Luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đúc lưu biến liên tục tới tổ chức và tính chất hợp kim nhôm a356

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Phương pháp đúc thỏi, sau cán tạo truyền thống tốn nhiều thời gian chi phí, tốc độ nguội thấp nên tổ chức hạt thô to Nếu đúc mỏng tốc độ nguội cao hơn, phương pháp đúc mỏng ngày phát triển giới Như biết, tăng tính hợp kim cách thay đổi hình thái tổ chức tế vi hợp kim từ dạng nhánh sang dạng cầu Ngày có nhiều phương pháp cầu hóa khác nhau, phương pháp phương pháp đúc lưu biến nhà khoa học quan tâm nhiều Đó dạng tạo hình vật liệu trạng thái hốn hợp rắnlỏng, nghiên cứu, phát triển ứng dụng sớm giới sau Việt Nam, kỹ thuật luyện kim bột, gần kỹ thuật đúc Công nghệ đúc lưu biến liên tục công nghệ tiên tiến, kết hợp đúc lưu biến đúc liên tục, tạo sản phẩm tấm, mà vật đúc chế tạo cách có chất lượng tốt nhờ có tổ chức hạt gần cầu, tránh khuyết tật đúc, tính tính công nghệ cải thiện Nhôm hợp kim nhôm ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp mũi nhọn giới Cùng với loại hợp kim nhôm đặc chủng phục vụ cho ngành công nghiệp chế tạo (máy bay, ôtô, xe máy…), nhôm nhẹ, dễ tạo hình, với độ bền kết cấu tốt ứng dụng nhiều ngành xây dựng, thiết kế nội thất vật dụng sinh hoạt, ví dụ mái vòm, ốp tường, vách cách âm, bọc bảo ôn, chao đèn, khung bàn ghế, dụng cụ nội trợ, Việc nghiên cứu-ứng dụng kỹ thuật đúc lưu biến-liên tục cho hợp kim nhôm A356 cần thiết phù hợp với nhu cầu hình thành ngành công nghiệp hỗ trợ chiến lược đại hóa ngành chế tạo máy Việt Nam tương lai, với xu hướng phát triển loại vật liệu nói chung giới Xuất phát từ đó, hướng “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đúc lưu biến liên tục đến tổ chức tính chất hợp kim nhôm A356” chọn làm đề tài cho luận án NCS Mục đích luận án - Khảo sát, xác định thông số trình đông đặc hợp kim A356 làm sở cho việc nghiên cứu công nghệ đúc lưu biến liên tục 2 - Xác định thông số công nghệ đúc lưu biến liên tục áp dụng cho hợp kim nhôm A356 đạt yêu cầu tổ chức tế vi hợp kim có dạng phi nhánh cây, kích thước nhỏ mịn tính cải thiện - Ổn định triển khai áp dụng công nghệ để chế tạo mỏng từ hợp kim nhôm đa ứng dụng công nghiệp đời sống Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án  Ý nghĩa khoa học - Về lý thuyết: Góp phần hoàn thiện sở lý thuyết công nghệ đúc lưu biến liên tục cho hợp kim A356, làm rõ mối quan hệ yếu tố công nghệ, tổ chức tế vi tính hợp kim - Về công nghệ: Đã xác lập ổn định thông số công nghệ phương pháp đúc lưu biến liên tục để chế tạo mỏng từ hợp kim nhôm; ảnh hưởng thông số công nghệ đến hình thành hợp kim bán lỏng, đến tổ chức tế vi tính hợp kim  Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu luận án làm tài liệu tham khảo để hoàn thiện công nghệ quy mô lớn hơn, nhằm áp dụng triển khai sản xuất chi tiết từ hợp kim nhôm phục vụ ngành xây dựng mái vòm, ốp tường, ốp trần nhà, vách cách âm, Ngoài ra, hợp kim nhôm chế tạo kỹ thuật đúc lưu biến liên tục, nhờ có đặc tính nhẹ, dễ tạo hình biến dạng, bền cơ-nhiệt dẫn nhiệt tốt sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống Phương pháp nghiên cứu - Thu thập, tổng hợp tài liệu có công nghệ bán lỏng tác giả nước Lập tổng quan, đánh giá lựa chọn phương án (công nghệ, thiết bị, vật liệu) thích hợp cho mục đích luận án - Thống kê, tổng hợp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm đối tượng vật liệu lựa chọn cho nghiên cứu - Thiết kế, chế tạo, thử nghiệm hoàn thiện thiết bị công nghệ chế tạo vật liệu - Khảo sát ảnh hưởng yếu tố thực nghiệm, xác lập quy luật so sánh với dự báo lý thuyết kết công bố tác giả - Kiểm tra đánh giá tổ chức tế vi tính vật liệu - Tổng hợp, xử lý phân tích kết thực nghiệm để xác định số liệu thông số công nghệ nhằm tối ưu hoá trình Những điểm luận án - Đã ứng dụng kỹ thuật đo điểm quy tắc đòn bẩy không cân để xác định thông số quan trọng trình đông đặc tỷ phần pha rắn, tốc độ nguội, tốc độ đông đặc - Đã phát đổi dấu tốc độ nguội đúc lưu biến chứng tỏ có tạo mầm mãnh liệt - Đã mô trình đúc lưu biến - liên tục theo giai đoạn (tĩnh động), nhờ kết mô sở tin cậy để hoàn thiện công nghệ - Đã phát phụ thuộc rõ rệt tổ chức vào tốc độ nguội trường hợp mỏng (2-5 mm) - Đã phát sai khác không đáng kể tính theo chiều ngang chiều dọc tấm, chứng tỏ hướng truyền nhiệt phía lăn - Cuối cùng, thực thành công công nghệ đúc lưu biến liên tục để đúc mỏng - công trình nghiên cứu Việt nam thời điểm CHƯƠNG TỔNG QUAN 1 Công