nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần đúc ly tâm dùng cho ngành nha

Trang 1

h * ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

ƒ 5K) TRUONG DAI HOC BACH KHOA

: KHOA CONG NGHE VAT LIEU

v đa O Ó

BÁO CÁO HOÀN THÀNH

NGHIÊN CỨU CHE TAO THIET BI NAU CAO TAN -

BUC LY TAM DUNG CHO NGANH NHA

Chủ nhiệm: TS Đặng Mậu Chiến

Cơ quan chủ trì: Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM

Cơ quan quản lý: Sở Khoa Học, Công Nghệ TP HCM

Trang 2

a

LOINOI DAU

Trong những năm gân đây nhờ kinh tế phát triển, mức sống người dân

được nâng cao nên việc chăm sóc sức khoẻ nói chung và dịch vụ răng hàm mặt nói riêng ngàng càng được chú trọng và có nhu cầu cao Hiện nay, tất cả vật

liệu và thiết bị phục vụ cho việc phục hình răng đều nhập từ nước ngoài, trong

đó thiết bị nấu hợp kim và đúc ly tâm là không thể thiếu

Việc chế tạo thiết bị này thay thế sắn phẩm ngoại ngoài việc tiết kiệm

ngoại tỆ, giảm giá thành còn giúp các chuyên viên trong nước có cơ hội khảo

sát, nắm bắt công nghệ mới nhằm hỗ trợ bảo dưỡng cho các đơn vị đang sử dụng thiết bị ngoại nhập

Do vậy mục tiêu của để tài là nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần —

đúc ly tâm dùng trong nha khoa Xa hơn nữa, sẽ cải tiến nâng cao công suất

Trang 3

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm dùng cho ngành nha”

MỤC LỤC

Trang

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Tình hình sử dụng và nhu câu thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm 1

1.1.1 Tình hình sử dụng thiết bị nấu cao tần ~ đúc ly tâm 1.1.2 Nhu cầu thiết bị nấu cao tân — đúc ly tâm

1.2 Tính chất của hợp kim đúc dùng trong ngành nha 2

1.2.1 Khái niệm cơ bản về kim loại và hợp kim 1.2.2 Sự phục hồi trực tiếp bằng vàng

1.2.3 Các hợp kim đúc

1.2.4 Công nghệ đúc các hợp kim nha khoa

1.3 Các loại máy đúc cao tần 11

Chương 2: QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ NẤU CAO TAN- DUC LY TAM NGOAI NHAP

2.1 Cấu tạo thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm 14 2.1.1 Hình dáng 2.1.2 Cấu tạo 2.2 Các bộ phận chính của thiết bị nấu cao tần — đúc ly tâm 19 2.2.1 Bộ phận nấu cao tần 2.2.2 Bộ phận đúc ly tâm

2.3 Kế hoạch bảo đưỡng thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm 27)

Chương 3: THIẾT KẾ THIẾT BỊ NẤU CAO TAN DUC LY TAM

3.1 Nguyên lý hoạt động của thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm 24

3.2 Nguyên lý hoạt động của bộ phận nấu cao tần 24 3.2.1 Nguyên lý hoạt động qúa trình nấu kim loại dùng dòng

điện tần số cao

3.2.2 Đặc điểm

3.2.3 Các thành phần của bộ phận nấu cao tần

3.3 Nguyên lý hoạt động bộ phận đúc ly tâm 29

3.4 Các bản vẽ thiết kế 30

3.5 Chế tạo thiết bị 33

3.5.1 Các bộ phận chính trong thiết bị nấu cao tần đúc ly tâm

3.5.2 Các thông số kỹ thuật

3.5.3 Các cụm chức năng của thiết bị

Trang 4

Báo cáo đề tài NCKH: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần — đúc ly tâm dùng cho ngành nha” Chương 4: KET QUA CHAY THU NGHIEM THIET BI

4.1 Kết qủa nấu các kim loại khác nhau với các khối lượng khác nhau 4.2 Kết qủa nấu - đúc các sản phẩm cho ngành nha, vàng bạc

4.2.1 Các sản phẩm đúc cho ngành nha 4.2.2 Các sản phẩm đúc cho ngành vàng bạc

Chương 5: KẾT LUẬN

5.1 Kết qủa đề tài thực hiện được

Trang 5

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần — đúc ly tâm dùng cho ngành nha”

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 TINH HINH SU DUNG VA NHU CAU THIET BI NAU CAO TAN - DUC LY

TAM

1.1.1 Tình hình sử dụng thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm

Trên thế giới việc dùng dòng điện cảm ứng tần số cao để nấu chảy kim loại

được sử dụng rộng rãi Nhiễu công ty trên thế giới đã sử dụng công nghệ này để chế

tạo và cung cấp các thiết bị nấu luyện kim loại và hợp kim, trong đó có các thiết bị nấu - đúc ly tâm dùng trong ngành nha và sản xuất đồ tang sức Với sự phát triển

mạnh mẽ của cơ điện tử các thiết bị này ngày càng được cải tiến

Hiện nay tại Việt Nam, ngành cơ khí chế tạo máy chưa quan tâm nhiều đến các loại thiết bị tương đối tỉnh xảo này Vì vậy, nhiều công ty trong nước có nhu cầu nấu

luyện kim loại và hợp kim ở mức độ kỹ thuật cao đều phải nhập thiết bị từ nứơc ngoài Do giá thành của thiết bị khá đắt ( khoảng 14000 USD) nên chỉ có một số ít các công ty có khả năng trang bị

Thực tế, chỉ có ngành nha và ngành sản xuất đồ trang sức là có khả năng tài chính nhập từ nước ngoài các thiết bị nấu luyện và đúc ly tâm Các ngành này có đặc thù riêng: nấu luyện hợp kim với khối lượng nhỏ nhưng cần độ tinh khiết cao về thành phân Trong khâu đúc tạo hình các chỉ tiết nhỏ cân độ chính xác cao

Các ngành khác đù có nhu cầu về thiết bị nấu luyện cao tần - đúc ly tâm cũng khó trang bị được Với trình độ cơ khí của nước ta hiện nay việc chế tạo thiết bị này là

có khả năng thực hiện được

1.1.2 Nhu cầu thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm

Thiết bị nấu cao tần — đúc ly tâm là thiết bị không thể thiếu đối với các Phòng thí nghiệm Nha khoa và các Xưởng sản xuất răng giả Các PTN và các xưởng này

ngày càng phát triển tại TP HCM

Ngoài ra, theo thăm dò nhiều công ty cơ khí, luyện kim, đúc và các công ty có liên quan đến hợp kim đều mong muốn trang bị cho PTN của Công ty thiết bị này nếu

giá thành chấp nhận được

Một số cơ quan có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu của để tài:

Trang 6

Báo cáo đê tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tân — đúc ly tâm dùng cho ngành nha”

