Cổng trong khuôn nhựa là một đường dẫn ngắn, hẹp nối giữa đường dẫn và khoang khuôn, đóng vai trò là lối vào để phun nhựa vào khoang. Hình dạng, số lượng, kích thước và vị trí của cổng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của bộ phận nhựa. Vì vậy, lựa chọn cổng là một khía cạnh quan trọng của thiết kế khuôn nhựa. Phần sau đây giới thiệu các cổng từ một số khía cạnh.
I. Chức năng chính của Cổng:
1. Sau khi khoang được lấp đầy, chất tan chảy sẽ đông đặc lại ở cổng, ngăn chặn dòng chảy ngược.
2. Tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ vật liệu đuôi cổng.
3. Đối với khuôn nhiều{1}}khoang, nó kiểm soát vị trí của đường hàn.
II. Các loại cổng
Cổng thường được phân thành hai loại: cổng không hạn chế và cổng hạn chế. Các cổng hạn chế được chia thành ba loạt: cổng phụ, cổng điểm và cổng vòng đĩa.
2.1 Cổng không hạn chế
Cổng không hạn chế còn được gọi là cổng trực tiếp (như trong Hình 1). Đặc điểm của nó bao gồm dòng nhựa nóng chảy trực tiếp vào khoang khuôn, tổn thất áp suất thấp, tốc độ nạp nhanh và đúc dễ dàng, khiến nó phù hợp với nhiều loại nhựa khác nhau. Nó mang lại những ưu điểm như truyền áp suất tốt, giữ áp suất mạnh và bù co ngót, cấu trúc khuôn đơn giản và nhỏ gọn cũng như sản xuất dễ dàng. Tuy nhiên, việc tháo cổng rất khó và dấu cổng rất rõ ràng; sự tập trung nhiệt gần cổng dẫn đến quá trình đông đặc chậm, dễ sinh ứng suất bên trong lớn và dễ gây ra hiện tượng co ngót hoặc lõm bề mặt. Nó phù hợp với các bộ phận bằng nhựa lớn và các bộ phận bằng nhựa có thành dày-.
Hình 1: Loại cổng trực tiếp
2.2 Cổng hạn chế
Khoang khuôn và đường dẫn được nối với nhau bằng một kênh có khoảng cách rất ngắn ở một đầu và một mặt cắt ngang nhỏ. Kênh này được gọi là cổng hạn chế, có thể hạn chế độ dày cổng và đông cứng nhanh chóng. Các loại cổng hạn chế chính là:
2.2.1 Cổng điểm
Cổng điểm là cổng hình tròn có kích thước mặt cắt ngang rất nhỏ (như minh hoạ trong Hình 2).
Đặc điểm của cổng điểm là:
1. Ít hạn chế hơn về vị trí cổng;
2. Dư lượng tối thiểu sau khi tháo cổng, không ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài của bộ phận nhựa;
3. Cổng có thể tự động ngắt trong quá trình mở khuôn, tạo điều kiện cho hoạt động tự động;
4. Ít căng thẳng hơn do bổ sung nguyên liệu từ các phụ kiện cổng.
Những nhược điểm là:
1. Mất áp suất cao hơn; khuôn phải sử dụng cấu trúc khuôn ba{1}}tấm, dẫn đến cấu trúc khuôn phức tạp và yêu cầu cơ chế phân chia tuần tự. Nó cũng có thể được áp dụng cho hai-cấu trúc khuôn dạng tấm không có đường dẫn.
Hình 2. Các loại cổng điểm
2.2.2 Cổng chìm
Cổng chìm phát triển từ cổng điểm. Các đường chạy của chúng nằm trên bề mặt phân khuôn, và cổng chìm bên dưới bề mặt phân khuôn, đi vào khoang theo một góc. Bên cạnh việc sở hữu những đặc điểm của cổng điểm, cổng chìm thường nằm ở bề mặt bên trong hoặc mặt bên của phần nhựa nên không ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài của nó. Bộ phận nhựa và đường dẫn được trang bị cơ cấu đẩy, tự động cắt cổng khi khuôn mở ra, vật liệu đông đặc trong đường dẫn tự động rơi ra.
