Nghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêu

Nghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêuNghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng trong công nghệ đúc mẫu tiêu

A GIỚI THIỆU LUẬN ÁN 1.Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Đúc mẫu tiêu (Đúc mẫu cháy – Lost Foam Casting LFC) công nghệ đúc xác, sử dụng rộng rãi giới Trong chục năm trở lại nhiều sở đúc thuộc quản lý Nhà nước Tư nhân nước ta nhập dây chuyền đúc mẫu tiêu để đúc sản phẩm có chất lượng bề mặt độ xác kích thước cao Trong cơng nghệ đúc mẫu tiêu sơn mẫu xốp đóng vai trò vơ quan trọng Tuy nhiên hầu hết cơng trình nghiên cứu sơn mẫu xốp không đưa thành phần sơn cụ thể, mà đưa cấu tử có sơn bột chịu lửa Khi đúc sản phẩm có khối lượng lớn, chi tiết có ruột phức tạp thường dùng chất dính ethylsilicat Chất dính đắt có mùi khó chịu Chất dính keo silica dùng cho sơn có tính chịu nhiệt cao Keo silica sử dụng thay ethylsilicat cơng nghệ đúc mẫu chảy rẻ thân thiện mơi trường Ưu điểm sơn mẫu tiêu với chất dính keo silica cho độ bền độ chịu nhiệt cao nên đúc vật đúc có thành dày với khối lượng lớn, với sản phẩm có ruột phức tạp Hơn keo silica dùng phổ biến sở đúc mẫu chảy nước ta Việc sử dụng keo silica làm chất dính cho sơn mẫu tiêu chưa có nước ta chưa quan tâm nghiên cứu đầy đủ giới Vì đề tài “Nghiên cứu sơn với chất dính keo silica dùng cơng nghệ đúc mẫu tiêu” thực luận án tiến sĩ kỹ thuật vật liệu Mục tiêu nội dung nghiên cứu luận án Khi sử dụng sơn với chất dính keo silica, vấn đề lớn gặp phải sơn bị nứt q trình hong khơ, độ thơng khí sơn thấp Do cần tìm chất phụ với hàm lượng thích hợp để chống nứt cho sơn Vì mục tiêu đề tài là: xây dựng thành phần sơn mẫu tiêu với chất dính keo silica dùng cho cơng nghệ Replicast-CS Để đạt mục tiêu trên, luận án cần thực nội dung sau: • Xác định tính chất vật liệu chế tạo sơn • Sử dụng quy hoạch thực nghiệm trực giao xác định thành phần sơn hợp lý • Xác định tính chất sơn nhiệt độ cao • Xác định thơng số công nghệ công nghệ đúc mẫu tiêu đốt mẫu trước Những đóng góp luận án ❖ Về khoa học kỹ thuật: • Làm rõ hành vi biến đổi trạng thái polystyren xốp q trình nung mẫu • Đã giải thích rõ hình thành lỗ xốp, vết nứt kết khối xảy trình nung sơn Đã khẳng định độ thơng khí độ xốp sơn lớn nung đến 600 o C, sau độ xốp độ thơng khí giảm kết khối màng chất dính Ở nhiệt độ 908,6 oC trở lên gel silica từ dạng vơ định hình chuyển sang dạng tinh thể -cristobalit cho sơn đặc độ bền cao • Chiều dày màng chất dính lý thuyết khoảng 4,636 m ❖ Các kết có tính mới: • Lần nước ta, luận văn nghiên cứu sơn mẫu tiêu với chất dính keo silica • Đã xây dựng phương trình biểu diễn mối quan hệ yếu tố thành phần sơn tới tính chất sơn • Đã xác định thành phần sơn hợp lý gồm: 40% keo silica; 0,1% CMC; 1,25% saccaroza; 0,3% bentonit; 58,35 % bột zircon • Khẳng định sơn mẫu xốp với keo silica dùng cho công nghệ đúc mẫu tiêu thông thường – LFC đúc gang đúc thép • Bước đầu đề xuất công nghệ đúc mẫu tiêu đốt mẫu trước là: Mẫu sơn với chiều dày mm; Nhiệt độ nung mẫu 600 hay 800 oC tùy thuộc vào độ phức tạp vật đúc ❖ Các kết có ý nghĩa thực tiễn: • Thành phần hợp lý cho sơn mẫu xốp với keo silica • Đề xuất công nghệ đúc mẫu tiêu đốt mẫu trước Bố cục luận án Luận án gồm 175 trang chia thành phần sau: Mở đầu trang, chương 1: Tổng quan sơn mẫu tiêu 26 trang, chương 2: Keo silica – Tính chất ứng dụng 16 trang, chương 3: Phương pháp đối tượng nghiên cứu 23 trang, chương 4: Kết nghiên cứu xác định thành phần sơn ceramic 27 trang, chương 5: Kết nghiên cứu tính chất sơn sau nung 20 trang, chương 6: Kết nghiên cứu công nghệ đúc Replicast – CS 14 trang, Kết luận kiến nghị trang, có 130 hình vẽ đồ thị, 21 bảng, 13 phụ lục tham khảo 93 tài liệu B.NỘI DUNG CHÍNH Chương TỔNG QUAN VỀ SƠN MẪU TIÊU 1.1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC MẪU TIÊU Công nghệ đúc mẫu tiêu (Đúc mẫu cháy LFC – Lost foam casting) trở thành công nghệ đúc sử dụng rộng rãi giới Một dạng khác công nghệ đúc mẫu tiêu công nghệ Replicast - CS Công nghệ dùng chất sơn mẫu chế tạo từ chất dính vơ Khn khn khối khuôn vỏ gốm Khuôn nung nhiệt độ 800oC – 1000oC đốt mẫu trước rót kim loại lỏng vào khuôn Ưu điểm công nghệ đúc vật đúc có ruột phức tạp, phù hợp với loại thép (nhất thép cacbon thấp thép hợp kim cao) mà không xảy tượng tăng cacbon, đúc vật đúc to nhiều so với đúc theo cơng nghệ đúc mẫu chảy Độ xác độ nhẵn bề mặt vật đúc công nghệ tương đương với vật đúc công nghệ đúc mẫu chảy 1.2 TỔNG