1.2 TÍNH CHẤT CỦA HỢP KIM ĐÚC DÙNG TRONG NGÀNH NHA

Kim loại đã được sử dụng trong nha khoa từ hàng ngàn năm trước, nó như là một vật liệu dùng thay thế cho răng bị hư Vàng dát mỏng có lẽ là nguyên liệu được dùng đâu tiên, bởi vì vàng lá có thể đưa vào trong miệng từng chút một và chúng sẽ gắn với nhau dưới áp lực sinh ra trong các thiết bị sử dụng trong công việc phục hổi cùng

với nhiệt độ trong môi trường miệng của con người Sự phục hổi bằng quy trình trên

vẫn còn được sử dụng cho tới ngày nay khi sửa chữa các răng giả bằng vàng

Tuy nhiên kim loại nguyên chất như vàng không đủ cứng để ứng dụng phục hồi

trong nhiều trường hợp, và nó cũng dễ bị hư hỏng dưới tác dụng của lực cắn Vì lý do này, rất nhiều vật liệu hợp kim đã ra đời với nhiều ưu điểm nổi trội về mặt cơ tính Thông thường các chỉ tiết thuộc về răng được làm từ hợp kim bằng phương pháp đúc,

với phương pháp được gọi là “đúc trong khuôn mẫu chảy” Trong qúa trình đúc sứ

thường được dùng để thiêu kết với kim loại hợp kim, hỗn hợp này được gọi là sứ thiêu

kết hợp kim

Ngày nay có rất nhiều hợp kim đúc trong nha khoa, ta có thể phân loại tùy theo

tính chất và công dụng của nó

1.2.1 Khái niệm cơ bần về kim loại và hợp kim

a Kim loại quý vờ kim loại cơ bản:

Trong nha khoa kim loại có thể được chia làm hai nhóm chính kim loại quý hiếm

và kim loại cơ bản Kim loại quý hiếm chống lại sự ăn mòn ngay cả trong môi trường khắc nghiệt, vì vậy kim loại tốt thường đuợc sử dụng để phục hổi răng Các kim loại

quý thường được sử dụng trong nha khoa dưới qúa trình đúc là vàng (Au), paladi(Pd) va plantin(Pt) Ngoài ra còn một số kim loại quý khác nhưng chúng chỉ chiếm một số

ít về thành phần trong hợp kim đúc nha khoa Vài nhà luyện kim cũng quan tâm đến

bạc (Ag) và coi như kim loại quý nhưng bạc có khuynh hướng bị ăn mòn trong môi trường miệng nên nghành nha khoa không xem bạc là kim loại quý hiếm mặc dù bạc là kim loại khá đắt tiền và có giá trị Kim loại quý trong nha khoa là kim loại đắt tiền và hiếm nhưng cơ bắn là phải đáp ứng được yêu cầu về tính cơ_lý_hóa của vật liệu

Kim loại cơ bản: trong các hợp kim đúc nha khoa những kim lọai này bao gồm

titan(Ti), niken(Ni), déng (Cu), bạc(Ag), kẽm(Zn) và một số kim loại khác, trong nha

khoa kim loại cơ bản làm phụ gia cho hợp kim đúc nhằm đáp ứng nhu cầu về độ cứng, độ dẻo dai và vẻ thẩm mỹ Đây là điều cần thiết đối với công việc phục hồi răng trong nha khoa Trong thực tế các kim loại cơ bản có xu hướng bị ăn mòn trong môi trường miệng nhiều hơn là các kim loại quý

b Phân loại hợp kim:

Trang 7

'

Trong nha khoa các loại hợp kim có thể được phân loại bằng nhiều cách Theo hiệp hội nha khoa của Mỹ, họ đưa ra ba cách phân loại hợp kim là rất quý ,quý và hợp kim cơ bản

c Cấu trúc và mạng tỉnh thể của hợp kim

Thông thường hợp kim cũng có cấu trúc mạng tinh thể như các chất rắn Mạng tỉnh thể hình thành khi hợp kim đông đặc, lúc quan sát dưới kính hiển vi ta sẽ thấy được mạng tỉnh thể và cấu trúc hạt của chúng Giữa mạng tinh thể và hạt có một đường ngăn cách gọi là biên giới hạt Nói chung, mang tinh thể và cỡ hạt của hợp kim cũng quan trọng vì nó liên quan đến cấu trúc của hợp kim Chính vì vậy người ta

thường cho thêm các nguyên tố biến tính vào hợp kim để làm nhỏ hạt hay làm thay

đổi cấu trúc mạng tỉnh thể, làm cho cơ tính của hợp kim tăng lên, tridium và ruthemium là hai nguyên tố hay được dùng

1.2.2 Sự phục hồi trực tiếp bằng vàng :

Vàng nguyên chất có thể sử dụng để đưa vào miệng phục hồi răng một cách trực

tiếp Kỹ thuật này đuợc sử dụng mà không cần phải dùng lực mạnh từ bên ngoài Sự

gắn kết trực tiếp này không yêu cầu phải đúc kim loại, nó được đưa vào từng mẩu

nhỏ và chúng sẽ tự hàn với nhau ở nhiệt độ phòng Sự phục hồi bằng vàng lá như trên

rất phổ biến trước đây nhưng ngày nay ít được sử dụng vì chúng chi phối thời gian và đồi hỏi tay nghề kỹ thuật cao

Tuy nhiên, dùng vàng phục hồi trực tiếp sẽ rất bển ở trong miệng nếu như làm

đúng kỹ thuật Vàng sử dụng phục hồi trực tiếp ở một vài dạng như: dạng bộ, dạng lá xốp, hoặc ở dạng hỗn hợp canxi, vàng phải được giữ rất sạch nếu không chúng sẽ không gắn kết với nhau ở nhiệt độ phòng Mặt khác, các thuộc tính cơ của vàng không thích hợp để phục hổi những răng hư hỏng nặng

1.2.3 Các hợp kim đúc a Phân loại hợp kim đúc:

Theo hiệp hội nha khoa Mỹ (ADA) ,hợp kim đúc nha khoa được chia làm ba loại Bảng 1.1: Phân loại hợp kim đúc trong ngành nha

Trang 8

o

Chỉ những hợp kim chứa ít nhất 70% vàng thì được coi là hợp kim gốc vàng Đây là

tiêu chuẩn trước kia, còn như trên bảng thì đây là một sự phân loại mới, bao gồm những hợp kim chứa ít vàng hơn và những hợp kim chứa ít hoặc không chứa kim loại quý

Những thay đổi theo tiêu chuẩn như trên cho thấy sự phát triển cực nhanh của hợp kim đúc trong ngành nha Trước năm 1975 hầu hết các hợp kim đúc nha khoa là hợp kim gốc vàng, nhưng khi giá vàng tăng lên thì các hợp kim đã được đưa vào sử

dụng như các hợp kim gốc: Pd, Ag, Ni, Ti, và những hợp kim này phát triển rất nhanh cho đến ngày nay

b Các thuộc tinh quan trọng của các hợp kim :

Ngoài sự hợp thành ,các hợp kim đúc nha khoa còn có vài đặc tính quan trọng liên quan đến cấu thành của nó như: khoảng nhiệt độ chảy loãng, tỷ trọng, độ bền và độ cứng

