.

Tính ña daïng: thaønh phaàn vaøloaïi sôïi trong SM C coùtheåñi eàu khi eån moät

caùch deãdaøng ñeåsaûn xuaát ra caùc saûn phaåm cuoái cuøng coùtính chaát cô lyùkhaùc nhau

phuøhôïp vôùi muïc ñích söûduïng.

Caùc chi tieát ñoàng nhaát: Caùc chi ti eát SM C coùtheåñöôïc neùn trong khuoân vôùi

caùc gaân, caùc phaàn loài, phaàn uoán cong, caùc loãvaøcaùc phaàn loàng vaøo nhau. Söûduïng

caùc ñaëc ñieåm thieát keánaøy, moät soácaùc boäphaän coùtheålaøm ñoàng nhaát goàm moät

phaàn vaømoät soácaùc boäphaän phuïkhaùc. Troïng l öôïng nheï: SM C composite coùtroïng löôïng rieâng nhoûhôn caùc caáu

truùc k im loaïi. K eát quaûlaø, caùc chi tieát laøm töøSM C seõnheï hôn caùc chi tieát laøm töø

kim loaïi neáu cuøng theåtích. Tæleäveàñoäbeàn treân k hoái löôïng cuûa composite SM C

coùtheåso saùnh vôùi nhieàu chi tieát laøm töøkim loaïi .

Söïoån ñònh veàkích thöôùc: Caùc chi tieát laøm töøSM C cho thaáy coùsöïoån ñònh

veàk ích thöôùc hôn l aøcaùc chi tieát l aøm töøcomposi te nhöïa nhieät deûo trong moät

khoaûng roäng veànhieät ñoävaøñieàu k ieän moâi tröôøng. Theåtích thay ñoåi theo ñöôøngcong cuõng coùtheåñöôïc ñieàu khieån baèng caùch theâm vaøo moät soáphuïgia laøm giaûm

co ngoùt. Hôn theánöõa, heäsoánôûnhi eät cuûa composi te SM C coùtheåñöôïc ñieàu khieån

khôùp vôùi theùp vaønhoâm, vì theácaùc chi tieát laøm töøSM C coùtheåtöông hôïp vôùi caùc

chi tieát laøm töønhoâm hay theùp.







Trang 35

Caùc öùng duïng cuûa kyõthuaät naøy: laøm caùc hoäp ñieàu khieån, maùy theåduïc, cöûa

maùy giaët, gheá, maët baøn, voûmaùy tính, panoâcöûa….

Quaùtr ình saûn xuaát composi te SM C coùtheåñöôïc phaân chia thaønh ba giai ñoaïn

chính laø: Taïo hoãn hôïp, uû, vaøeùp vaøo khuoân. T rong giai ñoaïn taïo hoãn hôïp, taám SM C

ñöôïc saûn xuaát baèng caùch bao sôïi giöõa hai taám maøng moûng. Trong taám SM C cuoái

cuøng chöùa moät soáthaønh phaàn nhö: nhöïa, xuùc taùc, chaát ñoän, vaøchaát laøm daøy. Trong

giai ñoaïn toàn tröõ( uû) ñoänhôùt cuûa nhöïa beân trong ñöôïc cho pheùp taêng cao vì theátaám

SM C coùtheåcaàm ñöôïc tröôùc khi coùtheåñöa vaøo gia coâng. Tuøy thuoäc vaøo thaønh phaàn

trong phase nhöïa maøgi ai ñoaïn uûcoùtheåtöøvaøi ngaøy cho ñeán vaøi thaùng. Trong gi ai

ñoaïn eùp khuoân, taám SM C ñöôïc caét vaøñaët vaøo khuoân noùng. Döôùi taùc duïng cuûa nhieät

ñoävaøaùp suaát, ñaàu tieân taám SM C chaûy vaøñieàn ñaày khuoân v aøsau ñoùñoùng raén taïo

thaønh boäphaän cöùng. Trong phaûn öùng ñoùng raén xaûy ra trong khuoân, caùc phaân töûnhöïañöôïc ñoùng raén taïo maïng khoâng gian ba chieàu.

2. THAØNH PHAÀN:

Caùc thaønh phaàn chính trong taám SM C laønhöïa, sôïi, vaøchaát ñoän. M oät soáthaønh

phaàn khaùc nhö xuùc taùc, chaát laøm daøy, chaát öùc cheá, chaát roùc khuoân vaøphuïgia laøm

giaûm co ngoùt ñöôïc duøng vôùi moät löôïng nhoû. T uy nhieân chuùng ñoùng vai troøraát quan

troïng trong suoát giai ñoaïn löu tröõvaøeùp khuoân.

V D: moät coâng thöùc SM C nhö sau:- polyester baát baûo hoøa 10.5

- styren 13.4

- phuïgia giaûm co ngoùt 3.45

- chaát ñoän 40.7

- chaát laøm daøy 0.7

- xuùc taùc 0.25

- chaát roùc khuoân 1.0

- chaát öùc cheá -

- sôïi thuyûtinh 30.0







Trang 36

2.1 Nhöïa:

Caùc loaïi nhöïa ñöôïc duøng trong taám SM C thöôøng l aønhöïa pol yester khoâng

no, V iny l ester vaønhöïa epoxy cuõng ñöôïc duøng. Tuy nhi eân, thôøi gi an eùp khuoân cuûa

nhöïa epoxy laâu hôn so vôùi nhöïa polyester vaøviny l ester. Trong thôøi gian gaàn ñaây,nhöïa phenol cuõng ñöôïc duøng trong SM C, nhöïa phenol trong SM C laøm giaûm khaû

naêng chaùy, giaûm söïsinh khoùi vaøoån ñònh nhieät cao hôn taám SM C laøm töøpolyester.

Caùc loaïi nhöïa ñöôïc duøng trong SM C nhö polyester hoaëc viny l ester ñöôïc

troän vôùi sty ren vôùi thaønh phaàn töø30-50% veàkhoái löôïng. Phuï thuoäc vaùo loaïi nhöïa vaø

thaønh phaàn styren trong ñoùmaøôûnhieät ñoäphoøng ñoänhôùt cuûa hoãn hôïp vaøo khoaûng

300 ñeán 3000 cp. V ôùi haøm löôïng sty ren cao seõtaïo söï thaám öôùt toát giöõa nhöïa vôùi sôïi

vì ñoänhôùt cuûa hoãn hôïp thaáp. T uy nhi eân, haøm löôïng sty ren vöôït quaùgiôùi haïn chopheùp thì seõlaøm giaûm cô tính vaøcaùc tính chaát nhieät cuûa nhöïa sau khi ñoùng raén.

Trong thôøi gian gaàn ñaây caùc l oaïi nhöïa gheùp giöõa polyester khoâng no vôùi

urethane cuõng ñöôïc söûduïng. Trong caùc loaïi nhöïa gheùp naøy, pol yester coùtroïng

löôïng phaân töûthaáp phaûn öùng vôùi di isocianate vôùi söï hieän dieän cuûa styren. Phaûn öùng

naøy taïo ra moät polymer maïch thaúng coùtroïng löôïng phaân töûcao hôn toàn taïi trong

dung dòch styren. Polymer maïch thaúng naøy coùtheåñoùng raén vôùi xuùc taùc thoâng

thöôøng. Ñ oänhôùt vaøtính chaát cô l yùcuûa nhöïa geùp coùtheåñieàu khieån ñöôïc baèng caùch

thay ñoåi caáu truùc hoùa hoïc cuûa polyester vaødi isocianate. Ngoaøi ra loaïi nhöïa naøy coøn

coùmoät öu ñieåm nöõa l aøcoùhaøm löôïng sty ren thaáp ( döôùi 25%).

2.2 Sôïi:

L oaïi sôïi ñöôïc duøng trong coâng ngheäSM C thöôøng laøE-glass. M oät soáloaïi

sôïi khaùc nhö laøS-2 gl ass, carbon, K ev lar 49 ñöôïc duøng coùgiôùi haïn. Trong soácaùc

loaïi sôïi ñoùthì E-glass coùmoâñun ñaøn hoài thaáp nhaát vaøcoùkhoái löôïng r ieâng töông ñoáicao. T uy nhi eân, gi aùthaønh cuûa noùreõhôn caùc loaïi sôïi gia cöôøng khaùc. Do ñoùE-glass

ñöôïc chaáp nhaän trong coâng ngheäSM C.

Caûhai daïng sôïi ngaén (khoâng l ieân tuïc) vaøsôïi daøi (lieân tuïc) ñeàu ñöôïc duøng

trong coâng ngheäSM C. Sôïi ngaén ( ñònh höôùng töïdo trong taám phaúng) thöôøng ñöôïc







Trang 37

duøng trong caùc öùng duïng yeâu caàu tính chaát ñaúng höôùng ( caân baèng tính chaát theo moïi

höôùng). Sôïi daøi, ñònh höôùng tröïc tieáp trong taám phaúng, taïo ra saûn phaåm coùñoäbeàn vaø

moâñun raát cao theo höôùng ñònh höôùng cuûa sôïi; tuy nhieân, ñoäbeàn vaømoâñun theo

höôùng ngöôïc laïi laøtöông ñoái thaáp. Ñeåcaûi thieän ñoäbeàn v aømoâñun theo phöông

ngang thì ngöôøi ta duøng keát hôïp giöõa sôïi ngaén vaøsôïi daøi, trong tröôøng hôïp naøy sôïingaén ñöôïc ñònh höôùng töïdo trong caáu truùc ñònh höôùng cuûa sôïi daøi.

Trong coâng ngheäSM C thì sôïi daøi thöôøng duøng laøsôïi rov ing vaøsôïi ngaén thu

ñöôïc baèng caùch chaët sôïi roving, k ích thöôùc cuûa sôïi ngaén khoaûng chöøng 1 inch.

Thaønh phaàn sôïi trong SM C raát deãñi eàu chænh theo yeâu caàu cuûa öùng duïng. Thaønh

phaàn sôïi cao vaøo khoaûng 50 – 70% veàkhoái löôïng, ñöôïc duøng ñeåsaûn xuaát caùc chi

tieát caàn ñoäbeàn vaømoâdun cao. Chaát ñoän seõkhoâng ñöôïc theâm vaøo taám SM C coùchöùa

nhieàu hôn 60% sôïi. T hoâng thöôøng, ñoänhôùt cuûa taám SM C cao seõlaøm giaûm khaûnaêngchaûy cuûa nhöïa trong khuoân , vì theálaøm haïn cheáquaùtr ình ñi eàn ñaày khuoân. SM C

ñöôïc thieát keátheo daïng sôïi ôûtrong ñoùvaøñöôïc ñònh nghóa nhö sau:

o “ SM C-R” trong ñoùR laøsôïi ngaén ñònh höôùng töïdo.

o “ SM C-CR” trong ñoùC l aøchæsôïi l ieân tuïc ñònh höôùng vaøR laøsôïi ngaén ñònh

höôùng töïdo.

o “ XM C” trong ñoùX laøsöïñan cheùo nhau cuûa sôïi daøi trong taám SM C.

V ôùi SM C-R vaøSM C-CR thì caùc con soávieát theo sau chæthaønh phaàn cuûa loaïisôïi ñoùbeân t rong. Thí duï: SM C-R40 laøtaám SM C coùchöùa 40% sôïi ngaén ñònh höôùng

töïdo; SM C-C30R10 laøtaám SM C coùchöùa 30% sôïi daøi vaø10% sôïi ngaén. Thaønh phaàn

sôïi trong XM C vaøo khoaûng 70% vaøphaàn lôùn laøsôïi l ieân tuïc. Trong XM C cuõng coùtheå

chöùa moät löôïng nhoûsôïi ngaén ñònh höôùng ngaãu nhieân ñeåcaûi thieän tính chaát cô lyù

theo phöông ngang. Goùc ñan cheùo giöõa caùc sôïi daøi khoaûng 5-70.

I I .2.3 Chaát ñoän:

Chaát ñoän trong SM C coùmoät soáchöùc naêng sau: laøm giaûm ñoäco ngoùt cuûanhöïa, caûi thieän khaûnaêng ñieàn khuoân baèng caùch laøm cho quaùtrình chaûy toát hôn, vaø

laøm taêng chaát löôïng beàmaët saûn phaåm. Caùc chaát ñoän cuûng laøm giaûm giaùthaønh cuûa

saûn phaåm , vì theácaùc chaát ñoän reûhôn nhöïa vaøcoùtheåthay theácho nhöïa.







Trang 38

Calci carbonate laøchaát ñoän thöôøng ñöôïc duøng trong coâng ngheäSM C.

K aol in clay, talc,boät thuyûtinh vaøaluminium trihidrate (A l2O3.3H 2O) laøcuõng ñöôïc

duøng nhö chaát ñoän. A luminium trihydrate l aølaoïi chaát ñoän coùkhaûnaêng choáng chaùy

cao bôûi vì nöôùc trong phaân töûseõñöôïc giaûi phoùng ra ôûnhieät ñoä2200C. V ì v aäy noù

ñöôïc duøng trong saûn xuaát caùc thieát bòñieän, trong xaây döïng … Tyûleägiöõa chaát ñoän vaønhöïa t rong taám SM C tuøy thuoäc v aøo ñoänhôùt cuûa

nhöïa, noùseõaûnh höôûng ñeán quaùtrình thaám öôùt sôïi vaøtính chaûy trong khuoân. T hoâng

thöôøng khi haøm löôïng sôïi cao thì neân duøng tæleäñoän treân nhöïa thaá. VD: SM C-R30,

SM C-R50, SM C-R65 thì tæleätreân laø1.5, 0.5, 0.

Caùc loaïi chaát ñoän coùkhaûnaêng daãn ñieän thænh thoaûng duøng t rong SM C gia

cöôøng sôïi thuy ûtinh ñeålaøm giaûm söïtích tónh ñi eän.

I I .2.4 Xuùc taùc: Chöùc naêng cuûa xuùc taùc l aøkhôi maøo phaûn öùng ñoùng raén ôûnhieät ñoäcao. Caùc

xuùc taùc thöôøng söûduïng laøperoxide höõu cô, nhö t-bul ty l perbenzoate (TBPB), chuùng

bòphaân huûy ôûnhieät ñoäeùp khuoân vaøsinh ra goác töïdo. Caùc goâùc töïdo naøy phaûn öùng

vôùi styren vaøpolyester laøm phaùhuûy l ieân keát ñoâi carbon-carbon, do ñoùkhôi maøo cho

phaûn öùng ñoùng raén.

Toác ñoäphaân huûy xuùc taùc cho ra goâùc töï do taêng leân theo söï taêng nhieät ñoä

xung quanh khuoân. Toác ñoäphaân huûy cuûa xuùc taùc ñöôïc ño theo t1/2 , laøthôøi gian maøxuùc taùc phaân huûy heát moät nöûa.

M oät loaïi xuùc taùc khaùc ñöôïc söûduïng trong coâng ngheäSM C laøcaùc hôïp chaát

azo. Caùc xuùc taùc naøy ít nguy hieåm hôn caùc xuùc taùc peroxide so veàmaët hoaït tính.

Ñaëc ñieåm ñoùng raén cuûa heänhöïa-xuùc taùc thöôøng ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch

kieåm tra thôøi gi an gel SPI. T rong phöông phaùp kieåm tra naøy, 10 gam nhöïa vôùi xuùc

taùc trong moät oáng nghieäm tieâu chuaån. OÁng nghieäm naøy ñöôïc ngaâm trong boàn nöôùc ôû

nhieät ñoä82oC, nhieät ñoätaêng leân trong hoãn hôïp ñöôïc theo doõi baèng moät nhieät keáñaët

trong oáng nghieäm. Töøñöôøng cong nhieät ñoätheo thôøi gi an, ta nhaän ñöôïc thôøi gi an

gel . N hieät sinh ra töøphaûn öùng ñoùng raén taêng theo söïtaêng nhieät ñoäcuûa hoãn hôïp, noù

xuùc t ieán cho quaùtr ình phaân huûy xuùc taùc. K eát quaûlaø, toác ñoäñoùng raén taêng leân vaø

nhieät ñoäcuõng taêng leân, bôûi vì nhieät sinh ra töøphaûn öùng ñoùng raén khoâng ñöôïc khueách

taùn ra moâi tröôøng xung quanh. Ñ öôøng cong thôøi gian gel SPI cho thaáy ñænh nhi eät







Trang 39

Nhieät ñoäbeånöôùc

Nhi eät ñoäcao hôn 5.5 0C

A

C

A : thôøi gi an ñaït nhieät ñobeåB: thôøi gi an gel

C: thôøi gi an ñaït ñi eåm

D

2 4 6 8 10 12

(exothermic), taïi ñoùnoùcho ta bieát phaûn öùng ñoùng raén ñaõhoaøn thaønh. Ñoädoâùc cuûa

ñænh nhieät xaùc ñònh ñöôïc toác ñoäñoùng raén, noùphuï thuoäc chuûyeáu vaøo hoaït tính cuûa

xuùc taùc. Thôøi gian maøôûñoùnhieät ñoätaêng leân 5.50C so vôùi nhieät ñoäcuûa boàn nhieät

ñöôïc xem nhö thôøi gi an baét ñaàu gel.

M oät caùch duøng ñeågiaûm thôøi gian ñoùng raén cuûa nhöïa laøtroän moät löôïng nhoûxuùc taùc ôûnhieät ñoäthaáp, nhö TBPO, vaøvôùi moät löôïng xuùc taùc ôûnhieät ñoäcao nhö

TBPB. Heä xuùc taùc keùp laøm giaûm ñaùng keåthôøi gi an gel vaøthôøi gi an ñoùng raén

.

T(0C)

2.5 Chaát öùc cheá:

Chaát öùc cheáñöôïc theâm vaøo hoãn hôïp nhöïa l aøm SM C vôùi moät löôïng theo

yeâu caàu cuûa saûn phaåm nhaèm muïc ñích ngaên hay giaûm phaûn öùng ñoùng raén coùtheåxaûy

ra trong quaùtrình troän, uûvaølöu tröõ. Ñieàu naøy laøm taêng thôøi gian löu cuûa taám SM Ctröôùc khi ñöa vaøo eùp taïo saûn phaåm. K hi taám SM C ñöôïc ñaët vaøo trong khuoân noùng,

phaûn öùng ñoùng raén ñaàu tieân xaûy ra chaäm laødo chaát öùc cheá; nhöng noùchæaûnh höôûng

trong moät thôøi gian ngaén keát quaûlaøgoâùc töïdo sinh ra nhanh töøchaát xuùc taùc. Bôûi vì

noàng ñoäcuûa chaát öùc cheágiaûm, vaøvaän toác phaûn öùng ñöôïc xuùc tieán trong khuoân.







Trang 40

Hydroqui non vaøparabenzoqui non l aøhai chaát öùc cheáthöôøng ñöôïc duøng

nhaát trong coâng ngheäSM C. Bôûi vì chaát öùc cheálaøm giaûm toác ñoäñoùng raén vaøphuøhôïp

vôùi söï taêng ñoänhôùt ôûgiai ñoaïn ñaàu cuûa quaùtrình eùp khuoân, söïchaûy trong khuoân coù

theåñeàu khieån ñöôïc baèng caùch löïa choïn chaát xuùc taùc vaøchaát öùc cheáduøng chung vôùi

nhau.2.6 Chaát r oùc khuoân noäi:

Chöùc naêng cuûa chaát roùc khuoân laøngaên söï keát dính giöõa nhöïa vaøbeàmaët

khuoân, vì theácoùtheåloùi saûn phaåm töøkhuoân. Chaát roùc khuoân noäi ñöôïc troän trong

phase nhöïa vaøthöôøng cho hieäu qua toát. Tuy nhieân, ñoái vôùi nhöõng chi ti eát laùng thì

caàn phaûi phun chaát roùc khuoân leân beàmaët khuoân tröôùc khi thöïc hieän eùp.

L öïa choïn chaát roùc khuoân laødöïa vaøo ñieåm chaûy cuûa chuùng, nhieät ñoächaûy

cuûa noùphaûi thaáp hôn nhieät ñoäcuûa khuoân. Thöôøng duøng chaát roùc khuoân laøkeõmstearate (mp 130oC) vaøcalcium stearate(mp 1500C). Chuùng coùtheåsöûduïng ôûnhieät

ñoäkhuoân leân ñeán 155-1650C. Caûhai loaïi chaát boâi trôn naøy coùdaïng boät ôûnhieät ñoä

phoøng nhöng hoøa tan deãdaøng trong nhöïa. Chuùng ñöôïc theâm vaøo vôùi moät löôïng nhoû,

thöôøng nhoûhôn 2% treân toång khoái löôïng cuûa hoãn hôïp. Neáu duøng quaùnhieàu chaát roùc

khuoân ngoaïi thì seõlaøm giaûm ñoäbeàn keùo cuûa saûn phaåm.

2.7 Chaát laøm daøy:

V ai troøcuûa chaát laøm daøy laølaøm taêng ñoänhôùt cuûa nhöïa v ì theátaám SM C coùtheåcaàm ñöôïc, caét, choàng, vaøñaët leân beàmaët khuoân. ÔÛtraïng thaùi naøy, nhöïa chöa

ñöôïc ñoùng raén, nhöng ñoänhôùt vaøo khoaûng 30x106 ñeán 100x106cp. ÔÛñieàu kieän naøy,

taám SM C khoâvaøcaûm thaáy khoâng dính, nhöng coùtheåuoán ñöôïc.

Caùc loaïi chaát laøm taêng ñoädaøy cho nhöïa polyester vaøviny lester laøox id v aø

hidroxi de cuûa kim loaïi kieàm nhoùm 2A nhö : M gO, CaO, M g(OH)2. Caùc ox ide vaø

hi droxide naøy phaûn öùng vôùi nhöïa qua hai gi ai ñoaïn. Ñöôïc cho trong v í duïdöôùi ñaây.

M uoái trung hoøa hình thaønh t rong phaûn öùng naøy coùtroïng l öôïng phaân töûcaohôn nhöïa. Noùcoùtheåtrôûlaïi phaûn öùng vôùi muoái baz l aøm taêng t roïng l öôïng phaân töûvaø

vì theálaøm taêng ñoänhôùt cuûa phase nhöïa .

Oxid vaøhi droxide kim loaïi phaûn öùng ngay laäp töùc vôùi nhöïa khi ñöôïc troän

vaøo trong thaønh phaàn nhöïa. Ñoänhôùt cuûa hoãn hôïp taêng leân nhanh taïi thôøi ñieåm baét







Trang 41

ñaàu vaøñaït möùc maøtaïi ñoùñoänhôùt khoâng taêng nöõa, sau moät khoaûng thôøi gian vaø

ñöôïc goïi laøthôøi gian uû. Toác ñoäuûcoùtheåñieàu khieån ñöôïc baèng caùch theâm vaøo caùc

chaát laøm taêng ñoänhôùt khaùc nhau. Cuõng coùtheålaøm taêng ñoänhôùt baèng caùch taêng ñoä

aåm cuûa nhöïa. Tuy nhieân, neáu ñoänhôùt taêng leân quaùnhanh sau khi troän hôïp, thì sôïi

khoâng ñöôïc thaám öôùt nhöïa toát vì vaäy laøm giaûm tính chaát cô lyùcuûa saûn phaåm. K hi taám SM C ñöôïc gia nhi eät trong k huoân thì ñoänhôùt giaûm, v ì caùc phaân töû

troïng löôïng cao cuûa muoái trung hoøa bò hoøa tan thaønh caùc phaân töûnhöïa ôûnhieät ñoä

cuûa k huoân. ÔÛgiai ñoaïn ñaàu trong khuoân, tröôùc khi ñoùng raén, nhöïa phaûi coùñoänhôùt

thaáp ñeåcoùtheåchaûy toát trong khuoân. N göôïc l aïi , thì khuoân khoâng ñöôïc ñieàn ñaày,

hoaëc taïo boït khí trong saûn phaåm. V aønoùcuõng ñoøi hoûi moät aùp suaát neùn lôùn ñeåeùp saûn

phaåm.

A ùp suaát khuoân vaøñoänhôùt giaûm moät khoaûng trong suoát quaùtrình eùp, phuïthuoäc vaøo ñoänhôùt cuoái cuøng cuûa taám SM C tröôùc khi eùp. Ñoänhôùt cuoái cuøng thì phuï

thuoäc vaøo loaïi vaøhaøm löôïng chaát laøm daøy. T rong ví duï chaát laøm daøy laømage oxide

vaømage hidroxide ñöôïc duøng cho heänhöïa co ngoùt thaáp. M age oxide ôûnoàng ñoä

thaáp, laøm taêng ñoänhôùt ñaàu cao hôn mage hi droxide. Tuy nhieân, sau ñoùthì toác ñoä

taêng ñoänhôùt thaáp hôn trong quaùtr ình laøm chín.

M oät ghi nhôùquan troïng laøñoänhôùt cuoái cuøng cuûa taám SM C vaøo khoaûng

50x106 ñeán 130x106cp thì seõtaïo ra saûn phaåm toát. Neáu ñoänhôùt cuoái cuøng nhoûhôn

50x106cp thì nhöïa coùkhuynh höôùng taùch rôøi sôïi trong quaùtrình eùp khuoân, coøn neáu

ñoänhôùt l ôùn hôn 130x106cp thì nhöïa khoùñieàn ñaày khuoân.







Trang 42

Ñoùng raén

2.8 Phuïgia giaûm co ngoùt:

Phuï gia giaûm co ngoùt laøcaùc loaïi boät nhöïa nhieät deûo, chuùng ñöôïc troän

trong nhöïa polyester vaøviny l ester ñeåñi eàu khi eån ñoäco ngoùt cuûa composite SM C.

Caûhai loaïi nhöïa naøy giaûm ñoäco ngoùt theo chieàu daøi töø5-9% bôûi vì coùsöïkeát hôïp co

ngoùt do ñoùng raén trong khuoân vaøco ngoùt nhieät do l aøm nguoäi ôûngoaøi khuoân. B eâncaïnh ñoù, söïthay ñoåi kích thöôùc cuûa saûn phaåm, co ngoùt coùtheålaøm bieán daïng moät soá

maët nhö daøi, ngaén, loài , loõm, …

Söï co ngoùt trong composite SM C coùtheågiaûm ñaùng keåbaèng caùch theâm

vaøo 10-20% nhöïa nhi eät deûo nhö polyvinyl acetate, polycaprolacton, polyacrylate

copolymer, cellul o acetate butyrate, poly styren vaøpolyethylen. Polyvi nyl acetate laø

coùhieäu quaûñi eàu khieån co ngoùt cao nhaát; tuy nhieân, noùkhoâng chaáp nhaän maøu toát.

Polyethy len vaøpol ystyren laøcoùhieäu öùng ñieàu khieån co ngoùt thaáp nhaát nhöng chuùngchaáp nhaän caùc loaïi boät maøu raát toát. M oät soáloaïi nhöïa nhieät deûo ñöôïc hoøa tan trong

styren tröôùc khi troän vôùi nhöïa neàn. M oät soáloaïi nhöïa khaùc ñöôïc troän tröïc t ieáp vaøo

trong nhöïa neàn. Caùc loaïi nhöïa chöùa phuï gia giaûm co ngoùt coøn ñöôïc goïi laøloaïi nhöïa

coùñoäco ngoùt thaáp.