QUAN VỀ SƠN MẪU TIÊU ▪ Vật liệu chế tạo sơn gồm dung môi, bột chịu lửa, chất dính kết, chất ổn định sơn, số chất phụ khác (chất chống thối, chất khử bọt) ▪ Các tính chất quan trọng sơn là: độ nhớt, độ ổn định, tính bám dính mẫu, độ bền, độ chịu nhiệt, độ thơng khí ▪ Ảnh hưởng lớp sơn tới q trình điền đầy khn thơng qua ảnh hưởng độ thơng khí, tính cách nhiệt chiều dày sơn tới q trình điền đầy khn 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SƠN MẪU TIÊU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC Trên giới, thành phần sơn cụ thể hãng số nước không công bố chi tiết, mà đưa ký hiệu loại sơn thương mại Đại đa số công ty đúc mẫu chảy lớn Anh Mỹ sản xuất sử dụng chất dính keo silica sở dung môi nước cho sơn dùng cơng nghệ Replycast Cho đến nghiên cứu sử dụng keo silica làm chất dính cho sơn mẫu tiêu công bố Việc sử dụng keo silica làm chất dính cơng nghệ đúc mẫu chảy nước ta phổ biến, sử dụng cho sơn mẫu tiêu chưa có nghiên cứu thực tế 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.4.1 Các hướng nghiên cứu công nghệ đúc mẫu tiêu ▪ Vật liệu sơn mẫu ▪ Q trình điền đầy đơng đặc kim lỏng khn Mơ hình hóa q trình điền đầy khn ▪ Khí khn mơ hình hóa q trình khí ▪ Đổi cơng nghệ đúc mẫu tiêu Đề tài nghiên cứu theo hướng sơn mẫu tiêu 1.4.2 Những vấn đề thống sơn mẫu tiêu ▪ Vật liệu chế tạo sơn gồm bột chịu lửa, chất dính chất phụ Chất phụ có tác dụng làm tốt tính dính bám mẫu, làm tăng tính ổn định kéo dài tuổi song sơn ▪ Bột chịu lửa chọn phụ thuộc vào chất dính sử dụng để chế tạo sơn phụ thuộc vào hợp kim đúc Khi đúc gang nên sử dụng bột thạch anh, đúc thép nên dùng bột zircon, đúc thép mangan cao nên dùng bột manhezit Tuy nhiên đúc gang, thép hay nhôm với vật đúc quan trọng nên dùng bột zircon Do luận án sử dụng bột chịu lửa bột zircon ▪ Thành phần sơn định tính chất sơn ▪ Độ thơng khí sơn tăng độ xốp tăng Độ thơng khí tính chất đặc biệt quan trọng sơn, ảnh hưởng tới chất lượng vật đúc ▪ Tính chất sơn ý là: độ nhớt, độ ổn định, tính bám dính mẫu, độ bền, độ chịu nhiệt, độ thơng khí 1.4.3 Những vấn đề cần quan tâm giải sơn mẫu tiêu ▪ Sử dụng chất dính có keo silica làm sơn mẫu tiêu ▪ Thành phần sơn ▪ Sử dụng loại bột chịu lửa bột silica nung chảy, ferolit… ▪ Cải thiện khả thơng khí sơn Chương KEO SILICA -TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG 2.1 KHÁI QUÁT VỀ KEO SILICA Thuật ngữ “keo silica” dùng để hệ keo phân tán ổn định mà bên hệ pha phân tán hạt keo oxit silic, hay gọi silica vơ định hình Keo silic thương mại thường dạng sol, gel dạng bột Luận án sử dụng vật liệu đầu dạng sol 2.2 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA KEO SILICA Cấu trúc silica tứ diện SiO4, với nguyên tử oxi góc tứ diện cân đối nguyên tử silic trung tâm Các tính chất keo silica gồm ổn định, ảnh hưởng chất điện ly tới độ nhớt độ ổn định, tạo gel silica (gel hóa ngưng kết, làm khơ gel), yếu tố ảnh hưởng tới tạo gel (gồm độ pH, kích thước hạt nồng độ, dung dịch điện ly chất lỏng hữu cơ, nhiệt độ), độ xốp – độ thấm khí silica gel, đơng kết kết khối Hình 2.5 diễn tả ảnh hưởng độ pH tới độ ổn định keo silica Hình Ảnh hưởng độ pH tới ổn định (thời gian Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc keo tạo gel) keo silica silica bị khử nước Hiện tượng động học tạo gel tăng nhiệt độ, trình tạo gel, hệ số nhiệt ảnh hưởng đáng kể tới tốc độ hình thành cầu siloxan hạt Nồng độ nhóm OH bề mặt giảm cách đặn với tăng nhiệt độ silica nung điều kiện chân không Hầu hấp phụ vật lý loại bỏ nhiệt độ khoảng 150oC Ở 200oC tất nước từ bề mặt loại để bề mặt cấu tạo từ nhóm silanol đơn lẻ, nhóm kép, nhóm kề cận nhóm cuối cầu siloxan (hình 2.6) Ở khoảng 450 – 500oC, tất nhóm kề cận ngưng tụ, tạo nước bay có nhóm silanol đơn lẻ, nhóm kép, nhóm cuối cầu siloxan chịu ứng suất biến dạng lại (hình 2.13a) Các nhóm silanol nội bắt đầu ngưng tụ khoảng 600-800oC số trường hợp nhiệt độ thấp (hình 2.13b) Ở nhiệt độ cao 1000-1100oC, có nhóm silanol đơn lẻ bề mặt silica (hình 2.14) Hình a Hình b Hình 13 Các nhóm silanol liên kết (hình a) cầu siloxan (hình b) bề mặt keo silica Hình 11 Sự hình thành cầu siloxan keo silica 2.3 ỨNG DỤNG KEO SILICA LÀM CHẤT DÍNH Keo silica sử dụng làm chất dính sở tổng hợp xúc tác dùng cho sản xuất axit sunfuric dehyrat rượu, công nghệ giấy, cao su, thuốc lá, y học, dược học… 2.4 SỬ DỤNG KEO SILICA TRONG SẢN XUẤT ĐÚC Nếu nhiệt độ thường, keo silica có tính dính kết nhiệt độ khoảng 1000oC, keo silica có độ bền dính kết hàng đầu Cơng nghệ đúc mẫu chảy