Để thực hiện ý tưởng phun băng nguội nhanh trong từ trường, thiết bị phun băng ZGK-1 đã được cải tiến. Thay vì trống đồng nguyên thủy đã được sử dụng để phun băng trực tiếp trình bày trong chương 4, một trống đồng có từ trường trên bề mặt đã được sử dụng trong các thí nghiệm chế tạo băng FAMS. Trong trường hợp phun không có từ trường (FUMS - Field Unassisted Melt Spinning), các nam châm vĩnh cửu được thay thế bằng các viên CT0 cùng kích thước.
Trên cơ sở thiết kế kỹ thuật của trống quay trong hệ phun băng ZGK-1, phương án tháo trống đồng và thay bằng một trống đồng khác có tích hợp phần tạo từ trường đã được thực hiện. Hình 5.1a cho thấy ảnh trống đồng đã tháo ra từ hệ ZGK-1. Trống có vành dày 20 mm, đường kính trong 260 mm, đường kính ngoài 300 mm và bề mặt trống rộng 60 mm được 2 mặt bích phía trong và phía ngoài ép và giữ chặt. Mỗi mặt bích có 2 gioăng cao su để nước làm mát trống không bị dò ra ngoài vành đồng. Vành đồng của trống được thiết kế, chế tạo mới còn các mặt bích và gioăng của hệ ZGK-1 được sử dụng lại.
100
a) b)
Hình 5.1: a) Ảnh vành đồng và mặt bích; b) Ảnh mặt bích tháo rời.
Hình 5.2 là thiết kế của vành đồng, nó được đúc li tâm để đảm bảo chính xác độ cân bằng, phù hợp với các vận tốc cao của hệ ZGK-1:
Hình 5.2: Bản vẽ kỹ thuật 3D của vành đồng phù hợp với hệ ZGK-1.
Sau khi được chế tạo, vành đồng được ghép nối với các nam châm để tạo ra từ trường trên bề mặt trống đồng, Hình 5.3 là bản vẽ 2D cho cách ghép nam châm.
Hình 5.3: Bản vẽ 2D cho việc ghép nam châm, tạo từ trường trên mặt trống.
101 Hiện nay trên thị trường nam châm thiêu kết NdFeB có từ trường bề mặt và tích năng lượng từ lớn nhất. Nam châm AlNiCo loại dị hướng, tuy tích năng lượng từ không cao nhưng giá trị của từ trường bề mặt cũng đạt xấp xỉ như nam châm NdFeB và có giá thành hạ. Do đặc điểm của vật liệu, độ từ thẩm của AlNiCo lớn hơn nhiều so với độ từ thẩm của không khí vì vậy năng lượng từ bị phát tán lớn. Trái lại NdFeB và Ferrit có độ từ thẩm cỡ độ từ thẩm của không khí nên năng lượng từ ít bị phát tán [85]. Với không gian đặt nam châm hẹp và để trống đồng có từ trường bề mặt ít bị thay đổi theo thời gian, đồng thời phải tạo ra từ trường bề mặt lớn chúng tôi đã lựa chọn nam châm Nd-Fe-B loại 40 MGOe hiện có tại thị trường Việt Nam. Hình 5.4 biểu diễn sự phân bố cường độ từ trường H dọc theo chu vi bề mặt trống đồng, tại vị trí mà hợp kim lỏng được phun xuống bề mặt của trống.
Hình 5.4: Độ lớn của từ trường trên bề mặt trống đồng.
Trên toàn bộ chu vi bề mặt trống giá trị của từ trường nhỏ nhất là 2,2 kOe, giá trị lớn nhất là 3,2 kOe và hướng của từ trường vuông góc với bề mặt của trống.
Để định hướng cho các thí nghiệm phát triển công nghệ phun băng nguội nhanh trong từ trường, những cơ sở lý thuyết liên quan đến quá trình này đã được nghiên cứu để đánh giá khả năng ảnh hưởng của từ trường lên tốc độ nguội, vi cấu trúc, và qua đó lên tính chất từ tính của băng nguội nhanh.
102