Đang tải... (xem toàn văn)
Trong bài viết này, nhóm tác giả dùng phương pháp thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ như chiều dày cắt, công suất và tốc độ cắt đến hình dạng, kích thước sản phẩm, chất lượng vết cắt.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG CẮT VẢI KHI CẮT BẰNG TIA LAZE STUDY ON THE EFFECT OF TECHNOLOGY FACTORS ON PRODUCTIVITY AND QUALITY OF FABRIC IN CUTTING PROCESS WITH LASER Vũ Văn Tản, Nguyễn Văn Hạng, Ngô Hữu Mạnh Email: vutannnn@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 25/8/2017 Ngày nhận sửa sau phản biện: 10/11/2017 Ngày chấp nhận đăng: 28/12/2017 Tóm tắt Trong ngành công nghiệp may, việc cắt vải theo phương pháp học truyền thống có nhiều hạn chế đường cắt khơng xác, suất, chất lượng thấp, giá thành cao, cần có thiết bị định vị vải cắt Để khắc phục nhược điểm trên, nhóm tác giả nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy cắt vải, da laze phục vụ ngành công nghiệp may nhằm nâng cao suất chất lượng sản phẩm Trong báo này, nhóm tác giả dùng phương pháp thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng yếu tố công nghệ chiều dày cắt, cơng suất tốc độ cắt đến hình dạng, kích thước sản phẩm, chất lượng vết cắt Thiết bị cắt vải tia laze nhóm tác giả nghiên cứu, thiết kế chế tạo Kết nghiên cứu làm sở cho việc xây dựng thông số tối ưu cắt vật liệu vải thiết bị cắt laze Từ khóa: Máy cắt laze; vật liệu vải; suất cắt; tốc độ cắt; chiều dày cắt Abstract In the garment industry, the cutting of fabrics by traditional mechanical methods has many shortcomings such as inaccurate cutting lines, low productivity, poor quality, high cost, etc On the other hand, it takes time to position the fabric in the cutting process To overcome these disadvantages, the authors have researched, designed and fabricated a laser cutting machine for the garment industry that improves the productivity and quality of products In this paper, the authors used empirical methods to evaluate the effect of technological factors such as cutting thickness, cutting power and cutting speed on shape, and quality of the product The results of the study are the basis for the set of optimal parameters for cutting fabric on the laser cutting device Keywords: Laser cutting machine; fabric; cutting productivity; cutting speed; cutting thickness GIỚI THIỆU Khi cắt vật liệu vải phương pháp học, tính chất vật lý vật liệu nên trình tiếp xúc dao cắt vật liệu, tác dụng lực cắt, vật liệu thường bị xô lệch, dẫn đến việc cắt theo phương pháp học gặp nhiều khó khăn Hơn nữa, cắt theo phương pháp học, cần phải có phận định vị trình cắt Những yếu tố làm cho suất chất lượng sản phẩm thấp, giá thành sản phẩm cao sai lệch kích thước mẫu cắt, đặc biệt Để khắc phục nhược điểm cắt vật liệu trường hợp cắt nhiều lớp, với tốc độ cắt vải, da theo phương pháp truyền thống, ngày chậm Trong trường hợp đường cắt phức tạp, người ta sử dụng tia laze Tia laze sử 42 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC dụng rộng rãi để cắt kim loại phi kim loại Theo W.M Steen [1], việc dùng tia laze để cắt vật liệu có nhiều ưu điểm như: không cần thiết bị kẹp chặt vật liệu cắt, biên dạng phức tạp thực dễ dàng hoàn toàn tự động Một ưu điểm khác việc cắt vật liệu vải laze vật liệu cắt nhiệt giúp ngăn sợi không bị kéo trình xử lý [2] Ngày nay, ngành công nghiệp may ứng dụng thiết bị cắt laze vào sản xuất để nâng cao chất lượng hạ giá