nghệ bán lỏng Độ nhớt thông số quan trọng hợp kim công nghệ bán lỏng phụ thuộc vào tốc độ cắt thời gian Spencer cộng người phát hành vi hợp kim bán lỏng vào đầu năm 70 khảo sát nứt nóng thước đo lưu biến Nếu vật liệu bị khuấy liên tục trình nguội từ trạng thái lỏng hoàn toàn tới trạng thái bán lỏng độ nhớt thấp nhiều so với làm nguội xuống trạng thái bán lỏng mà không khuấy Việc khuấy bẻ gãy nhánh xuất hiện, làm cho tổ chức tế vi trạng thái bán lỏng bao gồm hạt cầu bao quanh pha lỏng Đó tổ chức tế vi cần đạt công nghệ bán lỏng Có họ công nghệ lưu biến (rheo-) xúc biến (thixo-) a Phương pháp đúc lưu biến (rheo-) dùng kỹ thuật khuấy kim loại lỏng đông đặc để tạo thành trạng thái sệt (slurry), sau đem rót trực tiếp kim loại lỏng nhão vào khuôn Việc khuấy trộn kim loại chủ yếu nhằm tạo tốc độ trượt cao phần tử cường độ dòng xoáy làm cho phần tử rắn kết tinh theo dạng hình cầu Tuy nhiên, với công nghệ này, kim loại kết tinh điều kiện áp suất bình thường nên chất lượng vật đúc chưa cải thiện nhiều Bởi xuất phương pháp đúc lưu biến cải tiến (New Rheocasting NRC) Phương pháp kết hợp phương pháp đúc ép thẳng đứng truyền thống với phương pháp gia công kim loại lỏng để chế tạo kim loại có cấu trúc dạng cầu 4 Nguyên lý phương pháp  Nấu chảy hợp kim, tinh luyện, biến tính  Rót hợp kim vào nồi chứa có kích thước tương tự xylanh ép máy đúc áp lực Làm nguội có điều kiện nhiệt độ kim loại nồi chứa để tạo trạng thái bán lỏng tổ chức kim loại hình cầu/gần cầu  Gia nhiệt nồi chứa đến nhiệt độ thích hợp để tạo thành trạng thái bán lỏng giữ nhiệt độ  Rót kim loại vào xylanh máy ép áp lực cao để chế tạo chi tiết b Họ công nghệ xúc biến (Thixo-) có: Đúc xúc biến (Thixocasting): Hợp kim ban đầu trạng thái rắn xử lý cho đạt trạng thái bán lỏng tổ chức phi nhánh Khi “rót” vào khuôn tỷ phần pha rắn khoảng 50 % Tạo hình xúc biến (Thixoforming) phương pháp vật liệu phù hợp nung tới trạng thái bán lỏng ép vào khuôn Thông thường tỷ phần pha lỏng chiếm 30-50 % trước ép Dập xúc biến (Thixoforging) trình mà phôi thích hợp nung tới trạng thái bán lỏng đặt hai nửa khuôn Hai nửa khuôn sau ép vào búa thuỷ động Sự điền đầy khuôn trực tiếp cho phép tiết kiệm nguyên liệu không cần có hệ thống rót Công nghệ đúc lưu biến 1.2.1 Cơ sở lý thuyết Trong chất lỏng Newton, ứng suất cắt  tỷ lệ thuận với tốc độ cắt  , hệ số tỷ lệ độ nhớt  Chất lỏng xúc biến (thixotropic) chất lỏng phi Newton, tức ứng suất cắt Hình 1.9 Quan hệ tốc độ không tỷ lệ thuận với tốc độ cắt cắt, tỷ phần pha rắn độ nhớt Độ nhớt gọi độ biểu kiến [28] nhớt biểu kiến phụ thuộc vào tốc độ cắt tỷ phần pha rắn (hình 1.9) Một số chất lỏng phi tuyến bộc lộ tính đàn nhớt, tức chúng tích trữ lượng học gọi lượng đàn hồi Vật liệu xúc biến không tích trữ lượng đàn hồi không bộc lộ tính đàn hồi ứng suất bị dỡ bỏ Nếu chất lỏng bộc lộ ứng suất chảy có mối quan hệ tuyến tính ứng suất cắt tốc độ cắt, gọi vật liệu Bingham (hình 1.10) 5 Khi đó:    y  k ; (1.1) k hệ số liên quan tới độ nhớt Mô hình Herchel-Bulkley mô hình mà hành vi phi tuyến sau chảy, tức là:    y  k n ; (1.2) y ứng suất chảy tĩnh; n tham số n Mô hình Herchel-Bulkley    y  k sử dụng để mô tả chất lỏng điểm chảy dẻo (yield point) thể mối tương quan lượng ứng suất cắt  tốc độ cắt  Nếu số mũ dẫn đến biểu thức cho chất lỏng Newton với số k độ nhớt  Ở hình 1.9, độ nhớt giảm tốc độ cắt tăng, vật liệu chịu cắt (shear thinning materials,) có giá trị n nhỏ Nếu độ nhớt tăng lên tốc độ cắt tăng, vật liệu chịu cắt (shear thickening materials) có n lớn Vật liệu xúc biến chủ yếu loại vật liệu có độ nhớt giảm chịu cắt, độ nhớt tăng trở lại giữ trạng thái tĩnh Người ta cho tốc độ cắt cao thấp chất Hình 1.10 Quan hệ ứng suất cắt-tốc lỏng xúc biến trở thành chất độ cắt độ nhớt-tốc độ cắt lỏng Newton Điều số dạng hành vi lưu biến [28] thể mô hình Cross (hình Phi Newton Vật liệu Newton Phi Newton Phi Newton Phi Newton 1.12):           n    k  (1.3) mà   0,   0   ,    Hình 1.12 cho thấy số liệu nhận từ số nghiên cứu cho hợp kim Sn-15% Pb với tỷ phần pha rắn khác 6 Hình 1.12 Mô hình Cross phù hợp với độ nhớt biểu kiến hợp kim Sn15% Pb theo tác giả khác [27] Độ nhớt phụ thuộc đáng kể vào nhiệt độ Đối với chất lỏng Newton (ví dụ lưới chất lỏng khối nhão bán lỏng), độ nhớt giảm nhiệt độ tăng Nhiệt độ ảnh hưởng tới tổ chức tế vi Như vậy, khối nhão bán lỏng, tỷ phần pha rắn giảm nhiệt độ tăng, hậu ảnh hưởng tới độ nhớt Thêm vào đó, tổ chức tế vi trở nên thô khuếch tán nhiệt độ tăng 1.2.2 Một