công nghệ sử dụng rộng rãi keo silica làm chất kết dính miền nhiệt độ cao Không phải sử dụng hàm lượng keo silica sơn mức độ nhiều cho độ bền sơn tốt Việc xác định hàm lượng keo silica tối ưu cần tiến hành từ thực nghiệm 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Những nghiên cứu sở lý thuyết cho thấy silica chất dính tiềm năng, mở hướng nghiên cứu ứng dụng triển vọng trọng công nghệ đúc mẫu tiêu 2.5.1.Các vấn đề thống ▪ Thành phần hệ keo silica – nước thường gồm 10-50% keo silica, ổn định kiềm tới pH 9-10, kích thước hạt keo từ 10-50 nm Sự ngưng kết tạo gel keo silica bị ảnh hưởng nhiều yếu tố như: pH, kích thước hạt nồng độ keo, dung dịch điện ly, nhiệt độ Khi sử dụng keo silica với vai trò chất dính cần ý đến yếu tố tương tác với vật liệu khác hệ huyền phù để đảm bảo trì tính chất keo silica Keo silica chiếm tỷ lệ nhỏ lại định độ bền sơn chất dính có tác dụng đảm bảo tính liên tục, sít chặt lớp sơn, độ bền dính bám sơn lên bề mặt mẫu ▪ Bằng cách thay đổi độ pH làm nước làm cho keo silica trùng ngưng tạo gel Cơ chế đóng rắn keo silica q trình sol  gel  rắn Khi keo ngưng kết tạo khối sệt Khối sệt có cấu trúc khung Khung hạt gel silica rắn, khung chứa đầy nước Khi khung silica có độ xốp lớn yếu, dễ bị phá vỡ Khi nước độ bền gel tăng, thể tích khối gel giảm, với có tượng nứt bề mặt Để chống nứt phải cho thêm chất phụ hữu ý đến chế độ sấy chiều dày lớp sơn ▪ Khi nhiệt độ nung cao, nước nhiều, thể tích khối gel giảm, độ xốp giảm theo có tượng kết khối gel Ở nhiệt độ 600oC trở lên gel kết khối mạnh ▪ Keo silica sử dụng công nghệ đúc mẫu chảy phổ biến giới nước rẻ thân thiện mơi trường ▪ Bột zircon hay bột silica nung chảy tốt với chất dính keo silica chế tạo sơn mẫu cháy đúc gang, thép Bột zircon đắt Để giảm chi phí sử dụng bột thạch anh khoảng 30% thay cho bột zircon 2.5.2 Các vấn đề tồn Khi dùng keo silica làm chất dính cho sơn mẫu tiêu cần phải giải vấn đề sau: ▪ Giải tính bám dính sơn lên mẫu xốp ▪ Chống nứt cho sơn điều kiện hong khô sấy mẫu 45-50 oC ▪ Khả thơng khí sơn ▪ Chưa có công bố thành phần sơn mẫu xốp cho đúc gang hay đúc thép Chương PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 3.1 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CỦA LUẬN ÁN Bột zircon, keo silica, chất phụ (bentonit trugel 100, CMC, saccaroza, PVA) Xác định hàm lượng hợp lý yếu tố thành phần -Đánh giá tính chất sơn sau nung - Xác định biến đổi khối lượng sơn theo nhiệt độ VẬT LIỆU CHẾ TẠO SƠN BAN ĐẦU THÀNH PHẦN SƠN HỢP LÝ Xác định thành phần hóa học, thành phần độ hạt, độ ẩm, tỷ trọng Thông qua đánh giá tính sơn: độ nhớt, độ ổn định, độ bền sau sấy ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT CỦA THÀNH PHẦN SƠN KHI CÓ TÁC DỤNG NHIỆT Đánh giá: độ bền sau nung, độ thơng khí, độ xốp, cấu trúc sơn NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ REPLICAST VÀ ĐÚC THỬ - Xác định nhiệt độ nung khuôn - Đúc thử nghiệm 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.2.1 Phương pháp xác định tính chất vật liệu chế tạo sơn Các phương pháp xác định độ ẩm, độ hạt vật liệu dạng bột, tỷ trọng, độ nhớt tiến hành theo tiêu chuẩn TCVN 3.2.2 Phương pháp xác định tính chất sơn Các tính chất sơn nghiên cứu gồm độ ổn định huyền phù, độ bền mòn, độ bền uốn sơn, chiều dày sơn, độ thơng khí sơn, độ xốp, độ giãn nở nhiệt Phương pháp đánh giá xác định theo quy chuẩn đánh giá sơn 3.2.3 Phương pháp nghiên cứu biến đổi trạng thái mẫu nung Sự biến đổi trạng thái mẫu xốp đánh giá thông qua cấu trúc xốp polystyren nung nhiệt độ khác phân tích DTG/DSC mẫu xốp cho biết thay đổi khối lượng vật liệu xốp theo nhiệt độ 3.2.4 Các phương pháp phân tích đại Sử dụng kỹ thuật hiển vi điện tử quét SEM -EDS, phép đo nhiễu xạ tia X - XRD, phân tích nhiệt DTG/DSC 3.2.5 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao sử dụng nghiên cứu xác định thành phần sơn hợp lý 3.