Hợp kim không tan chảy ở một nhiệt độ đặc biệt nào mà nó tan chảy trong một khoảng nhiệt độ: từ nhiệt độ bắt đầu chảy lỏng đến nhiệt độ chảy lỏng hoàn toàn Khi

hợp kim nguội trở lại thì quá trình ngược lại xuất hiện: nhiệt độ bắt đầu đông đặc đến

nhiệt độ đông đặc hoàn toàn

Nhiệt độ tại điểm chảy lỏng hoàn toàn được gọi là “trạng thái lỏng” Nhiệt độ ở “ trạng thái lỏng” rất quan trọng trong qúa trình đúc hợp kim nha khoa Khi nấu hợp kim đúc ta phải nâng nhiệt độ lên cao hơn nhiệt độ tại “ trạng thái lỏng” thì việc đúc

rót mới thành công Nhiệt độ tại “trạng thái lỏng” cũng xác định nhiệt độ bốc hơi và

thành phần hỗn hợp làm khuôn đúc

%

Nhiệt độ khi đông đặc hoàn toàn được gọi là nhiệt độ ở “trạng thái rắn” cũng rất

quan trọng, nhất là trong công việc thiêu kết sứ lên trên hợp kim và được gọi là “sứ

thiêu kết hợp kim”

Tỷ trọng của một hợp kim là khối lượng trên một đơn vị thể tích,đơn vị sử dụng cho tỷ trọng là g/cm” Nếu dùng các mảnh có cùng thông số hình học của các loại hợp

kim để cân thì hợp kim nào có tỷ trọng lớn nhất sẽ nặng nhất và ngược lại

Các tỷ trọng cho hợp kim đúc trong ngành nha hạn chế trong khoảng từ 4,5 g/cm3 (đối với hợp kim cơ sở Ti) đến 18 g/cm3 (đối với hợp kim quý Tỷ trọng của hợp kim

rất quan trọng khi đúc và trong sự đánh giá cuối cùng của sản phẩm Bởi vì tỷ trọng là sự đánh giá về sự xít chặt của kim lọai Những hợp kim có tỷ trọng lớn thường dễ đúc hơn vì trọng lực của nó lớn làm cho kim loại lỏng dễ điển đầy khuôn hơn

Giới hạn bền của hợp kim thì quan trọng cho sự thành công của dịch vụ nha khoa trong công việc phục hổi răng Một hợp kim được sử dụng phải có sức bển đủ để chống lại bất kỳ sự thay đổi trạng thái cơ học một cách lâu dà Giới hạn bền của một hợp kim là giá trị bình thường nhất được sử dụng để so sánh với các hợp kim khác Đơn vị của nó là MPa Sức bền có thể tăng một cách đáng kể cho vài hợp kim khi ta nhiệt luyện đúng cách

Trang 9

Độ cứng của hợp kim có liên quan đến giới hạn bền của nó Một hợp kim có giới hạn bển cao thì dẫn tới có độ cứng cao

Độ cứng của các hợp kim đúc nha khoa trong khoảng từ 125 đến 425 kg/mm’, Những kim lọai cơ sở nói chung là những kim lọai có độ cứng cao, thậm chí còn cứng hơn cả men rang (343 kg/mm’)

Cũng như giới hạn bến, độ cứng của vài hợp kim đúc nha khoa có thể được cải thiện đáng kể nhờ công tác nhiệt luyện thích hợp

Sau đây là bắng các tính chất về vật lý và cơ học của một số hợp kim đúc tiêu

biểu trong ngành nha

Trang 10

Gốc Tỉ tan 1700 4 300 Không có như gốc Ni (Ti) Gắn vào răng

c Hợp kừm đúc ngành nha nói chung

Có hàng trăm hợp kim đúc nha khoa sẵn sàng cho công việc phục hổi răng Tuy

nhiên một sự hiểu biết về các đặc tính và cấu tạo thành phần sẽ giúp chúng ta đánh

giá được các tính năng đa đạng của chúng

Bằng sự xác định, những hợp kim rất quý phải chứa ít nhất 60% trọng lượng của:

Vang( Au), Paladi(Pd), Palatin(Pt), va ít nhất 40% vàng (Au) Các nguyên tố vàng,

Paladi và các nguyên tố đắt tiền nên những hợp kim này là những hợp kim đắt nhất Những hợp kim này cũng có tỷ trọng tương đối, khoảng 13 g/ cm? né làm cho công việc đúc dễ hơn nhưng cũng đẩy giá thành lên cao cho công việc phục hồi răng

Đồng và bạc được thường cho vào những hợp kim này để tăng độ cứng và độ bên Nếu các hợp kim này chứa các thành phần Paladi hoặc Palatin cao hơn thi khoảng nhiệt độ chảy loãng cuả nó sẽ cao hơn, nó cân đối với nhiệt độ nóng chảy rất

cao cua Paladi và Palatin tương ứng là 1554°C và 1772°C, khoảng nhiệt chảy loãng

cao gây khó khăn cho công việc chọn nguyên liệu làm khuôn và công việc đúc nhưng cho phép nó đáp ứng nhu những hợp kim gắn kết với sứ trong việc phục hồi răng

Kim loại rất quý được đưa vào hợp kim nói chung sẽ đem đến sự chống ăn mòn

tuyệt vời trong môi trường miệng

Những hợp kim quý phải có ít nhất 25% kim loại quý nhưng không quy định về thành phần vàng Các hợp kim này là một nhóm khá đa dạng Những hợp kim có cơ sở vàng trong nhóm này chứa khoảng 40 % vàng nhưng chứa với số lượng cao hơn về thành phần của đồng hoặc bạc so với các hợp kim rất quý, paradi và kẽm thông thường cũng có mặt nhưng với số lượng nhỏ hơn Những hợp kim có cơ sở Paladi trong nhóm này có thể chứa tới 77 % Pd và hầu như không chứa vàng Sự đồng đều của hợp

kim nhóm này được tạo ra bằng cách đưa đồng hoặc gali vào

Các hợp kim trên cơ sở bạc trong nhóm này thông thường chỉ chứa 25% paladi, đủ để phân loại chúng thuộc loại hợp kim quý Nhóm hợp kim quý có tỷ trọng trung bình từ 10 tới 12g/cm?, ít hơn đáng kể so với nhóm hợp kim rất quý Tuy nhiên độ bén

và và độ cứng của hợp kim nhóm này thì bằng hoặc cao hơn nhóm hợp kim rất quý

Thuộc tính này được giải thích là do sự có mặt của paladi, một loại kim loại có độ bén va độ cứng cao

Sự ăn mòn cuả các hợp kim nhóm này tốt như nhóm hợp kim rất quý hoặc

nhỉnh hơn một tí do tùy thuộc từng loại hợp kim

Trang 11

Giá cả của hợp kim nhóm này nói chung rẻ hơn so với nhóm hợp kim rất quý, vì

vậy sẽ lợi hơn cho người sử dụng

Các hợp kim nhóm này có thể dùng để làm mũ răng, cầu răng với sự có mặt của

sứ hoặc không có mặt của sứ bao phủ bên ngoài Nhóm hợp kim có kim loại cơ bản chiếm ưu thế

Các hợp kim nhóm này chứa rất ít các nguyên tố quý hiếm nhưng chứa các nguyên tố thông thường hơn như: Ni, Co, hoặc Tï Trong tất cả các hợp kim đúc nha

khoa, nhóm hợp kim này là phức tạp nhất, nó có thể chứa từ 6 đến 8 thành phần nguyên tố hợp kim ngoài nguyên tố cơ bản, bao gồm cả Molipden, Crôm, Bạ, Sắt,

