Nghiên cứu phương pháp xác định thông số nhiệt lý trong điều kiện sản xuất việt nam để mô phỏng quá trình đúc với phần mềm magma

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TIẾN TÀI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ NHIỆT LÝ TRONG ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT VIỆT NAM, ĐỂ MƠ PHỎNG Q TRÌNH ĐÚC VỚI PHẦN MỀM MAGMA Chuyên ngành: Khoa học vật liệu LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Người hướng dẫn khoa học: TS ĐÀO HỒNG BÁCH HÀ NỘI - 2005 Ngun TiÕn Tµi - KHVL PHN TNG QUAN Đề tài tốt nghiệp cao học Ngun TiÕn Tµi - KHVL I Tình hình nghiên cứu tính tốn thơng số nhiệt lý vật liệu làm khuôn Chất lượng vật đúc cải tiến chủ yếu thông qua ba đường Từ nguồn hợp kim – biện pháp hợp kim hố biến tính Từ nguồn khn – tìm kiếm giải pháp điều chỉnh tốc độ đông đặc nguội vật đúc cách hợp lý Từ cấu trúc, hình dáng vật đúc – thiết kế hình dáng vật đúc có chiều dày hài hồ để không gây khuyết tật đông đặc đặn Trong đó, yêu cầu vật đúc giữ nguyên thành phần hố học cấu tạo hình dáng bên ngồi chọn thơng số nhiệt lý khn thích đáng cơng nghệ điều khiển q trình đơng đặc biện pháp hữu hiệu Khi theo dõi q trình đơng đặc vật đúc, người ta thấy tính chất nhiệt lý vật liệu thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, khảo sát cách thích đáng vùng nhiệt độ cần thiết, nhiệt dung riêng cát làm khn Có nhiều nhân tố liên quan tới hệ số dẫn nhiệt cát khn Đó thực tế phụ thuộc vào chủng loại cát, độ hạt, lượng loại chất dính đóng rắn, độ ẩm, phương thức liên kết, độ cứng, độ đầm chặt nhiệt độ Nếu q trình đơng đặc vật đúc mơ xác độ dẫn nhiệt cát khuôn rõ ràng biểu thị hàm nhiệt độ thoả đáng Tương tự, nhiệt dung riêng cát khuôn biểu thị hàm nhiệt độ hoàn toàn hợp lý Giá trị hệ số dẫn nhiệt () tính tốn thơng qua hệ số khuếch tán nhiệt độ (a, hàm nhiệt độ) biết Việc tính tốn hệ số khuếch tán nhiệt độ cát khô, không xảy phản ứng bất kỳ, vào bin Đề tài tốt nghiệp cao học Nguyễn Tiến Tµi - KHVL đổi nhiệt độ theo khơng gian thời gian Sự thay đổi nhiệt độ vị trí xác định thực nghiệm xấp xỉ hàm Những số liệu phân bố nhiệt độ không gian thời điểm khác đủ để có thơng tin cần thiết nhằm tìm mối quan hệ hàm gần nhiệt độ thời gian Trong cơng trình nghiên cứu này, tác giả tính tốn cụ thể hệ số dẫn nhiệt phương pháp tính gần tập hợp số liệu thu theo dõi phân bố nhiệt độ không gian hệ phẳng Việc xác định hệ số khuếch tán nhiệt độ a theo trường nhiệt độ thực chất q trình giải tốn ngược phương trình truyền nhiệt Fourie Người ta giải phương trình phương pháp giải tích, gần Phổ biến dùng phương pháp sai phân hữu hạn Ngày thiết kế công nghệ đúc với hỗ trợ máy tính địi hỏi phải xác định xác thơng số nhiệt khn cát Atterton[1], Hisatsune [2] Zeppelzauer [3] xác định hệ số dẫn nhiệt phương pháp ổn định Ninomiya [4] dùng phương pháp không ổn định sử dụng nguồn nhiệt truyền chiều yêu cầu nhiều điều kiện để trì độ ổn định nhiệt độ Rất nhiều cơng trình nghiên cứu xác định tính chất