số công nghệ đúc lưu biến a Đúc gần nhiệt độ đường lỏng b Phương pháp “đúc lưu biến mới” (New Rheocasting - NRC) c Phương pháp nhiệt trưc tiếp (Direct thermal method) d Phương pháp H-NCM 1.3 Công nghệ đúc lưu biến liên tục Hiện có nhiều công nghệ đúc mỏng khác công nghệ đúc lưu biến liên tục quan tâm nhiều Đó công nghệ đúc gần nhiệt độ đường lỏng Phương pháp lựa chọn phương pháp nhiệt trực tiếp dùng máng nghiêng Phương pháp có nguyên tắc giống NRC (tạo mầm ngoại sinh trên thành kim loại nguội), song không sử dụng thành khuôn mà sử dụng máng nghiêng Kim loại lỏng rót vào khuôn qua máng nghiêng có nước làm nguội chảy qua Như máng nghiêng có nước làm nguội làm tăng tốc độ nguội, tạo tâm mầm kết tinh dị thể Rót qua máng nghiêng phương pháp đúc lưu biến cho dòng chảy liên tục đáp ứng công nghệ đúc liên tục Trong công nghệ đúc bán lỏng tỉ phần rắn dao động khoảng 5-40 %; phương pháp máng nghiêng tỉ phần rắn thấp 10 % đặc thù trình tạo mầm dị thể 1.3.1 Cơ sở lý thuyết tạo mầm dị thể 1.3.2 Một số nghiên cứu đúc lưu biến sử dụng máng nghiêng làm nguội giới Có thể thấy việc rót qua máng nghiêng đáp ứng yêu cầu trình đúc lưu biến liên tục: - Tạo mầm dị thể, - Tạo dòng chảy liên tục Nhóm nghiên cứu T Haga (Nhật Bản) cho máng làm nguội thiết bị đơn giản để đúc bán lỏng theo công nghệ lưu biến Sơ đồ thiết bị nghiên cứu nêu hình 1.29 Hình 1.29 Sơ đồ thiết bị nghiên cứu T.Haga [29] Nhóm tác giả E Cardoso Legoretta, H V Atkinson, H Jones (Vương quốc Anh) khảo sát khả sử dụng máng nghiêng hợp kim A356 Sơ đồ thiết bị trình bày hình 1.30 Tổ chức đạt cuối máng làm nguội có dạng cầu tròn, kích thước hạt  (60÷70) m, hàm hình dạng F khoảng từ đến Hình 1.30 Sơ đồ nghiên cứu tổ chức tế vi theo E Cardoso Legoretta [42] Tác giả Yucel Birol nghiên cứu trình đúc lưu biến máng nghiêng để tạo hình bán lỏng (thixoforming) cho hợp kim Al-Si sau tinh A390 Chiều dài máng làm nguội 30 cm Chi tiết không bị rỗ, độ cứng 144 HB sau chế độ T6 Hình ảnh thiết bị tổ chức tế vi trình bày hình 1.31 Hình 1.31 Thiết bị tổ chức hợp kim nghiên cứu Y Birol [11] 1.3.3 Một số nghiên cứu đúc lưu biến liên tục sử dụng máng nghiêng làm nguội Tác giả T Haga nghiên cứu trình đúc nhôm A356 phương pháp bán lỏng liên tục sử dụng lăn kích thước nhau: đường kính 300 mm, rộng 100 mm Sơ đồ thiết bị tổ chức tế vi đạt trình bày hình 1.33 Hình 1.33 Sơ đồ thiết bị tổ chức tế vi nhận rót hợp kim từ trạng thái khác T Haga [30] Ảnh trái: rót từ kim loại lỏng, ảnh phải: rót từ trạng thái bán lỏng Tác giả T Haga, H Sakaguchi, H Inui, H Watari S Kumai [24] nghiên cứu thiết kế máy đúc lưu biến liên tục hợp kim nhôm Al-16Si 6111 với trục quay có đường kính không (250 1000 mm, rộng 100 mm) Các tác giả T Haga, M Ikawa, H Watari, S Kumai, H Sakaguchi [21,54] nghiên cứu khả đúc liên tục thẳng đứng nhôm từ hợp kim 6016 dày 3,4 mm, rộng 100 mm lăn với tốc độ cao (có thể đạt 60 m/phút) Tổ chức tế vi sau nhiệt luyện T4 nhỏ mịn, giới hạn bền kéo 230-242 MPa, độ giãn dài tương đối 26-33 % Các tác giả T Haga, H Inui, H Sakaguchi, H Watari S Kumai [25] nghiên cứu khả đúc liên tục thẳng đứng nhôm lăn từ hợp kim nhôm tái chế A356 6063 Kích thước tấm: dày mm, kéo với tốc độ 60 m/min CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu hợp kim nhôm A356, thuộc họ silumin Nghiên cứu sử dụng hệ ký hiệu hợp kim nhôm theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ Hợp kim A356 có thành phần bảng 2.1 Bảng 2.1 Thành phần hóa học hợp kim A356 Ng tố % Cu  0,2 Mg 0,25-0,45 Mn  0,1 Si 6,5-7,5 Fe  0,2 Zn  0,1 Ti  0,2 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Đo ghi nhiệt độ tự động Phân tích nhiệt vi sai Kỹ thuật đo ghi điểm Mô số Nghiên cứu thực nghiệm Hiển vi quang học Hiển vi điện tử quét (SEM) Kiểm tra tính CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CƠ BẢN VỀ HỢP KIM NHÔM A356 3.1 Kỹ thuật thực nghiệm 3.1.1 Nấu luyện xử lý hợp kim Quy trình nấu luyện gồm: sấy nhôm dụng cụ, nấu chảy hợp kim nhôm, khử khí, tinh luyện, vớt xỉ che phủ, sục khí N2 (Ar), rót nhiệt độ 625, 650, 675 700 oC 3.2 Xác định nhiệt độ đường lỏng rắn hợp kim A356 3.2.1 Phương pháp thực nghiệm Phương pháp phân tích nhiệt vi sai theo giản đồ pha 3.2.2 Kết thảo luận 10 a Kết phân tích nhiệt vi sai - Nhiệt độ đường rắn TS = 545 oC - Nhiệt độ đường lỏng TL = 616 oC - Khoảng nhiệt độ kết tinh Tn = 71 oC b Kết xác định theo giản đồ pha - Nhiệt độ đường rắn TS = 553 oC - Nhiệt độ đường lỏng TL = 615 oC - Khoảng nhiệt độ kết tinh Tn = 62 oC 3.3 