Ngaøy Giaây

Laøm daøy

Thôøi gian laøm Trong khuoân

Chaûy







Trang 43

Theo A tk in thì caùc phuïgia nhöïa nhieät deûo phaân taùn vaøhình thaønh phase

phaân taùn thöùhai trong nhöïa neàn taïi thôøi ñieåm ñoùng raén maïnh meõ. Phase nhöïa nhieät

deûo naøy haáp phuïmoät löôïng nhoûsty ren vaønhöïa neàn chöa ñoùng raén. Söïgiaõn nôûnhieät

cao cuûa nhöïa nhieät deûo v aøaùp suaát hôi cuûa stryren haáp phuï trong noùkhaùng cöïlaïi söï

co ngoùt do ñoùng raén cuûa nhöïa neàn. Caùc loãnhoûli ti ñöôïc hình thaønh trong phase nhöïanhieät deûo do söï truøng hôïp cuûa nhöïa vaøcuûa styren coøn dö. K hi caùc saûn phaåm eùp

khuoân ñöôïc l aøm nguoäi ôûbeân ngoaøi khuoân, caûnhöïa neàn vaønhöïa nhieät deûo phaân taùn

trong noùco laïi. Tuy nhieân, nhieät ñoächuyeån thuyûti nh cuûa nhöïa neàn ñaõñoùng raén cao

hôn nhieät ñoächuyeån thuyûtinh cuûa nhöïa nhieät deûo, toác ñoäco ruùt nhieät cuûa nhöïa neàn

ñaõñöôïc ñoùng raén laøít hôn so vôùi phase nhöïa nhieät deûo. Söïkhaùc bieät giöõa hai toác ñoä

co ngoùt gaây ra caùc loãhoûng vaøhình thaønh caùc veát raïng nöùt l i ti ôûtaïi beàmaët tieáp xuùc

giöõa hai phase, caùc loãhoûng vaøveát raïn naøy seõbuøvaøo phaàn co ruùt nhieät cuûa nhöïa

ñoùng raén.

Ross vaøcoäng söï thì cho raèng caùc phuï gi a giaûm co ngoùt coùkeát quaûvôùi

moät l öôïng lôùn styren vaønhöïa hoaït tính cao. H aøm löôïng styren laøquan troïng bôûi vì

noùgiaõn nôûcuøng vôùi phase nhöïa nhieät deûo neân buølaïi ñöôïc söï co ngoùt do truøng hôïp.

Nhöïa hoaït t ính cao cho pheùp hoãn hôïp raén chaéc cuûa phase l ieân tuïc trong tröôøng hôïp

ñoäñoùng raén thaáp. Nhieät ñoätaêng nhanh taïi ñieåm hoaøn taát ñoùng raén, taïi ñaây söïgiaõn

nôûnhieät taêng nhanh v aøhình thaønh caùc l oãnhoûl i ti trong phase nhöïa nhieät deûo.

2.9 M aøu:

Caùc maøu höõu cô vaøvoâcô, ôûdaïng boät vaøñöôïc theâm vaøo taám SM C ñeåtaïo maøu

cho saûn phaåm. M aøu voâcô, nhö t itan oxide hoaëc saét oxide, coùkhoái löôïng rieâng cao,

haáp phuïdaàu thaáp vaøoån ñònh nhieät cao hôn caùc l oaïi chaát maøu höõu cô.

2.10 - Caùc loaïi phuïgia khaùc:

M oät soáloaïi phuïgia ñöôïc cho vaøo phase nhöïa nhö : chaát choáng chaùy, choáng

UV vaøtaêng v a ñaäp. M oät soáphuïgia raát caàn thieát ñoùlaøphuïgia laøm taêng va ñaäp nhöcaùc elastomer nhö acryloni tr ine vaøsty ren-butadien copol ymer , noùcaûi thieän ñöôïc söï

haáp thu naêng löôïng va ñaäp. Caùc loaïi chaát taêng khaûnaêng va ñaäp naøy thöôøng theâm

vaøo phase nhöïa ôûdaïng loûng. Tuy nhieân, trong composi te ñaõñoùng raén, chuùng toàn taïi

döôùi daïng caùc haït cao su r ieâng bieät coùkích thöôùc töø5-25m vaølaøm cho nhöïa neàn

dai nhö l aønhöïa khaùng va ñaäp cao PS.







Trang 44

3 SAÛN XUAÁT TAÁM SMC:

Caùc böôùc trong saûn xuaát taám SM C laø: troän, taïo hoãn hôïp, uûvaølöu tröõ. Phase

nhöïa ñöôïc chuaån bò trong gi ai ñoaïn troän. Sôïi ñöôïc theâm vaøo phase nhöïa trong giai

ñoaïn taïo compound, sau ñoùnhöïa thaám öôùt sôïi trong gi ai ñoaïn laøm cöùng. Caûhai coâng

ñoaïn taïo hoãn hôïp vaølaøm cöùng cho SM C-R vaøSM C-CR laøñöôïc thöïc hieän treân maùySM C (hình 2.6), ñoái vôùi XM C, hai coâng ñoaïn naøy ñöôïc tieán haønh treân maùy cuoán sôïi.

Cuoái cuøng, giai ñoaïn uûñöôïc duøng ñeålaøm taêng ñoänhôùt cuûa phase nhöïa trong taám

SM C ñeán moät giaùtròphuøhôïp cho vieäc gia coâng treân khuoân.

3.1 - Troän hôïp:

Nhieàu thaønh phaàn trong coâng thöùc SM C ñöôïc chia thaønh hai phaàn:

1. Phaàn (A ) chöùa nhöïa, phuïgia giaûm co ngoùt, xuùc taùc, chaát öùc cheá, chaát roùc

khuoân vaøphaàn lôùn chính.2. Phaàn (B) chöùa chaát laøm daøy trong nhöïa chöa coùñoänhôùt cao, boät maøu vaø

phaàn coøn laïi cuûa chaát ñoän.

Caùc thaønh phaàn trong moãi phaàn ñöôïc troän phaân taùn trong moät maùy troän maõnh

l ieät. Trong phaàn thöùnhaát, nhöïa nhieät deûo ñöôïc theâm vaøo nhöïa neàn tröôùc t ieân vaøtroän

rung ñoäng moät khoaûng thôøi gian baûo ñaûm chuùng ñaõphaân taùn ñeàu trong nhöïa neàn.

Phaàn B ñöôïc t roän vôùi phaàn A ngay laäp töùc tröôùc khi phase nhöïa ñöôïc chuyeån vaøo

maùy SM C. Söûduïng chaân khoâng t rong suoát quaùtrình troän ñeågi aûm söïhình thaønh boït

khí beân trong phase nhöïa.

M oät soácoâng thöùc tham khaûo trong kyõthuaät SM C:

Thaønh phaàn SM C-R30 SM C-R50 SM C-R65

Nhöïa 100 100 100

Nhöïa nhieät deûo 15 15 0

Phuïgia

X uùc taùc 1 1 1Chaát roùc khuoân 5 3 3

Chaát ñoän 100 20 0

Chaát laøm daøy 5 6 6

Sôïi 97 145 204







Trang 45

3.2 - Taïo compound:

Phase nhöïa ñöôïc ñoåhoaëc phun leân taám maøng pol yethylen daøy khoaûng 0.05mm

ôûtaïi hai dao ñònh löôïng. Coùtheåñieàu khieån ñöôïc ñoädaøy cuûa nhöïa treân hai taám maøng

baèng dao naøy. Sôïi l ieân tuïc ñöôïc ñöa qua maùy chaët daøi theo yeâu caàu. Caùc sôïi ngaénnaøy rôi treân taám maøng ñöôïc phuûnhöïa ôûbeân döôùi moät caùch töïdo. Ñoái vôùi saûn phaåm

SM C-CR thì l ôùp sôïi l ieân tuïc ñöôïc ñaët treân l ôùp sôïi ngaén xaép seáp töïdo. M aøng ethylen

ôûtreân ñaõñöôïc phuûmoät lôùp nhöïa moûng ñöôïc gaén keát vôùi maøng döôùi ñaõcoùnhöïa vaø

sôïi. Caáu truùc sandwich naøy ñöôïc keùo qua boäphaän eùp laøm cöùng, ôûñoùsôïi ñöôïc thaám

öôùt vôùi phase nhöïa.

3.3 - Coâng ñoaïn eùp laøm cöùng:

Coâng ñoaïn neùn eùp thöôøng ñöôïc thöïc hi eän vôùi moät chuoãi t ruïc roãng vôùi khoaûngcaùch giöõa hai caëp truïc giaûm daàn cho ñeán boäphaän cuoän. Caùc truïc naøy ñöôïc laøm baèng

theùp hoaëc nhoâm vaøñöôïc phuûmoät lôùp Tef lon vaøcoùtheåtaïo nhaùm hoaëc xoaén ñeålaøm

taêng söï thaám öôùt. A ùp suaát neùn giöõa hai truïc laøm cho quaùtrình thaám öôùt giöõa nhöïa vaø

sôïi toát hôn. M oät soátruïc, trong ñoù, ñaëc bieät laøtruïc cuoái ñöôïc gia nhieät ôûbeân trong ñeå

ñieàu khieån nhieät ñoätreân beàmaët. Söï taêng nhieät ñoäcuûa taám SM C laøm cho ñoänhôùt

cuûa nhöïa giaûm vaølaøm giaûm thôøi gian uû. Ñoänhôùt cuûa nhöïa giaûm laøm taêng ñoäthaám

öôùt giöõa sôïi vaønhöïa. M oät hay nhi eàu truïc trong phaàn neùn eùp naøy coùsöûduïng thieát bòchaâm loãcho l ôùp maøng polyethylen cho pheùp caùc boït k hí thoaùt ra. Keùo taám SM C qua

moät truïc caùn lôùn ôûcuoái boäphaän eùp coùtheålaøm giaûm hôn nöõa caùc boït khí baèng caùch

eùp chaët laøm cho khoâng khí ñi ra ngoaøi.







Trang 46

Quy tr ình saûn xuaát taám SMC

3.4 - Giai ñoaïn uû:

Cuoän SM C ñöôïc uûtrong moät moâi tröôøng ñöôïc kieåm soaùt. Nhieät ñoäuûkhoaûng

29-320C, thôøi gian uûtöø1-7 ngaøy tuyøthuoäc vaøo söïkeát hôïp cuûa nhöïa vaøchaát laøm daøy.

Sau giai ñoaïn uûnaøy, cuoän SM C ñöôïc di chuyeån ra khoûi phoøng uûvaøcoùtheåñem vaøo

gia coâng hoaëc caát giöõtieáp ôûnhieät ñoäphoøng trong moät vaøi ngaøy hoaëc vaøi thaùng. Thôøi

gian caát giöõphuï thuoäc vaøo söïkeát hôïp giöõa chaát öùc cheávaøchaát xuùc taùc hoaëc nhieät

ñoä.

4 K YÕTHUAÄT GIA COÂNG EÙP THAØNH PHAÅM :

4.1 Giôùi thieäu:

EÙp khuoân l aøkyõthuaät laâu ñôøi nhaát trong coâng nhieäp gia coâng nhöïa. Truyeàn

thoáng, thöôøng söûduïng eùp nhöïa nhieät raén nhö phenol vaøal kyl ôûdaïng boät vaøhoãn hôïp

cao su. Tuy nhieân, coâng ngheäeùp phun coùgiôùi haïn laøhoaëc cho nhöïa nhieät deûo hoaëc

cho nhöïa nhieät raén.

Coâng ngheäeùp khuoân coùmoät soáthuaän lôïi hôn coâng ngheäeùp phun. Noùñöôïc

gia coâng trong caùc thieát bò ñôn giaûn khoâng coùraõnh, runner hoaëc coång. K eát quaûlaø,

vaät lieäu ít bòlaõng phí trong gi a coâng. Coùtheågia coâng deãdaøng ôûhaøm löôïng sôïi cao,

sôïi daøi trong khi phöông phaùp eùp phun giôùi haïn ôûmöùc haøm löôïng sôïi thaáp vaøñoädaøi

sôïi nhoûhôn 3mm. V ì vaäy, tính chaát cô lyùcuûa caùc saûn phaåm composite laøm töøphöông







Trang 47

phaùp eùp khuoân laøraát toát. A ùp suaát khuoân trong phöông phaùp eùp khuoân laønhoûhôn

trong phöông eùp phun vì vaäy phöông phaùp eùp khuoân phuøhôïp cho vieäc gia coâng caùc

saûn phaåm coùdieän tích beàmaët lôùn hôn trong phöông phaùp eùp phun.

4.2 khuoân tr ong kóthuaät SM C

a. Nhieäm vuï: Taïo hình saûn phaåmb. Yeáu toáquyeát ñònh keát caáu khuoân H ình daïng saûn phaåm Tính chaát vaät l ieäu Y eâu caàu qui tr ình coâng ngheä

c. Khuoân keát hôïp (khuoân neùn)

Baèng caùch söûduïng caûdaïng khuoân aâm vaødöông, ngöôøi ta thöïc hieän khuoân

neùn. V ôùi khuoân neùn, v ieäc hôïp khuoân raát quan troïng khi saûn xuaát caùc phaàn chính xaùc.

Caùc khuoân naøy thöôøng ñöôïc queùt nhöïa vaøgi a cöôøng tröôùc khi ñoùng chaët l aïi. Nhöïa

dö ñöôïc eùp heát ra, laøm giaûm caùc choãtroáng, saûn phaåm seõboùng laùng ôûcaûhai maët.

K huoân neùn coùtheåbieán ñoåi ñeåduøng bôm hoaëc phun nhöïa vaøo khuoân.







Trang 48

Khuoân nöûa kín

Khuoân hô

K huoân kín







Trang 49

d. Vaät l ieäu laøm khuoân tr ong k óthuaät SM C

- K im loaïi

Kim loi laøvaät l ieäu caàn thieát trong cheátaïo khuoân composite, nhaát laøcaùc

khuoân yeâu caàu saûn xuaát laâu daøi , beàn, chaéc. K huoân kim loaïi daãn nhieät cao neân deã

daøng gia nhieät vaøgiaûi nhieät cho khuoân trong quaùtrình gi a coâng. Noùcuõng chòu ñöôïc

khaûnaêng maøi moøn cao, vì v aäy coùtheåsöûduïng khuoân naøy ñeåsaûn xuaát lieân tuïc maø

vaãn ñaûm baûo kích thöôùc saûn phaåm. Caùc kim loaïi thöôøng duøng trong saûn xuaát khuoân

laønhoâm (A l), ñoàng (Cu), keõm (Z n) , theùp…

Baûng t ính chaát nhieät cuûa moät soávaät lieäu kim loaïi

Tính chaát Be Mg Al Ti Fe Cu

Nhieät ñoächaûy (oC)

Heäsoádaãn nhieät (W/m.K )

Heäsoágiaõn nôûnhieät (m /m /oC)

Nhieät dung rieâng (J/kg.K )

1277

146

0.29

1883

650

153

0.68

1046

660

222

0.59

900

1668

171

0.21

519

1536

75

0.30

460

1083

393

0.41

385

- Nhoâm (A lumi num)

Nhoâm coùheäsoágiaõn nôûnhi eät töông töïnhö vaät l ieäu composi t daïng taám moûng

vaøgaáp khoaûng 2 laàn so vôùi theùp. K huoân nhoâm deãbòaên moøn hoùa hoïc khi söûduïng vôùi

PV C vaømoät soáchaát taïo xoáp. Nhoâm laøkim loaïi meàm deûo, ñoäcöùng khoâng cao, do ñoù

trong moät soátröôøng hôïp caàn ñoäbeàn vaøñoäcöùng cao nguôøi ta thay nhoâm baèng theùp.

Ngoaøi ra, nhoâm coùtheåhôïp kim hoùa vôùi moät soákim loaïi khaùc taïo thaønh A lZnM gCu

coùheäsoádaãn nhieät lôùn gaáp 4 laàn so vôùi theùp vaøcoùtyûtroïng khoaûng 2.75.

K huoân nhoâm thöôøng ñöôïc söûduïng trong khuoân thoåi, khuoân nhi eät ñònh hình,khuoân maãu,…

- Ñ oàng (Copper )

Hôïp k im ñoàng coùtheåsöûduïng thay theánhoâm, caùc loaïi nhö ñoàng-ni ken, ñoàng-

beri ñöôïc söûduïng chuûyeáu trong k huoân thoåi. M aëc duøcoùñoäcöùng cao hôn nhieàu so







Trang 50

vôùi nhoâm nhöng hôïp kim ñoàng vaãn khoâng ñuûñoäbeàn vaøkhaûnaêng chòu maøi moøn nhö

theùp ñoái vôùi caùc k huoân saûn xuaát laâu daøi trong eùp phun vaät l ieäu composite.

- Keõm (Zinc)

Hôïp kim keõm vôùi ñoàng, nhoâm, magieâñöôïc duøng phoåbi eán ñeåsaûn xuaát caùc

khuoân söûduïng trong thôøi gian ngaén. L oaïi naøy meàm, deãuoán v aøcaùc goùc caïnh phaûi

ñöôïc baûo veäbaèng caùch cheøn vaät vaøo ñeåtraùnh öùng suaát taâïp trung. Tính chaát cô hoïc

cuûa hôïp kim keõm seõgiaûm nhieàu ôûnhieät ñoäkhoaûng 100oC. V ì t ính chaát deãgia coâng,

deãlaøm khuoân neân hôïp kim keõm laøvaät l ieäu quan troïng duøng laøm khuoân composite

vaøkhuoân ñuùc. Khuoân keõm ñöôïc söûduïng vöôït quaù500.000 laàn tuøy thuoäc vaøo möùc ñoä

phöùc taïp cuûa khuoân vaøsai soácho pheùp.

Haàu heát caùc k im loaïi nhö nhoâm, ñoàng vaøhôïp kim keõm laønhöõng nguyeân l ieäu

reûtieàn duøng cho caùc l oaïi khuoân laøm vieäc ôûaùp suaát thaáp vaøkhuoân ñuùc. Caùc l oaïikhuoân thöôøng thaáy laø: giaõn nôûhôi , boït xoáp hoùa hoïc, khuoân thoåi, nhieät ñònh hình, ñaép

tay, suùng phun, …. Caùc kim loaïi naøy cuõng ñöôïc söûduïng cho moät soáphöông phaùp laéng

kim loaïi trong laøm khuoân. Ñaây laøquaùtr ình cuûa söï laéng k im loaïi noùng chaûy treân

khuoân chính baèng theùp hoaëc treân truï. Lôùp phuûkeáñeán ñöôïc l aáy ra vaøñöôïc l aøm nguoäi

daàn ñeåtaêng ñoäbeàn. Caùc khuoân vaøcaùc truïnaøy ñöôïc söûduïng laïi ñeåsaûn xuaát nhieàu

khuoân gioáng nhau.

- TheùpTheùp laøloaïi vaät l ieäu quan troïng, duøng laøm caùc khuoân saûn xuaát laâu daøi vôùi ñoä

chính xaùc cao, saûn phaåm chaát löôïng, chòu ñöôïc maøi moøn vaøcoùñoäbeàn nhieät cao. T a

coùtheålöïa choïn caùc l oaïi theùp khaùc nhau döïa vaøo tính chòu maøi moøn, choáng soác vaø

khaûnaêng gia coâng. N göôøi ta thöôøng phaân bieät theùp laøm 3 loaïi : theùp khoâng hôïp kim,

theùp hôïp kim vaøtheùp coùcoâng duïng ñaëc bieät.

Theùp khoâng hôïp kim

Theùp khoâng hôïp k im laøtheùp chæcoùcarbon, haøm löôïng carbon t rong theùp raát

khaùc nhau coùtheåleân tôùi 2%. Thoâng thöôøng haøm löôïng carbon trong theùp thaáp thì

theùp coùñoäbeàn va ñaäp toát, theùp coùnhieàu carbon chòu maøi moøn cao.

Theùp hôïp k im

Theùp hôïp kim laøtheùp coùtheâm caùc nguyeân toáhôïp kim (haøm löôïng caùc nguyeân

toáhôïp kim theâm vaøo phaûi < 5%). Nhöõng nguyeân toánaøy ñöôïc theâm vaøo ñeåkhaéc







Trang 51

phuïc caùc khuyeát ñieåm cuûa theùp carbon. Theùp nitri l hoùa ñöôïc söûduïng ñeåchoáng laïi

söïmaøi moøn cuûa vaät l ieäu composite. Hôn nöõa, chuùng cuõng chòu ñöôïc aên moøn vaøoån

ñònh ôûnhi eät ñoä427oC. Ñ eåcaûi thieän tính gia coâng cuûa theùp, ñoâi khi ngöôøi ta theâm

caùc nguyeân toánhö l öu huyønh, chì, mangan ñoàng thôøi keát hôïp vôùi quaùtrình uûvaø

thöôøng hoùa t rong quaùtrình gi a coâng. Sel en ñöôïc cho vaøo theùp khoâng ræñeåcaûi thi eäntính gia coâng vaøñoäcöùng.

Taùc duïng cuûa caùc loaïi theùp hôïp kim

K im loaïi % Taùc duïng

Nhoâm

Croâm

Chì

ManganMolypñen

Niken

Photpho

Silion

L öu huyønh

Vanadium

< 2

0.3 - 4

0.05 - 0.3

0.3 - 20.1 - 0.5

0.3 - 5

0.05 -

0.15

0.2 - 3

0.07 - 0.3

0.1 - 0.3

Hoãtrôïcho quaùtr ình ni trat hoùa, chaát khöûoxy hoùa

Gia taêng ñoäcöùng, chòu ñöôïc maøi moøn vaøchoáng aên moøn.

Caûi thieän khaûnaêng gia coâng

Gia taêng ñoäcöùng vaøchòu ñöôïc maøi moønGia taêng ñoäcöùng, taêng ñoäbeàn nhieät, beàn raõo.

Taêng ñoäcöùng, ñoädeõo dai vaøchòu ñöôïc maøi moøn

Taêng khaûnaêng gia coâng, ñoäcöùng, chòu maøi moøn

Taêng ñoäcöùng, ñoädeõo dai, choáng aên moøn

Caûi thieän khaûnaêng gia coâng cuøng vôùi mangan

Taêng ñoäcöùng, ñoädeõo dai vaøchòu ñöôïc maøi moøn

Noùi chung, theùp coùhaøm löôïng carbon vaøcroâm cao ñöôïc duøng laøm khuoân loài

(laøm coác khuoân), khuoân eùp phun, khuoân eùp neùn, dao caét kyõthuaät, ñaàu ñuøn.

Theùp ñaëc bieät

Theùp ñaëc bieät cuõng laøtheùp hôïp kim, t rong ñoùhaøm löôïng cuûa moät soánguyeân

toáhôïp kim seõcao hôn trong theùp hôïp k im thoâng thöôøng tuøy theo muïc ñích vaøcoâng

duïng r ieâng. L oaïi theùp cöùng, deãgi a coâng vaødeûo dai thì thích hôïp cho laøm khuoân. H ai

nguyeân toáhôïp k im ñöôïc söûduïng nhieàu trong l oaïi theùp ñaëc bieät laøcroâm, mangane.

Ñoái vôùi theùp laøm khuoân cho composite ta neân chuùyùloaïi theùp ngoaøi chòu ñöôïc ñoä

cöùng, ñoäbeàn phaûi chòu ñöôïc aên moøn hoùa hoïc.







Trang 52

e. Gia coákhuoân

M uïc ñích gia coákhuoân: laøm taêng ñoäcöùng chaéc cuûa khuoân, khuoân khoâng bò

cong veânh, ñaûm baûo kích thöôùc khuoân chính xaùc.

V aät l ieäu gi a coágoàm coù: kim loaïi, goã, PM M A , PV C xoáp, ….

Neáu vaät l ieäu gia coákhoâng töông hôïp toát vôùi nhöïa pol yester khoâng no thì

vaät l ieäu ñoùphaûi cöùng hôn vaät lieäu composi te (kim loaïi , goã).

Neáu vaät lieäu töông hôïp toát vôùi nhöïa polyester khoâng no thì ta duøng PM M A,

PV C xoáp,…(chaát phaân cöïc) .

M oät soánhaønghieân cöùu ñaõcho thaáy raèng aûnh höôûng cuûa caùc thoâng soákhuoân

ñeán tính chaát cô lyùcuûa saûn phaåm phaúng. Caùc keát quaûnghieân cöùu ñöôïc toùm taét döôùi

ñaây.

Thôøi gi an ñoùng raén: M al lick vaøRaghupathi ñaõcho thaáy raèng thôøi gian ñoùng

raén khoâng töông ñoàng giöõa caùc lôùp. V ì theátaïo ra caùc öùng suaát khaùc nhau ngang qua

saûn phaåm daøy.

Baûng 3.5 : Caùc thoâng soácô baûn trong quy trình eùp

Thoâng soákhuoân: Thoâng soáthieát bò

Nhieät ñoäkhuoân Thieát keákhuoânA ùp suaát khuoân Goùc tröôït

Toác ñoäñoùng khuoân V an

Hình daùng khoái nguyeân lieäu Heäeùp

Thoâng soávaät l ieäu: Ñöôøng phaân chia

Coâng thöùc pha cheánhöïa Baûn veõ

H oaït tính nhöïa-xt-öùc cheá V aät l ieäu l aøm thi eát bò

Thôøi gian uû Beàmaët cuoái cuøng

Ñoädaøy cuûa taám SM C

Nhieät ñoäcuûa taám SM C







Trang 53

Tính chaát cô lyùcuûa saûn phaåm SMC:

Tính chaát Giaùtr ò

Ñoäbeàn keùo(psi) 12.000 – 20.000

Modun keùo(psi) 0.9x106 – 2x106

Ñoäbeàn uoán 25.000 – 40.000

Modun uoán(psi) 1.25x106 - 10x106

Ñoäbeàn neùn(psi) 15.000 – 30.000

Ñoäbeàn va ñaäp(ft.lb/in) 8 - 20

Ñoäcöùng Barcol 40 - 80

Haøm löôïng sôïi(%) 35

4.3 Quy tr ình gia coâng eùp neùn: Quy trình gi a coâng theo phöông phaùp eùp neùn ñöôïc phaân ra thaønh ba coâng ñoaïn

nhö sau:

a) Coâng ñoaïn chuaån bò:

Choàng taám SM C cho phuøhôïp vôùi ñoädaøy yeâu caàu vaøñaët vaøo khuoân ñaõgia

nhieät. Taám SM C ñöôïc caét theo hình daïng vaøkích thöôùc mong muoán töøcuoän SM C ñaõ

ñöôïc uûñoàng nhaát, maøng ethy len ñöôïc l oät ra ôûmoãi maët vaøchoàng treân nhau tröôùc khi

cho vaøo khuoân.