Cacbon, Bery, Mangan, Gali va Silic

Nhóm hợp kim này có độ cứng và bển cao nhất nhưng tỷ trọng lại khá thấp Như

vậy, nhóm hợp kim này là khó đúc và tinh luyện nhất, yêu cầu về kỹ thuật và máy móc đặc biệt

ˆ Nhưng những hợp kim này là những hợp kim rẻ nhất trong hợp kim đúc nha

khoa Vì giá cả rẻ nên nó phổ biến và được sử dụng rộng rãi hơn Tuy nhiên, những hợp kim này khi đưa vào sử dụng, đặc biệt là những hợp kim trên cơ sở Ni , Co còn gây tranh cãi bởi mức độ ăn mòn cao và sự tương thích đáng ngờ của nó

Những hợp kim nhóm này có thể được sử dụng làm mũ răng hoặc câu răng ( có sứ hoặc không có sứ phủ bên ngồi ), haylàm mơ cấy cho các hàm răng

đ Sự tương thích của các hợp kim

Vì các hợp kim đúc nha khoa luôn tiếp xúc với răng và miệng lâu dài nên sự

tương thích của chúng phải được quan tâm Sự tương thích của các hợp kim nha khoa

chủ yếu liên quan đến sự ăn mòn Nếu một hợp kim bị ăn mòn nhiễu, nó sẽ giải

phóng ra các thành phần nguyên tố cuả nó trong miệng và dẫn đến các phản ứng nguy hiểm có thể xảy ra trong miệng Những phần ứng không muốn có này bao gồm các mùi vị khó chịu, đau răng , dị ứng hoặc các phản ứng khác Vì thế, một điều quan trọng phải nhớ là không bao giờ được cho các nguyên tố có thể gây hại vào hợp kim, vì sự giải phóng các nguyên tố do sự ăn mòn trong miệng có thể gây ngộ độc cho người sử dụng Một ngoại lệ về số người dị ứng với sự giải phóng của nguyên tố Ni, nó chiếm phần đông số ca bị dị ứng: chiếm khoảng 8% đến 15 % ca

Nói chung, hợp kim quý ít giải phóng nguyên tố trong miệng hơn bởi những

kim loại quý chứa trong nó có tác dụng làm giảm sự ăn mòn Và hợp kim kim loại

cơ bản chiếm ưu thế thì ngược lại

e Đặc tính đặc biệt của những hợp kim thiêu kết với sứ

Trang 12

Hợp kim được bao phủ bên ngoài bằng sứ là sự phục hồi đặc biệt trong nha khoa, bởi vì vẻ mỹ quan của nó nhìn giống như răng tự nhên

Đặc tính cơ bản cần thiết cho những hợp kim dùng trong việc phục hồi răng bằng

sứ thiêu kết hợp kim là khả năng gắn kết sứ cuấ nó Sự gắn kết này xảy ra tại lớp oxide trên bể mặt hợp kim Sự hình thành bể dày của lớp oxít này quyết định sự gắn kết lâu dài của hợp kim với sứ

Những hợp kim kim loại cơ bắn thường có lớp oxide bề mặt qúa dày Vì vậy, khi phủ sứ bên ngoài thì cần phải làm giảm bề dày lớp oxide này Tuy nhiên, đối với hợp kim rất quý và vài hợp kim quý có lớp oxide bề mặt không đủ dày ta phải tăng bể dày lớp oxít này lên bằng cách cho thêm vào những hợp kim này các nguyên tố như Gali, Indi hoặc phải thêm một lượng nhỏ thiếc để đẩy mạnh sự hình thành lớp oxít bể mặt Các nguyên tố cho thêm vào thường bị cháy hao trong lúc đúc, vì thế nhớ phải thêm nó vào khi sử dụng để đúc lại

Khoảng nhiệt độ tan chảy của sứ cũng khó xác định Nhiệt độ để thiêu kết sứ với hợp kim ở khoảng nhiệt độ từ 850 đến 1350°C tùy từng loại sứ sử dụng Cấu trúc

của hợp kim phải giữ nguyên không thay đổi trong khi thiêu kết sứ Nếu không, hình dáng phù hợp ban đầu sẽ bị thay đổi và sự phục hổi sẽ không đạt kết qủa

Như vậy khoảng nhiệt tan chảy, đặc biệt khoảng nhiệt đóng rắn của hợp kim

thiêu kết với sứ phải cao hơn nhiệt độ thiêu kết trong lò Vì lý do này mà những hợp

kim chứa kim loại có nhiệt độ nóng chấy cao như Paladi, Platin thường dư khả năng trong việc kết hợp với sứ Nhưng quan trọng là trong thực hành, không phải mọi hợp

kim thiêu kết với sứ đều tương thích với mọi loại sứ

1.2.4 Công nghệ đúc các hợp kim nha khoa

Trong ngành nha, mẫu sáp được sử dụng trong công nghệ đúc, một công nghệ đúc khá phức tạp gọi là “đúc trong khuông mẫu chảy” nhưng đem lại hiệu qủa và độ chính xác rất cao Quy trình này không thực hiện tại phòng nha mà thường thực hiện

tại phòng pha chế Quy trình này làm ra hầu hết các sản phẩm ngành nha như: mũ răng, mũ răng bằng hỗn hợp sứ kim loại, mũ răng bằng ceramic, răng, một phần hàm

răng hoặc toàn bộ hàm răng , vì thế đây là công nghệ rất quan trọng trong nha khoa Các sắn phẩm dùng để phục hổi răng hầu như phải trải qua các công đọan của công nghệ đúc Trừ trường hợp sứ phủ biên ngoài kim loại (thiêu kết) thì sau khi đúc xong còn có công đoạn phủ sứ

Trong công nghệ đúc kiểu này nếu làm đúng kỹ thuật thì độ chính xác có thể đạt tới 0,05% kích thước

Trang 13

Để nấu chảy kim loại ta sẽ dùng lò cảm ứng kim loại tần số cao bởi vì nổi lò rất

nhỏ, do chỉ tiết rất nhỏ nên dùng rất ít kim loại để nấu

Trang 14

a Mẫu sáp và ống rót:

i Mau sap:

Mẫu sáp được dùng bởi vì chúng dễ uốn nắn và dê làm, hơn nữa nó lại rẻ và đa năng Mẫu sáp được làm bằng cách ép trong cối bằng kim loại, nhựa êposi, cao su lưu hóa, thạch cao Đặc biệt là thạch cao, vì có thể dùng nó lấy mẫu răng trực tiếp từ miệng Nhưng mẫu sáp thường có nhiệt biến mềm thấp, nó có thể bị biến dạng ở nhiệt độ thường và làm mất độ chính xác khi đúc Vì vậy khi làm mẫu xong ta nên

làm khuôn ngay sau đó

Với kỹ thuật hiện đại ngày nay, người ta thường dùng hỗn hợp sáp để làm giảm

các nhược điểm về nhiệt của nó

li Ống rót:

Nói chung ống rót được làm bằng sáp như mẫu nhưng cũng có thể được làm bằng nhựa hoặc kim loại Nếu ống rót làm bằng kim loại thì phải nhớ lấy ra trước khi rót

Cấu tạo ống rót phải làm sao để kim loại lỏng dễ đi vào lòng khuôn và kim loại

lỏng phải đông đặc sau cùng tại đây b Vật liệu làm khuôn và nung khuôn:

i Vật liệu làm khuôn:

