You are here: Home » Khuôn nhựa » Khuôn thổi » Các bộ phận thường thấy trong khuôn phun thổi

Các bộ phận thường thấy trong khuôn phun thổi

Đúc phun thổi cần hai loại khuôn: một cho phôi (preform/parison) và một để đúc chai. Khuôn sơ bộ cho phôi gồm có lòng khuôn, ống phun, vòng cổ và bộ trục lõi. Khuôn đúc gồm có lòng khuôn hình chai, vòng cổ và chốt đáy (xem các Hình 6-10)

Thiết kế lòng khuôn phôi cần đảm bảo 4 quy tắc hay ràng buộc cơ bản. Quy tắc thứ nhất liên quan trục lõi hay là tỉ lệ chiều dài so với đường kính của lòng khuôn, lý tưởng là khoảng 10:1 hay thấp hơn. Tỉ lệ này thường dựa vào chiều cao tổng thể và đường kính của vòng cổ chai. Nó đảm bảo chuyển vị của trục lõi do tác động của áp lực phun là nhỏ nhất, và nhờ đó tạo ra một lớp vỏ dày đều và nóng đều. Tỉ lệ cao cũng được dùng, nhưng thường sẽ đòi hỏi phải có chốt trượt để tạm thời cố định tâm của phần đáy lõi trong quá trình phun.

Quy tắc thứ hai liên quan tỉ lệ giữa kích thước phôi nhựa dẻo với kích thước lớn nhất của chai, gọi là tỉ lệ blow-up, lý thưởng là 3:1 hay thấp hơn. Phần lớn thì tỉ lệ này dựa trên đường kính chai lớn nhất, bề rộng, hay sâu và dường kính vòng cổ. Đảm bảo tỉ lệ này giúp duy trì tiết diện chai đều và đồng nhất. Nếu tỉ lệ này cao, parison có khuynh hướng trôi nổi trong quá trình giãn nở và làm tăng xác suất vỏ chai bị lệch tâm.

 

phunthoi1

Hình. 6.   Kiểu thường thấy của trục lõi thổi từ dưới và các thành phần chính. Cơ chế của đỉnh trục giúp đóng đường vào của không khí trong chu kỳ parison-phun được phóng to ở bên phải (17). Hình của Courtesy of Plastic Engineering.

 

phunthoi2

Hình. 7.    Hình cắt của một trong hai nửa lòng khuôn parison, với vòi phun và chi tiết vòng cổ

 

phunthoi3

 

 

Hình. 8.    Cụm chưa bộ phận gia nhiệt parision của khuôn. Mỗi đầu phun được kẹp với một khối manifold, nơi chưa của kênh dẫn nóng.

Quy tắc ba liên quan bề dày thành lớp parison, lý tưởng là từ 2 đến 5 mm. Nếu lớp thành này dày quá 6 mm sẽ khó để kiểm soát nhiệt độ và phát sinh những ứng xử khó đoán trong quá trình giãn nở. Bề dày lớp thành nhỏ hơn 2 mm cũng sẽ nảy sinh vấn đề khó đoán. Với một trọng lượng cho trước, thành mỏng sẽ làm tăng diện tích bề mặt và do đó có thể vượt quá năng lực máy ép.

 

phunthoi4

 

 

Hình. 9.    Hình chiếu phân rã của 1 nửa khuôn đùn thổi.

 

phunthoi5

Hình. 10.    Một bộ khuôn dùng cho sản xuất, được định vị và canh chỉnh với các lòng khuôn đùn thôi.

Một ưu điểm quan trọng của đúc phun thổi là thiết lập được đường kính và chiều dài của parison bằng cách tạo hình lòng khuôn parison hay trục lõi, hay cả hai. Điều này đặc biệt quan trọng với chai hình oval và kéo theo đó là quy tắc thứ 4: trong một tiết diện hình vành khăn, phần dày nhất không được dày quá 30% so với phần mỏng nhất.  Nói chung, việc tạo hình sẽ được thực hiện trong lòng khuôn và trục lõi có dạng tròn xoay. Với tỉ lệ cao, việc điền vật liệu trong quá trình phun gây ra vết hàn thẳng đứng trong chai. Để tránh trường hợp này, hệ số oval của chai bị ràng buộc ở mức 2:1, nghĩa là chiều rộng không được vượt quá 2 lần chiều dài.

Trong thiết bị nhiều lòng khuôn, mỗi lòng khuôn parison được lắp một ống phun có kích thước nhỏ dần. Dòng vật liệu phun vào được cân bằng, cho phép mỗi lòng khuôn được bơm vật liệu với tốc độ như nhau.