Ñöôøng kính cuûa moãi lôùp ñöôïc choïn che phuûkhoaûng 60-70% beàmaët khuoân.K hoái löôïng cuûa khoái nguyeân l ieäu ñöôïc xaùc ñònh t röôùc khi ñaët vaøo khuoân, vì khoái

löôïng cuûa khoái nguy eân lieäu cuûa moãi saûn phaåm laøphaûi nhö nhau. Vò tr í cuûa khoái

SM C ñaët trong khuoân laømoät yeáu toáquyeát ñònh ñeán chaát löôïng saûn phaåm vì noùaûnh







Trang 54

höôûng ñeán söïñònh höôùng cuûa sôïi trong khuoân, soálöôïng caùc loãtroáng vaøsöïñan cheùo,

b) Söïñoùng khuoân :

Sau khi ñaët khoái SM C vaøo nöûa khuoân döôùi, nöûa k huoân treân ñöôïc ñoùng nhanh

ñeán vòtrí t ieáp xuùc vôùi khoái nguyeân lieäu. Roài giaûm toác ñoäñoùng khuoân laïi khoaûng 5-

10mm/s. Cuøng vôùi söï taêng nhieät ñoäcuûa khoái nguy eân l ieäu, ñoänhôùt cuûa taám SM Cgiaûm. A ùp suaát khuoân tieáp tuïc taêng cho ñeán khi ñoùng khuoân hoaøn toaøn, taám SM C

chaûy ra vaøñieàn ñaày khuoân, khoâng khí seõthoaùt ra ngoaøi qua caùc caïnh hoaëc van. Neáu

nhö khuoân ñoùng quaùchaäm, thì lôùp treân beàmaët cuûa khoái nguyeân l ieäu ñoùng raén tröôùc

khi ñieàn khuoân hoaøn toaøn. Trong tröôøng hôïp khaùc, neáu toác ñoäñoùng khuoân quaù

nhanh thì khoâng khí coùtheåbògi öõlaï. V ì theá, toác ñoäñoùng khuoân cuõng laømoät thoâng soá

aûnh höôûng ñeán tính chaát cuûa saûn phaåm sau cuøng.

A ùp suaát khuoân naèm trong khoaûng 1-40M Pa vaøphuï thuoäc vaøo hình daùng saûnphaåm, ñoächaûy daøi, vaøñoänhôùt cuûa taám SM C taïi nhieät ñoäkhuoân. Thöôøng, nhieät ñoä

cuûa beàmaët khuoân vaøo khoaûng 1490C. Caûhai nöûa khuoân laøraát noùng vaøthöôøng ñöôïc

duy tr ì thay ñoåi trong k hoaûng + /- 50C so vôùi nhi eät ñoäyeâu caàu. Söïchaûy trong phöông

phaùp eùp k huoân naøy laøtöông ñoái nhoûhôn phöông phaùp eùp phun. Tuy nhi eân, ñaây vaãn

laømoät thoâng soáquan troïng, noùquyeát ñònh ñeán chaát löôïng saûn phaåm. N goaøi ra, thoâng

soánaøy cuõng ñieàu khieån ñöôïc hieän töôïng taïo boït khí vaøsöï ñònh höôùng sôïi trong saûn

phaåm, do ñoùnoùaûnh höôûng ñeán tính chaát cô lyùcuûa saûn phaåm.

c) Söïñoùng r aén :

Sau khi ñieàn ñaày, khuoân vaãn coøn ñoùng cho ñeán khi taïo ñöôïc saûn phaåm raén chaéc.

Thôøi gian ñoùng raén thöôøng keùo daøi vaøi phuùt vaø phuï thuoäc vaøo moät soáyeáu toánhö

hoaït tính cuûa nhöïa-chaát xuùc taùc-chaát öùc cheá, ñoädaøy saûn phaåm vaønhieät ñoäkhuoân.

Taïi cuoái thôøi ñieåm ñoùng raén, khuoân treân ñöôïc môûra vaøsaûn phaåm ñöôïc laáy ra khoûi

khuoân döôùi baèng hôi . Phaàn saûn phaåm naøy ñöôïc laøm nguoäi beân ngoaøi khuoân, trong

khi ñoùlaøm saïch caùc maûnh vôõcoøn laïi trong khuoân vaøphun chaát roùc khuoân ngoaïi treân

beàmaët khuoân chuaån bòcho chu trình eùp ti eáp theo.

Phaàn saûn phaåm ñöôïc l aøm nguoäi ngoaøi khuoân, noùtieáp tuïc ñoùng raén vaøco ngoùt.

Bôûi vì, aùp suaát giöõkhoâng coøn ñeåchoáng laïi hieän töôïng naøy, saûn phaåm coùtheåbòcong

veïo hoaëc si nh ra öùng suaát noäi laødo möùc ñoänguoäi laïnh cuûa caùc phaàn trong saûn phaåm







Trang 55

khaùc nhau; tuy nhieân, caùc hieän töôïng naøy chòu aûnh höôûng raát nhieàu töøkhaâu thieát keá

saûn phaåm.

Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, ñeåcaûi thieän hieäu suaát trong gia coâng eùp khuoân hoaëc

naâng cao chaát l öôïng cuûa saûn phaåm. Quaùtrình saûn xuaát tieán haønh theo ba böôùc sau:

1. Gia nhi eät tröôùc khoái nguyeân lieäu: khoái nguyeân lieäu ñöôïc gia nhi eät tröôùc

ñeán nhieät ñoä döôùi nhieät ñoäñoùng raén thì seõlaøm giaûm thôøi gian eùp vaøtaêng hieäu suaát

gi a coâng. Coùtheågia nhieät khoái nguyeân l ieäu baèng ñieän trôûbeân ngoaøi khuoân vì theá

toaøn boäkhoái nguyeân l ieäu ñöôïc gia nhieät moät caùch nhanh choáng ôûcuøng moät nhieät ñoä.

2. Duøng aùp suaát chaân k hoâng: ÖÙng duïng chaân khoâng trong suoát quaùtrình

chaûy cuûa taám SM C trong khuoân ñoùng ñeålaøm giaûm hieän boït khí trong saûn phaåmø

giaûm hieän töôïng roåtreân beàmaët, vaøcaûi thieän ñöôïc tính naêng cô lyùcuûa saûn phaåm.

3. Duøng lôùp phuûtrong khuoân: L ôùp phuûtrong khuoân ñöôïc duøng ñeåche chaén

söïbieán daïng treân beàmaët trong saûn phaåm eùp, nhö gôïn soùng treân beàmaët, roã, vaøloõm.

Phöông phaùp thöôøng duøng nhaát laøphuûtoaøn boäkhuoân moät lôùp polyester meàm deûo

hoaëc polyester geùp vôùi urethane daøy töø0.2-0.5mm giöõa hai chu tr ình eùp keátieáp,

ñoùng khuoân laïi vaøñoùng raén ôûaùp suaát khuoân bình thöôøng. Lôùp phuûñoùng raén neân caàn

theâm thôøi gi an, vì theálaøm taêng thôøi gian moät chu kyøeùp. Phöông phaùp thöùhai laøphuû

khuoân duøng aùp suaát cao ñeåphun lôùp phuûvaøo neân khoâng caàn môûvaøñoùng khuoân.

d)Chu tr ình ñoùng raén:

Phaûn öùng ñoùng raén xaûy ra trong khuoân chuyeån taám SM C thaønh saûn phaåm cöùng

baèng caùch taïo l ieân keát ngang giöõa caùc phaân töû. Ñoäñoùng raén ñöôïc xaùc ñònh baèng soá

löôïng l ieân keát ngang, noùaûnh höôûng ñeán t ính chaát cô lyùcuûa saûn phaåm. Thoâng

thöôøng, ñoäbeàn keùo, modun, khaùng nhieät vaøhoùa chaát taêng leân theo söï taêng soálieân

keát ngang. Thôøi gian caàn thieát ñeåsaûn phaåm ñoùng raén ñöôïc goïi laøchu trình ñoùng raén.

Trong quaùtr ình eùp khuoân, chu t rình ñoùng raén l aømoät giai ñoaïn chính cuûa chu tr ình eùp

khuoân. V ì theá, giaûm chu trình ñoùng raén thì laøm taêng hieäu suaát saûn xuaát. Giaûm thôøigian ñoùng raén baèng caùch thay ñoåi thaønh phaàn trong coâng thöùc phoái troän cuõng nhö

hoaït tính cao cuûa heänhöïa-xuùc taùc-chaát öùc cheá, hoaëc thay ñoåi caùc thoâng soágia coâng

nhö nhi eät ñoäkhuoân.

4.4 - AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä:







Trang 56

a) Söïphaân boánhieät ñoävaøthôøi gian ñoùng raén:

K hi khoái nguyeân l ieäu ñöôïc ñaët vaøo khuoân, nhieät ñoäcuûa l ôùp beàmaët taêng

nhanh ñeán nhieät ñoäcuûa beàmaët k huoân, trong khi ñoùnhi eät ñoäcuûa caùc lôùp trong thì

taêng leân töông ñoái chaäm. V ì theá, thöôøng quaùtrình ñoùng raén baét ñaàu ôûlôùp ngoaøi vaø

höôùng vaøo trong. Nhieät sinh ra töøphaûn öùng ñoùng raén ôûmoãi lôùp thuùc ñaåy quaùtrình

khôi maøo ñoùng raén caùc l ôùp trong vaølaøm taêng nhieät sinh ra cuûa khoái nguyeân lieäu.

Tuy nhieân, phaûn öùng ñoùng raén vaãn tieáp tuïc, nhieät sinh ra töøphaûn öùng ñoùng raén caùc

lôùp trong khoâng di chuyeån ra ngoaøi beàmaët khuoân vì ñoädaãn nhieät cuûa vaät l ieäu SM C

laøraát keùm. Do tính khoâng caân baèng giöõa nhieät ñoäsinh ra vaøtruyeàn nhieät ra l ôùp

ngoaøi taïo ra söï taêng nhi eät ñoätrong lôùp trong vaøcoùtheåcao hôn nhieät ñoäcuûa khuoân.

K hi phaûn öùng ñoùng raén gaàn hoaøn thaønh, nhieät sinh ra giaûm vaønhieät ñoäcuûa lôùp trong

giaûm chaäm ñeán nhieät ñoäkhuoân.b)Ñaëc tính chaûy:

Söïchaûy cuûa vaät l ieäu SM C trong khuoân laøhieän töôïng phöùc taïp; tuy nhieân, noùlaø

ñaëc ñieåm quan troïng nhaát quyeát ñònh tính chaát cuûa saûn phaåm. Noùkhoâng nhöõng quyeát

ñònh ñeán phaïm vi chaûy trong khuoân, maøcoøn aûnh höôûng ñeán ñoäñònh höôùng cuûa sôïi,

phaân boásôïi, söïroãtreân beàmaët, vaøñoäbieán daïng treân beàmaët saûn phaåm.

c) Söïñònh höôùng sôïi:

Theo quan ni eäm thì söïñònh höôùng sôïi trong vaät l ieäu SM C laøtöïdo, bôûi vì saûnphaåm theåhieän tính ñaúng höôùng vôùi tính chaát cô lyùcaân baèng theo caùc höôùng trong

saûn phaåm composite. Tuy nhieân, ñoái vôùi caùc saûn phaåm coùtính chaûy phöùc taïp, trong

quaùtr ình eùp taïo hình saûn phaåm thì seõdaãn ñeán quaùtr ình ñònh höôùng sôïi, söï ñònh

höôùng naøy laøm cho saûn phaåm maïnh hôn theo höôùng sôïi ñònh höôùng, nhöng yeáu hôn

theo höôùng ngöôïc l aïi.

5 khuyeát ñieåm:

Quaùtr ình eùp taïo saûn phaåm coùtheåtaïo ra raát nhieàu khieám khuyeát treân beàmaët vaøtrong saûn phaåm. Nhöõng k huyeát ñieåm treân beàmaët nhö laø: gôïn soùng, loãvaøco ruùt, taïo

ra beàmaët khoâng phuøhôïp vôùi öùng duïng. Caùc khuyeát taät treân beàmaët coùtheåkhaéc phuïc

baèng caùch sôn beân ngoaøi khuoân hoaëc phuûmoät lôùp phuûtreân beàmaët khuoân trong suoát

quaùtrình eùp saûn phaåm. Caùc khuyeát taät beân trong saûn phaåm nhö laø: boït khí, veát nhaên,







Trang 57

vaøsöï ñònh höôùng sôïi, coùtheåaûnh höôûng ñeán t ính chaát cô lyùcuûa saûn phaåm. Chuùng coù

theåñöôïc nhaän thaáy baèng caùc kyõthuaät nhö: phoåtia X , si eâu aâm.

5.1 H ieän töôïng roã:

Roãlaøkeát quaûcuûa caùc baãy khí ôûtrong khoái saûn phaåm. Caùc boït khí sinh ra

trong quaùtr ình taïo hoãn hôïp vaøtaïo taám SM C, chuùng toàn taïi trong phase nhöïa, treân beà

maët l ieân dieän giöõa nhöïa vaøsôïi, vaøgiöõa caùc boùsôïi. K hoâng khí cuõng bògiöõlaïi trong

lôùp t ieáp x uùc cuûa khoái nguyeân l ieäu SM C hay nhö trong quaùtrình ñoùng khuoân. Trong

quaùtrình chaûy, caùc boït khí ñöôïc k eùo ra caùc van vaøgoùc cuûa khuoân, coùtheåduøng chaân

khoâng ñeåtraùnh boït khí naøy. Tuy nhieân, neáu ñoänhôùt cuûa SM C ôûnhieät ñoäkhuoân l aø

quaùcao hoaëc toác ñoäñoùng khuoân khoâng ñuùng thì caùc boït khí trong saûn phaåm seõtaêng

leân. Caùc khoái hoaëc caùc van khoâng töông thích trong khuoân cuõng l aøm taêng boït khí

trong saûn phaåm. Coùtheågiaûm caùc boït khí trong taám SM C theo moät soácaùch nhö: troän hoãn

hôïp nhöïa trong aùp suaát chaân khoâng,k ieåm soaùt söïtaêng ñoänhôùt cuûa phase nhöïa tröôùc

khi taïo compound, taêng ñoäthaám öôùt cuûa nhöïa vaøo trong sôïi ôûcoâng ñoaïn neùn eùp khöû

boït khí. Bôûi vì coùraát nhieàu boït khí treân beàmaët l ieân di eän nhöïa vaøsôïi. Chuùng ta coù

theåtheâm caùc phuïgia vaøo trong phase nhöïa ñeålaøm giaûm söùc caêng beàmaët treân l ieân

dieän vaøvì theácoùtheåcaûi thieän ñöôïc ñoäthaám öôùt vaøtaêng khaûnaêng loaïi boït khí t reân

beàmaët sôïi .

.6 Öu ñi eåm

Söïña daïng:K ieåm soaùt ñöôïc löôïng sôïi trong taám SM C neân ki eåm soaùt ñöôïc tính

naêng cô lyù.

Söïñoàng nhaát: Saûn phaåm ñöôïc ñònh hình trong khuoân neân deãdaøng taïo gaân, loãvaø

caùc chi tieát phuïkhaùc.

Troïng löôïng nheï: Saûn phaåm SM C coù troïng löôïng nheïhôn caùc chi tieát ki m loaïi.

OÅn ñònh kích thöôùc: Saûn phaåm SM C coùñoän oån ñònh kích thöôùc trong caùc ñi eàukieän nhieät ñoävaømoâi tröôøng khaùc nhau..

Coùtheåñieàu khieån ñöôïc ñoäco ruùt baèng caùch theâm vaøo caùc phuïgia thích hôïp.

K yõthuaät eùp neùn coùthuaän lôïi hôn caùc kyõthuaät eùp phun laø: Tieát kieäm vaät l ieäu.

Gia coâng ñöôïc saûn phaåm lôùn.Deãgia coâng vôùi haøm löôïng sôïi cao.Thieát bòñôn giaûn







Trang 58

CHÖÔNG I I I : K YÕTHUAÄT HUÙT CHAÂN K HOÂNG

1 Giôùi thieäu:

K yõthuaät huùt chaân khoâng l aøphöông phaùp taïo saûn phaåm composite gia cöôøng

sôïi trong khuoân ñôn cho caûkhuoân ñöïc hay khuoân caùi. Thi eát bòlaøm cho saûn phaåm taïohình theo khuoân l aømoät maøng meàm deûo. K hi huùt heát khoâng khí taïi khoâng gian giöõa

maøng vaøkhuoân thì aùp suaát khí quyeån seõtaïo aùp löïc ñeàu leân beàmaët ngoaøi laøm cho

nhöïa, sôïi ñònh hình trong k huoân. A Ùp suaát taïo ra nhôømoät maùy huùt chaân khoâng coùaùp

löïc khoaûng 0.068 – 0.1 M Pa laøñuûcho ñoächaët vaøñoäñònh höôùng toát hôn so vôùi

phöông phaùp ñaép tay. V eàthöïc chaát quy trình nhanh hôn ñuùc khuoân thoâng thöôøng

nhöng thöïc teáñoâi khi caàn laøm chaäm hôn ñeåkòp huùt vaøkhoâng bòñoùng raén nhöïa t röôùc

khi nhöïa kòp thaám vaøo sôïi.

Coùmoät soálôïi ích sau cho vieäc söûduïng phöông phaùp huùt chaân khoâng.

Do coùaùp löïc duy trì trong suoát thôøi gi an ñònh hình trong khuoân, nhöïa bòeùp chaët

neân loang ñeàu do ñoùcoùtheåsöûduïng löôïng sôïi thuûy tinh cao hôn, laøm cho cô tính

cuûa saûn phaåm toát hôn.

V ieäc khöûboït khí toát, deãdaøng hôn so vôùi ñaép tay laøm cho saûn phaåm toát ngay caû

khi coâng nhaân coùtay ngheàthaáp.

Ñaàu tö thaáp hôn so vôùi caùc phöông phaùp eùp baèng aùp löïc hoaëc chaân khoâng khaùc

Tuy nhieân kyõthuaät naøy khoâng kinh teákhi chæsöûduïng moät khuoân. Caùc saûn phaåm

coùkích thöôùc lôùn coùtheåñöôïc saûn xuaát haøng loaït. Caáu truùc sandwich ñaõñöôïc öùng

duïng maëc duøcoùsöïkhoâng ñoàng ñeàu moät chuùt veàbeàdaøy loõi. Coùnhieàu kyõthuaät vaø

thuûtuïc khaùc nhau trong quy trình huùt chaân khoâng.

2. TH I EÁT BÒVAØDUÏNG CUï

2.1 Khuoân :

Trong kyõthuaät huùt chaân khoâng, coâng cuïkhaùñôn gi aûn khi so saùnh vôùi caùc kyõthuaät ñuùc khuoân khaùc. L oaïi khuoân ñöôïc löïa choïn caên cöùvaøo beàmaët naøo cuûa saûn

phaåm caàn ñöôïc kieåm soaùt chính xaùc. V í duï: neáu eùp moät maùi che, phaàn beân ngoaøi

cuûa noùcaàn phaûi nhaün, ta löïa l oaïi khuoân roãng (khuoân loõm) ñeåtaïo hình, khi laáy ra saûn

phaåm seõcoùmaët ngoaøi taïo hình gioáng vôùi beàmaët trong cuûa khuoân. Ngöôïc l aïi khi laøm

moät maët gheáthì phaûi duøng khuoân ñöïc (khuoân loài ).







Trang 59

V ì vaät l ieäu ñöôïc baét ñaàu eùp khuoân ôûpha loûng vaøaùp suaát ñöôïc duy trì trong

suoát quaùtr ình taïo hình, ñoùng raén, do vaäy chaát löôïng saûn phaåm cuoái phuï thuoäc raát

nhieàu vaøo beàmaët khuoân.

V aät l ieäu laøm khuoân tuøy thuoäc vaøo raát nhieàu yeáu toátöøsoáchi tieát ñöôïc eùp, loaïi

nhöïa ñöôïc söûduïng, nhieät ñoäñoùng raén, beàmaët caàn thieát saûn phaåm cuoái, vaøthôøi gianñoùng raén. Raát nhieàu loaïi vaät l ieäu laøm khuoân coùtheåñöôïc söûduïng, thoâng thöôøng caùc

vaät l ieäu naøy goàm: theùp, khuoân baèng epoxy hoaëc phuûepoxy, goã, thaïch cao, nhoâm, vaät

l ieäu keát hôïp (goã, k im loaïi…)

Theâm vaøo caùc vuøng nhöïa taïo hình treân ñoù, khuoân coøn caàn phaûi môûroäng

theâm caùc phaàn nhö maët bích, maët phaüng ñeågaén maøng ñònh hình, caùc loãhuùt chaân

khoâng…ñoâi khi coøn caàn theâm caùc thieát bògia nhieät beân trong.

V ieäc phaân boácaùc ñieåm huùt chaân khoâng nhaèm taïo ra söï loang ñeàu cuûa doøngnhöïa chaûy treân toaøn boäsaûn phaåm. V ì doøng nhöïa chaûy theo caùc voøng troøn ñoàng taâm

do ñoùñoâi luùc caàn phaûi hoãtrôïbaèng con laên cao su ñeåñöa nhöïa ñeán caùc goùc xa cuûa

saûn phaåm.

2.2. Caùc boäph aän, vaät l ieäu laøm kín khí

Nhö ñaõmoâtaûôûtreân, kyõthuaät huùt chaân khoâng söûduïng moät maøng phuûkín

treân khuoân roài ruùt khí trong khuoân ra. AÙp suaát khí quyeån xung quanh eùp chaët khuoân

trong thôøi gi an ñuûñeåpol ymer hoùa. Ñeåcho quaùtrình naøy coùhi eäu quaû, quan troïng

nhaát laøchaân khoâng ñöôïc duy trì trong suoát quaùtrình ñoùng raén. Ñ eåñaït tôùi ñieàu naøy

raát nhieàu phöông phaùp ñöôïc söûduïng ñeålaøm kín maøng, baûo ñaûm khoâng cho khoâng

khí xaâm nhaäp vaøo beân trong.

Thieát bò thöôøng ñöôïc söûduïng nhaát seõcoùmoät vaät l ieäu nhaøy ñöôïc söûduïng

laøm maët l ieân keát giöõa maøng vaøkhuoân. OÁng cao su ñöôïc söûduïng nhö ñöôøng huùt chaân

khoâng coùtheåñöôïc ñaép baèng môõSil icon taïi choãvaøo ñeåñaûm baûo kín khí. Sau khi

ñoùng raén xong, maøng ñöôïc loät ra khoûi khuoân vaødeãdaøng laøm saïch. M oät thuûthuaät thöùhai laøsöûduïng gaén k eát cô khí, taïi vòtrí xung quanh khuoân

taïo raõnh thoâng thöôøng coùkích thöôùc roäâng 1.2 cm saâu 1.2 cm. Sau khi ñaët maøng caån

thaän ñeåtraùnh hieän töôïng caêng khoâng ñeàu, ñaët moät boäphaän laøoáng cao su coùñöôøng







Trang 60

kính ngoaøi laø1.2 cm naèm leân treân raõnh (maøng naèm giöõa oáng vaøkhuoân) vaøñoùng chaët

vaøo raõnh.

Nhieàu heäthoáng khaùc cuõng ñöôïc söûduïng goàm coù: huùt 2 maët, baêng nhaïy

nhieät ñaëc bieät duøng gia coâng taám phaúng moûng, ñoâi khi duøng caùc thanh goãñaët leân

treân maøng vaøkeïp laïi baèng keïp chöõC. Söïlöïa choïn phöông phaùp raát roäng raõi vaøphuïthuoäc chuûyeáu v aøo kích thöôùc saûn phaåm, loaïi khuoân, soásaûn phaåm trong moät khuoân

vaømoät soáñieàu k ieän kinh teá. M uïc ñính chính laølaøm sao ñeåruùt khí ra hoaøn toaøn coøn

söûduïng phöông phaùp naøo thì khoâng quan troïng neáu nhö noùcoùhieäu quaû.

2.3. Caùc vaät l ieäu ruùt tr ích khí.

M aøng ñeåcaùch ly khuoân vôùi khoâng khí xung quanh trong quaùtrình ruùt chaân

khoâng thöôøng baèng PV A , PV Ac, hoaëc caùc maøng meàm deûo töông töï. Vôùi vieäc ruùt

chaân khoâng ñoàng thôøi vôùi taùc duïng neùn eùp cuûa khí quyeån beân ngoaøi coùkhuynh

höôùng laømaøng eùp töï laøm kín gaây caûn trôûcho doøng khoâng khí beân trong khoâng ñeán

loãthoaùt ñöôïc. Keát quaûlaølaøm cho tuùi bòruùm laïi vaøtaïi caùc vòtrí naøy maøng khoâng eùp

chaët ñöôïc saûn phaåm.

Ñeåhaïn cheátaùc haïi naøy, moät lôùp trung gian ñöôïc ñaët giöõa l ôùp vaät lieäu vaø

maøng. Caùc vaät l ieäu vaûi thoâ, l öôùi , vaûi thuûy tinh deät thöa, mat thuûy tinh raát thích hôïp

cho coâng vieäc naøy. Chuùng ñöôïc xem nhö vaät l ieäu ruùt khí vì cho pheùp khí ruùt trích ra

qua chuùng vaøkhoâng cho maøng töï laøm kín.

Ñeåhaïn cheácaùc vaät lieäu trích khí khoâng dính vaøo saûn phaåm, coùtheåtheâm moät

lôùp maøng coùcaùc loãgiöõa saûn phaåm vaøvaät l ieäu trích khí. Kyõthuaät naøy cho pheùp thoaùt

khí vaønhöïa thöøa, khoâng gaây khoùkhaên cho vieäc laøm saïch sau khi ñoùng raén xong.

M aøng naøy laøm cho vieäc taùch phuïl ieäu khoûi khuoân moät caùch nheïnhaøng ít toán coâng.

M oät vaät l ieäu khaùc ñöôïc söûduïng ñöôïc xem nhö “ lôùp vaûi taùch” , ñoùlaølôùp vaûi

deät daøy khoaûng 0.01 – 0.02 mm ñöôïc phuûsil icon hoaëc vaät l ieäu khoâng dính khaùc, lôùp

vaûi taùch thöôøng coùmaøu ( thöôøng maøu hoàng) ñeågiuùp deãnhaän khi tieán haønh laøm saïch.

3.4 Vaät l ieäu laøm maøng.

Ta coùtheålöïa choïn raát nhieàu caùc vaät l ieäu söûduïng laøm maøng ngaên khoâng khí

vôùi saûn phaåm. Thöôøng thì vieäc löïa choïn vaät l ieäu naøo seõtuaân theo tính kinh teá. K hi







Trang 61

saûn xuaát soálöôïng lôùn ta choïn maøng coùtheåsöûduïng laïi nhieàu laàn coøn khi chæsaûn xuaát

moät vaøi saûn phaåm ta choïn loaïi maøng reûtieàn nhaát.

Phöông phaùp gia coâng ñöôïc söûduïng cuõng quyeát ñònh vieäc choïn löïa maøng. V í

duï: neáu saûn xuaát 1 saûn phaåm söûduïng phöông phaùp ñoùng raén baèng tia cöïc tím hoaëc

aùnh saùng maët trôøi, khoâng caàn nhieät ñoäcao coùtheåchoïn vaät l ieäu ñôn giaûn coøn neáu söûduïng nhieät ñoäcao hoaëc autoclave thì caàn loaïi maøng oån ñònh hôn.

M oät ñieåm caàn löu yùlaøñeåcho saûn phaåm ñöôïc ñeàu vaøcoùchaát löôïng toát,

thöôøng ta phaûi quan saùt vaøtrôï gi uùp quy trình (v í duï nhöïa l an k hoâng ñeàu, boït khí

khoâng ruùt heát) baèng con laên. V ì vaäy ta phaûi choïn loaïi maøng trong suoát. M oät soávaät

l ieäu trong suoát thöôøng söûduïng coù: maøng cellophane, maøng PV A, maøng PV C maøng

PET, maøng PE…

M aøng Cel lophane: töông ñoái reû, thích hôïp cho saûn phaåm phaúng ít cong.Tuy nhieân chuùng deãraùch, khoâng chòu nhieät, khoâng phuøhôïp cho saûn phaåm coùñöôøng

cong keùp.