nhiệt lý hỗn hợp khuôn, từ phương pháp kinh điển phương pháp Calorimet Vetiska xác định hệ số hấp phụ nhiệt ( b = c ) phương pháp bán thực nghiệm, phương pháp nhiệtđiện, phương pháp nhiệt trở đo nhiệt độ để suy hệ số dẫn nhiệt …, hiệu nhất, nhanh nhất, dễ thực phương pháp xác định tính chất nhiệt lý thông qua trường nhiệt độ đo đạc vật đúc khuôn thực tiễn sản xuất (xác định a theo phân bố nhiệt độ khuôn, xác định  khuôn theo điều kiện biên loại rút kim loi ó bit .) Đề tài tèt nghiƯp cao häc Ngun TiÕn Tµi - KHVL Phạm văn khơi theo dõi q trình đơng đặc vật đúc gang xám, rót khn kim loại, khn graphít, khn crơmít, khn crơmmanhêzít, khn phoi gang khuôn cát (cát tươi khô) thấy rõ ảnh hưởng tính chất nhiệt lý khn q trình đơng đặc vật đúc [5] Tốc độ nguội vật đúc lớn, tổ chức tế vi mịn gang có cấu trúc xêmemtit (gang trắng), gang hoa râm, gang xám peclít, gang xám péclít – ferít gang ferít Trong trường hợp định, đúc gang xám khn graphít - đất sét có hệ số dẫn nhiệt thích hợp có độ dãn dài tương đương với thép bon thấp Kirt xác định hệ số dẫn nhiệt khuôn cát khơ với hỗ trợ máy tính [6] Đã tính tốn hệ số dẫn nhiệt thơng qua liệu nhiệt độ vị trí khn đặt lò nung cách nhiệt Mặc dù phương pháp có độ xác cịn khó áp dụng Ruddle [7], Seshadri [8] Navaygana [9] xác định thông số nhiệt phương pháp đúc rót kim loại lỏng Tương tự q trình đúc thử nghiệm để đánh giá độ ẩm khn, khí kim loại, tương tác kim loại lỏng khn thay đổi đặc tính nhiệt Những giá trị thu hữu ích cho việc tính tốn q trình đơng đặc, khả đơng đặc vật đúc Trong phương pháp này, thông số nhiệt hàm nhiệt độ khn Vì thông số giá trị thực tế Đào Hồng Bách xây dựng mơ hình tốn học từ bước xuất phát với thông số đầu vào sơ điều chỉnh lại theo kết thí nghiệm cho phù hợp với chất trình đông đặc vật đúc [10] Giải trường nhiệt độ không ổn định hệ vật đúc/khuôn đúc không gian 1, 2, chiều Tác giả cho hay xác định trường nhiệt độ biết thời gian bắt đầu kết thúc đông đặc, tốc độ đông đặc, thông số đông đặc, tốc độ nguội vật đúc sau kết tinh, tượng xảy q trình đơng đặc tìm biện pháp khắc phục khuyết tật xảy trình ụng c Đề tài tốt nghiệp cao học Nguyễn TiÕn Tµi - KHVL Như xác định tính chất nhiệt lý (chủ yếu hệ số dẫn nhiệt  hệ số khuếch tán nhiệt độ a=/c, c – tỷ nhiệt,  - khối lượng riêng) hợp lý điều chỉnh tốc độ nguội vật đúc v = du/dt, tối ưu nhằm thu vật đúc có lý tính mong muốn II Lựa chọn phương án mô hệ số khuếch tán nhiệt độ tính Chất lượng vật đúc tại, tương lai mãi tiêu hàng đầu mà cán khoa học kỹ thuật ln phấn đấu tìm biện pháp nâng cao Như nói trên, giải pháp nhằm nâng cao chất lượng bề mặt cải tiến công nghệ khn Trong tính chất nhiệt lý khn đóng vai trị quan trọng tính chất cấu trúc vật đúc Bởi sử dụng loại vật liệu khn khác tốc độ đông đặc tốc độ nguội vật đúc thay đổi: v=du/dt, đây: v - tốc độ nguội, u - nhiệt độ khảo sát t - thời gian Trong đề tài tốt nghiệp cao học này, tác giả xác định thông số nhiệt thực tế thông qua phương pháp đúc rót thép 35CrMo