Đề tài Công nghệ pultrusion

PULTRUSION GIANG NGỌC HÀ V0500719 BÙI QUANG NAM V0501724 NGUYỄN THANH BÌNH V0500208 PHAN ĐẶNG PHƯỚC VĨNH V0503571 ĐÀO NGỌC LÂM V0501399 HỒ CHẦU BẢO V0500140 PHẠM VŨ V0503604 CAO VÕ HOÀNG THANH V0502518 NGUYỄN PHÚ NGỌC V0501847 THANG PHÚ TÂN V0502505 Pultrusion là gì ?? Hiểu gần đúng : Pultrusion = pull + extrusion Đặc điểm công nghệ pultrusion : Là qui trình LIÊN TỤC, tự động . Sản phẩm dạng PROFILE ( thanh chữ U, chữ I…) có tính chất vật lý, hóa học tốt => thay thế vật liệu truyền thống như sắt thép, nhôm, gỗ trong nhiều ứng dụng. Tỉ lệ phế liệu thấp Khả năng lựa chọn cái loại nhựa, vật liệu gia cường…cũng như cường độ lao động, giá thành khuôn…có thể điều chỉnh trong khoảng RỘNG Mô hình thực tế của máy pultrusion Qui trình Pultrusion chế tạo thanh dầm Ứng dụng của composite pultrusion Kết cấu công trình xây dựng VL truyền thống : - Thép kết cấu. Ưu điểm sản phẩm pultrusion : Độ bền uốn, bền kéo Chống phá hủy mỏi. Dễ thi công lắp đặt. Bền môi trường. RẺ HƠN Tay vịn cầu thang ngoài trời Kết cấu cầu tải trọng nhẹ Yêu cầu : VL nhẹ, dễ thi công nơi hiểm trở. Bền cơ học. Bền môi trường Chi phí lắp đặt =>Vật liệu truyền thống nào thỏa mãn ? Làm cột buồm cho tàu thuyền Tấm lợp trần nhà & tấm lót sàn chịu lực Làm cán – vật dụng gia đình, vật dụng thể thao Dây cáp treo Thiết kế nội thất trong máy bay Tỉ lệ độ bền / trọng lượng > Al !!!! Kết cấu giàn khoan PULTRUSION QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ QUY TRÌNH CƠ BẢN Nguyên liệu sử dụng Vật liệu gia cường : Sợi thủy tinh Sợi cacbon Sợi aramid Ở các dạng roving,mat,… Vật liệu nền: Yêu cầu: độ nhớt thấp có khả năng đóng rắn nhanh Nhựa Polyester(thường sử dụng nhất) Nhựa Vinyl ester Nhựa epoxy BỘ PHẬN CẤP SỢI é Là bộ phận cung cấp sợi và vải mat cho quá trình đùn, gồm các kệ,khay chứa cuộn sợi và cuộn vải mat CÁC LOẠI KỆ NẠP SỢI Dạng bàn Dạng kệ sách CÁCH NẠP SỢI Nạp sợi từ trong tâm cuộn: +Có thể dễ dàng chuyển từ cuộn sợi này sang cuộn sợi khác để nạp sơi được liên tục và có hiệu suất sản xuất cao +Tổn thất sợi nhỏ +Kệ đơn giản và không yêu cầu cao về độ căng của sợi khi kéo +Sợi nạp có một độ xoắn khi kéo ra khỏi cuộn Nạp sợi từ biên của cuộn : +Không thể chuyển từ cuộn đang nạp sang cuộn thay thế , tốn thêm thời gian sản xuất. +Phải bỏ lõi cuộn sợi sau khi sử dụng ( lõi cuốn theo Phương pháp tâm có thể quấn lại cuộn mới và nạp tiếp) +Tốn nhiều sợi hơn +Cần các lõi quay được chế tạo riêng cho phương pháp này +Cần biện pháp và thiết bị phức tạp để khống chế lực căng sợi +Sợi kéo không bị xoắn KỆ NẠP VẢI MAT Yêu cầu như kệ nạp sợi, tuy nhiên phải chú ý tới kích thứơc và không gian kệ do cuộn màng lớn hơn nhiều.Đòi hỏi không gian để chứa cuộn thay thế và không gian để thực hiện việc thay thế lớn hơn.Nếu không đáp ứng được không gian này thì phải thực hiện việc nạp màng gián đọan và mất thời gian , giảm năng suất đáng kể do việc thay cuộn màng rất tốn thời gian. CÁCH NỐI SỢI Nút thắt Bện không khí Hóa chất Buộc máy BỘ PHẬN TẨM NHỰA Gồm 2 loại : Sử dụng bể nhựa(dip bath) : hay sử dụng nhất Injection pultrusion Bể nhựa(dip bath) Đây là phương pháp được sử dụng nhiều nhất Rất thích hợp để làm các sản phẩm có dạng lớp Ưu điểm : đơn giản Nhược điểm : Giới hạn về thời gian sống của nhựa Bay hơi,độc hại Khi tăng tốc độ kéo sẽ bị cản trở thủy lực bởi độ nhớt của nhựa Tốn nhiều thời gian công sức để thay thế loại nhựa khác Injection pultrusion Nhựa được đưa trực tiếp vào khuôn dưới áp suất Có nhiều lỗ rổng Có sử dụng buồng tách khí nâng cao chất lượng Ưu điểm: Khắc phục được nhược điểm của bể nhựa : ko bị bay hơi,không bị giới hạn về thời gian sống của nhựa(do chất đóng rắn và nhựa tách biệt nhau) Không có sự cản thủy lực của bể nhựa Khuyết điểm : Khuôn có cấu tạo phức tạp,nhiều biến số phải kiểm soát Sự thâm nhập của nhựa khó khăn hơn KHUÔN ĐỊNH HÌNH(PREFORM) Sợi