thành sản phẩm Với mục đích ứng dụng thành tựu khoa học-kỹ thuật vào thực tế sản xuất, nhóm tác giả nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình máy cắt vải, da laze Trong báo này, nhóm tác giả nghiên cứu, tiến hành thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng yếu tố công nghệ chiều dày cắt, công suất cắt tốc độ cắt đến chất lượng vết cắt Hình Mẫu vải thực nghiệm 2.2 Thực nghiệm 2.2.1 Đánh giá ảnh hưởng chiều dày lớp vải cắt công suất cắt - Trường hợp 1: Số lớp cắt 01 lớp, công suất cắt thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 20 mm/s Kết thực nghiệm thể bảng THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 2.1 Thiết bị vật liệu thực nghiệm Thiết bị thực nghiệm sử dụng nghiên cứu máy cắt vải tia laze (được nhóm tác giả nghiên cứu, thiết kế chế tạo) Thiết bị sử dụng công nghệ laze CO2 [3, 4] Phạm vi làm việc máy 400x600x250 mm, công suất 50 W Thực nghiệm tiến hành ba loại vải có thành phần cotton khác là: loại vải 60% cotton, loại vải 70% cotton loại vải 100% cotton [5] Quá trình thực nghiệm tiến hành trường hợp thay đổi số lớp cắt, thay đổi tốc độ cắt thay đổi công suất cắt để đánh giá khả cắt, hiệu suất chất lượng vết cắt thiết bị Hình Thiết bị cắt vải laze - Trường Đại học Sao Đỏ Hình Sản phẩm cắt TH1 - lớp Bảng Số lớp cắt 01 lớp, cơng suất 20÷60%, tốc độ cắt 20 mm/s Số lớp 1 1 Công suất 20 30 40 50 60 Tốc độ cắt 20 mm/s 20 mm/s 20 mm/s 20 mm/s 20 mm/s Năng suất 2,81 sp/ph 2,81 sp/ph 2,81 sp/ph 2,81 sp/ph 2,81sp/ph - Trường hợp 2: Số lớp cắt 03 lớp, công suất cắt thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 20 mm/s Kết thực nghiệm thể bảng Sản phẩm cắt ba loại vải thể hình 4, Hình Sản phẩm cắt TH2 - lớp (loại vải 60% cotton) Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 43 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình Sản phẩm cắt TH2 - lớp (loại vải 70% cotton) Hình Sản phẩm cắt TH2 - lớp (loại vải 100% cotton) Bảng Số lớp cắt 03 lớp, cơng suất 20÷60%, tốc độ cắt 20 mm/s Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất 20 20 mm/s 8,23 sp/ph 30 20 mm/s 8,23 sp/ph 40 20 mm/s 8,23 sp/ph 50 20 mm/s 8,23 sp/ph 60 20 mm/s 8,23 sp/ph - Trường hợp 3: Số lớp cắt 05 lớp, công suất cắt thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 20 mm/s Kết thực nghiệm sản phẩm cắt thể bảng 3, hình hình Hình Sản phẩm cắt TH3 - lớp (loại vải 70% cotton) Bảng Số lớp cắt 05 lớp, cơng suất cắt 20÷60%, tốc độ cắt 20 mm/s Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất 20 20 mm/s 14,05 sp/ph 30 20 mm/s 14,05 sp/ph 40 20 mm/s 14,05 sp/ph 50 20 mm/s 14,05 sp/ph 60 20 mm/s 14,05 sp/ph - Trường hợp 4: Số lớp cắt 07 lớp, công suất cắt thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 20 mm/s Kết thực nghiệm thể bảng Hình Sản phẩm cắt TH4 - lớp Bảng Số lớp cắt 07 lớp, cơng suất cắt 20÷60%, tốc độ cắt 20 mm/s Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất 20 20 mm/s 19,66 sp/ph 30 20 mm/s 19,66 sp/ph 40 20 mm/s 19,66 sp/ph 50 20 mm/s 19,66 sp/ph 60 20 mm/s 19,66 sp/ph - Trường hợp 5: Số lớp cắt 09 lớp, cơng suất cắt Hình Sản phẩm cắt TH3 - lớp (loại vải 60% cotton) thay đổi từ 40% đến 80%, tốc độ cắt 20 mm/s Kết thực nghiệm thể bảng 44 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Bảng Số lớp cắt 09 lớp, cơng suất cắt 40÷80%, tốc độ cắt 20 mm/s Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất 40 20 mm/s 25,28 sp/ph 50 20 mm/s 25,28 sp/ph 60 20 