Hệ số dẫn nhiệt hàm nhiệt độ khuôn (luôn xác định được) Kỹ thuật đánh giá thông số sử dụng nhằm tính tốn hệ số khuếch tán nhiệt độ qua thực nghiệm đúc rót kim loại lỏng Tiếp đó, thơng số nhiệt lý hỗn hợp khn sau tính tốn dùng để mơ q trình thiết kế đúc vật đúc lớn, có kết cấu phức tạp nhằm đạt tiêu kỹ thuật cần thiết phục vụ cho nhu cầu sản xuất Trong đề tài mơ chi tiết có kết cấu phức tạp, bánh phát lực máy xúc EKG - 5m3, nhiều năm qua, từ Liên xô nước Xã hội chủ nghĩa Đông Âu chuyn i ch Đề tài tốt nghiệp cao học Ngun TiÕn Tµi - KHVL độ, phụ tùng thiết bị nhập từ nước nói gặp nhiều khó khăn Khơng nhập nhập giá cao chất lượng lại không ổn định, gây ách tắc cho trình sản xuất cơng ty nước, lý chọn chi tiết cụ thể phần ứng dụng đề tài Máy xúc EKG - 4,6m3 sau cải tiến thành máy xúc EKG - 5m3 có dung tích gầu xúc 5m3 sử dụng nhiều sở khai thác mỏ lớn vùng than Cẩm phả, Hòn gai, ng bí, Apatit Lao cai, Cơng ty xây dựng Sơng Đà mà phụ tùng quan trọng máy xúc nói bánh xe phát lực, đóng vai trị định q trình di chuyển thiết bị, làm việc chế độ khắc nghiệt, chịu lực, chịu tải lớn tự trọng máy xúc 180 Nhiều năm qua số sở nước tiến hành chế tạo thử bánh xe phát lực chất lượng chưa ổn định, nhanh mịn nhiều cịn bị gãy vỡ Sự khơng ổn định nhiều nguyên nhân, bao gồm vấn đề hợp kim, công nghệ nhiệt luyện thiết kế công nghệ đúc Trong đề tài này, xin trình bày thiết kế cơng nghệ đúc đặc biệt mơ q trình đơng đặc vật đúc, thông qua hệ số khuếch tán nhiệt độ cát Đà Nẵng xác định phương pháp tính tốn s phõn b nhit thc nghim Đề tài tèt nghiƯp cao häc Ngun TiÕn Tµi - KHVL PHN C S Lí THUYT Đề tài tốt nghiệp cao häc Ngun TiÕn Tµi - KHVL GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ LỰA CHỌN CÁCH XÁC ĐỊNH HỆ SỐ KHUẾCH TÁN NHIỆT ĐỘ (a) CỦA KHUÔN ĐÚC [5] Tính chất nhiệt lý vật liệu khn thông số quan trọng nhằm đánh giá khuôn đúc, theo dõi q trình đơng đặc nguội vật đúc khn, tính chất phụ thuộc vào trình tương tác nhiệt vật đúc khuôn Xác định hệ số khuếch tán nhiệt độ (a) theo phương pháp sai phân hữu hạn (The Finite Difference Method - FDM) thông qua trường nhiệt độ Có thể xác định hệ số khuếch tán nhiệt độ (a) phương pháp giải tích (The Analitic Function Method - AFM), phương pháp vi-sai phân (The Differential Differences Method - DDM), phương pháp hàm sai Gauss (The Gauss Error Function - GEF) so sánh với giá trị đo trực tiếp Xác định hệ số khuếch tán nhiệt độ khuôn đúc thực chất việc giải tốn ngược trường nhiệt độ khn Khi giải theo AFM hệ số khuếch tán nhiệt độ (a) xác định bởi: a(T) = T / t  T / x 2 (1*) Khi giải theo FDM, vế phải phương trình (1*) thay sai phân hữu hạn có dạng sau: a(T) = T / t 2 T / x (2*) Độ xác FDM phụ thuộc vào bước không gian thời gian lựa chọn Ở vật đúc lớn điểm chảy hợp kim ỳc tng i cao Đề tài tốt nghiệp cao häc Ngun TiÕn Tµi - KHVL khơng thể chọn bước thời gian lớn độ xác cho trước tính tốn q trình nhiệt trở nên phiền phức tốn nhiều thời gian Trong trường hợp này, dùng DDM nhằm làm cho