sau quá trình tẩm nhựa sẽ qua khuôn định hình Trong pp RIM Pultrusion thì sợi được tẩm nhựa ngay trong khuôn định hình Thường đặt gần cổng vào khuôn gia nhiệt Thường làm bằng Teflon, polyethylene,thép hợp kim,thép không gỉ,… Mục đích : Loại ra phần nhựa thừa Kết khối nhựa và sợi thành hình dạng giống với profile trong khuôn gia nhiệt Tăng sự thoát khí và thấm ướt Giảm áp lực lên khuôn gia nhiệt. KHUÔN GIA NHIỆT(HEATED DIE) Đây là khâu tiến hành đóng rắn định hình sản phẩm Có 3 yếu tố cần lưu ý trong thiết kế và sử dụng khuôn là Vị trí đặt và cố định khuôn trong suốt quá trình Phương pháp gia nhiệt cho khuôn Cấu trúc và vật liệu làm khuôn Vị trí và cố định khuôn Cần phải cố định khuôn để chống lại lực kéo Phải được bố trí sao cho sản phẩm được kéo dọc theo trục của khuôn Gia nhiệt cho khuôn Đây là một trong những thông số quan trọng cần lưu ý Nhiệt độ ở đầu khuôn nhỏ sau đó tăng dần Có thể gia nhiệt bằng điện hoặc dầu nóng Hạn chế: Phải có thời gian để nhiệt truyền từ bề mặt vào trong sản phẩm Sản phẩm thành dày thì khâu gia nhiệt chậm,giảm năng suất Khó tăng nhiệt độ vì dễ làm quá nhiệt bề mặt Cải tiến : Sử dụng bộ phận gia nhiệt sơ bộ bằng sóng cao tần(ko sử dụng được cho sợi cacbon) Vật liệu và thiết kế khuôn Có thể sử dụng khuôn một hoặc nhiều lổ rổng Vật liệu làm khuôn có thể là thép công cụ,hoặc thép hợp kim đã được tôi cứng Phải có thành dày để gia nhiệt được đồng đều hơn và tránh sự biến dạng khi gia nhiệt Bề mặt trong phải cứng vì phải chịu đựng sự mài mòn do kéo sản phẩm xuyên qua khuôn BỘ PHẬN KÉO Khoảng cách 3m hoặc nhiều hơn giữa lỗ thoát khuôn và thiết bị kéo cho phép sản phẩm ra nguội đi đáp ứng đủ độ bền để chống lại lực kẹp. Có các loại thiết bị kéo : Thiết bị kẹp gián đoạn chuyển động qua lại: 1 hàm kẹp Gồm các bước kẹp – kéo – thả – trở lại. Trong suốt khoảng thời gian trở lại, phần sản phẩm kéo sẽ đứng yên cho tới khi hàm kẹp trở lại vòng kẹp và kéo. Thiết bị kẹp liên tục chuyển động qua lại: (được dùng nhiều nhất)‏ Các bước kẹp – kéo – thả – trở lại được đồng bộ giữa 2 hàm kẹp để tạo 1 chuyển động kéo liên tục. Thiết bị kéo dây đai liên tục: 2 dây đai chuyển động liên tục Vùng tiếp xúc giữa dây đai kéo nói chung dài hơn thiết bị kẹp, giúp cho việc phân bố đều ứng suất trên sản phẩm. BỘ PHẬN CẮT BỘ PHẬN CẮT Phân loại: Radial saw: lưỡi cưa di chuyển thuận tiện cho quá trình pultrusion liên tục Stable saw: lưỡi cưa cố định nên dùng cho quá trình pultrusion gián đoạn Cả 2 loại trên đều có thể cắt bằng các wet-cut (có sử dụng nước) hoặc dry-cut BỘ PHẬN CẮT Lưỡi cưa: thường làm bằng các vật liệu cứng thường sử dụng là kim cương Đối với sợi thủy tinh hoặc cacbon: dùng lưỡi cưa bằng kim cương Đối vối sợi aramid: dùng lưỡi cưa bằng kim cương hoặc dùng tia nước áp lực cao Lý do: sợi aramid có đặc tính là dai hơn sợi cacbon và thủy tinh BỘ PHẬN CẮT Các bộ phận khác của cut-off station Bàn trượt BỘ PHẬN CẮT Kẹp ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA PULTRUSION ƯU ĐIỂM Khả năng nạp liệu lớn Hàm lượng nhựa được điều chỉnh chính xác Sản xuất liên tục, năng suất cao, dễ cơ khí hóa, tự động hóa Sản phẩm bền kéo và bền uốn tốt, kháng va đập tốt Thích hợp cho các sản phẩm có dạng profile Tỷ lệ phế liệu thấp (hiệu suất 95%, trong khi của layup là 75%) Sự phân bố của vật liệu gia cường với vị trí chính xác Bề mặt sản phẩm trơn láng cả hai mặt Hàm lượng sợi tăng cường có thể sử dụng nhiều (50% về thể tích, 70% về khối lượng) KHUYẾT ĐIỂM Sản phẩm phải có tiết diện không đổi Khâu gom sợi cũng như khâu kéo có thể làm tăng sự ma sát, làm sợi và nhựa bị nén, gây gãy đứt,… Kháng xé kém Do sản xuất liên tục nên đòi hỏi các thiết bị phải gia công chính xác, các khâu phải hoạt động đồng bộ SO SÁNH VỀ CHU KỲ SẢN XUẤT Chu kỳ ngắn SO SÁNH VỀ GIÁ CẢ Giá thành thấp SO SÁNH VỀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA MỖI PHƯƠNG PHÁP