mm/s 25,28 sp/ph 70 20 mm/s 25,28 sp/ph 80 20 mm/s 25,28 sp/ph - Trong tất trường hợp thực nghiệm, sản phẩm cắt đảm bảo hình dạng, kích thước, vết cắt đảm bảo độ thẳng theo đường chỉ, vết cắt không bị sờn, khơng bị xơ vải đạt độ xác cao kích thước thiết kế - Khi cơng suất cắt nhỏ đường cắt mịn đẹp Khi nhiệt cắt tăng mép cắt có tượng cháy sém Tuy nhiên, chọn nhiệt cắt nhỏ ảnh hưởng đến cơng suất cắt, chiều dày lớp cắt, chí sản phẩm cắt khơng đứt hồn tồn - Trong trường hợp số lớp cắt 01, 03, 05 lớp, tốc độ cắt 20 mm/s Sản phẩm cắt đảm bảo hình dạng, ngắn, không bị sờn, không bị xô vải, sản phẩm đảm bảo kích thước thiết kế cắt hết chiều dày lớp cắt tất trường hợp Hình 10 Sản phẩm cắt TH4 - lớp Từ thông số thực nghiệm bảng đến bảng 5, ta xây dựng đồ thị thể mối liên hệ chiều dày lớp cắt suất cắt công suất cắt thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 20 mm/s hình 11 - Trong trường hợp số lớp cắt 07 09 lớp, nhiệt cắt nhỏ khơng cắt đứt hết chiều dày lớp vải Khi công suất cắt 20%, tốc độ cắt 20 mm/s số lớp cắt đứt 05 lớp - Khi số lớp vật liệu dày, tượng tích nhiệt lớp vải nên số lớp vật liệu dày, tượng cháy sém mép cắt sản phẩm tăng - Ðối với cắt vải, vải có thành phần polyester lớn dễ cắt Tuy nhiên, vải có thành phần polyeste lớn vết cắt có tượng cháy sém 2.2.2 Đánh giá ảnh hưởng tốc độ cắt Để đánh giá ảnh hưởng nhiệt cắt đến suất chất lượng sản phẩm, nhóm tác giả tiến hành thực nghiệm trường hợp: Hình 11 Ðồ thị mối liên hệ suất số lớp cắt tốc độ cắt 20 mm/s Hình 11 thể kết thực nghiệm cắt vải máy cắt vải laze tốc độ cắt 20 mm/s số lớp vải tăng dần, công suất cắt thay đổi từ 20% đến 60% Khi số lớp cắt tăng lên, suất cắt tăng Tuy nhiên, trường hợp số lớp cắt nhiều ảnh hưởng đến chất lượng vết cắt Số lớp cắt nhiều, tượng cháy sém mép cắt sản phẩm tăng - Năng suất cắt thực thiết bị laze cao nhiều so với cắt phương pháp thủ công - Trường hợp 6: Số lớp cắt 01 lớp, công suất cắt không đổi 30% Tốc độ cắt tăng dần từ 30 mm/s đến 70 mm/s Kết thực nghiệm thể bảng Bảng Số lớp cắt 01 lớp, công suất cắt 30%, tốc độ cắt từ 30 mm/s đến 70 mm/s Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất 30 30 mm/s 15,73 s/sp 30 40 mm/s 12,00 s/sp 30 50 mm/s 9,7 s/sp 30 60 mm/s 8,04 s/sp 30 70 mm/s 7,47 s/sp Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 45 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - Trường hợp 7: Số lớp cắt 03 lớp, công suất cắt không đổi 30% Tốc độ cắt tăng dần từ 30 mm/s đến 70 mm/s Kết thực nghiệm thể bảng Bảng Số lớp cắt 03 lớp, công suất cắt 30%, tốc độ cắt từ 30 mm/s đến 70 mm/s Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất 30 30 mm/s 5,24 s/sp 30 40 mm/s 4,00 s/sp 30 50 mm/s 3,23 s/sp 30 60 mm/s 2,68 s/sp 30 70 mm/s 2,49 s/sp - Trường hợp 8: Số lớp cắt 05 lớp, công suất cắt không đổi 30% Tốc độ cắt tăng dần từ 30 mm/s đến 70 mm/s Kết thực nghiệm thể bảng Bảng Số lớp cắt 05 lớp, công suất cắt 30%, tốc độ cắt 30÷70 mm/s Số lớp Cơng suất Tốc độ cắt Năng suất 30 30 mm/s 3,15 s/sp 30 40 mm/s 2,40 s/sp 30 50 mm/s 1,94 s/sp 30 60 mm/s 2,68 s/sp Hình 12 Sản phẩm cắt TH10 - lớp Bảng 10 Số lớp cắt 09 lớp, công suất cắt 70%, tốc độ cắt từ 10 mm/s đến 20 mm/s Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất 70 10 mm/s 2,41 s/sp 70 15 mm/s 2,15 s/sp 70 20 mm/s 2,00 s/sp 70 25 mm/s Từ bảng 6, 7, ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối liên hệ suất cắt tốc độ cắt (hình 13) Từ bảng 9, 10 