trình giải ngắn gọn Thay mẫu số vế phải phương trình (1*) sai phân hữu hạn giữ nguyên tử số dạng vi phân: a( T ) = T / t  T / x 2 (3*) độ xác nghiệm phụ thuộc vào bước khơng gian I TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ TRONG KHN ĐÚC Q trình truyền nhiệt khn đúc khơng gian chiều biểu thị phương trình vi phân:   T (cT ) = ( ) t x x (1) Giả thiết tính chất nhiệt lý vật liệu khn khơng đổi phương trình truyền nhiệt nêu có dạng: T 2T =a t x (2a) đây: a=  : hệ số khuếch tán nhiệt độ [m2 / h ] c : hệ số dẫn nhiệt [W / m deg] c: tỷ nhiệt (nhiệt dung riêng) [ J/ kg deg] : lng riờng [kg/ m3] Đề tài tốt nghiệp cao häc Ngun TiÕn Tµi - KHVL II.3 Mơ thiết kế công nghệ đúc bánh phát lực hệ số khuếch tán nhiệt độ tính phần mếm Magmasoft II.3.1 Dựng vẽ 3D, bánh phát lực phần mềm Inventor Từ vẽ 2D, bánh phát lực dựng lại thành hình vẽ 3D hình 22 Các chi tiết khác đậu ngót, hệ thống rót, sắt nguội có tính chất phức tạp nên dựng phần mềm Inventor Sau vẽ thiết kế phần mềm Inventor chi tiết kể đổi đuôi phai STL để chuẩn bị đưa sang phần mềm Magmasoft mơ Hình 22 Bản vẽ bỏnh phỏt lc 3D (dng bng Inventor) Đề tài tốt nghiƯp cao häc 57 Ngun TiÕn Tµi - KHVL II.3.2 Đặt tên thành phần theo thiết kế công nghệ đúc Trong thiết kế công nghệ đúc, bao gồm thành phần để tạo nên thiết kế công nghệ như: đậu ngót, đậu rót, ống rót, rãnh dẫn, gang nguội, vật liệu khuôn, vật liệu ruột… Khi thành phần đưa vào phần mềm Magmasoft, đặt tên thiết kế thông thường Bởi q trình mơ thiết kế cơng nghệ đúc, thành phần có đặc trưng riêng q trình rót kim loại lỏng vào khn Thiết kế cơng nghệ mơi trường Magma hình 23, phần Hình 23 Bản vẽ thiết kế cơng nghệ Magmasoft da trờn thc nghim Đề tài tốt nghiệp cao häc 58 Ngun TiÕn Tµi - KHVL Như q trình mơ gần với thực tế cho ta kết xác (ví dụ: hệ thống rót nơi tiếp xúc với kim loại lỏng gần từ lúc bắt đầu kết thúc dịng chảy có vận tốc lớn nhất) §Ị tµi tèt nghiƯp cao häc 59 Ngun TiÕn Tµi - KHVL II.3.3 Phủ lưới, chọn vật liệu mô Phủ lưới Mức độ xác trình mơ thiết kế cơng nghệ đúc, phụ thuộc vào độ mịn lưới ta chọn Khi ta chọn lưới mịn độ xác q trình mô cao Khi chọn phải đảm bảo mật độ lưới đủ dầy để bao phủ hết vị trí chuyển tiếp có bán kính nhỏ Điều cho ta kết tốt Hình 24 Thiết kế công nghệ phủ lưới trình mơ Hình 24 thiết kế cơng nghệ phủ lưới Tuy nhiên phải có máy tính có cấu hình đủ lớn để đảm bảo trình tớnh toỏn nhanh v khụng b li Đề tài tốt nghiƯp cao häc 60 Ngun TiÕn Tµi - KHVL Lựa chọn vật liệu Vật liệu đúc chọn theo nguồn liệu Magma mác thép 34CrM4 (tương đương mác thép 35CrMo Việt Nam) Vật liệu khuôn chọn theo vật liệu khuôn cát thạch anh đưa hệ số khuếch tán nhiệt độ tính tốn đưa vào phần mềm Magmasoft để mô thiết kế cơng nghệ đúc chi tiết bánh phát lực §Ị tµi tèt nghiƯp cao häc 61 Ngun TiÕn Tµi - KHVL II.3.4 Các thơng số đánh giá q trình mô Đối với thiết kế đúc, đánh giá q trình thiết kế thơng thường qua chất lượng bề mặt vật đúc, khả điều khiển q trình đơng đặc (đặc biệt loại thép