THIẾT KẾ KHUÔN PHUN ÉP CHO MẪU COMPOSITE CÓ DÙNG CARBON FIBER DẠNG TẤM

Tóm tắt

Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển một thiết kế khuôn phun ép tối ưu hóa, đặc biệt cho việc sản xuất các mẫu composite gia cố bằng tấm sợi carbon. Với mục tiêu hàng đầu là đạt được chất lượng bề mặt và giảm thiểu sự xuất hiện của các khuyết tật. Để đạt được điều này, quy trình nghiên cứu sẽ bao gồm các giai đoạn sau: đầu tiên là sử dụng phần mềm mô phỏng 3D để thiết kế khuôn hai tấm có sản phẩm dạng tròn xoay ruột rỗng nên cần có lõi insert để tạo lõi rỗng và bốn lòng khuôn có kích thước lớn dần sau đó phân tích dòng chảy vật liệu và tối ưu hóa cấu trúc khuôn. Tiếp theo, một bộ khuôn hai tấm sẽ được gia công chế tạo dựa trên kết quả thiết kế và mô phỏng. Giai đoạn thử nghiệm ép phun sẽ được tiến hành, trong đó cần gắn thủ công insert vào lòng khuôn để tạo lớp nhựa thứ nhất. Tiếp đến quấn lớp sợi carbon để tạo ra sản phẩm nhựa bao quanh lớp sợi carbon. Giai đoạn kế tiếp là thay lòng khuôn lớn hơn để tạo ra sản phẩm dày hơn nhằm đạt được sản phẩm cuối cùng có bốn lớp nhựa xen kẽ với ba lớp sợi carbon. Các thông số quan trọng như nhiệt độ trục vít (nhiệt độ nhựa), áp suất phun, thời gian phun, áp suất bảo áp, thời gian bảo áp và thời gian làm mát sẽ được tinh chỉnh dựa trên mô phỏng nhằm giảm thiểu các khuyết tật thường gặp như không điền đầy, lỗ rỗng, bọt khí, hoặc biến dạng không mong muốn. Hiệu suất hoạt động của khuôn và chất lượng bề mặt của các mẫu composite được tạo ra sẽ được đánh giá một cách toàn diện bằng các phương pháp đo lường và phân tích chuyên dụng. Cuối cùng, dựa trên những kết quả thu được, nghiên cứu sẽ đưa ra các khuyến nghị cụ thể và chi tiết về thiết kế khuôn, có tính ứng dụng cao trong môi trường sản xuất công nghiệp, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí

Title

INJECTION MOLD DESIGN FOR COMPOSITE SAMPLES USING SHEET-TYPE CARBON FIBER

Abstract

This study presents the development of an optimized injection mold design for the fabrication of carbon fiber-reinforced composite samples. The primary objective is to enhance surface quality and minimize common molding defects. The methodology involves the use of 3D simulation software to design a two-plate mold for a rotationally symmetrical hollow product, incorporating  a manually inserted core and four interchangeable cavities with increasing dimensions. Flow analysis and mold structure optimization are conducted to refine the design. A two-plate mold is then fabricated based on simulation results. During molding trials, the insert is manually placed to form the initial plastic layer, followed by the application of carbon fiber sheets. Subsequent molding steps involve replacing the cavity with progressively larger ones to encapsulate additional layers, resulting in a final structure comprising four plastic layers alternating with three carbon fiber layers. Process parameters such as barrel temperature, injection pressure, injection time, holding pressure, holding time, and cooling time are fine-tuned through simulation to minimize defects like short shots, voids, air bubbles, and deformation. Mold performance and composite surface quality are evaluated using specialized measurement and analysis methods. The study concludes with practical recommendations for mold design applicable in industrial manufacturing to improve product quality and reduce production costs