Hình 3. Cổng chìm bên ngoài
Hình 4. Cổng chìm bên trong
2.2.3 Cổng phụ
Các cổng bên, còn được gọi là cổng cạnh, thường nằm trên bề mặt phân khuôn, đi vào từ phía bên ngoài của khoang (phần nhựa) (như trong Hình 5). Các cổng bên thường là các cổng có mặt cắt ngang hình chữ nhật-, cho phép điều chỉnh tốc độ cắt một cách thuận tiện trong quá trình đổ đầy khuôn và thời gian đóng cổng; do đó, chúng còn được gọi là cổng tiêu chuẩn. Cổng bên được đặc trưng bởi hình dạng mặt cắt ngang đơn giản, dễ gia công và khả năng gia công chính xác. Họ cung cấp vị trí cổng linh hoạt để cải thiện việc đổ đầy khuôn. Việc sửa chữa có thể được thực hiện mà không cần tháo khuôn ra khỏi máy ép phun. Việc loại bỏ cổng rất thuận tiện và để lại dấu vết tối thiểu. Các cổng bên đặc biệt thích hợp cho các khuôn hai-đĩa nhiều{10}}khoang. Tuy nhiên, chúng dễ tạo ra các đường hàn, lỗ khóa và chỗ lõm trên các bộ phận đúc, dẫn đến mất áp suất phun đáng kể và khả năng thông hơi kém đối với các bộ phận có hình dạng vỏ.
Hình 5: Các loại cổng phụ cơ bản
2.2.4 Cổng chồng chéo
Cổng chồng hay còn gọi là cổng xếp, về cơ bản giống như cổng phụ, nhưng cổng không nằm ở một bên của khoang mà ở một bên của khoang (như trong Hình 6). Chúng là những cổng va đập điển hình, ngăn chặn hiệu quả dòng chảy của nhựa nóng chảy. Tuy nhiên, điều kiện đúc không phù hợp có thể gây ra các vết rỗ trên bề mặt ở cổng. Việc tháo cổng rất khó khăn và để lại dấu cổng đáng chú ý trên bề mặt bộ phận đúc.
Hình 8. Loại cổng chồng chéo cơ bản
2.2.5 Cổng hình quạt-
Cổng hình quạt là một cổng mở rộng dần, một biến thể của cổng phụ, thường được sử dụng để đúc các bộ phận bằng nhựa rộng, dạng tấm-(như trong Hình 7). Cổng dần dần mở rộng dọc theo hướng cấp liệu và độ dày của nó giảm dần đến điểm mỏng nhất. Nhựa nóng chảy được phân bố đều theo chiều rộng, giảm ứng suất bên trong phần nhựa và giảm thiểu cong vênh; nó cũng giúp khoang thông hơi tốt và tránh không khí bị mắc kẹt. Tuy nhiên, việc tháo cổng rất khó khăn, để lại dấu vết dễ nhận thấy.
2.2.6 Cổng khe phẳng
Còn được gọi là cổng tấm, đây là một biến thể khác của cổng phụ, thường được sử dụng để đúc các bộ phận bằng nhựa lớn, phẳng (như trong Hình 8). Kênh phân phối của cổng song song với cạnh của khoang, gọi là rãnh song song, có chiều dài có thể lớn hơn hoặc bằng chiều rộng của phần nhựa. Nhựa nóng chảy đầu tiên được phân bố đều trong rãnh song song, sau đó chảy song song với vận tốc tuyến tính thấp hơn, đi vào khoang đồng đều. Do đó, ứng suất bên trong phần nhựa thấp, giảm hiện tượng cong vênh do định hướng ứng suất và khả năng thông hơi của khoang tốt. Tuy nhiên, việc dỡ bỏ cổng tốn nhiều công sức-và để lại dấu vết đáng chú ý.
2.2.7 Cổng đĩa
Cổng đĩa được sử dụng cho các chi tiết nhựa hình trụ có lỗ bên trong lớn, hoặc các chi tiết nhựa có lỗ bên trong hình vuông lớn (như hình 9). Cổng nằm xung quanh toàn bộ chu vi của lỗ bên trong. Nhựa nóng chảy đi vào khoang từ chu vi của lỗ bên trong với tốc độ xấp xỉ nhau, ngăn chặn các đường hàn hình thành trên phần nhựa, đảm bảo ứng suất đồng đều lên lõi và cho phép không khí thoát ra tuần tự. Cổng đĩa hiếm khi được sử dụng cho các sản phẩm của chúng tôi.