hợp kim, thép CT3, Gang cầu, gang hợp kim, hợp kim sở đồng, hợp kim sở nhơm….) II.3.4.1 Q trình điền đầy vận tốc dịng chảy Mơ dịng chảy hạt màu chạy khn Hình 25 Mơ dịng chảy khn vật đúc §Ị tµi tèt nghiƯp cao häc 62 Ngun TiÕn Tµi - KHVL Chuyển động dịng kim loại lỏng khn có trở lực xáo trộn dịng chảy hệ thống rót khơng hợ lý Tạo dịng xốy khn gây đột biến vận tốc, dễ gây lên khuyết tật bề mặt khuôn Việc mơ dịng chảy khn hạt màu theo thời gian, nhằm đánh giá kết thiết kế cơng nghệ Đặt hệ thống rót khơng hợp lý dẫn tới trình điền đầy kim loại lỏng khn tạo thành dịng xốy làm cho bề mặt vật đúc khơng đẹp khí vào kim loại lỏng trình điền đầy gây khuyết tật (rỗ khí) Cho nên vị trí rót phải đặt cho hợp lý, để đảm bảo dịng chảy khơng bị rối, trình điền đầy kim loại lỏng khn êm Nhìn vào hình 25 thể dịng chảy kim loại khuôn, ta thấy điền đầy theo thời gian thể giản đồ màu (từ màu xanh giây đến trắng 58.2 giây) Như đảm bảo trình điền đầy khn êm, dịng chảy khơng q rối Mơ q trình điền đầy Vận tốc dịng chảy khn đúc phụ thuộc vào hệ thống rót thiết kế cơng nghệ Một hệ thống rót khơng hợp lý dẫn tới chất lượng bề mặt vật đúc khơng tốt Vận tốc dịng chảy khn khơ > 2m/s khn tươi > 1,5m/s dễ gây khuyết tật bề mặt vật đúc, xuất hiện tượng cháy dính cát bề mặt vật đúc khuôn khô Phần bề mặt bị cháy dính khó làm phương pháp thông thường (thủ công, bắn bi ), mà phải sử dụng đá mài, tốn nhiều vật tư công sức Khi thiết kế công nghệ đúc xong, thay kiểm tra thiết kế cơng nghệ đúc quy trình đúc thử đánh giá ta mơ hiệu chỉnh cơng nghệ cách nhanh không nhiều thời gian, vật t, nng lng Đề tài tốt nghiệp cao học 63 Ngun TiÕn Tµi - KHVL Để đảm bảo q trình điền đầy theo thời gian tính tốn, phải có hệ Hình 26 Vận tốc dịng chảy khn thống rót hợp lý Với thiết kế cơng nghệ cho chi tiết bánh phát lực, vận tốc dòng chảy khn thể phía cho thấy hình 26 chỗ có vận tốc dịng chảy lớn vào khoảng 170cm/s (1.7m/s) Như đảm bảo chất lượng bề mặt vật đúc II.3.4.2 Độ xốp vật đúc Các chi tiết đúc vật liệu thép, thép hợp kim, gang cầu, hợp kim nhơm, đồng… thơng thường có độ ngót tương đối lớn (do  giảm trạng thái lỏng) Sau rót đầy khn, kim loại chuyển sang trạng thái đặc để lại khoảng trống khu vực tâm nhiệt (do  tăng trở lại trạng thái đặc) Mơ q trình đơng đặc chi tiết đúc sau thiết kế cơng nghệ, ta đánh giá khả khuyết tật gót, xốp gây Nhìn vào hình 27 có đậu ngót moay chi tiết, vấu khơng đặt sắt nguội vị trí tâm nhiệt vấu sau đơng đặc độ xít §Ị tµi tèt nghiƯp cao häc 64 Ngun TiÕn Tµi - KHVL chặt < 99%, điều không tốt cho vấu trình làm việc dễ gãy trình làm việc Hình 28 đưa sắt nguội (theo thiết kế) vào vấu, sau đông đặc độ xít chặt chi tiết gần hồn tồn Chỉ cịn lại phần xốp nhỏ gần vấu Như giống trình bày việc hiệu chỉnh cơng nghệ diễn máy tính tiết kiệm nhiều thời gian vật tư lượng… Hình 27 Độ xốp vị trí vấu chưa đặt sắt nguội §Ị tµi tèt nghiƯp cao häc 65 Ngun TiÕn Tµi - KHVL Hình 28 Độ xốp vị trí vấu sau c t st ngui Đề tài tốt nghiệp cao häc 66 Ngun