M aøng PV A: thöôøng daøy khoaûng 0.08mm, ñöôïc söûduïng cho nhieàu loaïi

nhöïa khaùc nhau do reûti eàn, meàm deûo. Tuy nhi eân chuùng laøvaät l ieäu tan trong nöôùc

neân khoâng phuøhôïp vôùi nhöïa phenol ic laøcaùc nhöïa thoaùt hôi nöôùc khi ñoùng raén.

M aøng PVC: ñöôïc söûduïng vôùi ñoädaøy khoaûng 0.1 – 0.2 mm chuùng reûhôn

PV A nhöng coùkhaûnaêng öùc cheávieäc ñoùng raén cuûa moät soánhöïa. M aøng PET: thöôøng ñöôïc söûduïng vôùi ñoädaøy 0.1 – 0.2 mm. M aøng naøy coù

khaûnaêng chòu nhieät raát toát, taïo beàmaët boùng ñeïp. Tuy nhieân giaùthaønh hieän nay quaù

cao.

M aøng PE: söûduïng vôùi ñoädaøy khoaûng 0.2 mm. M aøng naøy coùgiaùthaønh reû

nhöng noùkhoâng theåchòu ñöôïc nhi eät ñoätoûa ra trong quaùtrình ñoùng raén. Noùchæcoù

theåsöûduïng cho saûn phaåm moûng vaølöôïng xuùc taùc duøng raát ít.

K hi söûduïng phöông phaùp ñoùng raén trong autoclave, caùc maøng caàn ñöôïc laømtöøvaät l ieäu chòu ñöïng toát hôn. Coùraát nhieàu l oaïi laøm töøcao su toång hôïp ñöôïc söûduïng

trong phöông phaùp naøy.







Trang 62

3.5. Keïp vaøcô caáu keïp

Raát nhieàu thieát bòcoùtheåñöôïc söûduïng ñeåkeïp maøng vaøo khuoân khi khuoân coù

caáu truùc khoâng thích hôïp vôùi vieäc söûduïng past hay baêng dính. K hi saûn xuaát nhi eàu

caàn phaûi caân nhaéc hieäu quaûkinh teáveàgiaùthaønh vaønhaân coâng ñeåchoïn toái öu giaù

thaønh vaøsöùc löïc. Caùc thieát bònaøy coùtheålaøkhung saét hoaëc nhoâm vöøa vôùi chu vi cuûa

khuoân, chuùng coùtheåkeïp baèng keïp chöõC (caûo), keïp ñoøn khuyûu, keïp loøxo hoaëc vaøi

loaïi töông töï. Chuùng coùtheågaén lieàn ñeåcoùtheåkeïp nhanh trong vaøi giaây. B aét ñaàu huùt

chaân k hoâng ngay khi keïp vaølaøm kín xong.

3.6 Thieát bòhuùt chaân khoâng

Nhö ñaõgiaûi thích maáu choát kyõthuaät cuûa huùt chaân khoâng laøruùt khí trong vuøng

giöõa maøng vaølôùp saûn phaåm, nhôøñoùaùp suaát khí quyeån khoaûng 0.1M Pa seõtaùc ñoäng

leân toaøn boäcaùc vuøng treân maøng eùp chaët saûn phaåm trong suoát quaùtrình ñoùng raén.

Neáu ruùt khoâng heát khí hoaëc bòthuûng, saûn phaåm seõkhoâng ñöôïc eùp chaët vaøkhoâng coù

chaát löôïng toát. Neáu khuoân bòroøhoaëc maùy huùt chaân khoâng khoâng phuøhôïp ñeàu gaây

taùc haïi keåtreân. Boûqua vieäc roøræcuûa khuoân vì coùtheåtöïkhaéc phuïc söûa chöõa ta phaûi

löïa choïn maùy huùt chaân khoâng cho phuøhôïp.

V ieäc löïa choïn maùy huùt chaân khoâng tuøy thuoäc vaøo kích thöôùc vaøkhaûnaêng cuûa

maùy. M aùy phaûi ñuûsöùc taïo ñöôïc aùp suaát chaân khoâng toái thieåu laø635 mm thuûy ngaân.A Ùp löïc beân ngoaøi eùp vaøo seõkhoaûng 0.08 M Pa. M aùy huùt cuõng phaûi ñuûlôùn ñeåñaùp öùng

ñöôïc cho soákhuoân caàn vaän haønh ñoàng thôøi .

Taïi ñieåm noái giöõa ñöôøng huùt vôùi khuoân caàn phaûi ñaët moät baãy nhöïa ñeånhöïa

dö khoâng huùt vaøo maùy bôm.

Caùc thoâng soákyõthuaät cuûa maùy huùt chaân khoâng:

o Nhaõn hieäu : B ECK ER

o Nöôùc saûn xuaát: Ñöùco V aän toác: 1420 voøng/phuùto Coâng suaát: 2.2 K Wo L öu löôïng : 100m3 /gi ôø







Trang 63

3.7. Caùc duïng cuïkhaùc

Ngoaøi caùc duïng cuï, vaät lieäu keåtreân coøn caàn moät soáduïng cuïnhoûñeågiuùp cho

vieäc vaän haønh nhanh choùng vaøcoùlôïi hôn. Caùc coâng cuï naøy goàm caùc coâng cuïcaàm

tay vaøcaùc thieát bòphuï trôï.

Con laên: B aèng cao su hoaëc k im loaïi duøng ñeålaên nhöïa dö töøtrung taâm veàphía ñöôøng huùt vaøbaãy khí.

M aùy saáy caàm tay: söûduïng trong tröôøng hôïp muoán ruùt ngaén thôøi gian giacoâng treân saûn phaåm lôùn.

Caùc coâng cuïxöûlyùsaûn phaåm: dao, luôõi caïo, cöa, maùy maøi, khoan….

Bình ñöïng an toaøn: ñeåñöïng M EK P, acetone, chlorua methyl, sty ren vaøcaùc dung moâi höõu cô, giaáy, khaên, vaûi khoâñeålaøm veäsinh.

* quy tr ình thao taùc1. K ieåm tra khuoân saïch seõ, coùbò thuûng maøng khoâng: K huoân phaûi ñöôïc

kieåm tra thöôøng xuyeân ñeåtraùnh caùc tröôøng hôïp beàmaët khuoân bònöùt, roã…caùc ñaàu

noái huùt chaân khoâng bòroøræ.

2. Thoa kyõchaát thaùo khuoân: Söûduïng chaát thaùo khuoân nhö : wax, PV A c.

Ñaây laøquy trình raát quan troïng trong nhöõng laàn ñaàu tieân caàn phaûi ñaùnh chaát khuoân

nhieàu laàn ñeåtraùnh tröôøng hôïp saûn phaåm sau khi ñoùng raén bòbaùm dính vaøo khuoân

gaây hoûng khuoân vaøsaûn phaåm

3. Traûi caùc taám SM C: taám SM C ñöôïc ñònh löôïng saün vaøcaét theo hình daùng

khuoân ñeåcoùtheåñaët vaøo khuoân vaøkhoâng bòquaùdö.

4. Traûi l ôùp löôùi trích khí.

5. K ieåm tra chuøi saïch caùc chaát thaùo khuoân quanh luôùi tr ích khí , ñaép lôùp gaén

kín maøng (cao su baêng, ñeäm) quanh khuoân, treân vuøng vöøa laøm saïch. K ieåm tra k yõ,

caùc loãhuùt khí phaûi hoaøn toaøn thoâng.

6. Traûi lôùp maøng qua toaøn boäcaùc phaàn vöøa laép ñaët.

7. K ieåm tra xem ñaõhoaøn toaøn k ín chöa, keïp chaët maøng laïi

8. M ôûvan huùt chaân khoâng. K ieåm tra laàn cuoái xem khí coùbòroøræhay khoâng

9. M ôûvan cho nhöïa vaøo töøtöøvaøgi öõlaïi moät í t nhöïa treân ñaàu van

10. Duøng con laên giuùp cho nhöïa töøgiöõa phaân boáñeàu veàphía caùc loãhuùt.







Trang 64

11. Quan saùt doøng chaûy ñeåñieàu chænh aùp suaát chaân khoâng phuøhôïp nhaèm

traùnh hieän töôïng maát nhöïa nhieàu qua caùc loãhuùt hoaëc nhöïa khoâng thaám vaøo caùc goùc

xa do aùp suaát chaân khoâng thaáp.

12. K ieåm tra laïi caùc ñieåm tieáp xuùc vaøbeàmaët cuûa maøng, coùnhaên hay thuûng

khoâng, neáu coùloãthuûng chuøi saïch vaøsöûa chöõa ngay baèng caùch daùn baêng keo nhaïysuaát. Sau khi xong seõthay ngay.

13. Chôøcho saûn phaåm ñoùng raén. Coùtheåñaët t rong loøsaáy, phôi naéng hoaëc

duøng maùy saáy ñeåñoùng raén nhanh hôn.

14. Sau khi saûn phaåm ñoùng raén, thaùo maøng, thaùo saûn phaåm vaøcaùc phuï

kieän. L aøm saïch khuoân caån thaän cho saûn phaåm sau.

Treân ñaây laøquy trình huùt chaân khoâng ôûnhieät ñoäbình thöôøng. Neáu söûduïng

caùc phöông phaùp khaùc nhö: ñoùng raén baèng tia cöïc tím, ñoùng raén trong autoclave…thìquy trình seõcoùtheåñöôïc thay ñoåi cho phuøhôïp hôn.

M oâhình kyõthuaät duøng chaân khoâng bôm nhöïa ñieàn khuoân







Trang 65







Trang 66







Trang 67







Trang 68

Ch ng IV. COÂNG NGHEÄRTM VAØVARTM

I . ÑÒNH NGHÓA

RTM (resin transf er mol ding) laøphöông phaùp duøng aùp suaát thaáp ñöa nhöïa vaøo

trong khuoân kín, taïo saûn phaåm composite coùsöï kieåm soaùt chaët cheõveàhình daïng

preform (sôïi) vaønhöïa. Saûn phaåm coùhaøm löôïng sôïi cao chieám 40-50%. RTM coùtheå

taïo saûn phaåm töøñôn giaûn, tinh naêng thaáp ñeán saûn phaåm phöùc taïp coùtính naêng cao,

töøsaûn phaåm coùkích thöôùc nhoûñeán kích thöôùc raát lôùn. Phöông phaùp raát thuaän lôïi khi

ñöa vaøo saûn xuaát lôùn.

Phaàn sôïi gi a cöôøng ñöôïc ñònh hình saün (preshape) vaøñaët vaøo trong khuoân

tröôùc. M oät ñöôøng oáng noái phaàn khuoân vôùi nhöïa ñeåbôm nhöïa thaám öôùt phaàn sôïi giacöôøng trong khuoân, sau ñoùxaûy ra phaûn öùng ñoùng raén nhöïa.

Ñaëc ñi eåm ph öông ph aùp:

Öu ñieåm:

- Söûduïng nhöïa coùñoänhôùt thaáp khoaûng 100 - 000 cP. Heänhöïa thoâng

thöôøng bao goàm 2 thaønh phaàn: A (nhöïa) vaøB (xuùc tieán), tyûleätroän tuøy

theo heänhöïa. Hai thaønh phaàn naøy ñöôïc troän baèng thieát bòtroän tónh ôûaùpsuaát thaáp.

- Saûn phaåm coùtheåñöôïc gia coábaèng caùc k hung, loõi, hoaëc caùc pref orm.

- RTM taïo saûn phaåm ñeïp, khoâng coùñöôøng caét bav ia neân tieát kieäm ñöôïc

nguyeân l ieäu, nhieàu maët laùng vaøquan troïng laøít gaây haïi cho moâi tröôøng.

- Coùtheåtaïo ra nhöõng saûn phaåm lôùn baèng caùch ñöa nhieàu ñaàu phun nhöïa,

tuy nhieân phaûi tính toaùn vòtrí ñaët ñaàu phun ñeåñaûm baûo thaám nhöïa ñoàngñeàu.

- Chi phí ñaàu tö töông ñoái thaáp (so vôùi tính naêng saûn phaåm).

Nhöôïc ñieåm:

- Chi phí khuoân maãu cao.







Trang 69

- Toác ñoägia coâng moät saûn phaåm keùo daøi.

- M uoán taêng naêng suaát thì phaûi duøng nhieät ñeåñoùng raén vaøduøng nhieàu

khuoân.

- Caàn phaûi ñieàu chænh tæleäxuùc taùc chính xaùc. Traùnh ñoùng raén ngay ñaàutroän ñoái vôùi heäñoùng raén nguoäi.

V ôùi caùc öu ñieåm treân, ngaøy nay ôûcaùc nöôùc phaùt trieån coâng ngheänaøy ñöôïc öùng

duïng roäng raõi trong cô sôûhaï taàng, töïñoäng hoùa ñaëc bieät laøtrong ngaønh haøng khoâng

vaølónh vöïc quaân ñoäi.

Coùnhieàu phöông phaùp töông töïnhö RTM : V A RTM , RI M , HSRTM ...Trong taøi

l ieäu naøy seõgi ôùi thi eäu theâm phöông phaùp V ARTM .

VARTM (vacuum assisted resin transfer molding)

Trong phöông phaùp naøy ngoaøi vieäc duøng aùp suaát ñeåñöa nhöïa vaøo trong khuoân

coøn coùsöï hoãtrôï cuûa chaân khoâng. Chaân khoâng seõhuùt nhöïa töøoáng nhaäp l ieäu ñoàng

thôøi cuõng ñaåy boït khí ra ngoaøi.

So vôùi phöông phaùp RTM , V ARTM coùmoät soáñaëc ñieåm sau:

- Saûn phaåm coùtheåñònh hình treân khuoân ñôn vaømoät maët ñöôïc phuûbaèng

moät taám maøng nhöïa trong giuùp deãdaøng quan saùt quaùtrình thaám nhöïa

vaøo sôïi.

- Phun nhöïa keát hôïp vôùi chaân khoâng giuùp cho vieäc thaám nhöïa vaøo sôïi toát

hôn vaøkhöûboït hieäu quaûhôn.

- Naêng suaát thaáp hôn do söûduïng aùp suaát chaân khoâng

I I . MOÂTAÛQUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ

1. SÔ ÑOÀHEÄTHOÁNG

Heäthoáng goàm caùc cuïm chöùc naêng:

- Heäthoáng boàn (ngaên chöùa)

- Heäthoáng xylanh ñònh löôïng (bôm ñònh l öôïng)







Trang 70

- Heäthoáng bôm troän

- Heäthoáng chaân khoâng (VA RTM )

- Heäthoáng v an chuyeån höôùng

- K huoân vaøheäthoáng kheùp khuoân vaøchuyeån ñoåi khuoân

Hình: M oâhình coâng ngheäRT M

Hình: M oâhình coâng ngheäVA RTM

1.1 Giai ñoaïn chuaån bò

- Ñaët caùc van ñònh höôùng sao cho caùc thaønh phaàn (xuùc taùc – nhöïa) tuaàn hoaøn

veàngaên chöùa.

- M ôûheäthoáng bôm ñònh löôïng

- Tieán haønh ño tæleäcaùc thaønh phaàn hoài löu







Trang 71

- Hieäu chænh bôm ñònh löôïng ñeåñaït tyûleäcaàn thieát

1.2 Giai ñoaïn thöïc hieän

- Chuyeån van ñònh höôùng cho chaûy xuoáng khuoân, ñoàng thôøi môûbôm troän.

- M ôûheäthoáng huùt chaân khoâng.

- K hi nhöïa ñieàn ñaày khuoân:

1. Chuyeån van chuyeån höôùng cho v eàtraïng thaùi hoãn hôïp.

2. K hoùa van.

3. M ôûcheáñoäveäsinh bôm troän.

1.3 Veäsinh

Sau khi nhöïa bôm ñaày khuoân ta phaûi tieán haønh heäthoáng bôm troän. V ieäc v eäsinhñöôïc thöïc hieän baèng caùch chæcho nhöïa vaøo heäthoáng bôm troän vaøxaûra ngoaøi .

2. KHAÛNAÊNG THI EÁT KEÁVAØHÌNH DAÏNG HÌ NH HOÏC CUÛA SAÛN

PHAÅM

M OÂHÌNH DA ÂY CHUYEÀN RT M

Lò sy

i thy tinh

và nha nhit do

m ép

nh hình

m ép nh

hìnhi gia nhit

Khuôn thép nh hình

phnnh hình

i Bõm nhaThành

phm

Khuôn áp lc

Khuôn thépcho RTM

phn kp

lõilõi

p si trên

p si dýi

Khuôn thép

nh hình

Bõm nha







Trang 72

Nhìn chung RTM coùtheålaøm ñöôïc saûn phaåm coùtaát caûcaùc hình daïng hình hoïc.

Tuy nhieân, coùmoät soásaûn phaåm khi laøm baèng phöông phaùp gia coâng khaùc seõcoùhieäu

quaûkinh teáhôn.

RTM coùöu ñieåm trong vieäc taïo caùc saûn phaåm lôùn vì aùp suaát ñieàn khuoân thaáp

döôùi 10 psi (0.703 kg/cm3). T rong phöông phaùp V ARTM aùp suaát coøn thaáp hôn. V ìvaäy, löïc keïp khuoân seõthaáp. Ngoaøi ra, RTM coøn thích hôïp ñeåtaïo saûn phaåm coùñoä

saâu vaøít/khoâng ba via do khuoân kín, ñoänhôùt thaáp neân thaám öôùt deãdaøng vaøgiaûm

thieåu caùc choãroãng trong saûn phaåm.

Tuy nhieân ñoái vôùi phaàn coùhình daïng phöùc taïp (coùgaân, raõnh) neân haïn cheásöû

duïng RTM . Ñeåkhaéc phuïc khoùkhaên naøy ta coùtheåthay ñoåi thieát keá, neáu saûn phaåm

coùgaân seõthay baèng phaàn coùloõi (taêng cöùng cho saûn phaåm), taïo caáu truùc ba chieàu. V ì

aùp suaát phun thaáp neân coùtheåsöûduïng xoáp coùtyûtroïng thaáp 0.064 – 0.0096 g/cm3

maøkhoâng gaây bieán daïng.

Trong moät vaøi tröôøng hôïp ñaëc bieät, phaûi duøng phöông phaùp RTM (moät maûnh

khuoân trong khi caùc phöông phaùp khaùc phaûi duøng khuoân nhieàu maûnh) nhö phaàn phía

tröôùc cuûa xe hôi (hình).

Caùc phuïtuøng gaén giöõa phaàn composi te vaøcaùc boäphaän khaùc thöôøng laømoät khoù

khaên ñoái vôùi vaät l ieäu composi te. Trong RTM , caùc phuï tuøng naøy phaûi ñöôïc ñöa vaøo

trong khi thi eát keápref orm, phaûi gi öõtính l ieân tuïc trong khoái keát caáu ñeåbaûo ñaûm öùngsuaát phaân boáhôïp lyù. Ngoaøi ra caùc RTM coøn coùtheågaén dính vaøkeát hôïp vôùi caùc chi

ti eát k im loaïi khaùc. T rong khi phöông phaùp eùp khuoân (compresion moldi ng), nhöõng

chi tieát naøy phaûi chuùyùtôùi vò trí ñaët chính xaùc vaøkieåm soaùt söï di chuyeån cuûa sôïi

trong khi eùp.

3. THIEÁT BÒGIA COÂNG

3.1 Khuoân (Tooli ng)

Tröôùc k hi thieát keákhuoân, phaûi xem xeùt möùc ñoäyeâu caàu cuûa noù. V ieäc thieát keá

phaûi caân baèng caùc yeáu toánhö tính chaát cuûa khuoân, chi phí vaøthôøi gian cheátaïo

khuoân. V ieäc caân nhaéc naøy seõlaøm giaûm caùc phaùt sinh coùtheåcoùñoái vôùi keát quaûcuoái

cuøng.







Trang 73

K huoân söûduïng trong phöông phaùp RTM coùnhieàu thuaän lôïi. Do phöông phaùp

thöïc hieän ôûaùp suaát khaùthaáp, neân laøm giaûm chi phí vaøñoäphöùc taïp cho khuoân. K hi

löïa choïn vaät l ieäu vaøphöông phaùp l aøm khuoân, caàn phaûi xem xeùt caùc yeáu toánhö chieàu

daøi cuûa boäkhuoân vaøchaát löôïng beàmaët khuoân mong muoán. Coùtheåsöûduïng khuoân

laøm baèng epoxy, ni kel , hôïp k im, theùp .... Tuy nhieân, khuoân phaûi kín trong quaùtrìnhñieàn nhöïa.

Khuoân epoxy:

- K huoân epoxy coùnhieàu thuaän lôïi nhö giaûm chi phí, khaùng hoùa chaát, tieát

kieäm thôøi gian, khoái löôïng thaáp, ít söûduïng maùy moùc.

- Beàmaët trong cuûa khuoân l aøm töøepoxy coùchaát löôïng, choáng traày xöôùt. Coù

theåcoùnhöõng phaàn rôøi trong hai maûnh khuoân.- Beàdaøy khuoân khoaûng 1 inch (2.54 cm), khuoân ñöôïc gia coábaèng v aûi, sôïi

vaøvaùn eùp ñeåtaêng cöùng. Caùc ñöôøng laøm nguoäi hay gia nhieät ñöôïc gaén ôû

maët sau khuoân.

- K haûnaêng truy eàn nhi eät keùm. Ñoái vôùi khuoân epoxy phaûi chuùyùkhi löïa

choïn heänhöïa ñeåtraùnh söï toaûnhi eät quaùmöùc coùtheågaây hö beàmaët

khuoân.

- Giôùi haïn söûduïng khuoân epoxy khoaûng vaøi ngaøn saûn phaåm. Tuøy theo ñoä

phöùc taïp cuûa saûn phaåm maøgiôùi haïn naøy coùtheågiaûm xuoáng do khuoân bò

maøi moøn vaøbònöùt vôõkhi ñaët pref orm.

- Coùhai phöông phaùp laøm kín khuoân: ñoái vôùi caùc saûn phaåm coùhình daïng

ñôn giaûn, chæcaàn gheùp hai maûnh k huoân laïi. Ñoái vôùi saûn phaåm coùhình

daïng phöùc taïp duøng voøng chöõO ñeålaøm kín khuoân.







Trang 74

Hình: Phöông phaùp l aøm kín khuoân

- K hí thoaùt ra töømoái gheùp khuoân, hay coùloãthoaùt khí treân khuoân. Loãthoaùt

khí (vent) thöôøng ñaët ôûtreân cao (ñeåkhí deãdaøng thoaùt) . V ent khí ñöôïc

laøm veäsinh sau moãi saûn phaåm, do ñoùnoùphaûi ñöôïc thieát keáñeådeãbaûo

döôõng.

Khuoân n ikel :

- Beàmaët khuoân toát vaøbeàn hôn khuoân epoxy. T ruyeàn nhi eät toát hôn vaøchòu

aùp suaát cao hôn

- Chòu ñöôïc nhi eät ñoäcao ngay caûkhi phaûn öùng toaûnhieät quaùnhieàu neân coù

theåduøng ñoùng raén noùng.

- K huoân coùtheålaøm moät nöûa töøni kel moät nöûa töøepox y. Tuy nhieân hai nöûa

khuoân k hoùaên khôùp v ôùi nhau.

- K hoùtheâm loãthoaùt khí hôn so vôùi khuoân epoxy.

- Chu kyøsöûduïng moät khuoân coùtheåleân ñeán 20.000 – 40.000 saûn phaåm

Khuoân ñuùc töøhôïp kim

K im loaïi laøvaät l ieäu caàn thi eát trong cheátaïo khuoân composite, nhaát laøcaùc khuoân

yeâu caàu saûn xuaát laâu daøi, beàn, chaéc. K huoân kim loaïi daãn nhieät cao neân deãdaøng gia

nhieät vaøgi aûi nhieät cho khuoân trong quaùtrình gia coâng. Noùcuõng chòu ñöôïc k haûnaêng

maøi moøn cao, vì vaäy coùtheåsöûduïng khuoân naøy ñeåsaûn xuaát l ieân tuïc maøvaãn ñaûm baûo







Trang 75

kích thöôùc saûn phaåm. Caùc k im loaïi thöôøng duøng trong saûn xuaát khuoân laønhoâm (A l),

ñoàng (Cu) , keõm (Zn) , theùp…

Baûng 1. Tính ch aát nhieät cuûa moät soávaät l ieäu kim loaïi



Heäsoádaãn nhieät (W /m.K )

Heäsoágiaõn nôûnhieät (m /m/ oC)

Nhieät dung rieâng (J/kg.K )

1277

146

0.29

1883

650

153

0.68

1046

660

222

0.59

900

1668

171

0.21

519

1536

75

0.30

460

1083

393

0.41

385

Ñaëc ñieåm:

- Ñöôïc söûduïng khi saûn phaåm coùkích thöôùc trung bình.

- K hoùtheâm l oãthoaùt khí hôn so vôùi khuoân epoxy nhöng deãhôn khuoân nikel

- Ñoái vôùi keõm vaønhoâm phaûi caån thaân trong khaâu thaùo khuoân vì khuoân coù

nhieàu loãxoáp laøm dính saûn phaåm. Nhoâm laøkim loaïi meàm deûo, ñoäcöùng

khoâng cao, do ñoùtrong moät soátröôøng hôïp caàn ñoäbeàn vaøñoäcöùng cao

nguôøi ta thay nhoâm baèng theùp.

- Hôïp kim keõm vôùi ñoàng, nhoâm, magieâñöôïc duøng phoåbieán ñeåsaûn xuaátcaùc khuoân söûduïng trong thôøi gian ngaén. Tính chaát cô hoïc cuûa hôïp kim

keõm seõgiaûm nhieàu ôûnhieät ñoäkhoaûng 100oC. V ì tính chaát deãgi a coâng,

deãlaøm khuoân neân hôïp kim keõm laøvaät l ieäu quan troïng duøng laøm khuoân

composi te vaøkhuoân ñuùc.

- Theùp laøloaïi vaät l ieäu quan troïng, duøng laøm caùc khuoân saûn xuaát laâu daøi

vôùi ñoächính xaùc cao, saûn phaåm chaát löôïng, chòu ñöôïc maøi moøn vaøcoùñoä

beàn nhieät cao. Ta coùtheålöïa choïn caùc l oaïi theùp khaùc nhau döïa vaøo tính

chòu maøi moøn, choáng soác vaøkhaûnaêng gia coâng. Khuoân theùp coùgiaùthaønh

cao nhöng chu kyøsöûduïng laø500.000-1.000.000 saûn phaåm/khuoân

3.2 M aùy eùp (pr ess):







Trang 76

RTM laøphöông phaùp gia coâng ôûaùp suaát thaáp nhöng laïi taïo ñöôïc saûn phaåm coù

lôïi veàmaët kinh teáñaëc bieät laønhöõng saûn phaåm lôùn. Saûn phaåm goàm nhöõng phaàn coùñoä

saâu vaøphaàn coùxoáp ôûbeân trong ... M aùy eùp seõcoùhình daïng cuûa saûn phaåm. L öïc eùp

phuïthuoäc vaøo aùp suaát ñieàn ñaày khuoân vaødieän tích saûn phaåm.