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Bột chịu lửa: bột zircon xuất xứ viện Xạ hiếm, Việt Nam - Chất dính: Keo silica mác 380 (Sizol A30), xuất xứ viện Xạ hiếm, Việt Nam - Chất phụ: Bentonit trugel 100 có xuất xứ từ nước Úc, carboxymethyl cellulose – CMC xuất xứ Trung Quốc, kaolin, saccaroza: xuất xứ Việt Nam - Xốp polystyren: công ty Hanel cung cấp Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN SƠN CERAMIC 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Thành phần sơn định đặc tính sơn tính nhớt, tính ổn định, tính bền sau sấy, tính bền sau nung… Trong nghiên cứu dùng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp thiếu để nghiên ảnh hưởng yếu tố thành phần tới tính chất để từ xác định thành phần hợp lý cho sơn Các yếu tố thành phần sơn nghiên cứu chọn có thành phần là: bột zircon, keo silica, cacboxyl-methyl-cellulose (CMC), đường saccaroza bentonit trugel 100 4.2 XÂY DỰNG MA TRẬN THÍ NGHIỆM QUY HOẠCH TRỰC GIAO CẤP HAI THIẾU 4.2.1 Xác định thông số thành phần khoảng biến đổi yếu tố thành phần Dựa thí nghiệm sơ nghiên cứu ảnh hưởng chất phụ tới độ ổn định, chiều dày lớp sơn độ bền mòn sơn để xác định khoảng biến thiên yếu tố thành phần Trong thí nghiệm mục thành phần sơn gồm 260 g bột zircon; 100 g keo silica nồng độ 17% SiO2; chất phụ thay đổi tính theo hàm lượng keo silica Kết thí nghiệm ảnh hưởng yếu tố thành phần tới độ ổn định sơn đưa đồ thị hình 4.1 4.2, 4.3 4.4 ; tới chiều dày lớp sơn – hình 4.5, 4.6 tới độ bền mòn sơn – hình 4.7, 4.8 Hình Ảnh hưởng kaolin tới độ ổn định sơn Hình Ảnh hưởng bentonit Trugel 100 tới độ ổn định sơn Hình Ảnh hưởng keo sữa Latex tới độ ổn định sơn Hình 4 Ảnh hưởng CMC tới độ ổn định sơn Hình Ảnh hưởng kaolin bentonit tới chiều dày lớp sơn Hình Ảnh hưởng latex CMC tới chiều dày lớp sơn Hình Ảnh hưởng latex CMC Hình Ảnh hưởng kaolin tới độ bền mòn sơn bentonit tới độ bền mòn sơn 4.2.2 Nhận xét Dựa kết thí nghiệm sơ thành phần sơn thí nghiệm thí nghiệm quy hoạch trực giao chọn gồm có bột chịu lửa zircon, keo silica, bentonite Trugel 100, CMC đường saccaroza thay cho keo sữa (hai chất chất phụ hữu có tác dụng tăng dàn trải, độ bền uốn chống nứt nhiệt độ thấp cho sơn, nhiên đường sacaroza dễ hòa tan vào sơn, keo sữa khó hòa tan) 4.2.3 Xây dựng bảng ma trận thí nghiệm Thí nghiệm tiến hành với yếu tố yếu tố thứ bị ràng buộc bốn yếu tố cụ thể sau: Keo silica - x1; CMC - x2; sacaroza- x3;bentonit - x4; bột zircon - x5 Khoảng biến đổi yếu tố dựa thí nghiệm sơ xác định sau: 45 ≥ x1 ≥ 35; 0,2 ≥ x2 ≥ 0; ≥ x3 ≥ 0,5; 0,5 ≥ x4 ≥ 0,1 x5 = 100- (x1 + x2+ x3+ x4) Ma trận thí nghiệm ảnh hưởng thành phần sơn tới độ ổn định huyền phù sơn, độ nhớt, độ bền sau sấy độ bền sau nung 800 oC với số thí nghiệm 24 = 16 thí nghiệm biên thí nghiệm tâm phương án Ma trận thí nghiệm kết thí nghiệm đưa bảng 4.1 4.3 THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT SƠN Bảng Kết thí nghiệm Thành phần (%) STT 10 11 12 13 14 15 16 17(01) 18(02) 19(03) 20(04) Keo silica, x1 CMC, x2 Sacaroza, x3 Bentonit ,x4 45,0 35,0 45,0 35,0 45,0 35,0 45,0 35,0 45,0 35,0 45,0 35,0 45,0 35,0 45,0 35,0 40,0 40,0 40,0 40,0 0,2 0 0,2 0,2 0,2 0 0,2 0,2 0,2 0 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 2,0 2,0 0,5 0,5 2,0 2,0 0,5 0,5 2,0 2,0 0,5 0,5 2,0 2,0 0,5 0,5 1,25 1,25 1,25 1,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3 0,3 0,3 0,3 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 0 0 +1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 +1 0 0 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 0 0 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 0 0 Độ ổn Độ định nhớt huyền (s), phù Y2 (%), Y1 94,0 4,40 88,0 2,95 83,2 3,05 97,1 7,05 81,0 2,56 98,7 6,50 97,7 4,66 80,4 2,80 83,6 3,50 97,5 6,85 96,7 5,88 84,0 3,52 92,5 4,05 80,5 2,78 80,0 2,52 83,0 6,90 91,5 4,32 93,0 4,10 92,5 4,60 94,0 4,25 Độ Độ bền bền sấy nung (MPa) (MPa) Y3 Y4 3,10 2,40 1,54 3,54 1,60 3,84 2,50 1,80 1,70 3,90 2,18 2,30 2,35 2,50 1,45 2,60 2,40 2,75 2,50 2,43 5,18 6,82 7,36 5,76 6,93 4,25 6,21 5,16 7,13 4,83 5,90 5,59 4,60 5,16 6,42 5,98 5,30 5,27 5,16 5,55 4.4 CHỌN DẠNG PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY Phương trình hồi quy hàm mục tiêu Yi cho tính chất sơn phụ thuộc vào yếu tố có dạng chung phương trình (4-1) Y1 = bo + b1x1 + b2x2 + b3x3 +b4x4 + b12x1x2 + b13x1x3 + b14x1x4 + b23x2x3 +b24x2x4 +b34x3x4 + b123x1x2x3 + b124x1x2x4 + b134x1x3x4 + b234x2x3x4 + b1234x1x2x3x4 (4-1) 4.5 TÍNH TỐN XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY CHO CÁC HÀM MỤC TIÊU Phương trình hồi quy với hàm mục tiêu độ ổn định huyền phù tìm tương thích với thực nghiệm với mức ý nghĩa 95%: ˆ = 88,6188 + 6,0313x2 + 0,8563x3 + 1,8938x4 - 1,6688 x1x3 - 1,1063 x1x4 -1,3313  x1x2x3 - 1,0063 x2x3x4 + 1,3938 x1x2x3x4 (4-11) Phương trình hồi quy với hàm mục tiêu độ nhớt ˆ = 4,3731 - 0,5456 x1 + 1,4131 x2 - 0,1744 x3 + 0,2769 x4 - 0,4931 x1x2 - 0,1619 x2x3 - 0,1606 x1x2x3 - 0,1269 x1x2x3x4 (4-19) Phương trình hồi quy với hàm mục tiêu độ bền sau sấy: ˆ = 2,4819 - 0,4294 x1 + 0,4269 x2 + 0,2431 x3 + 0,1006 x4 -0,0906 x1x2 -0,1081 x1x3 +0,1044 x2x3 + 