Vật liệu làm khuôn phải chịu được nhiệt độ cao và các lực tác động trong quá trình đúc như lực ly tâm chẳng hạn Vật liệu làm khuôn thường dựa trên cơ sở cát

thạch anh (SiO;) và chất kết dính là thạch cao (CaSO, 2H,O) Nhung thach cao

chỉ chịu được nhiệt độ < 1200 độ C, vì vậy với những hợp kim có nhiệt nóng chẩy cao

thì chất kết dính là amonihidrophotphat ( HạPOx(NH¿);) Với Magiê ôxit (MgO) hoặc

magiê (Mg) là hai chất có thể tác dụng với SiO; nên khi đúc trong khuôn làm trên cơ sở SiO; thì phải tránh các hợp kim chứa Mg

Ngoài ra còn nhiều vật liệu làm khuôn khác như Corindom điện phân (Al;O2),

bột SilicatZn (2ZnO.SiO;); bột MgO và các chất kết dính như nước thuỷ tỉnh (xNa¿O.ySiO¿.zH;O)

ii Lam khu6n:

Khi làm khuôn, mẫu được xử lý bể mặt bằng chất làm giảm sức căng bể mặt, giúp cho kim loại lỏng dễ đi vào khuôn hơn, một trong những bước chuẩn bị đã hoàn

thành trước là hỗn hợp làm khuôn Hầu hết các nhà sản xuất đã phân chia bột làm

khuôn thành những gói nhỏ, như vậy thao tác viên chỉ cần đo lường lượng nước để

trộn Hỗn hợp làm khuôn được trộn trong một máy trộn chân khơng, tồn bộ thiết bị

hoạt động bằng điều khiển điện và thời gian trộn được cho bởi nhà sản xuất Khi trộn xong, hỗn hợp làm khuôn được từ từ đổ vào khuôn đúc và khuôn đúc cũng đước rút chân không để hỗn hợp làm khuôn len vào các khe và ngốc nghách của mẫu mà

không tạo bọt khí và lỗ hổng

Trang 15

iii Sự giãn nở của khuôn đúc:

Khuôn đúc có thể giãn nở bởi nhiệt độ, do hơi nước là chủ yếu Sự giãn nỡ này

làm mất tính chính xác của vật liệu đúc, vì thế khi chọn vật liệu làm khuôn ta phải

biết được tính chất này của nó để bù trừ vào mẫu khi thiết kế khuôn đúc vị Nung khuôn:

Nung khuôn có hai tác dụng là làm mẫu chay ra và gia nhiệt cho khuôn để

chuẩn bị khâu đúc rót Nếu khuôn đã tiếp xúc với hơi ẩm thì nhiệt độ nung khuôn

khoảng 450 đến 475° C Nếu khuôn chưa tiếp xúc với hơi ẩm thì nhiệt độ để nung

khuôn khoảng 500 đến 600° C ec Đúc làm sạch vật liệu đúc:

Trước khi hợp kim được đưa vào nấu chẩy ta nên gia nhiệt cho nó Có hai cách gia nhiệt hay dùng là bằng điện và bằng mỏ hàn khí, cách gia nhiệt bằng mỏ hàn thường được dùng hơn

Khi chuẩn bị rót ta nâng nhiệt độ của lò nấu lên trên điểm nhiệt dộ chảy hoàn toàn của kim loại rồi mới rót Thực ra ta đúc bằng máy ly tâm nên ta sẽ mở máy quay

ly tâm, để kim loại dổn vào khuôn đúc dưới tác dụng của lực ly tâm

Sau khi đúc xong ta có thể tẩy rửa vật đúc bằng Axit Sunfuric nóng sau khi

đã làm nguội và phá khuôn Nhưng nên nhớ có nhiều sản phẩm có thể bị phá huỷ bởi Axit nên cân nhắc trong việc tẩy rửa này

d Kết thúc và đánh bóng:

Sau khi tẩy rữa, ta cắt ống rót bằng máy cưa đĩa cẩm tay Rồi đem đi đánh bóng

bằng máy trên các đĩa đánh bóng dùng nỉ hoặc da Ta có thể bôi vào một ít bột mài

để tăng hiệu qủa

Công việc đánh bóng rất quan trọng bởi vì nó làm cho sản phẩm bóng, đẹp,

đông thời đây cũng là công đoạn cuối cùng để đưa vào sử dụng phục hồi răng Mặt khác nó giúp ta phát hiện ra các khuyết tật của vật đúc để ta có thể loại bỏ khi vật

đúc không đạt yêu cầu

1.3 CAC LOAI MAY DUC CAO TAN

Hiện nay có nhiễu loại máy đúc cao tần dùng cho ngành nha do các hãng khác

nhau cuẩ Mỹ, Pháp, Đức, sản xuất Tuy nhiên tất cả các máy được chế tạo đều dựa trên nguyên lý nấu luyện hợp kim bằng lò cao tần và đúc ly tâm

Trang 17

Với nhiễu loại máy như vậy, chúng ta chỉ nghiên cứu loại máy mà khả năng chúng ta chế tạo được dựa trên nên tảng công nghệ của chúng ta hiện nay Loại máy đúc này sẽ trình bày cụ thể trong chương hai

Trang 18

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm dùng cho ngành nha” CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ NẤU CAO TẦN - ĐÚC LY TÂM 2.1 CẤU TẠO THIẾT BỊ NẤU CAO TÂN - ĐÚC LY TÂM 2.1.1 Hình dáng

Hiện nay, chúng ta chưa thể chế tạo được các loại thiết bị nấu cao tần — đúc ly

tâm hiện đại của một số hãng nổi tiếng trên thế giới như Bego, Ducatron Tuy nhiên,

ta có thể tự chế tạo được thiết bị đó với trình độ và kỹ thuật hiện có của nước ta

Trước khi thiết kế, chế tạo thiết bị này, ta cần nghiên cứu, khảo sát các thiết bị sẵn có của nước ngoài Đồng thời, việc nghiên cứu, khảo sát này nhằm đưa ra qui trình bảo dưỡng cho chính thiết bị của hãng đó (Ducatron) nói riêng và thiết bị nấu cao tần — đúc ly tâm nói chung Như vậy, ta sẽ tiến hành khảo sát, nghiên cứu thiết bị nấu cao

tần - đúc ly tâm hiệu Ducatron (Pháp) Máy có hình dáng, kích thước gọn nhẹ đáp ứng được không gian làm việc Dưới đây là một số hình ảnh, cấu tạo của máy :

Hình 2.1: Mặt trước máy đúc cao tần

Trang 20

Trang 22

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tân — đúc ly tâm dùng cho ngành nha”

2.1.2 Cấu tạo

.c0©fU Đúc ty TÂM

MAY BIEN THE (CAO THE

Hình 2.9: Sơ đồ bố trí các bộ phận trong thiết bị nấu cao tân — đúc ly tâm

Trang 23

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm dùng cho ngành nha” 9: Motor 10: Đối trọng 11: Can quay ly tam 12: _ Nguồn liệu 13: Hệ thống rót 14: Khuôn đúc b Nguyên lý hoạt động

