Khuôn ép nhựa gồm hai nửa chính — lõi (core) tạo hình phần rỗng bên trong và lòng khuôn (cavity) tạo hình phần vỏ ngoài. Trả lời trực tiếp: nhựa nóng chảy đi qua cuống phun (sprue) → kênh dẫn (runner) → cổng vào (gate) để lấp đầy khoang khuôn — áp suất trong khoang khuôn khi ép phun thường vào khoảng 20–40 MPa (200–400 bar, tham khảo 1 nguồn, chưa đối chứng đủ 2 nguồn độc lập). Khuôn phân theo số tấm: khuôn 2 tấm (cơ bản nhất, kênh dẫn dính liền sản phẩm, cắt tách sau) và khuôn 3 tấm (2 mặt phân khuôn, tự tách kênh dẫn khi mở khuôn — dùng khi cần cổng vào ở giữa lòng khuôn). Hệ thống làm mát quyết định trực tiếp chất lượng sản phẩm — làm mát không đều gây cong vênh do co ngót không đồng đều giữa các vùng. Thiết kế khuôn ép nhựa hiện theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 20457:2018.
Nội dung thuộc chuyên trang Khuôn mẫu & đúc của cokhi.net, cụm Khuôn ép nhựa — ở góc nguyên lý chung, không tư vấn thiết kế khuôn hay chọn xưởng làm khuôn cho sản phẩm cụ thể; khi cần làm khuôn cho sản phẩm thật, liên hệ xưởng khuôn mẫu chuyên trách.
Core và Cavity — hai nửa tạo hình
- Cavity (lòng khuôn): khoang rỗng tạo hình mặt ngoài của sản phẩm.
- Core (lõi): phần lồi tạo hình mặt trong/lỗ rỗng của sản phẩm.
Khi khuôn đóng, core và cavity ghép lại tạo khoảng trống đúng hình sản phẩm — nhựa nóng chảy được phun vào lấp đầy khoảng trống này.
Đường đi của nhựa: cuống phun → kênh dẫn → cổng vào → khoang khuôn
Nhựa nóng chảy từ máy ép phun đi qua ba chặng trước khi vào khoang khuôn:
- Cuống phun (sprue): lỗ dẫn nhựa từ vòi phun máy ép vào khuôn.
- Kênh dẫn (runner): đường dẫn phân phối nhựa từ cuống phun tới từng khoang khuôn (khuôn nhiều lòng khuôn có nhiều kênh dẫn nhánh).
- Cổng vào (gate): điểm nhựa vào khoang khuôn — kích thước/vị trí cổng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng điền đầy và vết cổng để lại trên sản phẩm.
Hệ thống kênh dẫn có hai loại chính: kênh dẫn nguội (cold runner) — nhựa trong kênh dẫn đông cứng cùng sản phẩm, phải cắt bỏ sau khi ép — và kênh dẫn nóng (hot runner) — kênh dẫn được gia nhiệt để nhựa luôn ở trạng thái chảy, không tạo phế liệu kênh dẫn nhưng chi phí khuôn cao hơn.
Hệ thống làm mát — quyết định chất lượng sản phẩm
Sau khi khoang khuôn được điền đầy, hệ thống đường nước làm mát trong khuôn hạ nhiệt để nhựa đông cứng đủ cứng trước khi mở khuôn. Làm mát không đều khiến sản phẩm cong vênh, còn ứng suất dư — vì các vùng nguội nhanh/chậm khác nhau co ngót không đồng đều. Vì vậy bố trí đường nước làm mát là một trong những khâu thiết kế khuôn quan trọng nhất, ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác kích thước và thời gian chu kỳ ép (cycle time).
Phân loại theo số tấm khuôn
- Khuôn 2 tấm: loại cơ bản nhất, chỉ có một mặt phân khuôn — khi mở khuôn, kênh dẫn và sản phẩm dính liền nhau, đẩy ra cùng lúc (cắt tách kênh dẫn ở bước sau).
- Khuôn 3 tấm: có hai mặt phân khuôn — kênh dẫn và sản phẩm được tách ra tự động ngay trong quá trình mở khuôn, không cần thao tác cắt tách riêng. Phù hợp sản phẩm cần cổng vào ở vị trí giữa lòng khuôn (không thể đặt cổng ở biên như khuôn 2 tấm).
Áp suất trong khoang khuôn
Theo tài liệu kỹ thuật tham khảo, áp suất trung bình trong khoang khuôn khi ép phun thường vào khoảng 20–40 MPa (200–400 bar) — đây là áp suất nhựa nóng chảy tác dụng lên thành khoang, khác với áp suất hệ thủy lực của máy ép (dùng để tạo lực kẹp khuôn, đo riêng theo thông số từng máy). Lực kẹp khuôn cần thiết được tính từ áp suất khoang khuôn nhân với diện tích chiếu của lòng khuôn — khoang khuôn càng lớn, máy ép cần lực kẹp càng lớn để khuôn không bị hở khi nhựa vào.