M aùy eùp ngoaøi vieäc taïi aùp suaát phun nhöïa, noùcoøn coùvaøi troøñoùng-môûkhuoân vaøgi öõkhuoân kín trong suoát quaùtrình phun. Coùtheåduøng chöông trình moâphoûng baèng

maùy tính ñeåtính toaùn aùp suaát caàn thieát ñeåñieàn khuoân.

Coùnhieàu loaïi maùy eùp aùp suaát thaáp duøng RTM :

- M aùy eùp tuùi khí (ai rbag press): söûduïng nhi eàu tuùi cao su ñeåtaïo aùp löïc l eân

khuoân. M aùy eùp naøy thích hôïp cho nhöõng saûn phaåm nhoûhay taïo saûn

phaåm maãu (prototype) . Tuy nhieân khuyeát ñieåm cuûa maùy eùp naøy laøkhoâng

theånaâng nöûa khuoân treân leân khi thaùo khuoân v ì vaäy phaûi duøng theâm moät

maùy eùp xylanh aùp suaát thaáp ñeåkeùo nöûa khuoân treân leân neân chi phí seõ

taêng leân.

- M aùy eùp thuyûlöïc: heäthoáng keïp vaøtaám phaúng ñeàu ñöôïc ñieàu khieån baèng

thuyûlöïc, toác ñoänhanh hôn nhöng chi phí cao hôn maùy eùp tuùi khí. K hiduøng maùy eùp aùp suaát cao cho nhöõng saûn phaåm nheïphaûi thaän troïng trong

vieäc kieåm soaùt aùp suaát ñeåtraùnh quaùaùp.







Trang 77

Heäthoáng maùy eùp phuïlaøm taêng naêng suaát

3.3 H eäthoáng chaân khoâng:

Chöùc naêng cuûa caùc thieát bòtrong heäthoáng:

Maùy bôm chaân khoâng Taïo moâi tr öôøng chaân khoâng cho heäthoáng

V an 1 chieàu Traùnh hieän töôïng maát aùp khi maùy ngöøng hoaït ñoäng

Bình chöùa chaân khoâng Giuùp duy trì aùp löïc chaân khoâng trong khoaûng thôøi

gi an gia coâng

Baãy nhöïa Taùch nhöïa dö ra khoûi heäthoáng chaân khoâng

3.4 Saûn xuaát vaøñònh hìn h sôïi

Do vaän toác ñieàn ñaày khuoân nhanh vaønhöïa chaûy trong k huoân theo doøng neân deã

laøm xoâleäch hoaëc cuoán sôïi. Thoâng thöôøng ngöôøi ta thöôøng duøng sôïi daïng roving,daïng deät vaødaïng sôïi mat l ieân tuïc. Khi duøng daïng mat ngöôøi ta coùtheåñònh vòvaøgaén

keát sôïi baèng nhöïa nhieät deûo (khoaûng 3 – 5% theo khoái löôïng).

Sôïi sau khi ñònh löôïng ñöôïc saép x eáp vaøo trong khuoân.







Trang 78

M oâhình taïo pr eform baèng phun sôïi

Ñònh hình sôïi:

Ñeåthöïc hi eän ñònh hình sôïi tröôùc k hi cho vaøo khuoân ngöôøi ta duøng sôïi daïng mat

ñöôïc keát dính baèng nhöïa nhieät deûo. Quaùtrình ñònh hình ñöôïc thöïc hieän theo t rình töï

gia nhieät, ñònh hình. Ñoái vôùi saûn phaåm coùcaáu truùc khoâng gian 3 chieàu ngöôøi ta

thöôøng duøng caùc loaïi xoáp taïo caùc saûn phaåm sandwich.

Thieát bòtaïo preform:

Söûphaùt tr ieån cuûa phöông phaùp taïo hình (pref orming) hi eäu quaûlaøyeáu toáquan

troïng trong phöông phaùp RT M . V ieäc löïa choïn chính xaùc kyõthuaät taïo preform, vaätl ieäu gia cöôøng (rei nforcement) vaøthieát bò taïo pref orm seõquyeát ñònh söï thaønh coâng

cuûa coâng ngheäRT M .

Coùnhieàu phöông phaùp taïo pref orm: caét - daùn, suùng phun, eùp, deät quaán

Caét – Gh eùp (Cut and sew):

L aøphöông phaùp duøng ít thi eát bònhaát nhöng naêng suaát thaáp. Phöông phaùp bao

goàm: caét sôïi baèng tay vaøbaøn caét, hay coùtheåñöôïc laøm töïñoäng baèng caùch theâm vaøo

ñaàu caét baèng theùp. Sau ñoùdaùn preform baèng tay hay töïñoäng. Quaùtrình töïñoäng ñeåtaïo nhöõng saûn phaåm öùng duïng trong khoâng gi an vuõtruï nhöng k yõthuaät taïo pref orm

naøy raát toán keùm vaøchæthích hôïp laøm caùc saûn phaåm nhoûvaøphöùc taïp ñoøi hoûi tính

naêng cao.

Suùng phun (Spray-up):







Trang 79

Phöông phaùp naøy taïo pref orm coùdaïng löôùi, naêng suaát cao. Thieát bò lôùn neân

chieám nhieàu dieän tích nhöng chi phí thaáp. Phöông phaùp naøy coùtheåtaïo ñöôïc saûn

phaåm raát lôùn. Tuy nhieân suùng phuùn chætaïo preform coùsôïi ngaén neân tính naêng saûn

phaåm khoâng cao.

Daäp (stamping)

L aøphöông phaùp taïo pref orm coùnaêng suaát raát cao. Taïo preform töøsôïi l ieân tuïc

neân cô tính saûn phaåm cao. Tuy nhieân preform taïo ra phaûi ñöôïc söûa chöõa (caét goït)

sau k hi eùp.

Deät, quaán (braiding, fi lament wi nding) :

L aøphöông phaùp taïo saûn phaåm coùhình daïng ñôn giaûn.

Deät: taïo saûn phaåm theo 3 chieàu neân saûn phaåm coùñoäbeàn keùo vaøñoäcöùng cao.Quaán: taïo saûn phaåm coùcô tính toát theo moät phöông, ñònh hình chính xaùc hôn.

Naêng suaát thaáp hôn phöông phaùp deät nhöng thieát bòphöùc taïp hôn neân giaùthaønh cuõng

cao hôn.

Tuy nhieân caûhai phöông phaùp naøy taïo pref orm quaùchaët neân laøm nhöïa khoù

thaám öôùt hôn.

3.5. Thieát bòphun nhöïa:

M oâhình ñôn gi aûn nhaát cuûa RTM laøsöûduïng heänhöïa moät thaønh phaàn (one-component resin system) vaømoät bình aùp suaát ñeåphun nhöïa (hình 5.28) . Ñoái vôùi

nhöïa ñoùng raén ôûnhieät ñoäphoøng, bình aùp suaát phaûi ñöôïc l aøm veäsinh sau moãi laàn

phun ñeåloaïi boûnhöïa ñaõñoùng raén coøn laïi trong heäthoáng. Boàn chöùa nhöïa neân laøm

baèng theùp khoâng ræhoaëc nhöïa (traùnh gaây ra moät soáphaûn öùng khoâng mong muoán vì

boàn coùchöùa taïp chaát).

Caùch toát nhaát ñeålaøm taêng naêng suaát vaøgiaûm chu kyølaøm veäsinh thieát bò laø

duøng nhöïa 2 thaønh phaàn (two-component resin system) (Hình 5.29). Hai thaønh phaànseõñöôïc troän vôùi nhau baèng thieát bòtroän tónh (stat ic mixer) tröôùc khi phun vaøo khuoân.

Thôøi gian troän phaûi tính toaùn ñeåhoãn hôïp phaân taùn toát vaøo nhau maøkhoâng gaây ra

phaûn öùng ñoùng raén trong thieát bòtroän. Sau moãi laàn phun maùy troän phaûi ñöôïc veäsinh.







Trang 80

Thi eát bò phun nhöïa vaøo khuoân goàm hai loaïi : suùng phun daïng caàm tay (hand-

hel d gun) vaøñaàu phun coáñònh (f ixed i njecti on nozzle).







Trang 81

Trong thieát bò phun nhöïa ngoaøi ñöôøng nhöïa ñi vaøo khuoân coøn coùñöôøng dung

moâi vaøkhoâng khí khoâñeålaøm saïch ñaàu troän sau moãi laàn phun. Ñoái vôùi ñaàu phun coá

ñònh ta phaûi duøng nöôùc laøm nguoäi khi khuoân coùgia nhieät ñeåtraùnh ñoùng raén xaûy ra ôû

ñaàu phun.

Tuy nhieân khoùkhaên cuûa phöông phaùp l aøphaûi xöûlyùlöôïng nhöïa vaødung moâi

sau thaûi ra khi laøm saïch ñaàu phun. Caàn phaûi taùch rieâng vaøchöng caát ñeåthu hoài dung

moâi.

4. LAØM SAÛN PHAÅM MAÃU BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP RTM (PROTOTYPING

WITH RTM)

RTM laøsöï löïa choïn tuyeät vôøi ñeålaøm saûn phaåm maãu cho caùc phöông phaùp khaùc

vì taïo ñöôïc saûn phaåm coùñoächính x aùc cao maøgiaùthaønh töông ñoái thaáp.

K hi taïo saûn phaåm maãu, nhöïa söûduïng phaûi coùhoaït tính thaáp ñeåkeùo daøi thôøi

gi an ñieàn ñaày vaøthoaùt khí. K huoân laøm töøepoxy hay caùc vaät l ieäu trô khaùc nhö goã,

thaïch cao. Taïo pref orm baèng phöông phaùp “ cut and sew” . K ích thöôùc saûn phaåm töønhoûñeán raát lôùn coùcaáu truùc 3 chieàu phöùc taïp.







Trang 82

Baûng 2: Tính chaát vaät lyùcuûa moät soávaät l i eäu RTM (nhöïa Dow 411– C50 vinyl

ester)

Sôïi thuyûtinh (% Ñoä beàn keùo

(ksi)

Modulus keùo (M psi)

R-35

R-40

R-50

C-10/R-40 (0O)

C-20/R-30 (0O)

C-40/R-20 (0O)

C-10/R-40 (90O)

C-20/R-30 (90O)

C-40/R-20 (90O)

37.7

43.1

48.2

49.3

50.6

57.3

49.3

50.6

57.3

18.0

24.5

26.2

35.5

37.7

70.0

19.3

15.7

10.0

1.24

1.48

1.66

2.08

2.68

3.67

1.56

1.46

1.38

5. NAÊNG SUAÁT

Chu kyølaøm saûn phaåm RTM coùtheåñieàu chænh ñeåñaùp öùng caùc yeâu caàu veànaêng

suaát.

Chu kyødaøi (naêng suaát thaáp):

- Giaùthaønh vaøñoäphöùc taïp cuûa thieát bòseõgiaûm ñaùng keå.

- Duøng khuoân epoxy vaønhöïa moät thaønh phaàn coùthôøi gian ñoùng raén 1-2

giôø. Sau khi nhöïa ñieàn ñaày, coùtheånghieâng hay laéc khuoân ñeåtaêng quaù

trình thaám öôùt.

- Ñoái vôùi saûn phaåm quaùlôùn, treân khuoân seõcoùcöûa quan saùt ñeåkieåm tra

söï thaám öôùt. Vôùi thôøi gian daøi ta seõcoùthôøi gi an laøm saïch thi eát bòtrong

khi chôøsaûn phaåm ñoùng raén.







Trang 83

- Toång quaùt, neáu thôøi gel laøtgel thì thôøi gi an ñoùng raén seõlaø4-5x tgel, töùc

laøneáu thôøi gian laø1 giôøta coùtheåthaùo khuoân sau 4-5 giôø.

Chu kyøngaén (naêng suaát cao)

- Taïo saûn phaåm coùkích thöôùc vöøa vaønhoû- Thay ñoåi hoaït tính cuûa nhöïa, duøng nhöïa hai thaønh phaàn vaøtaêng ñoä

phöùc taïp cuûa thieát bò.

- K huoân l aøm töøkim loaïi vaøphaûi ñöôïc gia nhieät

Coùhai vaán ñeàcoùtheåaûnh höôûng ñeán naêng suaát laøquaùtrình ñoùng raén theâm

(postucure) vaøxöûlyùpheálieäu. M oät vaøi heänhöïa ñoøi hoûi phaûi coùquaùtrình postcure ñeå

ñaït tính chaát cô lyùtoái öu, khi ñoùdaây chuyeàn phaûi baûo ñaûm giöõcoáñònh ñeåkhoâng laøm

thay ñoåi kích thöôùc saûn phaåm. V ieäc kieåm soaùt pheálieäu coùyùnghóa l ôùn trong vieäc baûo

ñaûm tính k inh teátrong coâng ngheäRT M .

I I I . PHÖÔNG PHAÙP THÖÏC HIEÄN

QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄSô ñoàtreân coùtheådieãn taûtoùm taét nhö sau:

X uùc taùc

Sôïi thuy

tinh Nhöïa +

phuïgia

Taïo preform

Troän hôïp

Taïo hình vaøñoùngraén trong khuoân

Chuyeån nhöïa

vaøo khuoân

Saûn phaåm







Trang 84

Hình 19. Sô ñoàbieåu dieãn quaùtr ình taïo saûn phaåm RTM

Sôïi thuyûti nh (pref orm) ñöôïc ñaët vaøo khuoân. Ñoùng khuoân. Nhöïa ñaõtroän v ôùi xuùc

taùc ñöôïc chuyeån v aøo khuoân, quaùtrình ñoùng raén xaûy ra trong k huoân. Tuøy theo yeâu

caàu khuoân coùtheåñöôïc gia nhieät hoaëc ñoùng raén ôûnhieät ñoäphoøng. Quy trình coâng

ngheäRTM ñöôïc moâtaûtheo sô ñoàtreân vôùi caùc giai ñoaïn sau:

- Chuaån bòpreform:

Taïo hình daïng vaøñònh höôùng pref orm.

K haûnaêng thaám öôùt cuûa preform.

- Chuaån bòkhuoân:

V eäsinh khuoân.

Thoa chaát roùc khuoân.

Phuûlôùp beàmaët (peel ply) laølôùp sôïi coùkhaûnaêng thaám nhöïa toát (deã

thaám nhöïa) cho pheùp phaân phoái nhöïa ñoàng nhaát. Treân cuøng seõlaølôùp

phaân boá SCRM P (Seemann composi te resin i nfusion moldind

process) coùdaïng l öôùi gi uùp nhöïa di chuyeån nhanh hôn vaøñoàng ñeàu

hôn. Lôùp naøy khoâng dính vaøo khuoân khi ñoùng raén neân coùtheålaáy ra

khi thaùo khuoân.

Chuyeån pref orm vaøo khuoân. Ñoùng khuoân.

- Chuyeån nhöïa vaøo khuoân:

K ieåm tra nhöïa, xuùc taùc ñoùng raén.

K ieåm tra heäthoáng chuyeån nhöïa, ñaàu troän.







Trang 85

Nhieät ñoäkhuoân (neáu caàn).

Chuyeån nhöïa vaøo khuoân.

- Ñoùng raén:

K ieåm tra nhöïa ñieàn ñaày khuoân.

K ieåm tra nhieät ñoäkhuoân v aøbieän phaùp giaûi nhieät cho khuoân.

Thôøi gian ñoùng raén.

- Thaùo khuoân

Nhieät ñoäkhuoân.

Caùch laáy saûn phaåm.

MOÄT SOÁHÌNH AÛNH VEÀCOÂNG NGHEÄVARTM

Caáu truùc saûn phaåm laøm töø coâng ngheä VARTM







Trang 86

OÁng chaân khoâng

Hai v i trí bôm nhöïa

M oâphoûng quaùtrình thaám öôùt nhöïa







Trang 87

MOÄT SOÁHÌNH AÛNH VEÀCOÂNG NGHEÄRTM







Trang 88

Ch ng V: Công ngh PultrusionI. Gi i thiu.I.1 Gi i thiu công ngh pultrusion.

Quy trình pultrusion là mt quy trình liên tc, t ng, dùng sn xut các sn

phm FRP dng profile ( ví d thanh hình ch U, thanh hình ch I, thanh hình ch O...).n phm có c các tính cht vt lý, tính cht hoá hc tt và có kh nng thay th các

n phm profile làm t các vt liu truyn thng nh st thép, nhôm, g....

Hình 1.1: mt s sn phm ca ph ng pháp pultrusion .

t vài c tr ng ca ph ng pháp pultrusion nh sau:

n xut c các profile có hình dng phc t p v i dài liên tc.

l ph liu th p.

phân b ca vt liu gia c ng v i v trí chính xác.

Có th chn la r ng r i các loi nha và vt liu gia c ng sn xut.

ng lao ng t th p n trung bình.

Giá khuôn t th p n trung bình

c sn xut ph thuc vào hình dng profile và vt liu s dng.

Pultrusion ã k t h p thành công nhiu loi nha s i khác nhau sn xut ra cácn phm profile có tính cht dao ng trong khong r t r ng do ó áp ng c yêu

u v tính cht ca vt liu trong r t nhiu ng dng.Quy trình pultrusion c b n nh sau.







Trang 89

Qui trình c b n ho t ng nh sau:

Quy trình pultrusion bt u bng cách kéo mt bó s i dài liên tc qua mt bnha thm t bó s i. Công n này òi hi nha phi thm t hoàn toàn bên

ngoài ln bên trong ca s i.. Ti p theo, bó s i ã c thm nha sau ó c kéo

xuyên qua b phn dn h ng vào khuôn nh hình s b s p x p v trí s i phù h p i thit k sn phm và bó s i s có hình dng tit din mt ct ngang nh mt ctngang ca l khuôn ( ví d hình ch I). Ti p theo, bó s i-nha ã c nh hình s c kéo xuyên qua khuôn nhit phn ng óng r n trong nha xy ra, chuyn nha

tr ng thái lng thành tr ng thái r n. Bây gi , hn h p s i-nha tr thành composite

n chc, có hình dng là mt thanh dài v i tit din mt ct ngang nh tit din mt ctngang ca khuôn. Ti p theo, thanh composite c kéo ra khi khuôn làm ngui.

Cui cùng, thanh composite c ct thành các n thanh có chiu dài theo yêu cu.

n ây là k t thúc quy trình sn xut sn phm composite pultrusion.

Hình 1.2: mô hình thc t ca máy pultrusion.

Các cun s i nh hình s b

nha Khuôn nhit Thit b kéoThit b ct







Trang 90

Hình 1.3: máy pultrusion dùng ch to Thanh dm.

I.2 Sn phm

n phm a công ngh

pultrusion là các profile

hình ch I, ch U, ch và,

ch L, hình tròn, hìnhvuông ...các profile này

th ng dùng trong các k t

u công trình xây dng

Các loi profile này th ng dùng thay th các profile làm t vtliu truyn thng nh thép, nhôm.

Trên hình bên có các profile dùng

thay th các profile thép hình







Trang 91

vuông, profile thép hình tròn, ng n c, máng n c...

ây là các loi profile dùng p ráp k t cu ca các loia, t...các loi profile này

th ng làm bng vt liu

nhôm. Tuy nhiên, các profile

pultrusion có th thay th các profile làm t vt liu truyn

thng nhôm mà tính cht sn

phm không h thua kém

nhôm.

I.3. ng dng ca sn

phmPhm vi ng dng ca sn phm composite pultrusion khá r ng. Gm các ngành sau:

Ngành n : 32 %

Ngành xây dng : 17%

Ngành công nghi p : 17%

Ngành vn ti : 10%

Ngành gii trí : 7%

Ngành khác : 17%







Trang 92

Sau ây là m t s hình nh minh ho cho các ng d ng c a composite pultrusion

Trong ng dng này vt

liu FRP pultrusion c dng làm k t cu công

trình xây dng thay th

cho các loi thép k t cu

truyn thng. u ma vt liu FRP

pultrusion trong ng

ng này là: bn un,

n kéo cao, d thi công p t, chng phá hu

i, bn môi tr ng vàgiá r h n vt liu kim

loi truyn thng.

Trong ng dng này, vtliu composite pultrusion

c dùng làm tay vna thành cu thang

ngoài tr i. u m khi

dùng vt liu FRP pultrusion cho ng dng

này là tránh b h hi do

môi tr ng, mt u màcác vt liu truyn thng

nh kim loi khó có

c.







Trang 93

Trong ng dng này vt liuFRP pultrusion c dùng làm

t cu ca cu có ti tr ng nh.

u m ca FRP pultrusiondùng trong ng dng này là: vt

liu nh d thi công l p t n i

him tr , chi phí th p h n cu

, bêtông, st. Chi phí bo ng th p do bn môi tr ng

cao, bn c hc cao.

Trong ng dng này vt liu FRP

pultrusion c dùng làm ct bumcho tàu thuyn. u m ca vt liuFRP dùng trong ng dng này là:

chng n mòn ca n c bin, chng

i do gió ngoài bin, vt liu nh

giúp cho thuyn nh và chy nhanh n.

Trong ng dng này vt liu

FRP pultrusion c s dnglàm tm l p tr n nhà và tm lót

sàn chu lc thay cho bêtông.

u m ca vt liu FRP

pultrusion trong ng dng này làtính bn chc và tính cách nhit

a vt liu FRP pultrusion .







Trang 94

Trong ng dng này vt liu FRP

pultrusion c s dng làm cán

a các vt dng gia ình và cána các vt dng th thao nh: cán

cây lau nhà, cán xn, cán chi, cán

a gy ánh gôn, cán ca gy khúc

côn cu. u m ca vt liu FRP pultrusion trong các ng dng này

là bn chc, vt liu nh.

Trong ng dng này vt liu

composite pultrusion c sng làm ng i cáp cho các loi

dây cáp n, cáp vin thông s

ng trong môi tr ng t ngm

ng nh ngoài tr i, nhm bo vcho dây cáp không b h hi. um ca vt liu composite

pultrusion dùng trong ng dngnày là bn môi tr ng cao, ítn bo d ng, bn c hc ca

ng ng cao.







Trang 95

Trong ng dng này, vt liuFRP pultrusion c s dng

làm dây cáp treo cho các

công trình cu treo. u ma vt liu FRP trong ng

ng này là: bn kéo ca

FRP pultrusion không thua

gì thép, FRP không b nmòn b i tác ng ca môi

tr ng ma, gió, chng tác

ng ca tia UV bng ph

gia chng UV.

Trong ng dng này vt

liu FRP pultrusion c dng làm vt liu thit

trang thit b ni tht

trong máy bay. u m

a FRP pultrusion trongng dng này là tn dng

u th t l bn trên

tr ng l ng cao h n nhôm,thép. Tính cht này giúpmáy bay nh h n và tit

kim nhiên liu

Trong ng dng này vt liuFRP pultrusion c s dng

làm k t cu cho các công trình

bin nh giàn khoan du. um ca FRP trong ng dngnày là: t tr ng nh giúp gim

áp lc cho công trình, bn

cao, chng n mòn ca n c bin, chi phí bo d ng th p.







Trang 96

IV Quy trình công ngh pultrusionThit b bao gm có 6 b phn chính : b phn c p s i, b nha, khuôn nh

hình, khuôn gia nhit, máy kéo, máy ct.

IV.1 B phn cp s i phn c p s i là

phn u ca quy trình

pultrusion, làm nhim v d

tr cung c p các loi s i cho

thng. Ti ây các loi

i nh roving, mat,fabric,veil c kéo qua các

thit b dn h ng theo úng

yêu cu sn phm. Vì pultrusion là quy trình liên

c nên các loi s i th ng

cung c p d i dng cun t

15-25 kg. Mi b phn c p i có th cha t 15-45

cun s i.

S i roving c kéo

theo ph ng ti p tuyn v icun và sau ó h ng t i b phn gom s i tr c khi s i di vào b nha hoc khuôn

nh hình. S i c kéo cng qua các h thng dn h ng hoc các tr c. Nu s i c

kéo theo ph ng tr c tâm ca cun s i thì s i s b xon. Các s i khi kéo cn phi u







Trang 97

chnh sao cho kéo cng ca s i phi ng u tránh s kéo cng không ng u, c sát gia các s i. t sau b phn c p s i roving là các b phn c p s i c bit

dùng cung c p các loi s i nh Mat, Fabric, Veil.

IV.2 B phn thm nh a

u nh mi quy

trình pultrusion u dùng

thm nha thmnha vào trong cu trúc

i.

Trong b phn này ,

i c dn qua mtchui các tr c ln hoc

thanh nhm làm cho s i c kéo cng và dàn tr i

u trên b mt tr c. Skéo cng giúp s i không b

chùn xung, s i s không

r i vào nhau và cng

u chnh h ng s i.

dàn tr i giúp din tích

mt s i ti p xúc nhanhiu h n, giúp s i thm

lên b mt nhiu. c bit

b mt ti p xúc ca s i

i s i, nha s c gii nhiu h n do sc cng

mt. Ngoài ra các tr c

này còn có tác dng nén ép

i, giúp cho nha c

nhào tr n và nén ép sâuvào bên trong s i. Tc

thm t s i ph thuc vào

vic x lý s b b mt s ivà công thc nha. Vic

thm t cng b nh







Trang 98

ng b i các cht h trên b mt s i, s còn sót li ca các cht bôi tr n trên b mti và cui cùng là các cht k t dính bên trong Mat, Veil.

3. Khuôn nh hìnhCó hai loi khuôn c s

ng trong pultrusion là khuôn nh

hình và khuôn gia nhit. S nh

hình th ng c hình thành sau

quy trình tm nha. Mt vài tr ng p roving, mat vào khuôn nh

hình trong u kin khô tr c khi

tr c b c tm nha, l p Veil khô

này có tác dng bao bc l p nha bên ngoài là tng th tích nha

trong bó s i . Khuôn nh hìnhth ng k t ni v i khuôn gia nhit

m s k t ni chính xác b cnh hình và gia nhit.

Kích th c khe trong khuôn

nh hình tránh kéo cng s i quá mc. Trong giai n này s i yu và d dn n

t s i, mat và fabric có th b xô lch. Khuôn nh hình cng c thit k loi b ng nha d tha, u này ngn cn áp lc thu tnh cao bt th ng ti cng vào

khuôn gia nhit.

4. Khuôn gia nhit







Trang 99

Khuôn gia nhit phi c t vng chc trên khung ca máy pultrusion chng li lc kéo. Lc kéo th ng trong khong 6-8 tn, tuy nhiên nhng máy sn xut

các b phn r ng 1,52m cao 0,6m có th yêu cu lc kéo lên n 8-20 tn, khuôn phi

c l p ráp thng hàng, úng tâm v i lc kéo.

u khin nhit khuôn là thông s quan tr ng nht trong quy trình

pultrusion. Profile nhit khuôn s u khin tc polymer hóa ca h thng nha

và v trí ca m gel i v i khuôn. Nó cng nh h ng profile to nhit ca nha quacác dày khác nhau ca sn phm pultrusion .