ta xây dựng đồ thị thể mối quan hệ tốc độ cắt suất cắt, chiều dày lớp cắt suất cắt (hình 14) - Trường hợp 9: Số lớp cắt 07 lớp, công suất cắt không đổi 30% Tốc độ cắt tăng dần từ 30 mm/s đến 70 mm/s Kết thực nghiệm thể bảng Bảng Số lớp cắt 07 lớp, công suất cắt 30%, tốc độ cắt 30÷70 mm/s Số lớp Cơng suất Tốc độ cắt Năng suất 50 10 mm/s 3,01 s/sp 50 15 mm/s 2,57 s/sp 50 20 mm/s 2,22 s/sp 50 25 mm/s - Trường hợp 10: Số lớp cắt 10 lớp, công suất cắt không đổi 70% Tốc độ cắt tăng dần từ 10 mm/s đến 20 mm/s Kết thực nghiệm thể bảng 10 Hình 13 Đồ thị thể mối liên hệ suất cắt tốc độ cắt thay đổi chiều dày lớp cắt, công suất cắt 30% - Để tăng suất cắt ta cần tăng chiều dày lớp cắt tốc độ cắt Tuy nhiên, tốc độ cắt lớn, chiều dày cắt lớn nhiệt cắt nhỏ lớp cắt khơng đứt hoàn toàn - Trong trường hợp số lớp cắt 01, 03 lớp cơng suất cắt 30%, tốc độ cắt tăng dần từ 46 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 30 mm/s lên 70 mm/s, thiết bị cắt đứt hoàn toàn chiều dày lớp vật liệu - Khi chiều dày lớp vải 05 lớp tăng tốc độ lên 60 mm/s, chiều dày lớp vật liệu cắt không đứt hồn tồn - Khi cắt vật liệu vải có số lớp nhỏ, nên chọn công suất cắt nhỏ, tốc độ cắt từ 25 mm/s đến 30 mm/s Khi chất lượng vết cắt tốt - Khi cắt nhiều lớp, cần giảm tốc độ tăng công suất cắt Tuy nhiên, tăng công suất cắt, giảm tốc độ dẫn đến tượng vết cắt bị cháy sém - Công suất cắt phạm vi định không ảnh hưởng đến suất cắt - Sử dụng thiết bị cắt vải, da laze góp phần tăng suất, chất lượng sản phẩm ngành công nghiệp may mặc TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 14 Đồ thị thể mối liên hệ suất cắt tốc độ cắt thay đổi chiều dày lớp cắt - Khi tăng chiều dày cắt lên 07 lớp 09 lớp, nhiệt cắt tăng lên 70% tốc độ cắt giảm chiều dày lớp vật liệu đứt hồn tồn Sản phẩm có hình dạng, kích thước theo thiết kế, mép cắt mịn Tuy nhiên, trường hợp nhiệt cắt cao, tốc độ cắt chậm, số lớp cắt lớn mép cắt sản phẩm có tượng cháy sém KẾT LUẬN - Sản phẩm cắt thiết bị cắt laze đảm bảo hình dạng kích thước theo thiết kế Chất lượng vết cắt đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mịn đảm bảo tính thẩm mỹ [1] W.M Steen, J Mazumder (2010) Laser material processing 4th ed., Springer, London; New York [2] C Cherif (2011) Textile Werkstoffe für den Leichtbau: Techniken - Verfahren - Materialien Eigenschaften Springer, Berlin [3] Nguyễn Minh Cảo, Nguyễn Văn Trọng (1984) Laze ứng dụng Nhà xuất Thành phố Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Đức Hân, Nguyễn Minh Hiển (1984) Kỹ thuật laze made Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [5] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5782:2009 Hệ thống cỡ số tiêu chuẩn quần áo (2009) - Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 38 Vật liệu dệt Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 47 ... cắt vải máy cắt vải laze tốc độ cắt 20 mm/s số lớp vải tăng dần, công suất cắt thay đổi từ 20% đến 60% Khi số lớp cắt tăng lên, suất cắt tăng Tuy nhiên, trường hợp số lớp cắt nhiều ảnh hưởng đến. .. cắt, công suất cắt tốc độ cắt đến chất lượng vết cắt Hình Mẫu vải thực nghiệm 2.2 Thực nghiệm 2.2.1 Đánh giá ảnh hưởng chiều dày lớp vải cắt công suất cắt - Trường hợp 1: Số lớp cắt 01 lớp, công. .. chọn cơng suất cắt nhỏ, tốc độ cắt từ 25 mm/s đến 30 mm/s Khi chất lượng vết cắt tốt - Khi cắt nhiều lớp, cần giảm tốc độ tăng công suất cắt Tuy nhiên, tăng công suất cắt, giảm tốc độ dẫn đến tượng