0,1094 x1x2x3x4 (4-21) Phương trình hồi quy với hàm mục tiêu độ bền nung: ˆ = 5,8044+ 0,4119 x1 -0,4619 x2-0,2431 x3 +0,2669 x4- 0,2269 x1x2 - 0,4319 x2x3 - 0,1369 x2x4 +0,1619 x3x4 + 0,1056 x1x2x3 +0,1006 x2x3x4 + 0,1031 x1x2x3x4 (4-23) Ảnh hưởng riêng rẽ thành phần tới tính chất sơn trình bày hình 4.9, 4.10, 4.15, 4.16 Hình 4.9 Ảnh hưởng riêng rẽ thành phần tới độ ổn định huyền phù Hình 4.10 Ảnh hưởng riêng rẽ thành phần tới độ nhớt Hình 4.15 Ảnh hưởng riêng rẽ thành phần tới độ bền sấy Hình 4.16 Ảnh hưởng riêng rẽ thành phần tới độ bền nung 10 (Giá trị biến toán học từ khoảng (-1; +1) tương ứng với giá trị biến vật lý tương ứng sau keo silica (35;45), CMC (0; 0,2), saccaroza (0,5; 2,0), bentonit (0,1; 0,5)) 4.6 THẢO LUẬN KẾT QUẢ VÀ ĐƯA RA THÀNH PHẦN SƠN HỢP LÝ Để tìm nghiệm thỏa hiệp ta sử dụng phương pháp chập hàm mục tiêu: ˆ = α1 ˆ + α2 ˆ + α3 ˆ + α4 ˆ Y L Vì bốn hàm mục tiêu độ ổn định huyền phù, độ nhớt, độ bền sau sấy độ bền sau nung quan trọng nên hệ số α1 = α2 = α3 = α4 = 1/4 Từ ta có hàm chập Yˆ L sau: Yˆ L = ( ˆ + ˆ + ˆ + ˆ )/4 ˆ = 25,3195 - 0,1408 x1 + 1,8523 x2 + 0,1705 x3 + 0,6345 x4 – 0,2027 x1x2 – Y L 0,4442x1x3 – 0,2766 x1x4 – 0,1223 x2x3 - 0,0342 x2x4 + 0,0405 x3x4 - 0,3466 x1x2x3 0,2264 x2x3x4 + 0,3698 x1x2x3x4 (4-25) Ảnh hưởng riêng rẽ thành phần tới tính chất sơn hàm chập trình bày hình 4.13 Hình 97 Ảnh hưởng riêng rẽ thành phần tới hàm chập tính chất sơn Từ đồ thị hình 4.9 đến 4.17 cho nhận xét: ảnh hưởng yếu tố thành phần sơn tới hàm mục tiêu (độ ổn định, độ nhớt, độ bền uốn sau sấy, độ bền uốn sau nung) khơng hồn tồn giống Hàm chập yL hàm hồi quy cấp hai thiếu khơng thể dùng phương pháp gradient để tìm cực trị Điều nhận thấy đường ảnh hưởng riêng rẽ hàm mục tiêu cắt xj = để đáp ứng tất tính chất sơn chúng tơi chọn thành phần sơn nằm vị trí trung tâm Cụ thể hàm lượng 40% keo silica, 0,1% CMC, 1,25% saccaroza, 0,3% bentonit 4.7 ĐÚC THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM NẮP QUYLAT VÀ ĐỘNG CƠ DIEZEL Thân (hình 4.20) nắp quy lát (hình 4.21) động diesel RV95 thuộc dạng thành mỏng khó đúc Riêng với nắp quy lát có ruột phức tạp 11 Hình 20 Mẫu xốp nắp hộp số có Hình 21 Mẫu xốp thân động diesel ruột phức tạp, thành mỏng RV95 Sơn mẫu có thành phần hợp lý rút từ nghiên cứu mục 4.6 Mẫu sơn lần sau lần sơn mẫu đưa vào lò sấy nhiệt độ 45-55oC (hình 4.22 4.23) Khi chèn mẫu nắp quy lát vào thùng khn bố trí dãy bên phải mẫu sơn sơn luận án, hàng mẫu bên trái sơn sơn nhà máy có độ thơng khí cao (hình 4.24) Mẫu thân động chèn mẫu chùm, mẫu sơn luận án mẫu sơn sở chất dính hữu có độ thơng khí cao (hình 4.25) Hình 4.22 Ảnh sơn mẫu nắp quy lát RV95 Hình 4.23 Ảnh sơn mẫu thân động diesel RV95 Hình 4.2510 Chèn mẫu thân động diesel RV95 vào thùng khuôn Quan sát sản phẩm đúc thấy vật đúc khơng thành hình, có tượng trộn lẫn kim loại với khí hình 4.26 Trong sản phẩm sơn đối chứng điền đầy tốt Khi bố trí hàng với sơn đối chứng có kết (hình 4.27) Nguyên nhân nhận định độ thơng khí sơn Hình 4.26 Nắp quy lát bị sơi Hình 24 Chèn mẫu nắp quy lát vào thùng khn Hình 4.27 Sản phẩm bên trái sơn với keo silica, bên phải sơn với keo sắn 12 Hình 129 Ảnh SEM sơn sau đúc Hình 118 Cấu trúc sơn sau sấy × × 10.000 10.000 Quan sát cấu trúc sơn sau sấy 50oC kính hiển vi điện tử qt với độ phóng đại 10.000 lần (hình 4.28) nhận thấy màng gel silica bám bề mặt hạt bột zirconia sít chặt Sau đúc bóc lớp sơn vật đúc quan sát kính hiển vi điện tử quét (hình 4.29) cho thấy màng gel silica bị kết khối có lỗ rỗ khí vết nứt 4.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG Sử dụng phương pháp quy hoạch thí nghiệm trực giao xây dựng phương trình hồi quy biểu diễn mối quan hệ yếu tố thành phần sơn gồm hàm lượng keo, bentonit, carboxymethyl cellulose (CMC) đường saccaroza tới độ ổn định, độ nhớt độ bền sau sấy độ bền sau nung sơn Đó mối phụ thuộc theo phương trình cấp thiếu CMC bentonit làm tăng mạnh tính ổn định, độ nhớt, độ bền sấy keo Saccaroza có vai trò làm tăng độ bền ban đầu gel chống nứt để sơn khơ khí hay sấy mẫu Đã xác định thành phần sơn hợp lý là: 40% keo silica; 0,1% CMC; 1,25% saccaroza, 0,3% bentonit; 58,35 % bột zircon Sơn có độ thơng khí nên khơng có khả dùng cho đúc gang đúc thép theo công nghệ đúc mẫu tiêu thông thường (LFC) Do cần làm rõ nguyên nhân sơn thông khí biện pháp khắc phục Điều làm rõ chương sau Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA SƠN SAU NUNG 5.1 NGHIÊN CỨU ĐỘ THƠNG KHÍ CỦA SƠN Hình 5.2 Ảnh hưởng nhiệt độ tới độ thơng khí vỏ sơn ceramic Hình 5.3 Ảnh hưởng bề dày số lớp sơn đến độ thơng khí sơn 13 Từ hình 5.2 nhận thấy từ 100 – 600 oC nhiệt độ tăng độ thơng khí sơn tăng, nhiệt độ nung cao 600 oC độ thơng khí lại giảm Từ hình 5.3 nhận thấy số lớp sơn nhiều, sơn dày độ thơng khí sơn giảm Các lớp sơn đầu, tốc độ tăng bề dày chậm, khả bám dính sơn mỏng Sơn dày, sấy khơ tạo lớp lớp xốp có khả hút nước tốt nên bám dính tốt nên lớp sơn sau dày 5.