Khuôn th ng c gia nhit bng các c p nhit n hoc bng du nóng. Vic

óng r n nhit bng hai ph ng pháp c p nhit này khá chm b i thép công c làm

khuôn có tc truyn nhit kém và hn ch s óng r n ng nht. Nng l ng nhitn óng r n composite phi c c p qua mt ngoài ca composite. Vic a nhit

vào yêu cu phi làm ông c toàn b composite. Khi composite pultrusion có b phndày thì vic c p nhit phi lâu h n và u này làm chm tc ca quy trình. Vic

ng tc gia nhit tng tc kéo là gii pháp không cn thit cho vn này vàt qu a n là s óng r n quá nhanh ca l p ngoài v i s quá nhit l p b mt

và làm nt mt ngoài ca sn phm. u kin nhit khuôn có th u chnh bng

cách t vào trong khuôn các c p nhit n và u này có th giúp ta u chnh nhit

tng n ca khuôn.n phi làm lnh ngay ti u vào ca khuôn tránh nha b gel s m. Nh ã

c p profile nhit trong Khuôn là thông s quan tr ng nht u khin tc

quy trình. Ng i ta cng ã dùng sóng radio gia nhit s b cho quy trình. Vic sng sóng radio cùng v i ph ng pháp gia nhit khuôn truyn thng có th làm tngáng k tc ca quy trình. Công ngh này b hn ch là không c dùng i v icomposite s i cacbon.







Trang 100

5. Máy kéo

Máy kéo dùng kéo profile pultrusion trong toàn b quy trình. Các vn cn

quan tâm trong máy kéo là lc kéo và tc kéo. Tc kéo nhanh thì tc ca quy

trình nhanh. Tuy nhiên tc kéo còn ph thuc nhiu vào các quá trình óng r n canha trong khuôn.

6 . Máy ct







Trang 101

Máy ct làm nhim v ct profile pultrusion thành n có kích th c theo yêuu. m bo tc ca quy trình, khi ct b phn ct s di chuyn cùng v i tc

kéo ca quy trình.

V. Các yu t nh h ng n ch gia công trong pultrusionV.1 Quá trình chuyn trng thái ca nh a trong khuôn

Trong nhng nm gn ây ã có vic s dng ca nha epoxy và phenolic trong

công ngh pultrusion. G.a Hunter ca công ty shell ã so sánh tính cht ca các h nha

nh sau.

Hunter cung c p mt mô hình có ba vùng trong khuôn pultrusion. Khi so sánhcác h thng nha cn chú ý n din bin bên trong khuôn, profile nhit ca khuôn

và nha, và s chuyn tr ng thái ca nha khi nó bt u i qua khuôn. Mô hình cho

thy ba vùng ca khuôn nhit và s chuyn pha ca nha t tr ng thái lng vùng 1

sang tr ng thái gel vùng 2 và thành tr ng thái r n vùng 3.Trong vùng 1, ti ây vt liu vào khuôn nhit phòng, tr ng n khi nó h p

th nhit và ây chính là nguyên nhân khin áp sut vùng này tng lên.

Khi vt liu tin vào vùng 2 hay còn gi là vùng gel, nó h p th nhiu nhit h n,

t u to liên k t ngang gia các mch polymer và chuyn tr ng thái t lng nh tsang tr ng thái vt liu c không chy, và sau ó ging nh cao su.

Khi chuyn vào vùng 3 mt ni ngang tng lên, vt liu chuyn sang tr ng

thái r n, s co th tích bt u xut hin làm gii phóng áp xut và hình dng sn phm

co li tách r i mt trong ca khuôn. Trong vùng này, vì s tách ca b mt sn phm và mt khuôn nên ma sát tr c là r t th p.

a trên dày khe ca khuôn và tc quy trình mà u mi hình viên n s

gin ra hoc thu nh li

Hình: mô hình chuyn trng thái ca nh a trong khuôn







Trang 102

V.2 L c kéoTrong vùng 1 ch sinh ra lc xé nh t. Trong vùng gel (vùng 2) lc k t dính bt

u xut hin trong khi vt liu và vt liu chuyn sang tr ng thái gn nh cao su,khi vt liu dng gel này bám sát vào thành khuôn và ây chính là nguyên nhân gây ra

c masát áng k . Khi sang vùng 3 nha cng và co li làm b mt sn phm tách khi

mt khuôn làm cho lc masát gim áng k . Rõ ràng là lc kéo là do lc masát sinh

ra gia b mt ti p xúc ca nha và khuôn và u này c quyt nh b i kích th cvùng gel. c bit khi tc quy trình tng lên làm kích th c vùng gel dài ra và k t

qu là lc kéo tng lên áng k .

V.3 Áp xutHunter ã chng minh r ng áp xut tht thoát trong vùng 3 tr c khi vt liu

c làm lnh. Vì vy không có s co do gim nhit nhng co th tích là do óng

n nha.Vì vy s t ng tác ca áp xut và co th tích gi mt vai trò quan tr ng

trong ng lc hc pultrusion. Áp xut không gây nên vn tróc l p. co không

gây nên lc kéo cao quá mc. Tc co rút nha tác ng n tc gim áp xutvà hai diu này u này b quyt nh b i tc óng r n nha. Vì vy s cân bng

nhy cm gia áp xut, tc óng r n và co rút phi t c quy trình

pultrusion din ra nhanh h n.

s giãn n nhit ca vt liu làm khuôn cng c chú ý n. v i s chênhch nhit khong 120 , ng kính ca phn có nhit cao nht ca khuôn

pultrusion có s l n h n 0,3% so v i u vào.

V.4 co rútHunter ã tin hành các thí nghim v co trên nha polyester và epoxy. K t

qu cho thy r ng nha polyester hu nh co g p hai ln nha epoxy. Tuy nhiên Hunter báo cáo r ng profile ca co quan tr ng h n co.

Polyester ti p tc gin n sau n gel, sau ó tc co tng nhanh và hình

thành trên profile ca co mt mi nh búp mng. So v i epoxy, nha epoxy co tr c

khi nó gel và ti p tc co v i tc u u cho n khi nó óng r n hoàn toàn. Thôngtin này ã a ra mt quan nim m i giúp hiu r h n c tính pultrusion ca nha

epoxy so v i nha polyester.

Trong hu ht các quy trình sn xut composite, vic áp dng áp xut trong khi

óng r n pha luôn luôn có l i cho phm cht ca sn phm. Pultrusion không ngoi l i quy lut này và vic tng lên ca áp xut trong khuôn pultrusion cho n khi nha







Trang 103

óng r n hoàn toàn là r t có ích cho phm cht sn phm. T ng t nh vy áp xuttrong pha gel m bo r ng sn phm c gi cht v i b mt khuôn và vì vy b mt

phng láng s c to ra vì áp xut giúp ngn cn s tróc ra ca l p b mt.

Vì vy t vic so sánh k t qu, nó ch ra mt u hin nhiên r ng profile coa polyester tt h n so v i epoxy trong u kin gel và óng r n d i áp xut. Ngoài

ra tc co tng t ngt sau khi gel ca polyester có l i cho vic áp xut giãm nhanh

và vì vy lc ma sát cng gim nhanh.

i epoxy, nha bt u co cùng v i s tin trin ca quá trình gel và gel d iu kin suy gim ca áp xut. Vì vy nhiu áp xut b mt trong th i gian gel b i s

co th tích. Sau khi gel tc co r t chm. Vì vy lc ma sat ch giãm dn dn. Vì vy

vùng gel ca nha epoxy không áp xut chng li s bong tróc b mt. u

này gii thích ti sao vn này th ng xuyên bt g p khi nha epoxy c thay thtr c ti p cho nha polyester mà không chú ý n vn óng r n và co th tích. Hunter

ã ngh mt gii pháp n gin bù p cho c tính co rút này ca epoxy. S hindin ca cht n d i dng s i hay bt trong h thng nha cng làm gim mt phn

co th tích ca nha. Ngoài ra áp xut t vic gin n nhit cng t ng ng v i th tích ca n và s i

gia c ng. Vic tng l ng gia c ng trong t l nha s i s làm gim khuynh h ng

co và ng th i áp xut cng tng. Thm chí dù nha epoxy có co tr c khi vào vùng

gel, áp xut vn tránh bong tróc b mt. u này gii thích ti sao t l s i/nhacao th ng có l i cho nha epoxy trong quy trình pultrusion h n nha polyester.

Hình : s thay i th tích trong khi óng rn ca nh a polyester







Trang 104

Hình: s thay i th tích trong khi óng rn ca nh a epoxy

V.5 Nhit khuônTrong pultrusion có th s dng các thí nghim xác nh ch cài t nhit

sn xut các sn phm có cht l ng nh mong mun. Ch cài t da trênnhit phn ng trong quá trình óng r n.

Hình: profile nhit nh a và profile nhit khuôn

Hình 5.4 mô t profile nhit nha và profile nhit khuôn dc theo chiu

dài ca khuôn. Trong quá trình cài t profile nhit khuôn cn phi chú tc thayi nhit t u khuôn n m xy ra óng r n, tc tng nhit ca profile

không c quá nhanh so v i tc truyn nhit ca nha vì nu nhit tng quá







Trang 105

nhanh làm chên lch nhit quá l n gia l p b mt và l p gia ca profile, làm sinhra hin t ng óng r n khuôn ng u, quá nhit trên b mt profile, c tính sn phm

không tt.

Nhit cài t khuôn ti m xy ra óng r n cn phi th p h n nhit óngn vì phn ng óng r n to nhit làm cho nhit tng cao t ngt ti m óng

n. Sau khi qua m óng r n nhit khuôn gim v i tc chm dn và nhit

ng còn li s giúp nha óng r n hoàn toàn.

Nhit ti u vào ca khuôn cn gi nhit phòng cho profile có th i gian n nh kích th c và gin n nhit.

Hình 5.5 biu din các profile nhit khuôn, tm gia nhit, nha và profile

óng r n ca nha dc theo chiu dài khuôn sn xut profile hình ch I

Hình: các profile nhit khuôn, tm gia nhit, nh a vàprofile óng rn ca nh a dc theo chiu dài khuôn

u nhit cài t quá cao: ví d i v i pultrusion epoxy nhit không c v c quá 225oC trong vùng nóng nht ca khuôn và composite. Ti nhit này

quá trình vòng hoá ni phân t s xy ra bên trong h thng nha epoxy và nha s

không cn cht óng r n kích thích quá trình óng r n. Tính cht c hc và vt lý

a nha s b gim c p d i u kin này.







Trang 106

u nhit cài t th p, tc óng r n s gim xung và u này làm chokích th c ca vùng gel tng lên. ng th i tc co và tc suy gim áp xut b

gim và u này a n k t qu kích th c vùng gel l n và áp xut trong vùng gel l n

và u này làm tng lc kéo. Khi nhit khuôn tng, u kin bt u làm giãm lckéo. Hình 5.6 mô t mi quan h ca lc kéo và nhit cài c trong h nha epoxy.

Hình: t ng tác gi a l c kéo và nhit khuôn

i v i nhng profile mng(d i 12,7 mm), th i gian truyn nhit vào nha

ngn cho nên tc tng nhit ca profile nhit khuôn s nhanh, chiu dài khuôn

ngn, kích th c vùng gel ngn, lc kéo th p và u quan tr ng là tc quy trình snhanh h n profile dày.

i v i nhng profile dày trên 12,7 mm, cn gia nhit s b bng tn s radio ngn chn s cracking bên trong nha. Tuy nhiên, tc kéo s th p h n nhiu so v i

profile mng. Trong tr ng h p này Ph ng pháp gia nhit s b bng tn s radio làmc quy trình pultrusion nhanh h n mà không làm cracking.

Gia nhit s b làm gim s chên lch nhit gia b mt và trung tâm ca

composite, th i gian c p nhit cho nha gim xung, kích th c vùng gel nh h n a

n gim lc kéo. Vic tng tc quy trình s mang áp xut , kích th c vùng gel tr i u kin bình th ng. ây là lý do ti sao ph ng pháp gia nhit s b bng tn s

radio làm cho tc quy trình nhanh h n mà không phi tng lc kéo quá cao. Hình 5.7

biu din mô hình óng r n bng sóng n t.







Trang 107

Hình: mô hình óng rn bng sóng n t

V.6 Tc óng rn Nh ã trình bày trên tc co th tích chu s nh h ng ca tc óng r n

nha. Tc co th tích cao làm áp xut gim nhanh và gim lc masát. T nhng

m này, vic nha có tc óng r n nhanh là r t quan tr ng. u này làm chochiu dài vùng gel ngn h n và do ó tc quy trình cng nhanh h n.

c óng r n polyester thay i bng cách thay i l ng và loi xúc tác

peroxide dùng kh i mào cho phn ng. Vic thay i tc óng r n ca epoxy là

không n gin.

Vic la chn tác nhân óng r n cho nha epoxy da trên c s ca nhng thông biu hin cn có trong sn phm composite. Th i gian sng ca nha cng tác ng

n s chn la này. Cht xúc tin nhit cng có th c s dng trong tr ng h pnày. Tuy nhiên hiu qu làm tng tc óng r n ca cht xúc tin có th làm gimth i gian sng ca nha.

u tc óng r n chm mà kéo v i tc cao s a n hu qu là nha ch

óng r n l p bên ngoài, không k p óng r n l p bên trong. vic này a n k tqu xut hin s tách l p bên trong composite, làm gim phm cht ca composite







Trang 108

Hình: s tách l p do kéo v i tc quá cao

V.7 Th tích vt liu gia c ngi quan h tng quát gia hàm l ng s i và lc kéo trong h nha epoxy c

biu din trong hình. Trên ng cong ti tr ng ta thy có mt n nm ngang r ngkhong 2% so v i tr c hàm l ng s i. ây là khong hàm l ng s i ti u cho sn

phm pultrusion epoxy dng que có ng kính 12.7 mm. Bên d i khong ti u, s

bong tróc xut hin trên b mt sn phm vì áp xut không ti m gel. Bên trênkhong ti u, áp xut quá cao trong vùng gel và sau vùng gel làm tng lc kéo quá

c .

hai h nha epoxy và polyester phn ng t ng t i v i các loi vt liu

gia c ng khác nhau. i v i hai hê thng nha này, hàm l ng vt liu gia c ng tithiu “ chng li s bong tróc” khi s dng mat và roving th p h n so v i khi s

ng tt c là roving .

Hình 5.9 : nh h ng ca th tích vt liu gia c ng n l c kéo







Trang 109

V.8 Trn nh aKhi các thành phn nh xúc tác, xúc tin, pigments, cht tr nh t, cht tr phân

tán, n c thêm vào nha, hn h p c tr n v i th i gian ngn nht có th. Chtóng r n c ra ngoài hn h p cho n khi hn h p sn sàng cho vào b nha

thì m i c thêm vào. Vic tr n các vt liu n nên tr n v i lc ct xé cao và nên

n ch th i gian tr n vì khi tr n nó sinh ra mt l ng nhit áng k trong nha. Chkhi tr c khi bt u s dng, cht óng r n m i c thêm vào và c tr n v i tc tr n r t th p. Sau khi h thng bt u hot ng, nha b xung nên c thêm vào

m bo t ca quy trình. Nu tc tiêu th nha là 2 galon mi gi thì thêm 2

galon mi gi . Thì s thêm vào này s tr giúp th i gian sng ca nha và pha long

nha c v i nha m i th ng xuyên. Nu b nha nh, hiu qu pha long ca vt liuthêm vào s cao. Da trên kích th c ca b, công ngh này s làm tng th i gian sng

a b nha lên n 800% hoc h n. Mt b cha nha l n có th c tr n và t bên

nh dây chuyn sn xut. B cha này không có cht óng r n có th n nh trong 3ngày. Cht óng r n ch có th c tr n v i nha trong b cha ti mt b nh kháctr c khi c cho vào b nha ca h thng.







Trang 110

COÂNG NGHEÄRRIM

I . ÑÒNH NGHÓA

RRIM (reaction reinforced injecti on molading) l aøphöông phaùp ñöôïc caûi tieán töø

phöông phaùp RIM .Phöông phaùp RI M laøphöông phaùp duøng aùp suaát cao phun hoån hôïp

nhöïa hai thaønh phaàn vaøo trong khuoân k ín.

Phöông thöùc caûi tieán hôn so vôùi phöông phaùp RIM ôûchoålaøcoùsöûduïng theâm sôïi

gi a cöôøng ñeåtaêng theâm ñaëc tính cô lyùcuûa saûn phaåm. Phöông phaùp RRIM , sôïi gia

cöôøng ñöôïc troän chung v ôùi nhöïa vaøñöôïc phun ñoàng thôøi vaøo trong khuoân thoâng qua

heäthoáng bôm ñònh löôïng vaøñaàu phun troän.

RRIM coùtheåtaïo saûn phaåm töøñôn giaûn ñeán saûn phaåm phöùc taïp, caùc saûn phaåmcoùtính naêng cao, coùkích thöôùc vöøa phaûi vaøthöôøng ñöôïc söûduïng t rong ngaønh coâng

nghieäp oâtoâ.

Phöông phaùp RRIM laømoät löïa choïn phuøhôïp k hi caàn saûn xuaát vôùi soálöôïng saûn

phaåm lôùn trong thôøi gian ngaén.

Söï löïa choïn hoån hôïp nhöaï hai thaønh phaàn caàn phaûi ñaùp öùng tuaân theo nhöõng

ñieàu kieän sau:

- Toác ñoäphaûn öùng hay ñoùng raén töông ñoái nhanh.

- Ñoänhôùt cuûa saûn phaåm taïo thaønh phaûi töông ñoái thaáp vaøtaêng nhanh theo

thôøi gian.

- Tuaân theo caùc raøng buoäc veàkinh teá, maùy moùc thieát bò.

- Ñaït ñoäbeàn cô lyùvaøtính thaåm myõnhaát ñònh.

- Chu kyøsaûn phaåm töông ñoái ngaén ñeåsaûn xuaát soálöôïng nhieàu.

Thoâng thöôøng hoån hôïp phaûn öùng ñöôïc löïa choïn laøPol yol vaøIsocyanate ñeåtaïo neânsaûn phaåm thuoäc doøng Polyurethane (vieát taét laøPU)

M oät hình thöùc k haùc (bieán theåcuûa coâng ngheäRRIM ) laøSRIM vôùi ñi eåm khaùc bi eät côbaûn laøôûcoâng ngheäSRIM , sôïi ñöôïc taïo hình tröôùc(do ñoùcoùtheåñònh höôùng sôïi







Trang 111

tröôùc, taïo keát caáu sôïi, taêng ñoäbeàn cô lyùkhaéc phuïc nhöôïc ñieåm RRIM ) vaøsôïi ñöôïcñöa vaøo khuoân tröôùc roài môùi phun hoån hôïp nhöaïvaøo khuoân.

M oät vaøi saûn phaåm duøng coâng ngheäRRI M :

Ñaëc ñi eåm ph öông ph aùp:

Öu ñieåm:

- Söûduïng hoån hôïp nhöïa hai thaønh phaàn coùñoänhôùt töông ñoái thaáp khoaûng

100 - 1000 cP. Heänhöïa thoâng thöôøng bao goàm 2 thaønh phaàn: A (Pol yol )

vaøB (Isocyanate), tyûleätroän tuøy theo yeâu caàu chaát löôïng cuûa saûn phaåm

vaøtæleäthoâng thöôøng l aøtæleä1:1.







Trang 112

- Ñeåñònh l öôïng tæleähai thaønh phaàn troän chính x aùc caàn coùsöï trôïgiuùp cuûa

moät thi eát bò ñaëc bieät ñoùlaøheäthoáng bôm ñònh löôïng vôùi ñoächính xaùc

cao.

- RRIM taïo saûn phaåm ñeïp, khoâng coùñöôøng caét bavia, laùng caûhai maët vaø

saûn phaåm saûn xuaát ra l aøsaûn phaåm cuoái cuøng vaøquan troïng laøít gaây haïi

cho moâi tröôøng.

- Coâng ngheäRRIM vaøSRIM laøcoâng ngheäcuûa toác ñoä, chu kyøsaûn phaåm

thöôøng laø2 phuùt neân raát thích hôïp cho caùc ñôn haøng saûn xuaát vôùi soá

löôïng lôùn.

- Do phaûn öùng giöõa Polyol vaøIso l aøphaûn öùng toaûnhieàu nhieät giuùp trôï

gi uùp ti eán trình gia nhi eät ôûkhuoân.T uy nhieân vaån caàn cung caáp nhieät cho

khuoân ñeåbaûo ñaûm söïtoác ñoänguoäi giöaõbeàmaët saûn phaåm vaøloõi khuoân.

- Ñoätöïñoäng hoùa cuûa qui tr ình RRIM vaøSRI M raát cao.

- Rieâng coâng ngheäSRIM coùtheåkhaéc phuïc nhöôïc ñieåm cuûa coâng ngheä

RRIM veàtæleäsôïi gi a cöôøng(coùtheåtaêng leân 50%) vaøsôïi ñöôïc ñònh hình

tröôùc neân coùtheåtaïo keát caáu sôïi vaønaâng cao ñoäbeàn cô lyùcuûa saûn phaåm.

Nhöôïc ñieåm:- Chi phí ñaàu tö heäthoáng maùy moùc, khuoân cao.

- Haïn cheáveàchuûng loaïi nguyeân lieäu ñaàu vaøo( hoån hôïp nhöïa hai thaønh

phaàn)

- Rieâng coâng ngheäSRIM chöa taïo ñöôïc beàmaët laùng boùng, caàn phaûi gi a

coâng beàmaët theâm.

- K ích thöôùc saûn phaåm coùphaàn bò haïn cheá, thöôøng duøng ñeåtaïo caùc saûnphaåm coùkích côûtrung bình.

- Coâng ngheäRRIM coùhaïn cheálaøchæduøng ñöôïc sôïi gia cöôøng raát ngaén,

döôí daïng boät hay sôïi ngaén ñeåbaûo ñaûm hoån hôïp nhöaïsôïi khoâng bòngheït







Trang 113

trong ñöôøng ñi cuûa heäthoáng neân tính cô lyùcuûa saûn phaåm treân coâng ngheä

RRIM coùphaàn haïn cheáveàñaëc t ính cô lyù.

I I . M OÂTAÛQUY TRÌ NH COÂNG NGHEÄ

1. SÔ ÑOÀHEÄTHOÁNG

Heäthoáng goàm caùc cuïm chöùc naêng:

- Heäthoáng boàn chöaùPolyol vaøIsocyanate (ngaên chöùa)

- Heäthoáng bôm xylanh ñònh l öôïng (bôm ñònh löôïng)

- Heäthoáng bôm troän

- Ñaàu phun troän

- K huoân vaøheäthoáng ñoùng khuoân.

Polyol vaøIsocyanate ñöôïc baûo quaûn rieâng reõtrong hai boàn chöaù. Löu yùraèng

Isocyanate laøchaát nhaïy caûm vôùi hôi nöôùc.

Sôïi gi a cöôøng thöôøng ñöôïc troän chung vôùi Polyol .

Nhôøheäthoáng bôm ñi eàu hoaøaùp löïc vaøbôm ñònh löôïng maølöôïng nhöaïñöôïc ñöa vaøo

ñaàu troän vôùi löôïng raát chính xaùc nhaèm ñaûm baûo tæleähoån hôïp phaûn öùng.







Trang 114

Hình: M oâhình coâng ngheäRRIM







Trang 115

M oâhình coâng ngheäSRI M

- Ñaët caùc van ñònh höôùng sao cho caùc thaønh phaàn (xuùc taùc – nhöïa) tuaàn hoaøn

veàngaên chöùa.

- M ôûheäthoáng bôm ñònh löôïng

- Tieán haønh ño tæleäcaùc thaønh phaàn hoài löu

- Hieäu chænh bôm ñònh löôïng ñeåñaït tyûleäcaàn thieát







Trang 116

2. CAÙC YEÁU TOÁQUAN TROÏNG TRONG QUI TRÌNH:

2.1 Bôm ñònh löôïng:

Thieát bòbôm ñònh löôïng söûduïng boäkhueách ñaïi goàm coù3 phaàn:

+ 1) Ñoäng cô böôùc+ 2) Boäkhueách ñaïi

+ 3) Bôm ñònh löôïng

Caùc tín hieäu xung phaùt töøboäñieàu khieån maùy ñöôïc bieán ñoåi bôûi boä

khueách ñaïi seõkích cho bôm hoaït ñoäng (baèng caùch söûduïng ñoäng cô

böôùc) . Ñaëc ñieåm cuûa quaùtrình naøy laøcoùtheåñaït ñöôïc ñoächính xaùc raát

cao. Töøng xung rieâng leûtöông öùng vôùi moät böôùc nhoûtrong bôm ñònh

löôïng. Taàn soáxung ( tuyøloaïi maùy maøcoùtheåñaït tôùi 10kHz) quyeát ñònhtoác ñoäbôm vaødo ñoù, quyeát ñònh caûnaêng suaát.

2.2 Ñ aàu troän:(M ixhead)Ñöôïc ñieàu khieån baèng heäthoáng maùy tínhneân tính töïñoäng hoaùcaoHoån hôïp nguyeân l ieäu ñöôïc vi ñònh löôïngtheâm moät laàn nöaõtaïi ñaàu troän.







Trang 117

Chöùc naêng cuûa ñaàu troän: chuûyeáu laøtroän vaøphun hoån hôïp nhöïa hai thaønh phaàn

vôùi toác ñoäcao vaøo khuoân.

Ñöôïc ñoàng boävôùi heäthoáng bôm ñònh löôïng.Hieän nay coùraát nhieàu loaïi ñaàøu troän tuyøtheo muïc ñích vaøyeâu caàu cuûa saûn

phaåm, ví duï: ñaàu troän 2, 4 ñaàu.

3. KHAÛNAÊNG THI EÁT KEÁVAØHÌ NH DAÏNG HÌ NH HOÏC CUÛA SAÛN

PHAÅM

RRIM coøn thích hôïp ñeåtaïo saûn phaåm coùñoäsaâu vaøít/khoâng ba v ia do khuoân

kín, ñoänhôùt thaáp neân thaám öôùt deãdaøng v aøgiaûm thieåu caùc choãroãng t rong saûn phaåm.Trong moät vaøi tröôøng hôïp ñaëc bieät, phaûi duøng phöông phaùp RRIM (moät maûnh

khuoân trong khi caùc phöông phaùp khaùc phaûi duøng khuoân nhieàu maûnh) nhö phaàn phía

tröôùc cuûa xe hôi (hình).

Caùc phuïtuøng gaén giöõa phaàn composi te vaøcaùc boäphaän khaùc thöôøng laømoät khoù

khaên ñoái vôùi vaät l ieäu composite. Trong SRIM , caùc phuï tuøng naøy phaûi ñöôïc ñöa vaøo

trong khi thi eát keápref orm, phaûi gi öõtính l ieân tuïc trong khoái keát caáu ñeåbaûo ñaûm öùng

suaát phaân boáhôïp lyù. N goaøi ra caùc SRIM coøn coùtheågaén dính vaøkeát hôïp vôùi caùc chi

ti eát k im loaïi khaùc. T rong khi phöông phaùp eùp khuoân (compresion moldi ng), nhöõng

chi tieát naøy phaûi chuùyùtôùi vò trí ñaët chính xaùc vaøkieåm soaùt söï di chuyeån cuûa sôïi

trong khi eùp.







Trang 118

4. THIEÁT BÒGI A COÂNG

4.1 Khuoân (Tooli ng)

Tröôùc khi thieát keákhuoân, phaûi xem xeùt möùc ñoäyeâu caàu cuûa noù. V ieäc thieát keá

phaûi caân baèng caùc yeáu toánhö tính chaát cuûa khuoân, chi phí vaøthôøi gian cheátaïokhuoân. V ieäc caân nhaéc naøy seõlaøm giaûm caùc phaùt sinh coùtheåcoùñoái vôùi keát quaûcuoái

cuøng.

