Khuôn đùn (extrusion die) là công cụ tạo hình cho quá trình ép đùn — kỹ thuật sản xuất LIÊN TỤC, khác hẳn khuôn ép nhựa (ép phun, sản xuất theo từng chu kỳ gián đoạn). Nhựa nhiệt dẻo được vít xoắn của máy đùn đẩy liên tục qua khuôn định hình, cho ra sản phẩm có biên dạng không đổi theo chiều dài — ống, tấm, thanh profile. Thuộc nhóm Khuôn mẫu & đúc, khuôn đùn có logic thiết kế riêng biệt, không dùng hệ thống kênh dẫn/cổng vào như khuôn ép phun.
Nguyên lý hoạt động
Nhựa hạt được nung chảy và đẩy liên tục bởi trục vít trong xy-lanh máy đùn, đi qua khuôn (die) có biên dạng khe hở tương ứng hình dạng sản phẩm cuối. Khác với ép phun (đưa nhựa vào khoang kín rồi ngừng, chờ nguội, mở khuôn theo từng chu kỳ), ép đùn là dòng chảy KHÔNG NGỪNG — sản phẩm ra liên tục và được cắt theo chiều dài mong muốn sau khi đã định hình và làm nguội.
Cấu tạo khuôn đùn
- Kênh phân phối (manifold) — dàn đều dòng nhựa nóng chảy từ đầu ra tròn của máy đùn sang bề rộng biên dạng cần tạo (với tấm/profile dẹt, thường dùng dạng "coat-hanger" — phân nhánh hình mắc áo để lưu lượng đồng đều ở mọi điểm theo bề rộng).
- Đất khuôn (die land) — đoạn khe hở song song cuối cùng, quyết định trực tiếp biên dạng và độ nhẵn bề mặt sản phẩm ra khỏi khuôn.
- Bộ định hình & làm mát (calibration + cooling) — lắp ngay sau khuôn, ép/hút định hình sản phẩm còn mềm vào đúng kích thước cuối rồi làm nguội có kiểm soát; đây là công đoạn quyết định phần lớn chất lượng hình học của sản phẩm đùn, không phải bản thân khuôn.
Vật liệu & biên dạng
Composite gỗ-nhựa (WPC — Wood-Plastic Composite) chứa bột gỗ độn trong nền nhựa (thường PE/PVC) có độ nhớt nóng chảy và đặc tính dòng chảy khác nhựa nguyên sinh — khuôn đùn cho WPC cần thiết kế lại kênh phân phối/đất khuôn phù hợp, không dùng chung thông số khuôn của nhựa thuần. Biên dạng phổ biến: tấm phẳng (sàn/vách WPC-SPC), thanh profile (khung cửa, nẹp), ống.
Sai hỏng thường gặp
- Cong vênh (warping) — nguyên nhân phổ biến nhất là làm nguội KHÔNG ĐỀU giữa hai mặt hoặc theo bề rộng tấm tại bộ định hình; chênh lệch tốc độ nguội tạo ứng suất dư khác nhau giữa các lớp, sản phẩm cong khi ra khỏi dây chuyền hoặc cong dần theo thời gian.
- Co ngót (shrinkage) — vật liệu co lại khi nguội từ trạng thái nóng chảy; co ngót không đồng đều (do chiều dày biên dạng không đều hoặc tốc độ nguội khác nhau) là nguồn gốc trực tiếp của cong vênh và sai lệch kích thước.
- Biến dạng mặt cắt / die swell — nhựa nóng chảy có tính đàn hồi, khi thoát khỏi khe hở khuôn có xu hướng NỞ RA (kích thước mặt cắt lớn hơn khe hở khuôn) — thiết kế khuôn phải bù trừ hiện tượng này, không lấy đúng kích thước sản phẩm làm kích thước khe hở khuôn.
- Đường hàn (weld line) — ở khuôn ống dùng lõi trong (mandrel) giữ bởi các chân nối (spider legs), dòng chảy tách rồi hợp lại sau mỗi chân nối tạo đường hàn — điểm dễ yếu hơn phần còn lại nếu thiết kế kênh chảy không đủ để dòng hợp lại hoàn toàn trước khi ra khuôn.
So sánh đùn vs ép phun
| Ép đùn (extrusion) | Ép phun (injection) | |
|---|---|---|
| Kiểu quá trình | Liên tục, không dừng | Theo chu kỳ (đóng khuôn → bơm → nguội → mở) |
| Sản phẩm | Biên dạng không đổi theo chiều dài (ống/tấm/thanh) | Hình dạng 3D cố định theo 1 bộ khuôn |
| Công cụ | Khuôn (die) — không có hệ kênh dẫn/cổng vào | Khuôn 2 nửa (core + cavity) + kênh dẫn + cổng vào |
| Công đoạn quyết định kích thước cuối | Bộ định hình & làm mát SAU khuôn | Chính khuôn (khoang core/cavity kín) |
Nội dung thuộc chuyên trang Khuôn mẫu & đúc của cokhi.net, ở góc nguyên lý chung — không tư vấn thiết kế khuôn cho biên dạng cụ thể hay chọn xưởng làm khuôn; khi cần khuôn cho sản phẩm thật, liên hệ xưởng khuôn mẫu chuyên trách.