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ NUNG TỚI ĐỘ XỐP CỦA VỎ SƠN CERAMIC Từ kết hình 5.5 cho thấy khoảng từ (100 – 600) oC, nhiệt độ nung tăng, độ xốp vỏ sơn ceramic tăng Độ xốp tăng mạnh khoảng từ (100-300) oC đạt cực đại 6000C Trên 600 oC độ xốp giảm dần Độ xốp sơn khơng hồn tồn tỷ lệ với độ thơng khí Chỉ lỗ xốp liên thơng có tác dụng thơng khí Hình 5 Ảnh hưởng nhiệt độ đến độ xốp vỏ sơn ceramic Trong hình 5.6, cốc ceramic bên phải đổ đầy nước có tượng nước thấm qua thành cơc, quan sát thấy có giọt nước bám thành cốc màu cốc sậm so với cốc khơng có nước Chứng tỏ sơn có độ thẩm thấu định Hình Cốc sơn ceramic đổ đầy nước có tượng nước thấm qua (cốc bên phải) 5.3 PHÂN TÍCH NHIỆT VI SAI TRỌNG LƯỢNG (DTG/DSC) SƠN 5.3.1 Phân tích nhiệt vi sai trọng lượng cấu tử sơn Kết phân tích DTG/DSC keo silica đưa hình 5.7, sacarosa - hình 5.8, CMC - hình 5.9, bentonit - hình 5.10, bột zircon - hình 5.11, sơn –hình 5.12 Từ kết phân tích thấy cấu tử sơn khối lượng nhiều nung sacaroza đến CMC, keo silica, thay đổi khối lượng zircon Tuy nhiên lượng keo silica sơn lớn lượng 14 sacaroza CMC nhiều, nên khối lượng sơn chủ yếu nước gel silica Figure: Crucible:PT 100 µl Experiment:saccarozo 28/03/2016 Procedure: RT > 800C (20 C.min-1) (Zone 2) Labsys TG Atmosphere:Air Mass (mg): 12.23 TG/% dTG/% /min HeatFlow/µV Exo 80 20 Peak :224.57 °C -20 60 40 Peak :195.02 °C Peak :220.69 °C 20 -40 -20 -60 -20 -40 -40 -80 Mass variation: -99.99 % -60 -80 -60 -100 -100 Hình 5.7 Đường cong DTG/DSC gel silica Figure: Crucible:PT 100 µl Experiment:CMC 28/03/2016 Procedure: RT > 800C (20 C.min-1) (Zone 2) Labsys TG 200 300 400 500 600 700 Furnace temperature /°C Hình 5.8 Đường cong DTG/DSC sacaroza Atmosphere:Air Mass (mg): 35.68 TG/% d TG/% /min 50 100 HeatFlow/µV Exo Peak :113.35 °C 40 Peak :579.22 °C 40 Peak :289.89 °C -10 20 30 20 10 Peak :117.45 °C -20 -20 Mass variation: -13.23 % -10 -40 -30 -20 -60 Mass variation: -29.73 % -30 -40 -80 -40 -50 Mass variation: -14.47 % -100 -60 100 200 300 400 500 600 700 Furnace temperature /°C Hình 5.9 Đường cong DTG/DSC CMC Hình 5.10 bentonit Đường cong DTG/DSC Hình 5.11 Đường cong DTG/DSC zircon Hình 5.12 Đường cong DTG/DSC mẫu sơn 5.4 CẤU TRÚC CỦA VỎ SƠN CERAMIC Ở CÁC NHIỆT ĐỘ NUNG KHÁC NHAU Sấy 100 oC cấu trúc sơn (hình 5.13b) có lỗ xốp nhỏ nước tự gel 15 Nung 300 oC (hình 5.13c) có xuất lỗ xốp kích thước lớn gel silica nước liên kết, mặt khác có cháy saccaroza, nước liên kết CMC nước tự bentonit Trong ảnh cấu trúc thấy có nhiều vết nứt co gel Do độ xốp độ thơng khí sơn 300 oC tăng lên Nung 600 oC (hình 5.13d), nước cấu trúc gel silica saccaroza bị cháy hoàn toàn, vết nứt gel phát triển, lỗ xốp thơng trở nên rõ Ở nhiệt độ kích thước khối gel silica nhỏ Nung 800 oC (hình 5.13e), hạt gel silica kết khối mạnh có vết nứt Ở mẫu sơn sau đúc (hình 5.13h), lỗ xốp gần khơng có, có vết nứt màng chất dính Các hạt kết khối có kích thước lớn nhiều Điều chứng tỏ gel kết khối khối gel co lại có sát nhập tinh giới hạt Sự xuất vết nứt màng dính có co ngót mạnh màng chất dính, lại có cản co kim loại đúc Màng chất dính Lỗ xốp a Sơn 50 oC Màng chất dính Lỗ xốp b, Sơn 100 oC Lỗ xốp Vết nứt Màng chất dính c Sơn 300 oC Màng chất dính Lỗ xốp 16 Lỗ xốp d, Sơn 600 oC Màng chất dính e, Sơn 800 oC Màng chất dính Vết nứt h Sơn sau đúc gang nhiệt độ rót khn 1350 oC Hình 13 Ảnh SEM vỏ sơn ceramic nhiệt độ nung khác (×500 ×100000) 5.5 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ GIÃN NỞ NHIỆT CỦA SƠN CERAMIC Hình 25 Đường giãn nở nhiệt mẫu sơn Hình 36 Hệ số giãn nở nhiệt độ thay đổi theo thời gian Từ kết thí nghiệm đo độ giãn nở nhiệt sơn (hình 5.15) độ giãn nở nhiệt sơn theo thời gian (hình 5.16) cho thấy: Trong khoảng nhiệt độ 50 -100 oC, hệ số giãn nở nhiệt có giá trị nhỏ nên cần sấy nhiệt độ thấp để tránh nứt sơn, sơn lớp mỏng để sấy khơ hồn tồn sơn lớp Hệ số giãn nở nhiệt khoảng 100 oC trở lên âm chứng tỏ mẫu sơn co Ở khoảng nhiệt độ 850 oC, hệ số giãn nở nhiệt giảm mạnh hơn, nguyên nhân kết khối keo silica mạnh Ở 908,6 oC có biến đổi pha sơn có pic