K huoân söûduïng trong phöông phaùp RRI M coùnhieàu thuaän l ôïi . K hi löïa choïn vaät

l ieäu vaøphöông phaùp l aøm khuoân, caàn phaûi xem xeùt caùc yeáu toánhö chieàu daøi cuûa boä

khuoân vaøchaát löôïng beàmaët khuoân mong muoán. Coùtheåsöûduïng khuoân laøm baèng

epoxy, nikel , hôïp k im, theùp .... Tuy nhieân, khuoân phaûi kín trong quaùtr ình ñieàn nhöïa.

Tuy nhieân, do ñaëc ñieåm quaùtr ình laøphun hoån hôïp nhöïa vôùi aùp suaát lôùn vaøo

khuoân neân caàn chuùyù thieát keáboäphaän ngaèm khuoân.

Khuoân epoxy:

- K huoân epoxy coùnhieàu thuaän lôïi nhö giaûm chi phí, khaùng hoùa chaát, tieát

kieäm thôøi gian, khoái löôïng thaáp, í t söûduïng maùy moùc.

- Beàmaët trong cuûa khuoân l aøm töøepoxy coùchaát löôïng, choáng traày xöôùt. Coù

theåcoùnhöõng phaàn rôøi trong hai maûnh khuoân.

- Beàdaøy khuoân khoaûng 1 inch (2.54 cm), khuoân ñöôïc gia coábaèng vaûi, sôïi

vaøvaùn eùp ñeåtaêng cöùng. Caùc ñöôøng laøm nguoäi hay gia nhieät ñöôïc gaén ôû

maët sau khuoân.

- K haûnaêng truy eàn nhi eät keùm. Ñoái vôùi khuoân epoxy phaûi chuùyùkhi löïa

choïn heänhöïa ñeåtraùnh söï toaûnhi eät quaùmöùc coùtheågaây hö beàmaët

khuoân.

- Giôùi haïn söûduïng khuoân epoxy khoaûng vaøi ngaøn saûn phaåm. Tuøy theo ñoä

phöùc taïp cuûa saûn phaåm maøgiôùi haïn naøy coùtheågiaûm xuoáng do khuoân bò

maøi moøn vaøbònöùt vôõkhi ñaët pref orm.







Trang 119

- Coùhai phöông phaùp laøm kín khuoân: ñoái vôùi caùc saûn phaåm coùhình daïng

ñôn giaûn, chæcaàn gheùp hai maûnh khuoân laïi. Ñoái vôùi saûn phaåm coùhình

daïng phöùc taïp duøng voøng chöõO ñeålaøm kín khuoân.

Hình: Phöông phaùp l aøm kín khuoân

- K hí thoaùt ra töømoái gheùp khuoân, hay coùloãthoaùt khí treân khuoân. Loãthoaùt

khí (vent) thöôøng ñaët ôûtreân cao (ñeåkhí deãdaøng thoaùt) . V ent khí ñöôïc

laøm veäsinh sau moãi saûn phaåm, do ñoùnoùphaûi ñöôïc thieát keáñeådeãbaûo

döôõng.

Khuoân n ikel :

- Beàmaët khuoân toát vaøbeàn hôn khuoân epoxy. T ruyeàn nhi eät toát hôn vaøchòu

aùp suaát cao hôn

- Chòu ñöôïc nhi eät ñoäcao ngay caûkhi phaûn öùng toaûnhieät quaùnhieàu neân coù

theåduøng ñoùng raén noùng.

- K huoân coùtheålaøm moät nöûa töønikel moät nöûa töøepoxy. Tuy nhieân hai nöûa

khuoân k hoùaên khôùp v ôùi nhau.

- K hoùtheâm loãthoaùt khí hôn so vôùi khuoân epoxy.

- Chu kyøsöûduïng moät khuoân coùtheåleân ñeán 20.000 – 40.000 saûn phaåm

Khuoân ñuùc töøhôïp kim







Trang 120

K im loaïi laøvaät l ieäu caàn thi eát trong cheátaïo khuoân composite, nhaát laøcaùc khuoân

yeâu caàu saûn xuaát laâu daøi, beàn, chaéc. K huoân kim loaïi daãn nhieät cao neân deãdaøng gia

nhieät vaøgi aûi nhieät cho khuoân trong quaùtrình gia coâng. Noùcuõng chòu ñöôïc k haûnaêng

maøi moøn cao, vì vaäy coùtheåsöûduïng khuoân naøy ñeåsaûn xuaát l ieân tuïc maøvaãn ñaûm baûo

kích thöôùc saûn phaåm. Caùc k im loaïi thöôøng duøng trong saûn xuaát khuoân laønhoâm (A l),ñoàng (Cu) , keõm (Zn) , theùp…

Baûng 1. Tính ch aát nhieät cuûa moät soávaät l ieäu kim loaïi



Heäsoádaãn nhieät (W/m.K)

Heäsoágiaõn nôûnhieät (m /m/ oC)Nhieät dung rieâng (J/kg.K )

1277

146

0.291883

650

153

0.681046

660

222

0.59900

1668

171

0.21519

1536

75

0.30460

1083

393

0.41385

Ñaëc ñieåm:

- Ñöôïc söûduïng khi saûn phaåm coùkích thöôùc trung bình.

- K hoùtheâm l oãthoaùt khí hôn so vôùi khuoân epoxy nhöng deãhôn khuoân nikel

- Ñoái vôùi keõm vaønhoâm phaûi caån thaân trong khaâu thaùo khuoân vì khuoân coù

nhieàu loãxoáp laøm dính saûn phaåm. Nhoâm laøkim loaïi meàm deûo, ñoäcöùng

khoâng cao, do ñoùtrong moät soátröôøng hôïp caàn ñoäbeàn vaøñoäcöùng cao

nguôøi ta thay nhoâm baèng theùp.

- Hôïp kim keõm vôùi ñoàng, nhoâm, magieâñöôïc duøng phoåbieán ñeåsaûn xuaát

caùc khuoân söûduïng trong thôøi gian ngaén. Tính chaát cô hoïc cuûa hôïp kim

keõm seõgiaûm nhieàu ôûnhieät ñoäkhoaûng 100oC. V ì tính chaát deãgi a coâng,

deãlaøm khuoân neân hôïp kim keõm laøvaät l ieäu quan troïng duøng laøm khuoâncomposi te vaøkhuoân ñuùc.

- Theùp laøloaïi vaät l ieäu quan troïng, duøng laøm caùc khuoân saûn xuaát laâu daøi

vôùi ñoächính xaùc cao, saûn phaåm chaát löôïng, chòu ñöôïc maøi moøn vaøcoùñoä

beàn nhieät cao. Ta coùtheålöïa choïn caùc l oaïi theùp khaùc nhau döïa vaøo tính







Trang 121

chòu maøi moøn, choáng soác vaøkhaûnaêng gia coâng. Khuoân theùp coùgiaùthaønh

cao nhöng chu kyøsöûduïng laø500.000-1.000.000 saûn phaåm/khuoân

4.2 Ngaøm khuoân (pr ess):

Ngaøm khuoân coùvaøi troøñoùng-môûkhuoân vaøgi öõkhuoân k ín trong suoát quaùtr ình

phun. Do coâng ngheäphun RRIM (phun vôùi aùp löïc l ôùn 12 M pa), SRIM (3-4 M Pa) neân

caàn coùheäthoáng ngaøm khuoân chaët.

Coùtheåduøng caùc loaïi ngaøm sau :

- M aùy eùp tuùi khí (ai rbag press): söûduïng nhi eàu tuùi cao su ñeåtaïo aùp löïc leân

khuoân. M aùy eùp naøy thích hôïp cho nhöõng saûn phaåm nhoûhay taïo saûn

phaåm maãu (prototype) . Tuy nhieân khuyeát ñieåm cuûa maùy eùp naøy laøkhoâng

theånaâng nöûa khuoân treân leân khi thaùo khuoân v ì vaäy phaûi duøng theâm moätmaùy eùp xylanh aùp suaát thaáp ñeåkeùo nöûa khuoân treân leân neân chi phí seõ

taêng leân.

- M aùy eùp thuyûlöïc: heäthoáng keïp vaøtaám phaúng ñeàu ñöôïc ñieàu khieån baèng

thuyûlöïc, toác ñoänhanh hôn nhöng chi phí cao hôn maùy eùp tuùi khí. K hi

duøng maùy eùp aùp suaát cao cho nhöõng saûn phaåm nheïphaûi thaän troïng trong

vieäc kieåm soaùt aùp suaát ñeåtraùnh quaùaùp.

-







Trang 122

Heäthoáng maùy eùp phuïlaøm taêng naêng suaát

4.3 Saûn xuaát vaøñònh hìn h sôïi

Do vaän toác ñieàn ñaày khuoân nhanh vaønhöïa chaûy trong k huoân theo doøng neân deã

laøm xoâleäch hoaëc cuoán sôïi . Thoâng thöôøng ngöôøi ta thöôøng duøng sôïi daïng boät ñoái vôùi

RRIM .Rieâng ñoái vôùi coâng ngheäSRIM , ta phaûi ñònh hình sôïi tröôùc neân coùtheåduøng

daïng mat (ngöôøi ta coùtheåñònh vòvaøgaén keát sôïi baèng nhöïa nhieät deûo).

Sôïi sau khi ñònh löôïng ñöôïc saép x eáp vaøo trong khuoân.







Trang 123

M oâhình t aïo preform baèng phun sôïi tr ong coâng ngheäSRIM

Thieát bòtaïo preform:

Söûphaùt tr ieån cuûa phöông phaùp taïo hình (pref orming) hi eäu quaûlaøyeáu toáquan

troïng trong phöông phaùp SRI M . V ieäc l öïa choïn chính xaùc kyõthuaät taïo preform, vaätl ieäu gia cöôøng (rei nforcement) vaøthieát bò taïo preform seõquyeát ñònh söï thaønh coâng

cuûa coâng ngheäSRIM .

Coùnhieàu phöông phaùp taïo pref orm: caét - daùn, suùng phun, eùp, deät quaán

Caét – Gh eùp (Cut and sew):

L aøphöông phaùp duøng ít thi eát bònhaát nhöng naêng suaát thaáp. Phöông phaùp bao

goàm: caét sôïi baèng tay vaøbaøn caét, hay coùtheåñöôïc laøm töïñoäng baèng caùch theâm vaøo

ñaàu caét baèng theùp. Sau ñoùdaùn preform baèng tay hay töïñoäng. Quaùtrình töïñoäng ñeåtaïo nhöõng saûn phaåm öùng duïng trong khoâng gi an vuõtruï nhöng k yõthuaät taïo pref orm

naøy raát toán keùm vaøchæthích hôïp laøm caùc saûn phaåm nhoûvaøphöùc taïp ñoøi hoûi tính

naêng cao.

Suùng phun (Spray-up):

Phöông phaùp naøy taïo pref orm coùdaïng löôùi, naêng suaát cao. Thieát bò lôùn neân

chieám nhieàu dieän tích nhöng chi phí thaáp. Phöông phaùp naøy coùtheåtaïo ñöôïc saûn

phaåm raát lôùn. Tuy nhieân suùng phuùn chætaïo preform coùsôïi ngaén neân tính naêng saûnphaåm khoâng cao.

Daäp (stamping)

L aøphöông phaùp taïo pref orm coùnaêng suaát raát cao. Taïo preform töøsôïi l ieân tuïc

neân cô tính saûn phaåm cao. T uy nhieân preform taïo ra phaûi ñöôïc söûa chöõa (caét goït)

sau k hi eùp.

Deät, quaán (braiding, fi lament wi nding) :

L aøphöông phaùp taïo saûn phaåm coùhình daïng ñôn giaûn.

Deät: taïo saûn phaåm theo 3 chieàu neân saûn phaåm coùñoäbeàn keùo vaøñoäcöùng cao.

Quaán: taïo saûn phaåm coùcô tính toát theo moät phöông, ñònh hình chính xaùc hôn.

Naêng suaát thaáp hôn phöông phaùp deät nhöng thieát bòphöùc taïp hôn neân giaùthaønh cuõng

cao hôn.







Trang 124

Tuy nhieân caûhai phöông phaùp naøy taïo pref orm quaùchaët neân laøm nhöïa khoù

thaám öôùt hôn.

4.4 Ñaàu phun n höïa : (M óxhead)

Do heäthoáng söûduïng nhöïa hai thaønh phaàn, hai thaønh phaàn seõñöôïc troän vôùi

nhau baèng thieát bòtroän tónh (stat ic mixer) tröôùc khi phun vaøo khuoân. Thôøi gi an t roän

phaûi tính toaùn ñeåhoãn hôïp phaân taùn toát vaøo nhau maøkhoâng gaây ra phaûn öùng ñoùng

raén trong thieát bòtroän. Sau moãi laàn phun maùy troän phaûi ñöôïc veäsinh.

Caùch toát nhaát ñeålaøm taêng naêng suaát vaøgiaûm chu kyølaøm veäsinh thieát bò laø

duøng nhöïa 2 thaønh phaàn ( two-component resin system) (Hình 5.29).

Thi eát bò phun nhöïa vaøo khuoân goàm hai loaïi : suùng phun daïng caàm tay (hand-

hel d gun) vaøñaàu phun coáñònh (f ixed i njecti on nozzle).

Trong thieát bò phun nhöïa ngoaøi ñöôøng nhöïa ñi vaøo khuoân coøn coùñöôøng dung

moâi vaøkhoâng khí khoâñeålaøm saïch ñaàu troän sau moãi laàn phun. Ñoái vôùi ñaàu phun coá

ñònh ta phaûi duøng nöôùc laøm nguoäi khi khuoân coùgia nhieät ñeåtraùnh ñoùng raén xaûy ra ôû

ñaàu phun.Tuy nhieân khoùkhaên cuûa phöông phaùp l aøphaûi xöûlyùlöôïng nhöïa vaødung moâi

sau thaûi ra khi laøm saïch ñaàu phun. Caàn phaûi taùch rieâng vaøchöng caát ñeåthu hoài dung

moâi.







Trang 125

5. LAØM SAÛN PHAÅM MAÃU BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP RRIM

(PROTOTYPING WI TH RRIM)

RRIM laøsöï löïa choïn tuyeät vôøi ñeålaøm saûn phaåm maãu cho caùc phöông phaùp

khaùc vì taïo ñöôïc saûn phaåm coùñoächính xaùc cao maøgiaùthaønh töông ñoái thaáp.

K hi taïo saûn phaåm maãu, nhöïa söûduïng phaûi coùhoaït tính thaáp ñeåkeùo daøi thôøi

gi an ñieàn ñaày vaøthoaùt khí. K huoân laøm töøepoxy hay caùc vaät l ieäu trô khaùc nhö goã,

thaïch cao. Taïo pref orm baèng phöông phaùp “ cut and sew” . K ích thöôùc saûn phaåm töø

nhoûñeán raát lôùn coùcaáu truùc 3 chieàu phöùc taïp.

6. NAÊNG SUAÁT

Chu kyølaøm saûn phaåm RRIM mang ñaëc ñieåm sau:

Chu kyøngaén (naêng suaát cao)

- Taïo saûn phaåm coùkích thöôùc vöøa vaønhoû

- Duøng nhöïa hai thaønh phaàn vaøtaêng ñoäphöùc taïp cuûa thieát bò.

- K huoân laøm töøkim loaïi vaøphaûi ñöôïc gia nhieät

Coùhai vaán ñeàcoùtheåaûnh höôûng ñeán naêng suaát laøquaùtrình ñoùng raén theâm

(postucure) vaøxöûlyùpheálieäu. M oät vaøi heänhöïa ñoøi hoûi phaûi coùquaùtrình postcure ñeå

ñaït tính chaát cô lyùtoái öu, khi ñoùdaây chuyeàn phaûi baûo ñaûm giöõcoáñònh ñeåkhoâng laøm

thay ñoåi kích thöôùc saûn phaåm. V ieäc kieåm soaùt pheálieäu coùyùnghóa lôùn trong vieäc baûo

ñaûm tính kinh teátrong coâng ngheäRRIM .







Trang 126

IV. PHÖÔNG PHAÙP THÖÏC HIEÄN QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄSRIMQUI TRÌ NH COÂNG NGHEÄSRI M

Sô ñoàtreân coùtheådieãn taûtoùm taét nhö sau:

Hình 20. Sô ñoà bieåu dieãn quaù trình taïo saûn phaåm SRIM

Sôïi thuyûti nh (pref orm) ñöôïc ñaët vaøo khuoân. Ñoùng khuoân. Nhöïa ñaõtroän v ôùi xuùctaùc ñöôïc chuyeån v aøo khuoân, quaùtrình ñoùng raén xaûy ra trong k huoân. Tuøy theo yeâu

caàu khuoân coùtheåñöôïc gia nhieät hoaëc ñoùng raén ôûnhieät ñoäphoøng. Quy trình coâng

ngheäRTM ñöôïc moâtaûtheo sô ñoàtreân v ôùi caùc giai ñoaïn sau:

- Chuaån bòpreform:

Xuùc taùc

Sôïi thuy

tinhNhöïa +

phuïgia

Taïo preform

Troän hôïp

Taïo hình vaøñoùngraén trong khuoân

Chuyeån nhöïa

vaøo khuoân

Saûn phaåm







Trang 127

Taïo hình daïng vaøñònh höôùng pref orm.

K haûnaêng thaám öôùt cuûa preform.

- Chuaån bòkhuoân:

V eäsinh khuoân.

Thoa chaát roùc khuoân.

Phuûlôùp beàmaët (peel ply) laølôùp sôïi coùkhaûnaêng thaám nhöïa toát (deã

thaám nhöïa) cho pheùp phaân phoái nhöïa ñoàng nhaát. Treân cuøng seõlaølôùp

phaân boá SCRM P (Seemann composi te resin inf usion moldind

process) coùdaïng l öôùi gi uùp nhöïa di chuyeån nhanh hôn vaøñoàng ñeàu

hôn. Lôùp naøy khoâng dính vaøo khuoân khi ñoùng raén neân coùtheålaáy ra

khi thaùo khuoân. Chuyeån pref orm vaøo khuoân.

Ñoùng khuoân.

- Chuyeån nhöïa vaøo khuoân:

K ieåm tra nhöïa, xuùc taùc ñoùng raén.

K ieåm tra heäthoáng chuyeån nhöïa, ñaàu troän.

Nhieät ñoäkhuoân (neáu caàn).

Chuyeån nhöïa vaøo khuoân.

- Ñoùng raén:

K ieåm tra nhöïa ñieàn ñaày khuoân.

K ieåm tra nhieät ñoäkhuoân v aøbieän phaùp giaûi nhieät cho khuoân.

Thôøi gian ñoùng raén.

- Thaùo khuoân

Nhieät ñoäkhuoân. Caùch laáy saûn phaåm.







Trang 128

Ch ng VI: Công Ngh Qun S i (Finlement winding)

I. GII THIU PHNG PHÁP QUN SI

- H thng nha và si gia cng c cung cp liên tc lên mt lõi quay.

- Góc np si c xác nh bi mi quan h gia tr c quay và s di chuyn

a b phn chuyn ng ngang

- Si c kéo cng, to ng sut, do ó làm gim bt khí —> sn phm có

tính tt.

- Nha c óng r n nhit thng hoc có th c gia nhit tùy

thuc vào quy trình sn xut và polymer c s dng.

- Tháo sn phm, hòan tt sn phm.

- Filament Winding là quá trình cun si, mt di si liên tc ( si n hoc

i xe ) ã c tm nha lên b mt ca mt lõi quay ã c to hình

chính xác, sau ó c lu hóa nhit phòng hoc gia nhit to ra

n phm. Trong khi lõi cun quay, mt u cp si nh v chính xác trên b

t lõi. Lõi qun có th là hình tr , hình tròn hoc bt k hình dng nào mà

không b gh gh ln sóng u c.

- bn c hc ca sn phm không nhng ph thuc vào thành phn cat liu mà còn ph thuc vào các thông s ca quá trình nh : góc cun,

ng si, thành phn hóa hc ca nha và thi gian óng r n.

- Si s dng là lai si bn liên tc nh si Carbon, Si thy tinh…. Cu

trúc to ra có tính cht bn hn thép và có tr ng lng nh hn nhiu so vi

thép.

- Ngày nay, hu ht các máy dùng trong phng pháp Filament Winding c

u khin t ng vi nhit làm vic và t do cao hn, si c xp

theo v trí mong mun theo yêu cu thit k sn phm có hình dáng phc

p. Hng ca si s quyt nh n bn ca vt liu composite.







Trang 129

II. QUY TRÌNH SN XUT

t quy trình sn xut composites bng phng pháp qun si bao gm 6 giai

n nh sau:

Giai n chun b lõi qun

Giai n qun si

Giai n óng r n cho sn phm sau khi qun

Giai n ly lõi qun ra khi sn phm Giai an hình thành sn phm cui cùng

Giai n kim tra cht lng

Trong phn này, ta ch gii thiu 4 giai n u: giai n chun b lõi qun,

giai n qun si, giai n óng r n cho sn phm sau khi qun và giai n

tháo lõi.

II. 1.Giai n chun b lõi qun

phn qun lp si ã c thm nha lên trên ó c gi là lõi

qun. Lõi qun là mt b phn quan tr ng vì nó to ra hình dng ca sn

phm. Nhng lõi qun thng c dùng trong phng pháp qun si ch

u loi cát có kh nng hòa tan trong nc, thch cao i vi nhng sn

phm có dung tích nh, loi lõi gm nhiu khúc n, có th gp li c i

i nhng sn phm dng hình ng, i vi sn phm không tháo lõi nh

nhng thùng cha cht lng hay khí nén thì thng c làm bng kim lai có

th chu c ti.

Loi lõi làm t cát có th hòa tan bng nc c dùng trong tr ng

p motor rocket và lp phân cách hu ht luôn luôn lp sn vi lõi. Tr c qun,

phn u ch nh và nhng thit b khác c lp sn, dung dch cát có th

hòa tan trong nc c úc vào khuôn. Khi cát óng r n, hai na ca lõi s

c ráp li và gn cht vi nhau. Hai na lp phân cách c ni vi nhau

Mandrel

preparatio

Filament

winding

Curing Mandrel

removal

Finishing Quality

Inspection







Trang 130

ng cao su cha lu hóa mà chúng có th óng r n ng thi vi nhau. B

t lp phân cách g gh và c làm sch bng dung môi. Dùng mt lai gel

coat ph lên b mt cht phân cách óng vai trò nh là mt cht kt dính

gia lp phân cách và composite. Cách s dng màng kt dính trong lp nha

gel coat tr nên thông dng hn. u này cho phép ta có th u ch nh c dày ca lp kt dính vi nhng c tính lp li nhng giá thành r t cao.

i vi loi lõi làm t thch cao cung cp mt b mt chu lc cao bng

cách quét lp thch cao trên mt thi b có kh nng di chuyn hoc có kh

ng gp li. Thch cao óng r n, sau ó ph lên lp Teflon hoc mt loi

màng phân cách, cùng vi quá trình óng r n thit b tháo d, thch cao b v

và ly lp màng phân cách ra và li ng nét bên trong.

i vi loi lõi có dng khúc an, có th gp c là tr ng hp c

bit và t, nhng giá thành s c u ch nh bi sn phm áp dng cao vì

kh nng s dng c và quá trình qun liên tc. Chun b b mt tr c khi

qun bao gm quá trình m khuôn và lp gel coat ln b mt bên trong liên

c. Lp gel coat trong tr ng hp này dùng to ra chng ngi mm do

ngn chn l h ng sut thp.

i vi loi lõi dng ng c dùng trong mt vài ng dng nh là lõi

kim loi dng tròn, trong ó composite c y hoc kéo ra sau khi óng r n,

u này yêu cu thit b phi có cht lng cao không gây vn khi s dng.Thit b m crom có cng và có b mt bóng láng giúp quá trình tháo

lõi d dàng. S dng mt dây mng t theo chiu dài lõi là u cn thit và có

i.

p kim loi bên trong ca thùng cha khí có mt bn –t tr ng cao

thun li qun mt composite lp mng không thm nc. ây là mt loi

lõi không cn tháo d sau khi óng r n. Theo quan m này, khí có tr ng

ng phân t thp áp lc ln nh Helium hoc Hyrogen có th c cha

ng mà không b rò r . Lp kim lai bên trong là mt phn quan tr ng trong

bình cha khí. S chun b lõi là thay i loi cht kt dính gia lp kim loi

bên trong và lp composite bên ngoài.







Trang 131

II. 2. Giai n qun si

Quá trình qun c bt u nh sau : mt lng gm nhiu bó si hoc

i roving c kéo t mt dãy các cun si, gm nhiu u si t các cun

i, c kéo qua máng nhúng nha ( ã có xúc tác và các thành phn cn

thit nh màu, cht kháng tia UV…). Khi bt u vn hành máy, các u si

c công nhân thao tác cho kéo qua máng nha, dao gt nha d và qua

các lc chia si. Si c kéo cng và cho qua u hng si, sau ó công

nhân s c nh u si vào lõi qun và cho máy vn hành. Quá trình qun liên

c làm cho các vòng si k tip s gi cho si c c nh trên lõi qun

c sit cht cho n khi hình thành sn phm, sau ó tháo lõi qun ra và

tip tc quá trình óng r n c sn phm cui cùng.

II.2.1.Mô hình máy qun si:

Hình 1. Mô hình quy tr ình qun si







Trang 132

II.2.2. Nhng phng pháp qun si:

Có 2 phng pháp qun si:

II.2.2.1.Phng pháp qun t (Wet winding)

Hình 2. Phng pháp qun t

i Roving khô c kéo qua mt bn cha hn hp nha lng, sau ó

c cung cp liên tc cho b phn cun bi u mt cp si. c to hình

trên mt lõi quay t c hình dng mong mun. Quá trình óng r n xy

ra nhit thnghoc avào lò gia nhit óng r n nóng.

Phng pháp wet winding thng c dùng sn xut nhng loi

composites s dng nha nhit r n. Bi vì, phng pháp wet winding có

nhng u m sau: giá thành vt liu thp, thi gian qun ngn và d dàng

o ra hn hp nha theo yêu cu. Trong phn này, chúng ta ch cp n

quy trình sn xut composites bng phng pháp qun si s dng phng

pháp wet winding.







Trang 133

II.2.2.2. Ph ng pháp qun khô (Prepreg winding)

Hình 3. Phng pháp qun khô

i gia cng và nha c cung cp ng thi : bó si c tm nha (Towpreg ).

Ban u, prepreg c to ra nh sau : dung dch nha dng dung dch

ng hoc dng chy nht, ã c tính tóan công thc cho vào b cha. K

tip nhúng si gia cng vào cho n khi bo hòa nha, sau ó con ln ép kéo

i bão hòa nha lên và si tip tc i qua lò sy to ra dng prepreg. Sau

ó, prepreg c cun li thành cun, trong khi cun prepreg thì có chèn các

p giy hoc màng poly vào nó không dính li vi nhau.

Nha trong h thng Towpreg c hóa cng dn và dính cha hòan tòan

i nhau, nhng ch óng r n tng phn.