Vòng cổ có 4 chức năng: (1) tạo hình hoàn thiện hay ren cổ chai; (2) vì nó là phần gắn thêm nên chi phí rẻ, dễ dàng thay đổi hay kiểu dáng; (3) nó giữ cố định tâm và định vị trục lõi bên trong lòng khuôn parison; (4) nó đảm bảo thông khí và thoát nhiệt.

Trong quy trình, vùng cổ của ống parision phải được giữ nguội để giữ nguyên hình dạng; phần còn lại của parison được giữ nóng để sau đó giãn nở trong lòng khuôn chai. Tùy vào loại vật liệu nhựa đem đúc, nhiệt độ của parison sẽ từ 65 tới 135◦ C. Vòng cổ sẽ được giữ lạnh ở 5◦ C. Các đường dẫn nước của lòng khuôn và vòng cổ thương được khoan càng sát nhau càng tốt, vuông góc với trục của lòng khuôn. Nước chảy từ lòng khuôn này tới lòng khuôn khác.

Hệ thống trục lõi cũng có 4 chức năng: (1) tạo hình bên trong của ống parison; (2) nâng đỡ parison hay chai trong quá trình vận chuyển; cung cấp van để đưa không khí vào làm giãn nở ống parison (van nằm ở phần vai hai phần đỉnh, tùy hình dạng chai hay tỉ lệ giữa chiều dài trục lõi với đường kính; chai có phần miệng rộng, tức là, trục lõi có tỉ lệ chiều dài so với đường kính nhỏ, thường được trang bị van ở vai); (4) nó có một rãnh “thổi phụ”. Rãnh hình vành khăn này có vị trí gần cán, sâu khoảng 0.1-0.25 mm, cần thiết để khóa parison lại, ngăn chặn thất thoát khí trong quá trình thổi và loại bỏ sự co rút đàn hồi khi vận chuyển từ lòng khuôn này sang lòng khuôn khác.

Nhiều loại vật liệu khác nhau được dùng để chế tạo lòng khuôn parison và trục lõi. Với loại nhựa polyolefin không cứng, lòng khuôn parison được làm bằng thép công cụ hóa cứng trước P-20 với độ cứng 31-35 HRC. Với nhựa cứng, lòng khuôn parison được làm từ thép công cụ A-2, tăng cứng đến 52-54 HRC. Vòng cổ cho hầu hết các loại nhựa được làm bằng thép công cụ A-2. Trục lõi, để có giới hạn bền cao hơn, được làm bằng thép công cụ L-6, tăng cứng đến 52-54 HRC. Trong mọi trường hợp, bề mặt lòng khuôn được đánh bóng và mạ chromium, ngoại trừ vòng cổ cho nhựa polyolefin, vốn thỉnh thoảng được phun cát Số120 grit.

Lòng khuôn quy định hình dáng sau cùng của chai. Ràng buộc duy nhất về thiết kế là độ rộng lòng khuôn không vượt quá hai lần chiều dài. Để bù vào phần co ngót sau khi ép khuôn, kích thước lòng khuôn thường được làm lớn hơn một chút. Mức độ co ngót riêng thay đổi tùy vào loại nhựa nguyên liệu và điều kiện chế tạo. Với nhựa polyolefin không cứng, co ngót vào khoảng 1.6 tới 2%; với nhựa cứng, cần cộng thêm 0.5% co ngót nữa. Độ co ngót thường được tính cao hơn một chút khi tính kích thước cho phần cổ so với phần thân.

Ống thông gió được đặt dọc theo bề mặt tách khuôn để thoát phần khí bị kẹt lại giữa phần parison giãn nở với lòng khuôn. Nếu phần này quá sâu, một vết lỗi nghiêm trọng sẽ hằn lên chai. Vì áp lực khí khi đúc phun thổi vào khoảng 1 MPa (145 psi), ống thông gió phải  có độ sâu ít hơn 0.05 mm.

Vòng cổ được dùng trong lòng khuôn chai theo cách tương tự như trong lòng khuôn parison, dù chúng không tương đồng. Đường kính ren trong lòng khuôn chai lớn hơn trong lòng khuôn parison khoảng 0.05-0.25 mm. Không giống vòng cổ của parison, vòng cổ chai không tạo hình chi tiết hoàn thiện mà chỉ bảo vệ phần cổ đã-được-tạo-hình. Kích thước tăng thêm tạo ra một khoảng hở, giảm khả năng vặn xoắn, méo mó.

Chốt đáy tạo hình phần đáy bình chứa; trong một số loại khuôn, phần này phải tháo rời được. Nói chung, phần đáy của chai polyolefin có thể được kéo ra không cần phụ trợ nếu chiều cao dưới 5 mm. Với nhựa cứng, chiều cao giảm còn 0.8 mm. Khi cần phụ trợ, một piston khí, cơ cấu cam hay lò xo sẽ được sử dụng.