Hợp kim đúc được đưa vào nổi nấu (6) Hệ thống vòng cảm ứng (5) được nâng lên sát nổi, vòng trên cùng đụng miệng nổi Cấp điện cho máy hoạt động Nguồn qua

máy biến áp (2), qua bộ chỉnh lưu (3), qua bộ phát cao tân (4) Tại đây dòng điện tần

số cao qua hệ thống vòng:cảm ứng (5) để nung nóng và nấu chảy hợp kim đúc trong

nổi nấu Khi hợp kim đã được nung chảy đến nhiệt độ rót, ta hạ hệ thống vòng cảm

ứng xuống khỏi nổi lò Cho motor (9) hoạt động qua bộ truyền động (8) và trục quay (7) làm quay cân quay ly tâm (11) Cần quay mang theo cả hệ thống lò nấu, khuôn

đúc (13), đối trọng (10) Hợp kim nấu trong lò chảy vào khuôn qua hệ thống rót (14)

tạo thành vật đúc nhờ lực quay ly tâm

2.2 CÁC BỘ PHAN CHÍNH CỦA THIẾT BỊ NẤU CAO TAN - DUC LY TAM

Thiết bị gồm 2 bộ phận chính: bộ phận nấu cao tân và bộ phận đúc ly tâm 2.2.1 Bộ phận nấu cao tần

Bộ phận nấu cao tần thực chất là hệ thống lò cảm ứng làm việc dựa trên cơ sở

định luật cảm ứng điện từ, nghĩa là chuyển điện năng từ cuộn cảm thành nhiệt năng trong vật thể kim loại được nung hoặc nấu

Trang 24

Cuộn sơ cấp

1: 6: Biến áp phối hợp

2: Cuộn thứ cấp 1 Cuộn dây cảm ứng 3; Bộ chỉnh lưu §: Nồi nấu kim loại

4: Đèn điện tử a: _- Sơ đỗ điện

5: _ Biếnáp cộng hưởng b: Sơ đồ biến đổi tần số

Hệ thống tạo dòng điện dao động cao tần dùng đèn điện tử để chuyển dòng

điện có tân số 50Hz có thể lên đến 1MHz Phạm vi điều chỉnh tần số khá lớn nên rất

thích hợp trong qúa trình nấu các loại kim loại có nhiệt độ nóng chảy khác nhau

Thiết bị gồm những bộ phận chính : bộ chỉnh lưu, bộ tạo sóng, bộ điều khiển Dòng xoay chiều (220V/380V ;50Hz ) qua cuộn sơ cấp (1) của biến áp; qua cuộn thứ cấp (2) dòng điện được nâng lên 4-5 KV nhưng vẫn có tân số 50Hz Sau đó qua bộ

chỉnh lưu (3) thành dòng một chiều để cung cấp cho anot của đèn điện tử (4) Đèn

điện tử có nhiệm vụ tạo sóng Mạch tạo sóng gồm đèn và biến áp cộng hưởng (6) Do hoạt động của đèn khi dòng điện ra cuộn dây thứ cấp của biến áp cộng hưởng (6) tần số đạt rất cao, tới vài triệu hec và có điện áp cao Vì vậy phải qua biến áp phối hợp (7) ở cuộn thứ cấp của biến áp này dòng điện có tần số cao và điện áp khoảng 1000V

Trong máy đúc cao tần này thì biến áp phối hợp (7) là hệ thống các điện trở và cuộn

dây mắc nối tiếp nhau Từ đó nối vào cuộn cắm để nung lò nấu chảy hợp kim đúc b Vòng cảm ứng và nồi nấu luyện

¡ Cuộn cắm ứng

Cuộn cảm ứng là dây đổng dạng rỗng được uốn thành những vòng liên tiếp nhau, phân rỗng của dây đồng cho nước chạy qua, mục đích làm nguội cuộn dây trong quá trình nấu kim loại Số vòng uốn, đường kính vòng uốn và khoảng cách giữa

các vòng uốn được thiết kế theo sự tính toán

Trang 25

Báo cáo đề tài NCKH: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm dùng cho ngành nha”

ii Nôi nấu kim loại

Nổi nấu kim loại được đặt trong vòng cảm ứng dùng để chứa và nấu kim loại

đúc

Hình 2.13: Nồi chứa liệu kim loại đặt trong cuộn cm ứng 2.2.2 Bộ phận đúc

Hệ thống đúc kim loại nấu ứng dụng phương pháp đúc ly tâm Cấu tạo của hệ

thống đúc ly tâm gồm một bộ phận quay ly tâm được cân bằng bởi các đối trọng 4 8 Hình 2.14: Sơ đồ cấu tạo hệ thống đúc ly tam 9: Motor §: Bộ truyền đai Ts Truc quay

11: Can quay ly tam

Cấu tạo khá đơn giản, Motor (9) truyền động qua bộ truyển đai (8) theo một tỷ số truyền đã tính Trục (7) quay mang theo hệ thống cần quay (11) quay

i Motor

Motor (9) là động cơ điện 3 pha 380/50 Hz Được chọn theo công suất, moment và số vòng quay tính toán Động cơ điện này truyền động qua bộ truyền đai (8) đến trục quay (7)

ii Bộ truyền đông

Trang 26

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tân — đúc ly tâm dùng cho ngành nha”

iii Truc quay

Truc quay (7) quay nhờ ổ bi gắn giữa thân bàn máy và trục quay iv Can ly tam

Cần ly tâm (11) là cơ cấu mang các bộ phận chứa giữ nổi lò nấu, khuôn và hệ

thống rót kim loại từ miệng nổi lò vào khuôn Đối diện khuôn và nổi lò qua giữa cần

là bộ phận điều chỉnh dùng để cân bằng trọng lượng của khuôn, nổi lò qua trục quay

giữa cần

Trên bộ phận đỡ và giữ nổi nấu, những phân tiếp xúc với nổi lò đều là những

vật liệu cách điện và nhiệt tốt

Bộ phận đỡ và giữ khuôn, hệ thống rót là hệ thống cần giữ bằng lò xo và cần

điều chỉnh bằng ren

Hình 2.16: Cơ cấu hệ thống quay ly tâm trong qúa trình đúc

2.3 KẾ HOẠCH BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ NẤU CAO TAN - DUC LY TAM

Sau khi khảo sát, nghiên cứu từng bộ phận của thiết bị nấu cao tân - đúc ly tâm ngoại

nhập, ta có kế hoạch bảo dưỡng cho các bộ phận của thiết bị này như sau:

STT Bộ phận Nội dung Thời gian Ghỉ chú

1 Đèn điện tử -_ Kiểm tra hệ thống 3 tháng Bảo dưỡng

giải nhiệt cùng với các

-_ Vệ sinh, kiểm sự tiếp bộ phận số 2,

xúc tại các cực 3

2) Hệ thống mach điện - Vệ sinh, kiểm tra sự | 3tháng Bảo dưỡng dao động tiếp xúc tại các mối cùng với các

nối giữa các thành bộ phận số 1,

phan trong mach: tụ, 3

cuộn dây, điện trở

5ì Mạch điện điều khiển |- Vệ sinh, tránh bụi 3 tháng Bảo dưỡng

Trang 27

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần — đúc ly tâm dùng cho ngành nha” bẩn, làm thông cùng với các thoáng bộ phận số 1, Kiểm tra tránh sự 2 chap mach