* Ph ng pháp th m nh a vào s i (dùng trong phng pháp qun khô):

ây là giai n thm hn hp nha và tác nhân óng r n lên si nha gia

ng, giai n này to ra s liên kt gia nha và si gia cng.

u tiên, ta chun b hn hp nha thm lên si gia cng. Hn hp này

c to ra bng cách tr n nha vi mt s cht ph gia khác nh tác nhânóng r n, cht xúc tin, cht xúc tác, dung môi pha loãng, bt màu…

i gia cng c dùng thng là nhng loi sau: si ã thiêu dt thành

m, cun si và tm si có nh hng mt cách ngu nhiên.

Có 2 cách th m nh a lên s i gia c ng







Trang 134

Cách 1: dùng nha dng dung dch (solution form)

Quy trình thm nha vào si gia cng din ra theo s nh sau:

Hình 4. Quy tr ình nhúng si

i gia c ng c thm sâu vào trong dung d ch nh a

Cách 2: dùng nha dng nóng chy (hot melt form)

i gia cng c thm nha bng cách dùng nhit & áp sut

Hình 5. Quy tr ình nhúng si

Khi hn hp nha c thm lên si gia cng thì phi lu gi lnh n

khi tin hành qun si. u này giúp ngn chn nhng phn ng hóa hc xy

ra quá sm làm h hng si.

II.3. Các kiu qun si:







Trang 135

Có 3 kiu qun si : helical , hoop và polar winding.

II.3.1. Helical winding

Mô hình qun si theo kiu Helical winding:

Hình 6. Mô hình qun si k iu Helical

Vòng qun chuyn ng qua li song song nh mô hình, ây là k thut

thông dng nht dùng to ra nhng cu trúc hình ng. Bng cách u ch nh

l gia tc quay và tc i hng u ch nh góc qun ca si.

t s k thut qun c s dng: mt hoc nhiu vòng qun không thay

i trong khi lõi qun chuyn ng quay và i hng, vòng qun chuyn ng

quay quanh lõi qun không i và chuyn hng quanh tr c ca nó…

Helical winding là phng pháp s dng chim u th hin nay. Nó thích

p cho nhng hình dng dài mng nh là ng áp lc và ng th di nc,

có góc qun t 20-90o. Hu ht các lai ng qun góc 54.7o

i vi nhng cu trúc ln, phi c bit chú ý n thit k lõi qun. Tr ng

ng lõi qun là nguyên nhân dn n s hao mòn tr c quay.

Nhng góc qun r t nh (0-10o) thng không dùng trong tr ng hp t l

chiu dài-ng kính ln. Vi nhng cu trúc có ng kính ln nh rocket

motor có t l chiu dài-ng kính là 2:1 hoc ln hn, thì qun vi góc nh là

n thit hp thu ng sut theo chiu dc ca cu trúc.

II.3.2. Hoop winding:

Mô hình qun si theo cách thc Hoop winding nh sau:







Trang 136

Hình 7. Mô hình qun si k iu Hoop

Vòng qun không thay i mà ch di chuyn theo chiu dài ca lõi qun theo

l r ng ca di si trên s vòng qun, lõi qun quay quanh tr c. Hoop

winding là mt tr ng hp t bit ca Helical winding có góc qun là 90o

Hoop winding thng c dùng chung vi Helical và Polar winding. i

i loi máy Polar winding, hoop winding s c tin hành bng cách lõi qun

chuyn ng to kt cu qun theo kiu Hoop. i vi tr ng hp máy

Helical thì d dàng hn vì trong ch cài t theo kiu Helical thì có thêm vào

ch cài theo kiu Hoop winding. Hoop winding c dùng vi 2 mc ích.

c ích th nht là chng li ng sut tròn ca hình tr , bi vì ng sut

này là ng sut ch yu xy ra theo chiu dc i vi nhng loi thùng cha

khí, cht lng. Mt khác, nhng lp qun theo kiu Hoop winding c dùng

nén cht nhng lp Helical hoc Polar winding khi nhng lp này c

qun trên mt cu trúc sn phm

n phm to thành có nhng hình dng nh sau: vòng tròn, dt (tròn hình

a), lai ng ngn, khúc ni hoc mt vài dng khác.

II.3.3. Polar w ind ing

Mô hình qun si theo kiu Polar winding:







Trang 137

Hình 8. Quy trình qun si kiu Polar

Kiu qun này bao gm mt vài quy trình qun khác nhau, nó cng có

nhng chuyn ng gilõi nh là kiu qun Helical nhng tr c ngn nht là tr cchuyn ng. K thut qun này bao gm hai chuyn ng quay. Trong sut

quá trình lõi qun quay quanh tr c ca nó và vòng qun vuông góc vi tr c

thng ng. Trong kiu qun này, h thlõi phân phát si quay theo mt hng

có ngh a là hng si hoc là phân b theo chiu dc hoc là theo chiu

ngang, lõi qun quay liên tc trong mt phng. Máy qun theo kiu Polar c

n thì r t n gin so vi máy qun theo kiu Helical. Gm 2 mc là s

chuyn ng ca lõi qun và s chuyn ng xung quanh lõi qun ca cánh

tay thng ng.

Quy trình Polar winding t di si ang qun gn k vi di si ã qun

tr c. Nhng di tip theo c qun tip theo to thành mng hoc cu trúc

ng kim cng gilõi nh Helical winding. Vì vy nhng m bt u qun ca

i si là tòan b mt li u hoc là cui ca lõi qun (Trong tr ng hp

Helical, m bt u qun si là trong vùng hình tr )

i si c qun theo hng tip tuyn vi mt li hai u ca lõi qun.

Quy trình này có th to ra 2 mt li có kích thc khác nhau, u kin qun

t nht s là 2 mt li có kích thc ng nht.

Nhc m ca kiu qun này khung ng cun si không th t c nh

trong quá trình qun. ngn chn di si xon li vi nhau cng nh là

chuyn ng quay ca cánh tay quanh chiu dc ca lõi qun, khung cha

cun si phi c t trên khung vi cánh tay. Kt qu là chiu r ng ca di







Trang 138

qun thng gii hn khang 25mm (1 inch), gm 8 cun si. Mt s cân

nhc na là máy qun không thích hp qun theo kiu Hoop winding. Tt

nht là t cánh tay nm ngang và sau ó di chuyn chm tr c cánh tay v v

trí thng ng.

Quy trình này dùng to ra nhng bình cha có kích thc hai u khác

nhau.

II.4. óng r n

Trong phng pháp qun si, yêu cu v thi gian sng dài ca nha và

khâu mng nhanh là mâu thun nhau. Nhìn chung, các loi nha có th gi

c nht khi qun trong mt thi gian dài-khong mt vài gi n mt

ngày-s có òi hi hoc là thi gian óng r n dài hn nhit thp hoc là

nhit bt u cao hn nhiu, u này ph thuc vào cht xúc tin và chtxúc tác. Nhit óng r n cao hn có th to ra nhng vt r n nh trong lp

a sn phm cui cùng. Nhng nguyên nhân khác to to nên nhng vt r n

nh này còn ph thuc vào h s giãn n nhit gia lõi qun, si và nha, tc

nung nóng và làm ngui, co ngót ca nha khi óng r n và khâu mng,

nh hng ca si.

i nng lng vi sóng, quá trình óng r n c bt u hoc là bên

trong hoc là bên ngòai b mt, u này ph thuc vào v trí ca ngun

nhit. C hai phng pháp u có nhng u m. Khi óng r n bên trong bt, hàm lng si cao hn bi vì nha có th b y ra ngòai. Vì vy hàm

ng bt khí s gim, do ó xu hng to ra nhiu l hng không khí gim.

i phng pháp óng r n t b mt bên ngòai, hàm lng nha có th cao

n và có th tránh c s chy nh git ca nha.

Trong phng pháp qun si, thng thì h thng óng r n t sn ti ni

n xut. Nha phi c s dng vi hàm lng va .

Các phng pháp óng r n: lò, du nóng, èn, hi nc, ni hp chânkhông, vi sóng

II.4.1. óng r n bng lò

Thng dùng lò gas hoc lò n óng r n. u m là giá thành r và

có th óng r n c nhng sn phm có kích thc ln. Aùp sut óng r n







Trang 139

thêm vào s dng túi chân không (hoc shrin tape). Trong nhiu tr ng hp,

i vi dng hình ng hoc hình tròn, quay sn phm trong quá trình óng r n

tránh hin tng sn phm b cong và chy nha. Nng lng tiêu tn

nhiu hn so vi nhng phng pháp khác bi vì ngoài lng nhit cho phn

n phm thì còn cho môi tr ng không khí xung quanh và thit b nh là lõiqun và b phn nâng .

II.4.2. óng r n bng du móng

thng du nóng dùng óng r n lai nha có c tính óng r n nhanh, thông

thng kh nng óng r n ít hn 15 phút. S dng du nóng m bo gim

nhit ca lõi qun mt cách nhanh chóng và không cn phi óng r n bng

lò. Trong h thng du nóng, dòng du nóng chy qua lõi qun làm lõi nóng lên

tr c tiên, nhit s to ra môi tr ng nóng n m nhit mà composite b

nòng lên và óng r n và kt hp vi u kin giãn n. Sau ó khi dng dòng

u nóng và nhit lõi gim xung, co rút do composite óng r n và u

này cho phép ta tháo lõi mt cách d dàng. Nhit ca du nóng thng 150-

2400C

II.4.3. óng r n bng èn

Là s kt hp gia èn nhit vi b mt phn chiu và s quay ca lõi, có

th cung cp nhit khang 1710C. èn nhit thng có th di chuyn

hoc có th d tr . Bi vì ngun có tính nh hng cao s tng kh nng

cung cp nhit óng r n tòan b các vùng ca sn phm.

èn hng ngoi thng c dùng cung cp nhit óng r n nha trong

composite. Tuy nhiên lai èn này thì him khi s dng cho quá trình sn

xut. Chuyn i nha t tr ng thái A sang tr ng thái B-stage. ây là cách

thc hin thông dng dùng mt dãy èn có mt hình dng thun li sao cho h

thng nhn c nng lng nhit, h thng quay tròn khi cung cp nhit.

Cui cùng nha chuyn sang tr ng thái B-stage và ông li nhng vn có thcó kh nng n y và khâu mng trong quá trình cui cùng. B-stage ngn

chn s chy và s rút nha trong cu trúc hình tr , to ra tr ng thái có th

m nm c.







Trang 140

dng nhng lai èn khác thì có kh nng phóng n nh èn Xenon.

xúc tin quá trình óng r n khi s dng lai èn này, phi s dng mt cht

nhy quang trong hn hp nha.

t trong nhng bt li ca h thng óng r n bng èn thng hình thành

t lp phía trên b mt nha và lp này ngn chn s truyn nhit xa hn

n h thng óng r n.

II.4.4. óng r n bng hi

t s quy trình sn xut ng thì s dng hi nóng óng r n nha. Hai

u ca lõi kim loi có mt thit b dn hi và nc. Sau khi ng c

qun, hi nóng i qua l r ng ca lõi. Khi quá trình óng r n hòan tt, lõi c

làm lnh bng nc có th vn chuyn và to ra co rút va tháo

lõi.

II.4.5. óng r n bng ni hp chân không

Khi sn xut nhng sn phm có cht lng s dng trong không gian v

tr thì cn phi có phc tp tinh vi, các loi nha nh epoxy, bismalemide

hoc polyimide c dùng, u này r t cn thit óng r n sn phm trong

i hp chân không. Ni hp dùng óng r n có th cung cp mt áp sut

khang 1.4-2.1Mpa vi nhit cao 371oC. Nhc m c bn ca cáchóng r n này là thi gian óng r n lâu, ph thuc vào kích thc sn phm và

ai nha epoxy s dng.

i hp chân không dùng óng r n nhng b phn ca máy bay. i vi

tên la, thì mt s phn s c qun t cun si ã c thm nha t

tr c, ph thuc vào tng loi nha có th òi hi quy trình hp và óng r n

tht k lng và s loi tr bng khí.

II.4.6. óng r n bng vi sóng

óng r n bng vi sóng có nhng thun li ln i vi composite làm t si

thy tinh và si aramid. Nng lng vi sóng hp th r t nhanh bng c nha

và si, kt qu là quá trình óng r n có th xy ra trong vòng vài phút so vi

quá trình óng r n xy ra trong vòng vài gi nh tr c ây. Mc nng lng

yêu cu cho phng pháp này thì cao; do ó quy trình r t tn kém. Tuy nhiên







Trang 141

n ch chính ca quy trình này là không có th dùng phng pháp óng r n

ng vi sóng cho nhng lai si có tính dn nh là si cacbon. Vì lý do này,

loi si dùng làm composite t bit quan tr ng trong quá trình óng r n bng

vi sóng, vì vy ngi sn xut ch dùng phng pháp này nh là mt phng

pháp h tr gia tng nhit .

II.5. Tháo sn phm

o i vi lõi làm t cát có th hòa tan bng nc thì hu ht r t d ly ra,

c c cho vào tr c qun, cát b tan ra và sau ó tháo d các thit b lp

ráp ra. Quá trình tháo lõi s gp nhiu khó khn nu nu thit b có nhiu

khúc n hoc có th gp li c. i vi lõi bng thch cao có th làm

bng tay. Quá trình này ói hi phi ht sc cn cù và phi mnh

phá v thành phn

o Hòan tt sn phm cui cùng: machinel, cut, assemble (lp ráp)

o Kim tra cht lng

III. Nguyên liu

Phng pháp qun si yêu cu si gia cng liên tc và hn hp nha liên

t li vi nhau. Có mt vài loi nguyên liu có th c s dng trong quy

trình gia công. S la chn nguyên liu cho sn phm da vào tính kinh t,

nh hng ca môi tr ng, kh nng chng n mòn, tr ng lng gii hn và bn ca sn phm hình thành.

III.1. Mt s loi s i gia c ng: si gia cng yêu cu phi có liên tc.

i là thành phn góp phn to ra cng và bn ca composite. Mt vài

loi si có tính thng mi nh: E-glass, S-glass, aramid và carbon/ graphite.

i dùng trong phng pháp này ch yu là có hình dng cun si:

III.1.1. Si thy tinh:

Trong phng pháp qun si hu ht là sa dng si thy tinh, ây là loii có tính thng mi vi ba lai nh E-glass, S-glass và R-glass. Si thy

tinh c dùng cho phng pháp này là do loi si này có giá thành thp, n

nh kích thc, có bn và modul va phi, vn chuyn d dàng.







Trang 142

i thy tinh dùng cho phng pháp qun si thng là dùng lai cun“single-

end” hoc là dùng cun “multistrand”. Cun “single-end” là cun si thu c

bó r i r c trong sut quá trình qun si (cun n). Mi cun thng có

chiu dài t 47 n 747m/kg.

E-Glass: loi si này có bn kéo tt (3450MPa), modul kéo thp(70GPa), có giá thành thp nht, có nhiu dng, t tr ng 2.60g/cm3, giãn dài

khang 5%, s dng r ng rãi cho các sn phm thng mi và công nghip,

u ht là dùng trong phng pháp qun si.

S-Glass: loi si này có bn cao (4600MPa), có modul kéo cao

n E-glass (85GPa), giá thành t hn, t tr ng 2.55g/cm3, c dùng trong

nh vc không gian v tr và các loi bình cha khí nén.

III.1.2. Si Aramidi aramid theo Pont’s Kevlar c s dng r ng rãi. Tùy thuc vào loi

cun và si mà mi cun si aramid dai t 124 9540m/kg. Vi phng

pháp qun si, mi cun si dài t 1307 n 1626m/kg i vi cun n và t

261 406m/kg i vi cun a.

i Aramid có bn tt (2750MPa), modul kéo cao hn loi si E-glass và

S-glass, h s bin i thp nên d to ra sn phm có kích thc nh thit k

ban u, có giá thành cao hn, có t tr ng r y thp (bng mt na ca si thy

tinh), có nhng c tính kháng va p và pháy hy r t tt, có bn nén và xé

thp nên không c s dng sn xut các loi bình cha khí nén.

III.1.3. Si Carbon/Graphite

i Carbon/Graphite có bn trong khong (2050 n 5500MPa), modul

cao nht (210 n 830GPa), loi si này có giá thành cao nht, t tr ng trung

bình, kháng va p và phá hy kém, có bn và cng tt nht. Lng

graphit hóa càng tng làm tng modul và dn n – nhit cao hn.

Cun si carbon cho phng pháp qun si thng là loi 3000, 6000,

12000 và 50000 si. Mi cun si carbon dài 996, 498, 294 và 62m/kg. Si

carbon không có cun a. Si carbon khác so vi si thy tinh và si armid,

chúng giòn, d b mài mòn và gãy v.

III.2. Mt s loi nha







Trang 143

Nha òng vai trò là cht nn gn kt mi th li vi nhau, cung cp mt c

u truyn ti gia si. Bên cnh ó, cht nn còn cung cp kháng n mòn,

o v cho si khi s phá hy bên ngòai, to dai composite khi va p

mt, ct, mài mòn và khi vn chuyn. Cht nn gm nhiu lai, s la chn

ph thuc vào cu trúc hình thành, có tính thng mi, nh hng n môitr ng hoc là nh hng ca môi tr ng i vi sn phm, c bit kh nng

t dính vi nha là c tính quan tr ng ca cht nn. Mt vài loi nha thông

ng dùng trong phng pháp này là polyester, epoxy, vinyl ester, Bisphenol-A

Fumarate, Chlorendic, Phenolic. Trong ó polyester, epoxy, vinyl ester là ba

loi nha s dng r ng rãi nht.

III.2.1. Polyester

III.2.2. Epoxy

ây là loi nha c s dng r ng rãi, có bn tt nht, óng r n

nhit cao, có kh nng kháng hóa cht tt, nht cao, giá thành cao hn.

III.2.3. Vinyl Ester

ai nha này là s kt hp ca epoxy và polyester, kh nng kháng n

mòn cc kì tt, giá thành cao, có nhng bn và dai r t tt, c s dng

ng rãi cho nhng sn phm FRP chng n mòn.

III.2.4. Bisphenol-A Fumarate, Chlorendic: ây là loi nha có kh nng chng n mòn tt trong u kin môi tr ng

khc nghit, có giá thành cao, kh nng chu c nhit cao…

III.2.5. Phenolic:

ai nha này có c tính kháng cháy cc kì tt, phát tán khói thp, có

giá thành cao, giãn dài thp, có bn trung bình, ng dng vào l nh vc

chng cháy.







Trang 144

ng tóm tt các loi nha ng dng trong mt s l nh vc nh sau:

Công ngh Loi nha

Polyester (mch thng hoc mch

nhánh), Vinyl ester

Aên mòn

Polyester (mch thng hoc mch

nhánh), Vinyl ester, Epoxy, Phenolic

u m Epoxy, Phenolic

Giy và bt giy Vinyl ester, Epoxy

s h tng, dân dng Polyester (mch thng hoc mchnhánh), Vinyl ester, Epoxy

Bình cha khí nén Polyester (mch thng hoc mch

nhánh), Vinyl ester, Epoxy

Không gian v tr , hàng không Epoxy, Bismelamide (BMI),

Phenolic, Vinyl ester

Hàng hi Epoxy

Th thao và gii trí Epoxy

III.3. Cht ph gia

ng cách s dng nhng loi ph gia khác nhau trong nha mà có th to

ra nhng c tính sn phm thích hp.

Cht n là ph gia có nhiu nht trong hn hp nha nn. Lai cht n

thông dng nht là calcium carbonate, alumina silicate (clay) và aluminatrihydrate. Calcium carbonate dùng tng th tích to ra mt loi nha nn có

giá thành thp. Alumina trihydrate là lai ph gia to ra kh nng chng cháy

và ngn chn s to khói. Cht n có th tr n vào nha nn vi hàm lng

trên 50% tr ng hàm lng nha (mt cht n trên mt nha hay t l 1:1). S







Trang 145

gii hn th tích tông thng da trên nht, u này ph thuc kích thc

t và c tính ca nha.

Ngoài ra còn mt s cht ph gia khác nh: cht chng tia UV cung cp

n thi tit cho sn phm, antimony oxide tng kháng cháy, bt màu cung

p màu sc cho sn phm và cht h tr b mt giúp b mt sn phm bóng

p…

IV. THIT B

IV.1.Lõi (Tr c qun)

Các lõi có cu trúc hình hc da vào hình dng ca vt. Nhng nó phi

t c nhng u kin là không óng r n trong quá trình qun và không

bin dng trong quá trình óng r n.

Lõi có th phân làm nhiu loi : c nh. có th s dng nhiu ln, có th tháo

i...

IV.1.1.Lõi c nh

c s dng cho nhng can thùng chu áp sut. ó là s kt hp gia

tính chu lc, chng thm t ca kim loi và u m t tr ng nh ca

composite. Nhng sn phm này dùng cha các loi khí có áp sut cao và

tr ng lng phân t nh nh: Hellium, Hydrogen... mà không b rò r . u này

cho thy r ng lp kt ni tr thành mt phn quan tr ng ca loi vt liu chu

áp sut này.

Hình 10: Lõi bng kim loi







Trang 146

IV.1.2.Lõi có th tháo r i.

Lõi cát có th hoà tan trong nc. sau khi óng r n nh hình sn phm thì

lõi c xt nc và tan ra.

Lõi bng thch cao, chân nhn (nh hình 2, 3). Sn phm sau khi óng r n

c tách r i bng cách gp khuông chân nhn và tháo lõi, thch cao làm

thm m và to hình cho sn phm.

Hình 11: LÕI CHÂN NHN C TRÉT

THCH CAO

Hình 12: Lõi bng chân nhn







Trang 147

IV.2.Heäthoáng ñieøu khieån söùc caên cuûa sôïi.

c cng ca si trong phng pháp qun si là 1 phn ko th thiu ca quy

trình và nó là chìa khoá cho vic ti u hoá cu trúc ca vt liu composite.

Bôûi vì sôïi gia cöôøng ñöôïc cuoán thaønh töøng cuoän, söùc caên ñöôïc theåhieän ôûcuoän.Nhöõng thieát bò keùo caên bao goàm nhöõng thaéng ma saùt hoaëc tö (hình

4) hay s nhã cun bng n (hình 5) và nhng thanh kéo.

Hình 14: H thng u khin sc cn bng n.

IV.3.B nhúng si và h thng phân phi si.

Hin nay có 2 loi b nha c s dng ph bin:b nhúng, b ln.

IV.3.1. B nhúng si.

i t các cun ch c qua các lc r i nhúng sâu vào trong b nha

thm t hoàn toàn si c mô t nh hình 6 và 7.







Trang 148

Hình 15: B nhúng si

Hình 16: S si nha i qua b nhúng

IV.3.2. Phng pháp ln

i không c nhúng vào trong si mà chy qua trên mt cái tr ng, cái tr ng

này c nhúng vào b nhavà mang theo nha lên tâm vào si nh hình

7 và 8.







Trang 149

Hình 17: Si c tm trên con ln.

Hình 18 Quy tr ình ng i ca si trong phng pháp ln.

IV.4. Các loi lc phân phi si.

IV.4.1 Cung phân phi si

r ng cacung c thit k cho s lng si và d r ng ca di. Kích

thc chun ph thuôc vào s lng r nh ca lc trong b nha và s lc

phân phi







Trang 150

IV.4.2.Lc phân phi si hình cung.

thng lc c t tr c tip ngay sau cung phân phi si. H thng này

nó nh hng chính xác si t cung phân phi si không phá hy si. H

thng lc này nó u khin r ng ca dãi si bi các inh ca lc, v trí

a lc và khong cách t cung phân phi n lc phân phi nh hình 10.

Hình 20 Lc phân phi si

IV.5. H thng óng r n.

Trong phng pháp qun si h thng óng r n óng mt vai trò quan tr ng.

thng nha phi c chn phù hp vi thi gian óng r n. Mt s

phng pháp thông dng s dng óng r n là:Lò, èn, hi, vi sóng, du

nóng...

IV.5.1 Lò: sn phm sau khi qun xong c cho qua lò liên tc thi gian và

nhit xác nh tu thuc vào tng h nha.

V. c im a ph ng pháp qun s i

V.1. c m :

Quá trình sn xut c t ng hóa cao.

S sp t si có tính u n cao, sp xp ht lp này n lp khác, ht

phn này n phn khác.







Trang 151

Kh nng s dng si liên tc trên tòan b mt vt liu và có th nh

ng si theo hng ca ti tr ng.

Có th làm c các sm phm ln dng tròn xoay.

Làm c sn phm có lng si cao.

Giá thành thp khi làm vi s lng nhiu.

ây là phng pháp chính xác to ra vt liu có nhiu lp.

Sn phm kháng n mòn tt, tính cht n tr tt.

ây là phng pháp tt sn xut nhng sn phm dng tròn xoay ( nh

ng, tube, bình, thùng cha…) vi bn r t cao vì si dng liên tc.

Có th sn xut nhng b phn có nhng hình dng mà có nhng phn ct

nhau không u (nh dng ng hình ch nht, vuông ).

Si c kéo cng trong quá trình qun, do ó làm gim bt khí --> sn

phm có c tính tt.

kéo si và góc qun si có nh hng nhiu n bn c ca sn

phm.

Chi phí u t vn cao.

Yêu cu máy móc thit b phc tp.

Khó khn qun dc tr c lõi quay.

Khi qun nhng góc cong thì khó khn

Thay i ng dn si khó

Hình dáng sn phm phi ging vi lõi qun có th tháo ra.

Thay i bn cha nha nhúng si khó.

Phi có lõi cun, u này phc tp vàgiá thành cao khi sn xut s lng

ít.

B mt ngòai không láng, gây cn tr v mt khí ng.

c m c a wet winding :

nht nha thp







Trang 152

Thi gian sng ca nha dài

Nha có th b gel trên ng dn ti lõi qun.

Aûnh hng môi tr ng.

Quá trình mt giai an, giá thành gim. u ch nh nha khó.

K hach tr n nha phi theo s hat ng ca máy.

c m C a Dry Winding :

nht nha cao.

óng r n t t.

Không phi tr n nha theo k hach ca máy hat ng. Tc sn xut t ng hóa cao hn.

Giá thành cao hn.

Yêu cu lèn vt liu vào cun prepreg.

V.2. L nh Vc ng Dng :

o Sn xut nhng thùng chu áp sut hình tr , hình cu. Làm sn phm dng

ng, các ng dn Oxy, gas và khí khác.

o Làm v ng c phn lc, cánh máy bay tr c thng, các b phn ca tàu v

tr .

o Nhng thùng cha r t ln t ngm di t ( cha xng, du, mui,

acid, kim, nc v.v…)

o Có th làm nhng cu trúc i xng tr c nh nhng sn phm dng lng

tr , hoc nhng c cu phc tp hn nh : c ni T, co ni có th c

cun trên nhng máy c trang b nhit và t do thích hp.

o Nhng máy cun hin i c vn hành vi nhit và t do cao hn

to ra nhng lp gia cng chính xác.

o Nhng sn phm ng bng vt liu composite c sn xut theo phng

pháp Filament Winding c thay th tt hn cho ng thép và ng kim lai,






c s dng trong ngành cp nc, gas và xng du vì nó chu môi tr ng

t.composite

o Vic nâng cp và sa cha tt c các ng ng trong ô th dn nc

và h thng cng rãnh là r t cn thit. ng bng vt liu composite làm vic

lâu bn, không b n mòn, gim s phá hy ng ng ngay c áp sutcao.


Documents

Giáo trình Công nghệ composite