TiÕn Tµi - KHVL KẾT LUẬN Xác định hệ số khuếch tán nhiệt độ vật liệu khuôn phương pháp sai phân hữu hạn thông qua hàm số biểu thị nhiệt độ phụ thuộc vào thời gian vị trí đo q trình thực nghiệm Phương pháp có hạn chế điều kiện ổn định dễ thực thực nghiệm tính tốn Mặt khác với hỗ trợ máy tính việc tính tốn trở nên đơn giản Cho nên việc lựa chọn khoảng cách x thời gian t nhỏ đảm bảo ổn định kết tính tốn đạt có độ xác cao Nhận xét sau hai loại cát loại chất kết dính dùng Với loại cát dùng chất dính kết khác thinhswj biến thiên nhiệt độ giống hệ số khuếch tán nhiệt độ Đối với khuôn cát / nước thuỷ tinh đơng cứng CO2 hàm lượng ẩm cịn nhiều khn Khi rót kim loại lỏng vào khn q trình bốc nước ngưng tụ ảnh hưởng đến tốc độ truyền nhiệt khn gây khó khăn cho việc tính tốn Nhiệt độ tăng ổn định có giá trị lớn 80oC (xác định hệ số khuếch tán nhiệt độ kể từ nhiệt độ ổn định nhất) Hệ số khuếch tán nhiệt độ giảm dần nhiệt độ tăng tới 400 0C Và hệ số tăng dần nhiệt độ lớn 4000C Đó nguyên nhân mà 4000C truyền nhiệt chủ yếu dẫn nhiệt hạt cát, giảm nhiệt độ tăng 4000C truyền nhiệt chủ yếu xạ nhiệt Hệ số khuếch tán nhiệt độ phụ thuộc vào nhiệt độ khn (nguồn nhiệt), xác định từ kỹ thuật đánh giá thông số phương pháp đúc rót Với phương pháp hệ số khuếch tán nhiệt độ đo từ phần nhỏ dải lớn nhiệt độ Đối với cát có tỉ trọng lớn hệ số khuch tỏn nhit cng ln hn Đề tài tốt nghiƯp cao häc 67 Ngun TiÕn Tµi - KHVL Từ kết nghiên cứu ta thấy tính chất nhiệt lý khuôn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật dùng để đúc bánh xe phát lực nhằm thoả mãn tính cần thiết ban đầu nêu Mặt khác, từ số liệu tính tốn hệ số khuếch tán nhiệt độ, so sánh đối chiếu với nguồn thông tin cung cáp từ phần mềm Magma ta thấy thông số nhiệt lý vật liệu khuôn chọn tương tự giá trị vật liệu tương ứng giới thiệu, nói lên số liệu thí nghiệm thu đủ độ tin cậy cần thiết ứng dụng thực tiễn trường hợp sử dụng vật liệu làm khn đặc chủng khơng có tài liệu tham khảo cung cấp số liệu giá trị thông số nhiệt lý, dùng phương pháp xác định nhằm thu thông số nhiệt lý cần thiết từ triển khai cơng việc thiết kế mơ cơng nghệ đúc cho chi tiết §Ị tµi tèt nghiƯp cao häc 68 Ngun TiÕn Tµi - KHVL Tài liệu tham khảo D.V Atterton – The apparent thermal conductivity of moulding materials at high temperature J Iron steel inst, 174 (1953), p 201-211 C Hisatsune and A Shimizu – Study on the apparent thermal cuductivity of muolding material IMONO, 36 (1964), p 19-24 K Zeppelzauer and B Klimesch – Beitrarg zur Kenntnis thermischer Grundgrossen von Formstoffen 35th International Foundry Congress October 1968 M Ninomiya and Y Nozaki – Heat transfer propertics of some kinds of sand molds IMONO, 49 (1997), p 747-752 Pham Van Khoi – Determination of Thermophysical Properties of the Foindry Mould by Means of Calculation from Its Temperature Field-I&II Slévávenstvé No.11/83, pp.492-495 & Slévávenstvé No.2/84, pp.67-69 M.J Kirt and R.D Pehlke – Determination of material thermal