Hình 7 Hình dạng cơ bản của cổng hình quạt
Hình 8 Hình dạng cơ bản của cổng xẻ-phẳng
Hình 9 Dạng cơ bản của cổng đĩa
2.2.8 Cổng tròn
Các cổng tròn được đặt ở mặt ngoài của khoang hình trụ, đồng tâm với nó. Vì vậy, chúng được gọi là cổng tròn ngoài và vị trí cổng của chúng tương ứng chính xác với cổng đĩa bên trong (như trong Hình 10). Thích hợp cho các bộ phận bằng nhựa hình ống dài, có thành mỏng. Do nhựa nóng chảy đi vào khoang đều xung quanh lõi nên độ lấp đầy đồng đều, thông hơi tốt và không có đường hàn trên bộ phận. Tuy nhiên, việc tháo cổng rất khó khăn và dấu cổng rõ ràng còn sót lại ở bên ngoài bộ phận. Cổng tròn chủ yếu được sử dụng trong các khuôn nhỏ, nhiều{7}}khoang.
Hình 10: Dạng cơ bản của cổng tròn
2.2.9 Cổng nan và cổng vuốt
Cổng nan hoa có phạm vi ứng dụng tương tự như cổng đĩa và cũng phù hợp với các bộ phận bằng nhựa có lỗ bên trong hình chữ nhật. Nó thay đổi toàn bộ nguồn cấp theo chu vi thành một số đoạn cấp liệu hình cung nhỏ hoặc thẳng, vì vậy nó có thể được coi là một cổng bên trong. Loại cổng này dễ dàng tháo lắp, ít vật liệu đông cứng trong đường dẫn, phần trên của lõi được định vị, làm tăng độ ổn định của lõi. Tuy nhiên, các đường hàn trên bộ phận ảnh hưởng đến độ bền và chất lượng bề ngoài của nó (như trong Hình 11).
Cổng vuốt là một biến thể của cổng nan hoa, có thanh dẫn trên mặt cắt ngang{0}}hình côn của lõi. Nó chủ yếu được sử dụng cho các bộ phận nhựa hình ống dài có lỗ nhỏ bên trong hoặc các bộ phận nhựa có yêu cầu độ đồng trục cao.
Hình 11. Các dạng cơ bản của nan hoa-Loại và móng vuốt-Cổng loại
III. Lựa chọn vị trí cổng
Vị trí và số lượng cổng thường quyết định chất lượng hình thức và tính năng của sản phẩm. Vì vậy, khi lựa chọn vị trí và số cổng cần lưu ý những điểm sau:
1. Cổng phải được đặt ở vị trí cho phép lấp đầy tất cả các góc của khoang cùng một lúc.
2. Nhựa được bơm vào khoang phải duy trì tốc độ dòng chảy đồng đều và ổn định ở tất cả các giai đoạn của quá trình ép phun.
3. Cổng phải được đặt ở phần dày hơn của thành sản phẩm, cho phép chất nóng chảy chảy từ phần dày sang phần mỏng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bổ sung nguyên liệu và đảm bảo điền đầy khuôn.
4. Nên chọn vị trí cổng để giảm thiểu đường nạp nhựa và giảm tổn thất áp suất.
5. Nên chọn vị trí cổng để thuận tiện cho việc thoát khí ra khỏi khoang khuôn;
6. Cổng không được để vật liệu nóng chảy chảy trực tiếp vào khoang khuôn, nếu không sẽ tạo thành xoáy, để lại vết xoáy trên phần nhựa, đặc biệt cổng hẹp rất dễ mắc khuyết tật này;
7. Cần xem xét các đường hàn tiềm năng, bong bóng, chỗ lõm, lỗ rỗng, phun không đủ và đường dẫn;
8. Nên chọn vị trí cổng để tránh các đường hàn trên bề mặt chi tiết. Khi không thể tránh được đường hàn thì nên chọn vị trí cổng có tính đến vị trí của đường hàn có phù hợp hay không;
9. Vị trí cổng phải ngăn chặn việc tạo ra các đường nối trên bề mặt nhựa, đặc biệt là ở các bộ phận bằng nhựa dạng vòng hoặc hình trụ. Nên bổ sung giếng sên lạnh tại điểm nối vật liệu nóng chảy trên mặt cổng;
10. Thiết kế cổng phải tránh gây đứt gãy.
11. Khi diện tích chiếu của sản phẩm lớn, tránh chỉ mở cổng ở một bên để tránh lực phun không đều.
12. Cổng phải được đặt ở vị trí không ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài của sản phẩm.
13. Không đặt cổng ở những khu vực của sản phẩm sẽ chịu tải trọng uốn cong hoặc va đập. Nói chung sức mạnh gần cổng là yếu nhất.