Lưu ý: số liệu áp suất trên từ 1 nguồn kỹ thuật tham khảo, chưa đối chiếu đủ 2 nguồn độc lập — dùng để hình dung độ lớn, không dùng làm thông số thiết kế thực tế.
So sánh nhanh: kênh dẫn nóng vs kênh dẫn nguội
| Tiêu chí | Kênh dẫn nguội (cold runner) | Kênh dẫn nóng (hot runner) |
|---|---|---|
| Trạng thái nhựa trong kênh | Đông cứng cùng sản phẩm | Luôn ở trạng thái chảy (được gia nhiệt) |
| Phế liệu kênh dẫn | Có, phải cắt tách sau | Không |
| Chi phí khuôn | Thấp hơn | Cao hơn |
| Phù hợp | Sản lượng nhỏ-vừa, ngân sách khuôn hạn chế | Sản lượng lớn, cần tối ưu vật liệu/chu kỳ |
FAQ
Core và cavity khác nhau thế nào? Cavity (lòng khuôn) tạo hình mặt NGOÀI sản phẩm; core (lõi) tạo hình mặt TRONG hoặc lỗ rỗng — khi khuôn đóng, hai phần ghép lại tạo đúng khoảng trống hình sản phẩm.
Khuôn 2 tấm và 3 tấm khác nhau khi nào nên chọn? Khuôn 2 tấm đơn giản và rẻ hơn nhưng cần cắt tách kênh dẫn sau khi ép; khuôn 3 tấm tự động tách kênh dẫn ngay khi mở khuôn, phù hợp khi thiết kế sản phẩm cần đặt cổng vào ở vị trí giữa lòng khuôn thay vì ở biên.
Kênh dẫn nóng và nguội khác nhau ở đâu? Kênh dẫn nguội để nhựa đông cứng cùng sản phẩm rồi cắt bỏ (tạo phế liệu mỗi chu kỳ); kênh dẫn nóng được gia nhiệt liên tục giữ nhựa luôn chảy, không tạo phế liệu nhưng chi phí đầu tư khuôn cao hơn đáng kể.
Vì sao hệ thống làm mát ảnh hưởng mạnh tới chất lượng sản phẩm? Làm mát không đều khiến các vùng của sản phẩm co ngót khác tốc độ nhau, gây cong vênh và tích tụ ứng suất dư — đây là lý do bố trí đường nước làm mát là một trong những khâu thiết kế khuôn quan trọng nhất.
Thuật ngữ
- Core (lõi): phần khuôn tạo hình mặt trong/lỗ rỗng của sản phẩm.
- Cavity (lòng khuôn): khoang khuôn tạo hình mặt ngoài của sản phẩm.
- Runner (kênh dẫn): đường dẫn nhựa từ cuống phun tới cổng vào khoang khuôn.
- Gate (cổng vào): điểm nhựa nóng chảy đi vào khoang khuôn.
- Cycle time (thời gian chu kỳ): tổng thời gian một lần ép, gồm phun, làm mát, mở khuôn, lấy sản phẩm, đóng khuôn.
Tài liệu tham khảo
- Minh Triệu, Cấu Tạo Khuôn Ép Nhựa Chi Tiết (A-Z) Và Nguyên Lý Hoạt Động (core/cavity, kênh dẫn, đường đi nhựa): https://minhtrieu.vn/gia-cong-co-khi-chinh-xac/cau-tao-khuon-ep-nhua/
- 4CTECH, Kết Cấu & Nguyên Lý Hoạt Động Khuôn Ép Nhựa (phân loại khuôn 2 tấm/3 tấm, hệ thống làm mát): https://4ctech.vn/ket-cau-nguyen-ly-hoat-dong-khuon/
- Hoka, DIN ISO 20457:2018 — a comprehensive guide (tiêu chuẩn thiết kế/chế tạo khuôn ép nhựa hiện hành, thay các tiêu chuẩn DIN cũ về khuôn ép nhựa — năm ban hành các tiêu chuẩn cũ chưa đối chiếu đủ nguồn nên không nêu): https://www.hoka.eu/din-iso-20457-a-comprehensive-guide.html
- Hikari VN, Áp suất trong ép phun (áp suất khoang khuôn tham khảo): https://hikarivn.com.vn/ap-suat-trong-ep-phun/
Xem thêm: NX/Creo thiết kế khuôn: góc thoát, đường phân khuôn, cavity/core →
Xem thêm: Nguyên lý khuôn đùn (extrusion die) — cấu tạo, die swell, cong vênh →
Xem thêm trong chủ đề này: độ bóng bề mặt khuôn → · hướng dẫn chọn vật liệu làm khuôn → · nguyên lý công nghệ đúc → · nguyên lý khuôn dập →
Khi sản phẩm ra khỏi khuôn bị lõm, cong vênh hoặc có vệt mảnh ở chỗ hai dòng nhựa gặp nhau, gốc chung của cả ba đều là co ngót không đều — xem khuyết tật chi tiết ép nhựa.