properties using computer techniques Trans A F S., 81 (1973), P 524-528 R W Ruddle and A L Mincher – The thermal properties and chilling power of some non-metallic mould materrials J Inst Metals, 76 (1949/50), p 4390 M R Seshadri and A Ramachandran – Mold Materials thermal properties Modern Castings, 40 (1961), December, p 66-74 K L Narayana and G Ramakrislman – Thermal properties of bentonite bonded bomogeneous sand mixes British Foundruman, 69 (1976), May, p 72 10 Đào Hồng Bách – Trường nhiệt độ hệ vật đúc khn đúc Luận án tiến sỹ, 2000 §Ị tµi tèt nghiƯp cao häc 69 Ngun TiÕn Tµi - KHVL Mục lục PHẦN : TỔNG QUAN I Tình hình nghiên cứu tính tốn thơng số nhiệt lý vật liệu làm khuôn II Lựa chọn phương án mô hệ số khuếch tán nhiệt độ tính PHẦN : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giíi thiệu Ph-ơng pháp lựa chọn cách xác đnh hệ số khuch tán nhiệt độ (a) ca khuụn ỳc I Trng nhit khuụn ỳc II Ph-ơng pháp giải trng nhit khuụn ỳc III xác đnh tƯnh chÊt nhiƯt lư cđa vật liệu kỹ thuật máy tính III.1 Tính tốn hệ số khuếch tán nhiệt độ III.2 Xác định phân bố gần nhiệt độ thực tế III.3 Cách thức thực nghiệm III.4 Rút gọn số liệu III.5 Kết IV LỰA CHỌN CÁCH XÁC ĐỊNH HỆ SỐ KHUẾCH TÁN NHIỆT ĐỘ (a) 10 25 26 29 30 31 32 35 Phần : Lựa chọn vật liệu làm khuôn, xác định hệ SỐ KHUẾCH TÁN NHIỆT ĐỘ 36 I Các tnh chất chnh vật liệu khuôn, mô hình đo trng nhit bng thc nghim I.1 Các tính chất vật liệu khn chất đóng rắn I.2 Hỗn hợp khn làm thí nghiệm mơ hình đặt cặp nhiệt I.3 Nhiệt độ đo II tƯnh toán hệ số khuếch tán nhiệt độ III Bảng kt tnh toán hệ số khuch tán nhiệt độ 37 Phn : ng dng Yêu cầu kỹ thuật, thit k công nghệ đúc mô thit k công nghệ I Yêu cầu kỹ thuật yu tố ảnh hưởng bánh xe phát lực I.1 ¶nh hưởng nguyên tố hợp kim tính đúc thép sau: I.2 ¶nh hưởng chế độ nhiệt khuôn đến chất lượng sản phẩm đúc II Nghiên cứu thit k công nghệ đúc II.1 Tớnh tốn hệ thống rót II.2 Tính tốn đậu ngót vật làm nguội II.3 Mô thiết kế công nghệ đúc bánh phát lực hệ số khuếch tán nhiệt §Ị tµi tèt nghiƯp cao häc 39 41 42 43 45 46 47 48 52 53 56 70 NguyÔn TiÕn Tµi - KHVL độ tính phần mếm Magmasoft II.3.1 Dựng vẽ 3D, bánh phát lực phần mềm Inventor II.3.2 Đặt tên thành phần theo thiết kế cơng nghệ đúc II.3.3 Phđ lưới, chọn vật liệu v mụ phng II.3.4 Các thông số chớnh ỏnh giỏ q trình mơ Kết luận Tài liệu tham khảo 57 58 60 65 67 Đề tài tốt nghiệp cao häc 71 ... Đo nhiệt độ trực tiếp Dùng phương pháp đo nhiệt để xác định hệ số dẫn nhiệt () tỷ nhiệt (c) Khối lượng riêng () hệ số khuếch tán nhiệt độ (a) xác định phương pháp điều chỉnh pha, chế độ nhiệt. .. điển phương pháp Calorimet Vetiska xác định hệ số hấp phụ nhiệt ( b = c ) phương pháp bán thực nghiệm, phương pháp nhiệt? ?iện, phương pháp nhiệt trở đo nhiệt độ để suy hệ số dẫn nhiệt …, hiệu... dễ thực phương pháp xác định tính chất nhiệt lý thơng qua trường nhiệt độ đo đạc vật đúc khuôn thực tiễn sản xuất (xác định a theo phân bố nhiệt độ khuôn, xác định  khuôn theo điều kiện biên