Nhôm, thép hay beryllium-đồng sẽ được dùng để làm lòng khuôn chai và vòng cổ. Với nhựa polyolefin, nhôm Số 7075, cũng như QC-7 sẽ được dùng. Bề mặt thường được gia công tinh bàng cách phun cát Số 120 grit, giúp tăng việc thoát khí. Với nhựa cứng, thép công cụ A-2 tăng cứng đến 52-54 HRC sẽ được dùng. Bề mặt hoàn thiện sẽ được đánh bóng bằng lớp mạ chromium. Beryllium-copper được dùng cho các chi tiết nhỏ. Tương tự như với lòng khuôn parison, các đường dẫn nước được khoan càng sát càng tốt và vuông góc với trục lòng khuôn.

Ổng parison và khuôn thổi chai được gắn vào bộ gá, bộ gá lại được gắn vào trục lăn của máy. Định vị theo hai hướng, trục trên và trục dưới, được dùng để định vị lòng khuôn một cách chính xác. Các điểm dẫn hướng và ống lót đảm bảo căn chỉnh chính xác vị trí hai trục. Để đẩy nhanh chu trình làm việc, cả bộ gá sẽ được đổi khi thay đổi công việc. Sẽ là sai lầm nếu muốn tiết kiệm bằng cách dùng lại bộ gá cho khuôn khác.

Công cụ dùng trong ép khuôn nhựa kiểu phun thổi phải được thiết kế với dung sai nhỏ, đến mức ±0.015 mm,  nếu không chất lượng chai không đồng đều. Ví dụ, các trục lõi phải được lắp sát nhau đằng trước và đằng sau, bên trái và bên phải đường tâm của parison và lòng khuôn chai. Nếu chật quá, khuôn có thể bị hư hại hoặc dây chuyền bị kẹt. Nếu lỏng quá, nhựa nguyên liệu có thể văng ra phần chuôi trục lõi, hoặc trục lõi bị lệch gây ra tình trạng lớp vỏ không đều. Thêm nữa, nhiều chi tiết và cấu kiện lắp khuôn phải khớp nhau và thay đổi được. Nhiều trục lõi phải khới với hốc của parison hay lòng khuôn chai. Những trục lõi này được xếp chồng nhau trên một face bar. Rõ ràng, nhu cầu về độ chính xác là yếu tố quyết định đến chi phí cao của công cụ đúc kiểu phun thổi. Tuy nhiên, nếu được lắp chính xác, quy trình đúc phun thổi có thể tạo ra sản phẩm chất lượng cao và không nảy sinh vấn đề. Các công cụ bổ sung để lắp đặt máy đúc phun thổi sẽ bao gồm tấm kéo tách (stripper plate) (xem Hình 11 và 12) để kéo tách bình chứa đã được tạo hình xong ra khỏi trục lõi. Cần kéo tách gồm có phần đế và tấm kéo tách cộng thêm trục vít và vòi rửa. Trong hầu hết các máy, cần kéo tách có thể quay 90◦  xuống dưới để đặt sản phẩm vào băng chuyền. Khối này được gọi là khối stripper/tipper.

 

 

 

phunthoi6

Hình 11: Tháo sản phẩm

phunthoi7 phunthoi8

Hình 11 cho thấy chai thổi xong được lấy ra nhờ cần kéo tách, và khi chai được đặt vào thùng chứa hay băng tải, cần kéo tách này sẽ lặp lại chu kỳ. Hình 13 trình bày face bar được gắn vào bàn quay (máy 3 cụm cần có 3 face bar và máy 4 cụm cần 4 face bar) để giữ các trục lõi.

Hình 14 biểu diễn tấm giữ dùng để giữ bên hông phần chuôi trục lõi và giữ trục lõi ở đúng vị trí đối với face bar. Trong vài trường hợp, có thể do trục lõi bị hư hải, có thể cần phải dùng chốt chặn. Tuy nhiên bộ chia nhựa (manifold) cũng cần được lắp vào.

Bằng cách xem xét những công cụ thiết yếu cho việc ép khuôn bằng phun thổi, ta có thể dễ dàng hiểu vì sao nó đắt tiền hơn ép khuôn bằng đùn thổi. Tuy nhiên, quy trình phun thổi tạo ra các bình chứa dung tích lớn, không có mảnh vụn thừa, có phần cổ được gia công tinh tốt nhất về kích thước và độ chi tiết trong ngành đúc thổi. Các lọ lăn khử mùi là minh chứng cho khẳng định này.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>