Xác định tỷ phần pha rắn 3.3.1 Phương pháp xác định tỷ phần pha rắn đông đặc a Trường hợp đông đặc cân C  C0 fS  L CL  CS - Tại nhiệt độ 635 oC: fS = % - Tại nhiệt độ 610 oC: fS = 12 % - Tại nhiệt độ 585 oC: fS = 47 % (3.2) b Trường hợp đông đặc không cân  T  TL f S    m  Tm  T / 1 k     (3.4) - Tại nhiệt độ 610 oC: fS = 11 % - Tại nhiệt độ 585 oC: fS = 44 % - Tại nhiệt độ 505 oC: fS = 76 % c Xác định tỷ phần pha rắn theo đường nhiệt độ thực tế Hợp kim đạt tỷ phần pha rắn (75 %) thời gian khác nhau: nhiệt độ rót cao quãng thời gian dài: 44, 53 123 s ứng với nhiệt độ rót 625, 650 675 oC Ngoài ra, thấy tỷ phần pha rắn tăng nhanh giai đoạn đầu, sau tăng chậm giai đoạn sau Đây điều cần ý nghiên cứu công nghệ bán lỏng 3.4 Xác định tốc độ nguội tốc độ đông đặc hợp kim A356 3.4.1 Đường cong nguội tốc độ nguội hợp kim 11 Tốc độ nguội tốc độ giảm nhiệt độ theo thời gian Quá trình nguội chậm (cân bằng) có tốc độ nguội  Quá trình nguội nhanh có tốc độ nguội > 103 độ/s Tốc độ nguội ký hiệu dT/dt [độ/s] a Đo ghi đường cong nguội thiết bị TempScan (Omega-Mỹ) Hình 3.19 Kết đo nhiệt độ cho hơp kim A356 6061 chế độ công nghệ Hình 3.20 Tốc độ nguội hợp kim A356 điền đầy khuôn nhiệt độ bán lỏng Tốc độ nguội cực đại ( -15 độ/s) đạt kim loại bắt đầu tiếp xúc với khuôn nguội, sau giảm dần khuôn bị nóng lên Khi mầm kết tinh hình thành, ẩn nhiệt kết tinh toả mạnh nên nhiệt độ tăng (hình 3.19, 3.20) Tốc độ nguội chịu ảnh hưởng rõ rệt thông số công nghệ b Ảnh hưởng nhiệt độ rót - Ở Trót = 625 oC chênh lệch nhiệt độ tâm thành khuôn (trung bình 100 oC) lớn nhiều so với rót 675 oC (trung bình 30 oC), mầm tạo nhiều trường hợp Trót = 625 oC khiến nhiệt độ giảm chậm tỏa ẩn nhiệt kết tinh - Ở Trót = 625 oC khoảng từ 20 đến 35 s tốc độ nguội đổi dấu có giá trị dương, với giá trị tối đa  0,4 độ/s, chứng tỏ nhiệt độ kim loại lỏng tăng trở lại - Tốc độ nguội tối đa (dT/dt)max không vượt độ/s c Ảnh hưởng thời gian làm nguội Ở trường hợp góc nghiêng máng 60o, thời gian tiếp xúc ngắn, kim loại chảy nhanh so với góc nghiêng máng 45o Bởi 12 vậy, mầm có tạo đủ để trì tốc độ nguội Nếu xét tới khả bám dính kim loại lỏng máng làm nguội việc chọn góc nghiêng máng 60o hợp lý Việc tạo mầm máng làm nguội xảy mãnh liệt nhiệt độ rót đủ thấp phản ánh việc tốc độ nguội đổi dấu từ âm sang dương (nhiệt độ tăng) trì không đổi ( 0) khoảng thời gian dài Điều không quan sát thấy nhiệt độ rót cao, tốc độ nguội có giá trị âm 3.4.2 Tốc độ đông đặc - Tốc độ nguội hợp kim chảy qua máng làm nguội cao, để tính tỷ phần pha rắn, fS, cần phải dùng phuơng trình Sheil (hay gọi quy tắc đòn bẩy không cân bằng) - Tốc độ nguội đổi dấu (nhiệt độ tăng trở lại đạt giá trị dương) trình tạo mầm đủ nhanh, ẩn nhiệt kết tinh tỏa đủ lớn để làm tăng nhiệt độ Điều dạt trình đúc bán lỏng không quan sát thấy trường hợp đúc từ trạng thái lỏng - Tốc độ đông đặc có xu hướng giống tốc độ nguội: giai đoan đầu tốc độ đông đặc trình đúc bán lỏng lớn nhiều so với đúc từ trạng thái lỏng (trong 10 giây đầu tốc độ đông đặc trung bình trường hợp rót 650 oC 3,8 %.s-1, rót 675 oC 1,25 %.s-1) CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐÚC LƯU BIẾN LIÊN TỤC 4.1 Thiết bị nghiên cứu Thiết bị đúc lưu biến liên tục gồm phận sau đây: cụm đúc lưu biến, cụm ổn nhiệt, cụm đúc liên tục, băng lăn đỡ sản phẩm, tủ điều khiển 4.2 Mô trình đông đặc hợp kim A356 công nghệ đúc lưu biến liên tục Đã sử dụng mô hình dòng chảy phương pháp tính toán động lực học chất lỏng Các phần mềm mô sử dụng là: - Phần mềm ABAQUS - Phần mềm FLUENT - Phần mềm GAMBIT 4.2.4 Thiết lập mô hình công nghệ a Xây dựng mô hình chia lưới 13 - Giai đoạn đúc lưu biến (mô hình tĩnh): Là giai đoạn trình với giả thiết kim loại chảy từ nồi rót xuống đầy thùng chứa tiếp xúc với lăn làm nguội (hình 4.12b) - Giai đoạn đúc liên tục (mô hình động): Là giai đoạn xác định chiều dày lớp đông đặc kim loại cho lăn bắt đầu chuyển động mà không làm sai hỏng sản phẩm đầu mỏng kim loại (hình 4.13)  Mô hình hình học chia lưới phần mềm ABAQUS Hình 4.12b Mô hình chia lưới Abaqus  Mô hình hình học chia lưới GAMBIT Hình 4.13 Mô hình chia lưới Gambit b Mô hình vật liệu c Thông số công nghệ truyền nhiệt  Giai đoạn đúc lưu biến - Nhiệt độ kim loại bể chứa: (nhiệt độ kim loại đầu vào): Tđv = 878 K (605 oC) 903 K (630 oC) - Nhiệt độ môi trường: 303 K (30 oC) - Nhiệt độ ban đầu lăn làm nguội: Tcl =303 K (30 oC)  Giai đoạn đúc liên tục - Nhiệt độ lăn làm nguội: Tcl =393 K (120 oC) - Nhiệt độ thùng