thu nhiệt nhiệt độ 5.6 PHÂN TÍCH NHIỄU XẠ XRD CỦA SƠN SAU NUNG 17 Kết hợp phân tích XRD sơn sau đúc hình 5.17 với đường cong giãn nở nhiệt hình 5.15 nhiệt độ 908,6 oC gel silica dạng vơ định hình chuyển dần sang cấu trúc tinh thể -cristobalit Sự chuyển biến làm cho gel silica kết khối sít chặt hơn, độ bền sơn cao Hình 47 Đường nhiễu xạ rơn ghen nhiệt độ khác 5.7 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CỦA SƠN SAU ĐÚC 5.7.1 Tính chiều dày màng chất dính Có thể xác định chiều dày lớp chất dính -  - theo công thức (5-8):   V (5-8) S Ở đây: V – Thể tích chất dính xác định theo cơng thức (5-9) S – Diện tích bề mặt hạt bột chịu lửa xác định theo công thức (5-10) V  Ở đây: G (5-9)  G - khối lượng chất dính;  - Khối lượng riêng chất dính Slt  k gi d  i 1 (5-10) i Ở đây: gi – khối lượng bột sàng i; di – kích thước sang i;  - khối lượng riêng bột chịu lửa Từ tính chiều dày lớp chất dính  = x 2,318 = 4,636 m 5.7.2 Ảnh SEM giản đồ EDS sơn sau đúc 18 Hình 5.18 a Độ phóng đại ×5000 lần Hình 5.18b Độ phóng đại ×5000 lần Hình 5.18c Độ phóng đại ×100.000 lần Hình 58 Ảnh SEM EDS sơn sau đúc gang màng chất dính với độ phóng đại khác 5.7.3 Phân tích ảnh cấu trúc sơn sau đúc Màng chất dính gồm có gel silica chiếm phần lớn (hình 5.18a) ngồi có bột zircon có kích thước gần với hạt gel (hình 5.18b, 5.18c) Bentonit nằm với hạt bột zircon có kích thước lớn 5.8 GIẢI THÍCH CÁC HIỆN TƯỢNG XẢY RA TRONG SƠN KHI SẤY VÀ NUNG Ở NHIỆT CAO Sơn ceramic thể vữa (huyền phù) bao gồm hạt chịu lửa zirconia, keo silica, bentonit, CMC saccaroza Khi nhúng mẫu xốp vào thùng sơn, huyền phù bám lên mẫu xốp lớp mỏng Khi để mẫu khơng khí hay sấy, nước huyền phù bay làm cho keo silica keo tụ thành màng gel Màng dày khoảng 4,636 m Gel silica tạo khung xương ba chiều, bên ô xương chứa đầy nước Lúc ban đầu hình thành gel xốp có độ bền thấp Khi nước bay gel co lại, áp suất mao dẫn nước tác động lên gel làm bị nứt Ở nhiệt độ thấp (dưới 132 oC) có nước tự Khi tăng nhiệt độ đến 132 oC nước tinh thể gel silica bị làm cho thể tích lỗ xốp tăng lên, gel co lại làm độ bền tăng độ thơng khí tăng Khi nung tiếp chất phụ saccaroza bị phân hủy cháy Đến 600 oC với cháy hết saccaroza phần CMC có nước tinh thể bentonit Cũng gần nhiệt độ này, có nước tinh thể nhóm silanol (Si-OH) bề mặt hạt gel silica để ngưng tụ thành siloxan (Si-O-Si), nên thể tích lỗ xốp tăng, ngược lại thể tích gel bị giảm bắt đầu có cố kết Cùng với 19 nước mạnh, gel bị nứt nhiều làm cho độ xốp tăng độ thơng khí tăng Khi gel silica cố kết lại Khi nung đến nhiệt độ cao 600 oC độ xốp sơn giảm gel silica tiếp tục cố kết lại dẫn tới độ thơng khí sơn giảm Khi nung đến 908,6 oC với kết khối gel silica có chuyển biến cấu trúc từ dạng vơ định hình sang cấu trúc tinh thể SiO2 5.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG Khi nung vỏ sơn ceramic với nhiệt độ nung khoảng (100-600) oC, nước liên kết sơn bị mất, chất hữu bị cháy, vết nứt sơn xuất làm cho độ xốp tăng độ thơng khí tăng Từ nhiệt độ 600 oC, độ thơng khí giảm, gel silica bắt đầu kết khối Ở nhiệt độ 908,6 oC gel SiO2 dạng vô định hình chuyển sang cấu trúc tinh thể, thể tích gel nhỏ lại, tỷ trọng khối tăng đến tỷ trọng khối lý thuyết, dẫn tới độ xốp không, độ bền cực đại Quá trình chuyển biến phụ thuộc vào nhiệt độ thời gian Sơn dày độ thơng khí Độ thơng khí sơn cao độ xốp sơn lớn 600 oC Tuy nhiên độ thơng khí sơn không đáp ứng cho đúc gang thép theo cơng nghê đúc mẫu tiêu thơng thường Vì nên đề tài nghiên cứu sơn dùng công nghệ đúc Replicast – CS Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐÚC REPLICAST - CS 6.1 NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI TRẠNG THÁI CỦA MẪU XỐP Hình 6.3 hình 6.4 đưa ảnh mẫu thí nghiệm dạng khối chữ nhật khối trụ nhiệt độ nung khác Hình 6.5 ảnh SEM (với độ phóng đại 40 lần ảnh 500 lần ảnh dưới) cấu trúc polystyren xốp nhiệt độ khác Hình 6.6 phổ nguyên tố EDS bề mặt vỏ ceramic tiếp giáp mẫu xốp nung 450 oC Hình 6.7 ảnh SEM lớp muội cacbon bám bề mặt sơn nung nhiệt độ 450 o C Hình 6.8 giản đồ DTG/DSC polystyren xốp a) Ở 50 oC e) Ở 350 oC c) Ở 140 oC b) Ở 100 oC d) Ở 160 oC g) Ở 500 oC h) Ở 800 oC f) Ở 450 oC Hình 6.3 Mẫu xốp trụ nhiệt độ nung khác 20 a) Ở 50 oC b) Ở 100 oC c) Ở 140 oC d) Ở 160 oC e) Ở 350 oC f) Ở 450 oC h) Ở 800 oC g) Ở 500 oC Hình 6.4 Mẫu xốp khối chữ nhật nhiệt độ nung khác a) Nhiệt độ nung 50 oC b) Mẫu xốp nhiệt độ 100 o C d) Nhiệt độ nung 140 oC g) Nhiệt độ 450 oC f) Nhiệt độ nung 350 oC e) Nhiệt độ nung 160 oC Hình 6.5 