Động cơ điện Kiểm tra nhiệt độ 1 năm của động cơ do qúa

tai

Kiém tra truc, bac

đạn động cơ

Hệ thống nước làm Kiểm trabơmnước | 1tuần Nếu trong thời

nguội Kiểm tra su rd ri gian 1 tuần

nước trong khi bơm enone ohay làm nguội ng bị thì ta

tiến hành kiểm tra trước

Trang 28

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tân — đúc ly tâm dùng cho ngành nha” CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THIẾT BỊ NẤU CAO TAN - ĐÚC LY TÂM 3.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CUA THIET BI NAU CAO TAN - BUC LLY TAM

Nguyên lý hoạt động của thiết bị nấu cao tần —- đúc ly tâm dựa trên nguyên lý

hoạt động của bộ phận nấu kim loại dùng dòng điện tần số cao và nguyên lý đúc ly

tâm Vì vậy, nghiên cứu lý thuyết dùng dòng điện tần số cao để nấu kim loại và nguyên lý ly tâm ứng dụng cho qúa trình đúc là cơ sở để thiết kế và chế tạo thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm

3.2 NGUYEN LY HOẠT DONG CUA BO PHAN NAU CAO TAN

3.2.1 Nguyên lý hoạt động qúa trình nấu kim loại dùng dong điện tần số cao

Các thiết bị nung cắm ứng và các lò cảm ứng làm việc dựa trên cơ sở định luật

cảm ứng điện từ, nghĩa là chuyển điện năng từ cuộn cảm thành nhiệt năng trong vật

thể được nung hoặc nấu luyện

Khi từ thông qua một dây dẫn biến thiên thì trong dây dẫn ấy sẽ xuất hiện 1 sức điện động của cảm ứng E được tính theo cơng thức sau:

E=4.44 ®„„„.f n 10 ,(Volt)

Trong đó:

Onax : từ thông cực đại (Webert)

f : tần số dòng điện xoay chiều (Hertz)

n : số vòng của cuộn dây cảm ứng (vòng)

Trong lò cảm ứng, điện năng biến thành nhiệt năng nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ Sức điện động cảm ứng sẽ tạo nên dòng điện Foucault nung chảy liệu theo định

luật Joule — Lenz

Nguyên lý làm việc của thiết bị lò cầm ứng tương tự như một máy biến thế không khí, cuộn sơ cấp là cuộn cắm ứng của lò, cuộn thứ cấp là mẻ liệu chất trong lò Do không có lõi sắt nên nguồn từ thông bị phân tán, vì vậy càng gần cuộn cảm ứng thì

càng có nhiều đường sức từ tập trung, mật độ dòng điện lớn

Khi đưa nguồn điện xoay chiểu vào cuộn cảm ứng thì trong cuộn thứ cấp (tức mẻ kim loại) sẽ sinh ra sức điện dộng E; và dòng điện l¿

Trang 29

E, =4,44 ®„ax.f nạ 108 (Volt)

Với nạ là số vòng cuộn thứ cấp, vì liệu trong lò coi là 1 khối đồng nhất nên nạ = I Vậy:

Ey) = 4,44 Omax f 10° (Volt)

Điện năng chuyển thành nhiệt năng để nung chảy liệu được xác định theo công thức:

W= 1 ai-2 2 fou, /.10° (W)

Trong đó: `

ny : Số vòng cuộn cảm ứng, (vòng)

ify : Cường độ dòng điện trong cuộn cảm ứng, (A)

d : Đường kính trung bình của nôi lò, (cm) h : Chiều cao kim loại trong nổi lò, (cm)

Vậy, lượng điện năng chuyển thành nhiệt năng tỉ lệ thuận với bình phương số Ampe-vòng(.n¡)Ÿ và căn bậc 2 của điện trở suất của liệu kim loại và tần số làm việc 3.2.2 Đặc điểm:

a Độ thấm từ: -

Khi kim loại trong lò được cảm ứng từ thì mức độ cảm ứng trong toàn bộ thể tích liệu kim loại là khác nhau Mức độ đó tùy thuộc vào từng vùng, tính chất liệu kim loại và tân số làm việc của lò Mật độ dòng điện tập trung nhiều nhất ở vủng xugn quanh lò và bé nhất ở vùng chính giữ lò Hiệu ứng này được gọi là “ hiệu ứng bể mặt”, do

đó liệu kim loại ở vùng xung quanh lò gần cuộn cảm ứng sẽ nóng chảy trước

Trang 30

Bảng 3.1: Độ sâu thấm từ của thép ở các nhiệt độ và tần số khác nhau Nhiệt độ [°C] | Tân số, [Hz} Độ từ thẩm | Điện trở suất | Độ sâu thẩm từ [Q cm] Aw, [cm] 20 50 100 10° 0,275 20 2500 100 10 3,18.107 20 10° 100 10° 1,59.10° 800 50 1 10 711 800 2500 1 10 1 800 10° 1 104 5,03.102

b Tân số cực tiểu ƒmuụ:

Từ điểm Curie (t° > 768°C), tần số làm việc cần phải lớn hơn một giá trị xác

định, giá trị này được tính theo công thức:

fmin > 2,5.10°.(8/d”) (Hz)

Trong đó: d- đường kính trung bình của nổi lò, [cm]

Như vậy; ta nhận thấy lò có dung lượng lớn thì yêu cầu tần số bé, còn lò có dung

lượng nhỏ hơn thì yêu câu tần số cao hơn c Hệ số công suất của ø:

Ở lò cảm ứng không lõi sắt, từ thông chỉ khép vòng trong không khí, khoảng cách giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp lại khá lớn nên tổn thất từ thông nhiều Từ thông

hữu ích hệ, công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng nhiều lần và hệ số công suất cos thừơng không vượt quá thị số (0,1 — 0,15)

Để khắc phục nhược điểm trên, người ta nối vào mạch điện 1 bộ tụ điện Ta đã

biết, hiện tượng tự cảm trong mạch điện xoay chiểu gây ra lệch pha dương, nghĩa là

dòng điện chậm pha hơn hiệu điện thế Nếu trong mạch điện xoay chiểu có mắc tụ điện thì gây ra lệch pha âm, dòng điện vượt trước điện thế Khi mắc tụ điện nối tiếp với cuộn cảm ứng thì cho ta chế độ cộng hưởng điện thế, còn khi mắc tụ điện song

song với cuộn cảm ứng thì lệch pha giữa hiệu điện thế và dòng điện sẽ bé đi Khi đạt

giá trị thích hợp giữa điện cảm và điện dung thì lệch pha không còn nữa, @ -> Ö và cos

Trang 31

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần - đúc ly tâm dùng cho ngành nha” Dòng điện tổng sẽ bằng dòng điện tác dụng trong mạch Khi có cộng hưởng thì: oes SG Do đó, điện dung của bộ tụ điện cần mắc song song có giá trị là: C= eile = cele Lao Aanaf Ll Trong dé: Cc : Điện dung bộ tụ điện ,LEF] TẾ : Hệ số tự cảm LH] @ : Tần số góc ,[rad/s]

f : Tần số dòng điện xoay chiều ,[Hz]