graphit: 873 K (600 oC) 753 K (480 oC) 14 4.2.5 Kết mô thảo luận a Giai đoạn đúc lưu biến (trở nhiệt lí tưởng) Khi nghiên cứu trình công nghệ đúc giai đoạn đầu, tức chưa xét đến tốc độ lăn, thấy trình kết tinh xảy phương pháp đúc thông thường Khi rót kim loại vào khuôn, ban đầu kim loại chưa kết tinh, nhiệt độ nhiệt độ rót, sau thời gian định, trình trao đổi nhiệt, kim loại bắt đầu kết tinh từ vùng biên vào bên vật đúc (hình 4.14b) Hình 4.14b Trường nhiệt độ phân bố khoảng (0,1 đến 3,1s), tỷ phần pha lỏng (2,9 đến 3,1 s) đường nguội theo mặt cắt ngang vùng bán lỏng (tại điểm 1,2,3,4 tính từ tâm vật đúc): Tđv = 630 oC, Tcl = 120 oC b Giai đoạn đúc liên tục (kéo tấm)  Phân bố nhiệt độ với tốc độ đúc khác Kết mô cho thấy để định hình nhôm tốc độ kéo chậm (0,65 ÷ 1,3 m/ph), trình mô thực với dầy (5 mm) nhiệt độ bể chứa kim loại cao (600 oC)  Tỷ phần pha với tốc độ đúc khác Với tốc độ v = 0,65 m/ph, độ lăn nhỏ, kim loại kết tinh nhanh, tỷ phần pha lỏng giảm nhiều, đặc biệt biên đầu Hình 4.17 Tỉ phần pha lỏng tốc độ lăn khác 15 vật đúc, nằm khoảng (0,25 ÷ 0,10) vị trí tâm vật đúc kim loại trạng thái bán lỏng Khi tăng tốc độ lên gấp đôi v = 1,3 m/ph, trường phân bố nhiệt độ tương tự Tuy nhiên tỷ phần pha lỏng giảm chậm so với v = 0,65 m/ph Nếu tốc độ lớn v = (2,6; 3,9; 6,5) m/ph thấy tỷ phần pha lỏng giảm không đáng kể, kết tinh xảy chậm với tốc độ nhỏ, tỷ phần pha lỏng lớn (hình 4.17)  Phân bố nhiệt độ tỷ phần pha mặt cắt Quan sát mặt cắt thấy với tốc độ kéo nhỏ, v = 0,65 m/ph, thời gian kim loại tiếp xúc với lăn lớn (khoảng 10 s), tốc độ nguội cao nên đầu nhiệt độ giảm mạnh nhất, kim loại tạo dính bám, tốc độ nguội lớn (nguội nhanh) nên dạng nhánh dễ hình thành dễ tạo thiên tích Nếu chọn tốc độ đúc lớn (v = 6,5 m/ph) tốc độ nguội chậm hơn, tỷ phần pha lỏng đầu lớn, kim loại khỏi lăn chảy lỏng, dễ bám dính tạo hình thành dạng 4.3 Nghiên cứu thực nghiệm trình đông đặc hợp kim A356 công nghệ đúc lưu biến liên tục 4.3.1 Quy trình nấu - đúc lưu biến liên tục 4.3.2 Khảo sát thông số công nghệ a Nhiệt độ bể chứa kim loại Kết nghiên cứu cho thấy nhiệt độ hợp lý bể kim loại lỏng nằm khoảng (450 ÷ 470) oC dày mm thấp (400 oC) trường hợp dày mm b Thời gian đông đặc ban đầu (thời gian chờ) Kết nghiên cứu cho thấy quãng thời gian dày mm không vượt s, mỏng khởi động lăn sau s c Nhiệt độ lăn làm nguội Thực nghiệm cho thấy nhiệt độ lăn làm nguội nằm khoảng (110 ÷ 120) oC phù hợp d Tốc độ kéo Tốc độ kéo phù hợp cho kim loại lỏng đông đặc hoàn toàn vị trí bắt đầu qua lăn làm nguội Tại thời điểm nhiệt độ hợp kim cao độ bền thấp, chưa đông đặc hoàn toàn bị đứt bị tách lớp 16 Các thông số công nghệ đúc lưu biến tạo cho bảng 4.3 Các hợp kim sau đúc có kích thước đồng chất lượng bề mặt tốt (hình 4.27) Bảng 4.3 Các thông số công nghệ đúc lưu biến tạo Hợp kim A356 Chiều dày tấm, mm Nhiệt độ kéo, oC Nhiệt độ bể kim loại, oC Nhiệt độ lăn, oC Tốc độ kéo, m/ph Thời gian chờ, s 630 - 635 470 115 19 - 20 1,5 625 - 630 450 110 17 - 18 2,0 605 - 615 430 110 16 - 17 2,5 590 - 600 400 100 - 110 11 - 13 3,0 Hình 4.27 Hình ảnh hợp kim A356 sau đúc lưu biến liên tục có bề mặt nhẵn 17 CHƯƠNG KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐÚC LƯU BIẾN LIÊN TỤC ĐẾN TỔ CHỨC VÀ CƠ TÍNH CỦA HỢP KIM A356 5.1 Tổ chức tế vi 5.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ rót (Trót = 625, 650, 675 oC, L = 300 mm, α = 45o) Khi nhiệt độ rót cao (675 oC) thấp (625 oC) so với nhiệt độ đường lỏng, nhận tổ chức nhánh (hình 5.2 5.4) Còn nhiệt độ rót trung bình (650 oC): tổ chức hạt cầu, mịn, đồng ( 3040 m) (hình 5.3) Hình 5.2 Ảnh hiển vi điện tử quét tổ chức tế vi mẫu 675-45-300 Không phát thấy hạt cầu Hình 5.3 Ảnh hiển vi Hình 5.4 Ảnh hiển vi điện tử quét tổ chức điện tử quét tổ chức tế vi mẫu 650-45-300 tế vi mẫu 625-45Tổ chức hạt cầu, kích 300 Không phát thước tương đối thấy hạt cầu ( 20-30 m) 5.1.2 Ảnh hưởng thời gian kim loại “lưu trú” máng làm nguội a Ảnh hưởng chiều dài máng làm nguội  Trót = 675 oC, L = 200 300 mm, α = 45o a) b) L = 200 mm L = 300 mm Hình 5.8 Ảnh tổ chức tế vi hợp kim rót 675 oC mẫu: a) 675-45-200, b) 675-45-300 18 Ở nhiệt độ cao (675 oC) tổ chức nhận nhánh (hình 5.2 5.8) Chiều dài máng làm nguội khoảng khảo sát (200 ÷ 300) mm ý nghĩa, qua máng 300 mm nhiệt độ kim loại chưa giảm đến nhiệt độ tạo mầm Việc tăng chiều dài máng làm nguội (> 300 mm) dẫn tới tình trạng kim loại bị bám dính máng  Trót = 650 oC, L = 200 300 mm, α = 45o b) L = 300 mm L = 200 mm Hình 