14. Đối với khuôn ép có lõi mảnh, vị trí cổng phải cách xa lõi để tránh lõi bị biến dạng bởi dòng vật liệu.
15. Khi đúc các bộ phận bằng nhựa lớn hoặc phẳng, có thể sử dụng cổng đôi để tránh cong vênh, biến dạng, thiếu nguyên liệu.
16. Thao tác tháo cổng phải được thực hiện dễ dàng nhất có thể, tốt nhất là tự động hóa.
IV. Loại cổng và kết hợp nhựa
Nguyên liệu nhựa khác nhau đòi hỏi các loại cổng khác nhau. Bảng dưới đây cho thấy các loại cổng ưu tiên cho các nguyên liệu thô khác nhau:
﹀
﹀
V. Các loại cổng thường được sử dụng trong sản xuất của chúng tôi
Trong quá trình sản xuất, chúng tôi sử dụng các loại cổng sau dựa trên cấu trúc sản phẩm, yêu cầu về hình thức và nhu cầu tự động hóa:
1. Cổng trực tiếp
Trong các hộp quay vòng bằng nhựa thường được sử dụng, do kích thước cấu trúc lớn và không có yêu cầu đặc biệt về hình thức bên ngoài, chúng tôi sử dụng cổng trực tiếp, có cấu trúc đơn giản và dễ gia công. Tuy nhiên, việc tháo tay cầm vật liệu là khó khăn. Như thể hiện trong Hình 12:
Hình 12 Ví dụ về ứng dụng cổng trực tiếp (hộp doanh thu)
2. Cổng phụ
Trong các sản phẩm của chúng tôi, một số bộ phận trong suốt, chẳng hạn như thấu kính TZ-C1041, TZ{2}}C1051 và T{4}}C1061, sử dụng loại cổng bên (như minh họa trong Hình 13) vì vị trí cổng không được phép ở mặt trước hoặc mặt sau. Tuy nhiên, điều này không thể đáp ứng được yêu cầu của sản xuất tự động và cần phải cắt tỉa vật liệu thủ công.
Hình 13 Ví dụ về ứng dụng cổng bên: Vị trí cổng
3. Cổng chìm
Cổng chìm là loại cổng được sử dụng phổ biến nhất trong khuôn ép phun của chúng tôi. Hầu hết các bộ phận chức năng, khung cố định công tắc, v.v. của chúng tôi đều sử dụng loại cổng chìm có cổng ở bên ngoài, như trong Hình 14, trong khi hầu hết vỏ sản phẩm đều sử dụng loại cổng chìm có cổng ở bên trong, như trong Hình 15. Loại cổng này cho phép xả nguyên liệu tự động, đáp ứng các yêu cầu tự động hóa và không để lại dấu cổng trên bề mặt sản phẩm.
Các cổng thường được sử dụng trong các sản phẩm của chúng tôi là những cổng được đề cập ở trên. Tuy nhiên, tùy thuộc vào yêu cầu của sản phẩm, cũng có một số loại cổng đặc biệt được sử dụng, chẳng hạn như cổng hình lưỡi liềm-trong khuôn vỏ trên và dưới TZ-CON01 (như trong Hình 16). Nói chung, khi xác định loại cổng cho khuôn, tất cả các khía cạnh của yêu cầu phải được xem xét đầy đủ. Một khuôn đơn có thể sử dụng một loại cổng hoặc kết hợp nhiều cổng khác nhau (ví dụ: khuôn vỏ trên và vỏ dưới TZ-CON01 có cả cổng hình lưỡi liềm- và cổng tàu ngầm bên ngoài, như minh họa trong Hình 17), với mục tiêu cuối cùng là tạo ra các sản phẩm đủ tiêu chuẩn.