Từ công thức trên, ta nhận thấy tần số dòng điện cung cấp càng cao thì điện

dung bộ tụ điện càng bé, dung tích lò cảm ứng cũng càng nhỏ, nhưng dòng điện phan

kháng 1=U.œ.c lại tăng gây mất mát nhiều nhiệt trong bộ tụ điện

đ Các hiện tượng điện động trong lò cảm ứng không loi

Vì dòng điện đi qua cuộn cảm ứng và nổi lò kim loại lỏng có chiều ngược nhau

nhau nên giữa chúng sẽ xuất hiện lực đẩy, tuy nhiên cuộn cảm ứng được bắt cố định nên kim loại lỏng sẽ bị ép từ phía tường về phía tâm nổi lò

Sau khi đi qua khe hở giữa cuộn cảm ứng và nổi lò kim loại thi từ thông sẽ đi

Trang 32

Chính nhờ sự khuấy trộn này mà nhiệt độ và thành phần của kim loại được đồng

đều, quá trình nấu chảy được nhanh, nhưng có nhược điểm là khi bị xỉ dồn về phía tường lò thì phần kim loại ở giữa nổi lò không còn được xỉ che phủ Cường độ khuấy

trộn kim loại tỉ lệ nghịch với tần số f nếu như công suất cung cấp là không đổi 3.2.3 Các thành phần của bộ phận nấu cao tần

a Cuộn cam ting:

Cuộn cảm ứng chính là một ống đồng được uốn lại thành dạng giống như một

ống dây dẫn điện Tiết diện vòng cảm ứng có dạng hình tròn, chữ nhật hoặc bầu dục, trong đó vòng cảm ứng có tiết diện hình bâu dục có tổn thất điện ít nhất

Lượng điện năng chuyển thành nhiệt năng tỉ lệ thuận với bình phương của số

ampe — vòng Khi số vòng cổa cuộn cảm ứng sẽ bị nung nóng đáng kể do hiệu ứng

Joule Mật độ dòng điện trong cuộn cảm ứng có thể đạt đến 20 — 40 A/mm? Mất mát

điện năng đạt 15 — 20% công suất tác dụng do mạng điện cung cấp tuy hiên, số vòng

không thể tăng tuỳ ý chọn mà còn tùy thuộc vào chiều cao của cuộn cảm ứng và khoảng hở cách điện giữa các vòng dây Ngoài ra, cuộn cảm ứng còn bị nung nóng do truyền nhiệt từ kim loại qua lớp cách mỏng của nổi lò Vì vậy, để tăng tuổi thọ của cuộn cảm ứng người ta phải dùng nước chảy bên trong để làm nguội cảm ứng

Nước làm nguội cảm ứng có áp suất khoảng 2 at Việc cung cấp nước được điều khiển nhờ 1 rơle đặc biệt, rơle này sẽ làm ngừng lò nếu nước làm nguội không được

cung cấp đầy đủ Nhiệt độ nước khi ra khỏi cuộn cảm ứng cần được khống chế trong

khoảng 35 — 45°C Nếu nhiệt độ cao hơn thì thành trong của cuộn cẩm ứng có thể bị sét rỉ gây khó khăn cho quá trình làm nguội bằng nước

b Dây dẫn điện:

Điện cung cấp cho cuộn cảm ứng thông qua dây ống đồng có nước làm nguội Cuộn

dây chỉ được cấp điện khi nắp được đóng lại

c Bộ phát tần số:

Bộ phát tần số cao dùng đèn điện tử tạo dòng điện tần số cao Các đèn điện tử này cần phải bảo quản tốt

đ Nồi lò:

Nổi lò làm việc trong điều kiện hết sức phức tạp: vừa chứa đựng kim loại lỏng,

vừa phải cách điện và cách nhiệt tốt, mặt khác kim loại còn luôn luôn bị xáo trộn bởi

dòn điện cảm ứng Vì vậy, nổi lò cần có một số yêu câu:

Thành của nổi lò càng mỏng càng tốt (trong giới hạn cho phép), vừa có khả năng

chứa đựng kim loại lỏng, vừa tập trung được nguồn điện và nhiệt tối đa vào mẻ liệu

Trang 33

Báo cáo đề tài NCKH: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị nấu cao tần — đúc ly tâm dùng cho ngành nha”

Thành nổi lò quá dày sẽ ngăn cẩn từ thông khép vòng qua liệu rắn và làm tăng thời

gian nấu chảy

Phải cách điện tốt giữa cuộn cảm ứng và kim loại lổng chứa trong lò 3.4 NGUYEN LY HOAT DONG BO PHAN DUC LY TAM

Đúc ly tâm là rót kim loại lỏng vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm mà kim loại

được phân bố đều theo bể mặt bên trong của khuôn hoặc điển đây lòng khuôn để tạo thành vật đúc Lực ly tâm tác dụng vào kim loại lồng theo công thức P=m.r.œˆ Như vậy, khối lượng riêng m của kim loại càng lớn, bán kính r quay càng lớn, vận tốc quay œ càng lớn thì lực ly tâm càng lớn

Đúc ly tâm có những tu điểm sau:

1 Đúc được những chỉ tiết hình tròn xoay rỗng mà không cần dùng lõi Do đó,

tiết kiệm được vật liệu và công làm lõi

2 Không cần dùng hệ thống rót nên tiết kiệm được kim loại vật đúc

3 Do tác dụng của lực ly tâm nên kim loại điển đầy vào khuôn tốt, có thể đúc

được vật thành mỏng, vật có đường gân hoặc hình nổi mồng Mặt khác vì kim loại

điển đây khuôn tốt nên không cần đậu ngót bổ sung Do đó, tiết kiệm kim loại đúc

4 Vật đúc sạch do tạp chất, xỉ và phi kim loại nhẹ có lực ly tâm bé nên không bị

lần vào kim loại vật đúc

5 Tổ chức kim loại mịn chặt, không bị rỗ co, rỗ khí do đông đặc dưới tác dụng

của lực ly tâm

Nhưng khuôn đúc có nhược điểm sau:

1 Chỉ thích ứng nhiều cho tròn xoay rỗng

2 Khuôn đúc cần có độ bển cao vì làm việc ở nhiệt độ cao, chịu tác dụng của

lực ly tâm, sức ép của kim loại lỏng lên thành khuôn lớn

3 Khó nhận được đường kính lỗ bên trong vật đúc chính xác vì khó định lượng được lượng kim loại rót vào khuôn chính xác

4 Chất lượng bể mặt trong vật đúc kém ( đối với vật đúc tròn xoay) vì chứa nhiều tạp chất và xỉ

5 Khuôn quay với tốc độ cao nên cần phải cân bằng và kín, điều này khó đạt

được chính xác

6 Vật đúc dễ bị thiên tích do trọng lượng riêng của các nguyên tố kim loại trong

hợp kim khác nhau nên chịu lực ly tâm khác nhau Lợi dụng tính chất này có thể chế

tạo những chỉ tiết có nhiều lớp kim loại khác nhau

Đúc ly tâm có nhiều phương pháp khác nhau: đúc ly tâm đứng, đúc ly tâm nằm

Trang 34

Trang 40

Báo cáo đề tài NCKH: "Nghiên cúu chế tạo thiết bị nấu cao tần — đúc ly tâm dùng cho ngành nha” Hình 3.5: Panel điều khiển oa eee ie

Hình 3.6: Lòng trong của thiết bị

Hình 3.7: Cuộn đây nấu và cơ cấu quay ly tâm

Định dạng
Số trang	101
Dung lượng	17,29 MB