5.9 Ảnh tổ chức tế vi hợp kim rót 650 oC mẫu: a) 650-45-200, b) 650-45-300 Khi chiều dài làm nguội 200 mm (hình 5.9a) hạt có dạng phi nhánh thô không đều, chí sót lại nhánh (mũi tên) Còn với chiều dài máng 300 mm tổ chức hạt trở nên nhỏ mịn đồng (hình 5.4 5.9b), chứng tỏ chiều dài máng làm nguội phù hợp thời gian tạo mầm dị thể đủ để chúng hình thành phân bố kim loại Kích thước hạt nằm khoảng (20 ÷ 30) m a)  T = 625 oC, L = 200 300 mm, α = 45o Với nhiệt độ rót thấp (625 oC) chiều dài máng 200 mm tổ chức dạng phi nhánh Còn chiều dài máng 300 mm lại dài khiến tổ chức mạng nhánh hình thành trở nên vững tổ chức nhận có dạng nhánh Để đánh giá độ cầu hóa hạt cần sử dụng thông số hình dạng Các thông số hình dạng định nghĩa F = p2/(4.S), p chu vi/đường bao S diện tích hình bao Hiệu cầu hóa tổ chức tốt nhiệt độ rót 650 oC (1 < F < 1,5), sau 625 oC (1,5 < F < 2,6) 675 oC (3 < F < 3,5) Ngoài ra, máng ngắn (200 mm) cho hiệu cầu hóa cao máng dài (300 mm) 625 675 oC; 650 oC chiều dài máng ảnh hưởng đến việc cầu hóa 19 b Ảnh hưởng góc nghiêng máng α = 60o α = 45o Hình 5.13 Ảnh hiển vi điện tử quét: mẫu 650-60-300 (trái) mẫu 650-45-300 (phải) Ở góc nghiêng 45o thời gian tiếp xúc trực tiếp kim loại lỏng máng đủ lâu nên tổ chức kim loại nhận có dạng cầu với kích thước (20 ÷ 30) m Khi góc nghiêng máng tăng tới 60o thời gian tiếp xúc kim loại lỏng với máng không đủ để tổ chức cầu hóa hoàn toàn, mà xen lẫn hạt dạng cầu (mũi tên) nhánh (hình 5.13) Trên sở phân tích nghiên cứu suy luận góc nghiêng máng 60o phù hợp để tạo dòng chảy mạnh đủ mầm kết tinh vào khuôn tránh tượng bám dính kim loại máng 5.1.3 Ảnh hưởng chiều dày đông đặc (chiều dày tấm) a Tấm dày mm Với mẫu mỏng mm, tốc độ nguội cao, tổ chức xen lẫn dạng nhánh dạng cầu với thông số hình dạng lớn (F  3) Rõ ràng tốc độ nguội lớn tạo hình thái đông đặc cưỡng với nhánh dạng cột hình thành (hình 5.16) (a) Hình 5.16 Tổ chức tế vi dày mm: (a) Mẫu 119 (635-450-2-11), x200; (b) Mẫu 144 (630-450-4-16), x200 (b) 20 b Tấm dày mm (a) (b) Hình 5.18 Tổ chức tế vi dày mm: Mẫu 255 (630-450-3-7,5): a) x200; b) x500 Với mẫu dày mm, tốc độ nguội giảm, tổ chức có dạng cầu rõ (hình 5.18), hệ số hình dạng giảm xuống (F = ÷ 2), kích thước hạt khoảng (25 ÷ 30) m Đây dạng tổ chức tế vi mong muốn c Tấm dầy mm Có thể thấy tổ chức tế vi có dạng cầu rõ rệt, hệ số hình dạng F < 1,5; nhiên hạt có thô chút ( 30 m) so với trường hợp mm, rõ ràng dày nên nguội chậm (hình 5.19) (a) (b) Hình 5.19 Tổ chức tế vi dày mm: Mẫu 162 (620-400-4-7): a) x200, b) x500 Nhận xét chung Từ kết quan sát tổ chức tế vi hợp kim nêu thấy thông số công nghệ có ảnh hưởng rõ rệt đến hình thành tổ chức kim loại là: - Nhiệt độ rót: để đạt tỷ phần pha rắn nhiệt độ rót phải 650oC hợp kim A356 Tuy nhiên, công nghệ đúc lưu biến liên tục nhiệt độ rót cần thấp để đảm bảo độ bền (không bị đứt kéo) - Chiều dài máng làm nguội: thay đổi khoảng (200 ÷ 300) mm tùy thuộc hợp kim, chiều dày tốc độ kéo Chiều dày nhỏ, tốc độ kéo cao tăng chiều dài máng làm nguội 21 - Góc nghiêng máng làm nguội: máng nghiêng 60o để kim loại xối mạnh theo mầm vào khuôn tránh tượng bám dính kim loại máng 5.2 Cơ tính 5.2.1 Độ bền kéo mẫu Giới hạn bền kéo đạt cao 232 MPa (ở trạng thái đúc), tương đương với mẫu nhiệt luyện chế độ T6 theo tiêu chuẩn ASM (hình 5.22) Hình 5.22 Đồ thị so sánh giới hạn bền kéo mẫu hợp kim A356 Các số hàng nhiệt độ rót, hàng góc nghiêng chiều dài máng nghiêng tương ứng 5.2.2 Độ bền kéo Kết đo giới hạn bền kéo RM hợp kim chế tạo có máng nghiêng xem bảng 5.3 Các hợp kim đúc không máng trượt có giới hạn bền kéo trung bình 169 MPa, giá trị cao 200 MPa; giá trị tương ứng đúc có máng nghiêng đạt tới 259 289 MPa; tức cao rõ rệt so với trường hợp chưa lắp máng nghiêng (giá trị trung bình vượt 53 %, giá trị cao vượt 44 %) Điều chứng tỏ tổ chức hợp kim cải thiện rõ rệt lần cho thấy việc cải thiện tổ chức hợp kim đúc (có hàm lượng nguyên tố hợp kim cao) quan trọng Bảng 5.3 cho thấy khác biệt không đáng kể độ bền mẫu cắt ngang mẫu cắt dọc hợp kim (hình 5.28) Mẫu cắt ngang có giới hạn bền cao khoảng 12 % so với mẫu cắt dọc Sự sai khác độ bền mẫu hai vị trí khác có lẽ liên quan nhiều đến tính không đẳng hướng tổ chức hạt Thực vậy, công nghệ đúc lưu biến liên tục tạo hợp kim hướng truyền nhiệt phía lăn (vuông góc với chiều chuyển động tấm, hình 5.28-trái), nhiệt truyền theo hướng phụ (dọc theo từ hai mép - mũi tên hình 5.28-phải) Kết pha rắn tinh thể phát triển nhanh chút theo chiều ngang