Ảnh SEM cấu trúc xốp polystyren nhiệt độ khác (x 40 500) 21 Hình 6.6 Phổ EDS cấu trúc lớp sơn mặt tiếp giáp xốp 450 oC Hình 6.7 Ảnh SEM lớp cacbon bám bề mặt sơn nung mẫu 450 oC (x 10000 25000) Hình 6.8 Giản đồ DTG/DSC polystyrene xốp ❖ Nhận xét - Polystyren xốp bị biến mềm 100 oC, chảy lỏng khoảng 160 oC Trong khoảng nhiệt độ từ 280 oC đến 400 oC mẫu bị phân hủy mạnh, phần bị hóa hơi, phần bị cháy Từ 598 oC polystyren phân hủy hết, sản phẩm lại cặn cacbon - Quá trình phân hủy xốp tạo 0,7 % cacbon rắn Phần để lại tro bề mặt vật đúc - Ở nhiệt độ 598 oC, phân hủy polystyren xốp hoàn tồn kết thúc Do nung đốt xốp nhiệt độ - Sơn cở sở chất dính silica sấy nhiệt độ 85 oC mẫu chưa bị biến dạng đồng thời cho hiệu sấy cao - Sự khối lượng mẫu sơn thí nghiệm nung nước, bay chất hữu sơn hóa hợp chất xốp polystyren 22 6.2 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐỐT MẪU TRƯỚC BẰNG CÁCH NUNG Hình Sự thay đổi trọng lượng sơn ceramic nhiệt độ cao 6.3 NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA SƠN KHI ĐÚC RÓT 6.3.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm Hình 6.11 Mẫu xốp Hình 6.121 Mẫu sau sơn Hình 23 Vỏ khn nung 600 o C Hình 34 Vỏ khn nung 800 o C 6.3.2 Đúc rót Hình 47 Rót khn Hình 18 Dỡ vật đúc Hình 19 Vật đúc sau làm 6.4 ĐÚC THỬ NGHIỆM NẮP QUY LÁT ĐỘNG CƠ DIEZEL RV95 Hình 205 Hình 6.22 Khn Hình 6.246 Vật Hình 25 Vật đúc Ảnh mẫu sơn vỏ sau nung đúc khuôn khuôn nung 800 oC o 800 C 2h nung 600 oC 23 Độ nhám vật đúc luận án đạt 11,39 – 15,34 µm 6.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Quá trình biến đổi trạng thái nung mẫu xốp phức tạp Ở gần 100 oC mẫu bắt đầu sun lại, đến 160 oC xốp bắt đầu chảy, đến 385 oC xốp bắt đầu hóa hơi, bốc cháy phần dạng lỏng, đến 491 oC mẫu cháy hóa đến 94,6 %, đến 600 oC lại lượng cacbon bị cốc hóa 0,7 % Sơn với keo silica có độ bền sau nung cao thích hợp với cơng nghệ đúc Replicast - CS Đối với vật đúc đơn giản nung khuôn 600 oC Đối với vật đúc thành mỏng có ruột phức tạp nung khn 800 oC KẾT LUẬN Bằng phương pháp quy hoạch thí nghiệm trực giao xây dựng phương trình biểu diễn mối quan hệ yếu tố thành phần sơn vơi độ nhớt, độ ổn định độ bền sau sấy độ bền sau nung sơn CMC làm tăng mạnh tới tính ổn định, độ nhớt, độ bền sấy keo, sau đến bentonit thấp saccaroza Đã xác định thành phần sơn hợp lý gồm 40% keo silica; 0,1% CMC; 1,25% saccaroza, 0,3% bentonit; 58,35 % bột zircon Chiều dày màng chất dính lý thuyết khoảng 4,636 m Sơn vơ với keo silica có độ thơng khí thấp nên dùng cho cơng nghệ đúc Replicast - CS Khi nung vỏ sơn ceramic với nhiệt độ nung khoảng (100-600) oC, nước liên kết sơn bị mất, chất hữu bị cháy, vết nứt sơn xuất làm cho độ xốp tăng độ thơng khí tăng Từ nhiệt độ 600 oC, độ thơng khí giảm, gel silica bắt đầu kết khối Ở nhiệt độ 908,6 oC gel SiO2 dạng vơ định hình chuyển sang cấu trúc tinh thể, dẫn tới thể tích gel nhỏ lại, tỷ trọng khối tăng đến tỷ trọng khối lý thuyết, dẫn tới độ xốp không, độ bền cực đại Quá trình chuyển biến phụ thuộc vào nhiệt độ thời gian Polystyren xốp bị biến mềm 100 oC, chảy lỏng khoảng 160 oC Trong khoảng nhiệt độ từ 280 oC đến 400 oC mẫu bị phân hủy mạnh, phần bị hóa hơi, phần bị cháy Từ 598 oC polystyren phân hủy hết, sản phẩm lại cặn cacbon khoảng 0,7% Bước đầu đề xuất công nghệ đúc Replicast với sơn sở chất dính keo silica; chiều dày lớp sơn khoảng mm; vật đúc đơn giản nung khuôn 600 o C, với vật thành mỏng ruột phức tạp 800 oC cao (920 oC) Độ bền sơn tăng nhiệt độ nung cao Độ thơng khí sơn nung tăng cao 600 oC sau giảm Cũng tương tự độ xốp sơn tăng đến 600 oC độ xốp sơn lại giảm KIẾN NGHỊ Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ đúc Replicast – CS Nghiên cứu thay phần bột zircon vật liệu rẻ tiền khác để hạ giá thành sơn Nghiên cứu chế tạo keo silica từ thủy tinh lỏng để chủ động nguồn cung cấp vật liệu 24 ... VỀ SƠN MẪU TIÊU 1.1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC MẪU TIÊU Công nghệ đúc mẫu tiêu (Đúc mẫu cháy LFC – Lost foam casting) trở thành công nghệ đúc sử dụng rộng rãi giới Một dạng khác công nghệ đúc mẫu. .. số công ty đúc mẫu chảy lớn Anh Mỹ sản xuất sử dụng chất dính keo silica sở dung môi nước cho sơn dùng cơng nghệ Replycast Cho đến nghiên cứu sử dụng keo silica làm chất dính cho sơn mẫu tiêu. .. dụng keo silica làm chất dính cơng nghệ đúc mẫu chảy nước ta phổ biến, sử dụng cho sơn mẫu tiêu chưa có nghiên cứu thực tế 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.4.1 Các hướng nghiên cứu công nghệ đúc mẫu tiêu