từ mép so với chiều dọc tấm, dẫn đến không đẳng hướng tổ chức tế vi (hạt cầu bị kéo dài phía mép tấm), tạo khác biệt nhỏ độ bền kéo 22 Bảng 5.3 Giới hạn bền kéo mẫu hợp kim A356 Các hợp kim A356 đúc lưu biến liên tục Có máng nghiêng Ký hiệu mẫu Dọc Ngang 472 (1) 472 (2) 477 (1) 477 (2) Trung bình 237 181 262 256 224 289 268 227 Không có máng nghiêng 91 x 119 x 203 x 106 x Trung bình 259 200 158 153 167 169 Hình 5.28 Sơ đồ mô tả hướng truyền nhiệt tính không đẳng hướng tổ chức tế vi 23 KẾT LUẬN Công nghệ rót qua máng nghiêng phương pháp đúc lưu biến đáp ứng hai yêu cầu trình đúc lưu biến liên tục tạo mầm dị thể tạo dòng chảy liên tục, lần Việt Nam thực thành công thiết bị thí nghiệm tự chế tạo Trên sở đưa kết luận sau: Đã xác định thông số trình đông đặc hợp kim A356 - Nhiệt độ đường rắn TS (thực tế) = 545 oC < TS (cân bằng), giảm tăng Vng, Nhiệt độ đường lỏng TL (thực tế) = 616 oC, / không phụ thuộc Vng, Khoảng nhiệt độ kết tinh Tn (thực tế) = 71 oC, tăng tăng Vng, - Tỷ phần pha rắn fS phụ thuộc nhiệt độ rót trạng thái, nhiệt độ, fS (không cân bằng) tính theo Sheil nhỏ fS (cân bằng) - Tốc độ nguội cao đúc bán lỏng qua máng, đổi dấu (âm sang dương), tạo nhiều mầm, ẩn nhiệt kết tinh lớn làm nhiệt độ tăng - Tốc độ đông đặc đúc bán lỏng (650 oC; 3,8 %/s) lớn nhiều so với đúc từ trạng thái lỏng (675 oC; 1,25 %/s) Thực mô hình hóa mô số trình đông đặc hợp kim nhôm A356 Trong công nghệ đúc lưu biến liên tục, mô hình tính đến trình trao đổi nhiệt, chuyển chất chuyển pha rắn-lỏng Kết nhận phân bố trường nhiệt độ, vùng kết tinh, đường nguội, tỷ phần pha theo mặt cắt dọc qua tâm tốc độ đúc khác mật độ vật đúc theo mặt cắt ngang  Giai đoạn đúc lưu biến (xét trở nhiệt lăn làm nguội): - Phân bố nhiệt độ tốc độ nguội: nhiệt độ giảm từ tâm vật đúc tới vùng biên, tốc độ nguội khoảng (0,5÷1,5).103 độ/s (đầu vào) (2÷4).103 độ/s (đầu vật đúc) - Mật độ vật đúc tăng từ tâm tới vùng biên mặt cắt ngang, phù hợp với phân bố tốc độ nguội/tỷ phần pha lỏng thay đổi độ cứng HV - Các kết cho phép xác định thời gian “trễ” làm sở cho thực nghiệm (1÷3 s)  Giai đoạn đúc liên tục: - Tốc độ đúc/kéo ảnh hưởng đến phân bố nhiệt độ: vùng tốc độ khảo sát, nhiệt độ (547÷605 oC), tương ứng với trạng thái bán lỏng 24 - Tốc độ đúc/kéo ảnh hưởng đến tỉ phần pha Tốc độ đúc thấp tốc độ nguội cao tỉ phần pha rắn tăng, kim loại đúc liên tục (không đứt/dính bám), song hình thành tổ chức nhánh - Cần lựa chọn tốc độ đúc cho điều khiển việc tạo hình (tấm) kết hợp với tổ chức tế vi mong muốn Khẳng định ảnh hưởng thông số công nghệ Trên sở kết nghiên cứu hợp kim A356 quan sát cách hệ thống tổ chức tế vi hợp kim, khẳng định kết mô ảnh hưởng rõ rệt thông số công nghệ đúc lưu biến liên tục đến hình thành tổ chức kim loại nhiệt độ rót, chiều dài máng làm nguội, tốc độ kéo góc nghiêng máng làm nguội - Nhiệt độ rót cao (675 oC) thấp (625 oC) so với TL: tổ chức nhánh hỗn hợp Nhiệt độ trung bình (650 oC): tổ chức hạt cầu, đồng ( 30-40 m) - Chiều dài máng: Ở nhiệt độ rót cao ảnh hưởng đến dạng nhánh Ở nhiệt độ rót thấp máng ngắn (200 mm) tạo hạt phi nhánh Ở nhiệt độ rót trung bình máng ngắn (200 mm) cho hạt cầu thô, không đều, nhánh cây, máng dài (300 mm) cho hạt cầu đồng đều, mịn (20÷30) m - Góc nghiêng máng: Góc nhỏ (45o) thời gian chảy dài, cho hạt cầu (20÷30) m Góc lớn (60o) thời gian chảy ngắn, cầu hóa chưa hoàn toàn, cho hỗn hợp hạt cầu nhánh - Tốc độ đúc/kéo tăng làm nhiệt độ giảm chậm Để định hình (chống đứt kẹt đầu ra) chọn vkéo lớn mỏng nhỏ dầy - Chiều dày đông đặc: Tấm mm có tốc độ nguội cao, hỗn hợp hạt cầu nhánh (F  3) Tấm mm - tốc độ nguội vừa đủ, hạt cầu (1 < F < 2), mịn (25÷30) m Tấm mm - tốc độ nguội thấp, hạt cầu (F < 1,5), thô (≥ 30 m) Thiết lập thông số kỹ thuật phù hợp cho công nghệ đúc lưu biến liên tục - Nhiệt độ rót xác định khoảng Trót ≤ 650 oC hợp kim A356 Tuy nhiên công nghệ đúc lưu biến liên tục nhiệt độ rót cần thấp để đảm bảo độ bền (không bị đứt kéo) - Chiều dài máng làm nguội L = (200÷300) mm - Góc nghiêng máng làm nguội thay đổi khoảng  = (45÷60) độ 25 - Các thông số công nghệ đúc dày (2÷5) mm là: Tkéo = 600÷635 oC, Tbể = 400÷470 oC, Tconlăn = 110÷115 oC, Vkéo = 13÷20 m/ph, tchờ = 3÷1,5 s Xác định đặc điểm hình thành tổ chức tế vi, tính hợp kim A356 sản phẩm đúc - Đã kết hợp phương pháp đúc lưu biến phương pháp đúc liên tục để đúc mỏng từ hợp kim nhôm A356 có chiều dày (2÷5) mm Tấm có chiều dày tương đối đồng (độ chênh chiều dày 0,2 mm); dài từ đến 2,5 m - Kích thước hạt tổ chức tế vi dạng cầu hóa nằm khoảng (25÷30) m dày mm - Giới hạn bền kéo đạt cao RM = 232 MPa (ở trạng thái chưa nhiệt luyện) tương đương với hợp kim nhiệt luyện chế độ T6 theo tiêu chuẩn ASM (American Society of Metals) - Giới hạn bền kéo cao RM = 289 MPa trường hợp lắp máng nghiêng [...]... kết hợp với tổ chức tế vi mong muốn 3 Khẳng định ảnh hưởng của các thông số công nghệ Trên cơ sở những kết quả nghiên cứu cơ bản hợp kim A356 và quan sát một cách hệ thống tổ chức tế vi của hợp kim, đã khẳng định kết quả mô phỏng về ảnh hưởng rõ rệt của các thông số công nghệ đúc lưu biến liên tục đến sự hình thành tổ chức kim loại là nhiệt độ rót, chiều dài máng làm nguội, tốc độ kéo tấm và góc nghiêng... 4.27 Hình ảnh tấm hợp kim A356 sau đúc lưu biến liên tục có bề mặt nhẵn 17 CHƯƠNG 5 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐÚC LƯU BIẾN LIÊN TỤC ĐẾN TỔ CHỨC VÀ CƠ TÍNH CỦA HỢP KIM A356 5.1 Tổ chức tế vi 5.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ rót (Trót = 625, 650, 675 oC, L = 300 mm, α = 45o) Khi nhiệt độ rót quá cao (675 oC) hoặc quá thấp (625 oC) so với nhiệt độ đường lỏng, nhận được tổ chức nhánh cây... chế độ T6 theo tiêu chuẩn của ASM (hình 5.22) Hình 5.22 Đồ thị so sánh giới hạn bền kéo của các mẫu hợp kim A356 Các con số ở hàng trên là nhiệt độ rót, ở hàng dưới là góc nghiêng và chiều dài của máng nghiêng tương ứng 5.2.2 Độ bền kéo của tấm Kết quả đo giới hạn bền kéo RM của các tấm hợp kim chế tạo có và không có máng nghiêng xem trong bảng 5.3 Các tấm hợp kim đúc không máng trượt có giới hạn bền... bền kéo của mẫu tấm hợp kim A356 Các tấm hợp kim A356 đúc lưu biến liên tục Có máng nghiêng Ký hiệu mẫu Dọc tấm Ngang tấm 472 (1) 472 (2) 477 (1) 477 (2) Trung bình 237 181 262 256 224 289 268 227 Không có máng nghiêng 91 x 119 x 203 x 106 x Trung bình 259 200 158 153 167 169 Hình 5.28 Sơ đồ mô tả hướng truyền nhiệt và tính không đẳng hướng của tổ chức tế vi 23 KẾT LUẬN Công nghệ rót qua máng nghiêng... trong quá trình đúc bán lỏng lớn hơn rất nhiều so với đúc từ trạng thái lỏng (trong 10 giây đầu tốc độ đông đặc trung bình trong trường hợp rót ở 650 oC là 3,8 %.s-1, còn khi rót ở 675 oC là 1,25 %.s-1) CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐÚC LƯU BIẾN LIÊN TỤC 4.1 Thiết bị nghiên cứu Thiết bị đúc lưu biến liên tục gồm các bộ phận chính sau đây: cụm đúc lưu biến, cụm ổn nhiệt, cụm đúc liên tục, băng lăn đỡ... đông đặc của hợp kim A356 trong công nghệ đúc lưu biến liên tục Đã sử dụng mô hình dòng chảy và phương pháp tính toán động lực học chất lỏng Các phần mềm mô phỏng đã sử dụng là: - Phần mềm ABAQUS - Phần mềm FLUENT - Phần mềm GAMBIT 4.2.4 Thiết lập mô hình công nghệ a Xây dựng mô hình và chia lưới 13 - Giai đoạn đúc lưu biến (mô hình tĩnh): Là giai đoạn đầu tiên của quá trình với giả thiết kim loại... độ nguội cao, hỗn hợp hạt cầu và nhánh cây (F  3) Tấm 3 mm - tốc độ nguội vừa đủ, hạt cầu (1 < F < 2), mịn (25÷30) m Tấm 5 mm - tốc độ nguội thấp, hạt cầu (F < 1,5), thô hơn (≥ 30 m) 4 Thiết lập được các thông số kỹ thuật phù hợp cho công nghệ đúc lưu biến liên tục - Nhiệt độ rót được xác định khoảng Trót ≤ 650 oC đối với hợp kim A356 Tuy nhiên trong công nghệ đúc lưu biến liên tục nhiệt độ rót cần... là 200 MPa; trong khi các giá trị tương ứng của tấm đúc có máng nghiêng đạt tới 259 và 289 MPa; tức đều cao hơn rõ rệt so với trường hợp chưa lắp máng nghiêng (giá trị trung bình vượt 53 %, còn giá trị cao nhất vượt 44 %) Điều đó chứng tỏ tổ chức của hợp kim đã được cải thiện rõ rệt và một lần nữa cho thấy việc cải thiện tổ chức đối với hợp kim đúc (có hàm lượng nguyên tố hợp kim cao) là hết sức quan... ( 20-30 m) 5.1.2 Ảnh hưởng của thời gian kim loại lưu trú” trên máng làm nguội a Ảnh hưởng của chiều dài máng làm nguội  Trót = 675 oC, L = 200 và 300 mm, α = 45o a) b) L = 200 mm L = 300 mm Hình 5.8 Ảnh tổ chức tế vi của hợp kim khi rót ở 675 oC các mẫu: a) 675-45-200, b) 675-45-300 18 Ở nhiệt độ cao (675 oC) thì tổ chức nhận được luôn là nhánh cây (hình 5.2 và 5.8) Chiều dài máng làm nguội trong... các thông số công nghệ cơ bản có ảnh hưởng rõ rệt đến sự hình thành tổ chức kim loại là: - Nhiệt độ rót: để đạt được tỷ phần pha rắn như trên thì nhiệt độ rót phải là 650oC đối với hợp kim A356 Tuy nhiên, trong công nghệ đúc lưu biến liên tục nhiệt độ rót cần thấp hơn để đảm bảo độ bền của tấm (không bị đứt khi kéo) - Chiều dài máng làm nguội: có thể thay đổi trong khoảng (200 ÷ 300) mm tùy thuộc hợp