Đõy là sự phỏt triển tiếp theo của phƣơng phỏp rheocasting, dựa trờn một thực tế là từ những năm 90 việc sử dụng hợp kim nhụm trong cụng nghiệp ụ tụ (con) tăng gấp đụi và ụ tụ tải nhẹ tăng gấp ba. Hiện nay 85% vật đỳc nhụm đƣợc sử dụng trong ngành ụ tụ xe mỏy, trong đú phần lớn là chế tạo bằng phƣơng phỏp đỳc ỏp lực cao. Tuy nhiờn nhƣợc điểm chớnh của phƣơng phỏp này là cuốn khớ do dũng chảy rối gõy rỗ trong vật đỳc, do đú khú chế tạo cỏc chi tiết cần độ sớt chặt cao, đồng thời khụng thể nhiệt luyện sau đú.
Việc kết hợp giữa đỳc ỏp lực cao và đỳc lƣu biến chớnh là để khắc phục nhƣợc điểm này. Phƣơng phỏp cụng nghệ đỳc bỏn lỏng (Semi-Solid Casting, SSC) và cụng nghệ đỳc ỏp lực đƣợc bắt đầu phỏt triển vào những năm 1970. Trong những năm gần đõy, cụng nghệ bỏn lỏng đó đƣợc phỏt triển theo hƣớng đơn giản húa và giảm chi phớ để cú thể ứng dụng rộng rói hơn. Do đú, một số quy trỡnh đỳc lƣu biến mới đó đƣợc nghiờn cứu và phỏt triển, vớ dụ nhƣ cụng nghệ phun bỏn lỏng mới (Semi-Solid injection Process, SSP) [35,39,42], đỳc lỏng [23,31], quỏ trỡnh đỳc lƣu biến mới (New Rheo Casting process, NRC) [38], cụng nghệ đỳc bỏn lỏng liờn tục (Continuous Rheoconversion Process, CRP) [40], cụng nghệ tạo mầm [17], đặc biệt là cụng nghệ đỳc ỏp lực lƣu biến (Rheo-DieCasting, RDC) [19,20], cụng nghệ đỳc bỏn lỏng (Semi-Solid Rheocasting, SSRTM) [22] đó đang đƣợc nghiờn cứu ứng dụng trong ngành chế tạo ụ tụ, xe mỏy.
Dƣới đõy là một số phƣơng phỏp rheo-diecasting đang đƣợc nghiờn cứu ứng dụng.
Hỡnh 1.26. Sơ đồ hệ thống đỳc rheo-diecasting dựng vớt tải [21] Hỡnh 1.27. So sỏnh cơ tớnh đạt được bằng cỏc phương phỏp đỳc khỏc nhau [21]
Cỏc nhà khoa học Anh tại trƣờng đại hoc Brunel đó đề xuất phƣơng ỏn tạo hợp kim bỏn lỏng chịu lực cắt cao trong một cơ cấu vớt tải ruột gà và cấp thẳng vào buồng nạp của
U TS ( M P a ) NRC – T5 Thixocasting – T5 RDC – F RDC – T5 Khung mỏy Khuụn Buồng nạp Vớt tải tạo bỏn lỏng Dũng rút Độ dón dài, % Độ b ền k ộo , MPa
22 mỏy đỳc ỏp lực cao hỡnh 1.26 [21]. Việc so sỏnh cơ tớnh đạt đƣợc bằng cỏc phƣơng phỏp khỏc nhau đƣợc thể hiện trờn hỡnh 1.27 [21]. Phƣơng phỏp này cú hiệu quả cắt, phỏ vỡ nhỏnh cõy tốt nhƣng do vớt tải ruột gà làm việc (chuyển động) trong mụi trƣờng nhiệt độ cao nờn dễ bị hỏng, xúi mũn v.v...
Gần đõy, một cụng nghệ đơn giản và hiệu quả gọi là phƣơng phỏp Gas Induced Semi-Solid (GISS) đó đƣợc phỏt minh. Phƣơng phỏp này đƣợc phỏt triển và thƣơng mại húa bởi cụng ty GISSCO – Thỏi Lan [27]. Quỏ trỡnh sục khớ trơ sạch bằng trục garaphit tạo sự khuấy trộn, giảm nhiệt độ và kim loại bỏn lỏng đƣợc tạo ra. Hiện tại, quy trỡnh GISS tạo đƣợc vật liệu bỏn lỏng với tỷ lệ pha rắn thấp (< 0,25). Phƣơng phỏp GISS đƣợc kết hợp với phƣơng phỏp đỳc ỏp lực để tạo thành phƣơng phỏp “Đỳc ỏp lực- GISS‖ (The GISS Die Casting Proces). Hỡnh 1.28. thể hiện quy trỡnh của phƣơng phỏp―Đỳc ỏp lực- GISS‖[27].
Nhược điểm chớnh của phương phỏp này là kim loại cú thể bị bắn túe trong quỏ trỡnh vận
chuyển và sục khớ.
Hỡnh 1.28. Mụ tả phương phỏp ―Đỳc ỏp lực- GISS‖[27]
Cỏc nhà khoa học Hàn quốc tại trƣờng đại học Yonsei, Seoul, Hàn Quốc cũng đƣa ra phƣơng phỏp tƣơng tự, cho phộp lắp đặt thiết bị một cỏch linh hoạt hơn hoặc cú thể tớch hợp với những thiết bị cú sẵn hỡnh 1.29 [29]. Phƣơng phỏp này đƣợc đặt tờn tỏc giả là
Hong-nanocasting (H-NCM).
CHEN Zheng-zhou và cỏc cộng sự đó nghiờn cứu chế tạo mẫu hợp kim nhụm A356 bằng cụng nghệ đỳc ỏp lực- lƣu biến cú kờnh dẫn uốn khỳc (SCRC) [15]. Thiết bị SCRC bao gồm hai bộ phận chớnh, một là bộ phận tạo bỏn lỏng cú kờnh dẫn uốn khỳc bằng graphit và một mỏy đỳc ỏp lực buồng nguội nằm ngang (J1116D-160t). Cỏc kờnh dẫn uốn khỳc trực tiếp đƣợc cố định trờn buồng ộp, nhƣ thể hiện trong hỡnh 1.30. Cỏc mẫu thử kộo và kớch thƣớc chớnh của chỳng đƣợc thể hiện trong hỡnh 1.31. Tổng khối lƣợng của bốn
Hệ thống chốt đẩy Khuụn Hệ thống kẹp khuụn Cụng nghệ bỏn lỏng bằng sục khớ trơ Rút vật liệu bỏn lỏng Buồng nạp
23 mẫu thử kộo và rónh dẫn khoảng 0,5 kg. Thực chất thỡ đõy là sự phỏt triển của phương phỏp mỏng nghiờng nhưng đỳc từng mẻ một (thay vỡ cho đỳc liờn tục).
Hỡnh 1.29. Sơ đồ hệ thống thiết bị trong phương phỏp Hong-nanocasting [29]
Tuy nhiờn cỏc nghiờn cứu trờn mới chỉ dừng lại ở việc đỏnh giỏ hỡnh thỏi (cầu trũn) và kớch thƣớc (nhỏ mịn) của tổ chức đƣợc hỡnh thành. Cỏc vấn đề sau chƣa đƣợc đề cập tới:
1. Cỏc điều kiện để dũng chảy rối chuyển thành dũng chẩy tầng.
2. Cỏc điều kiện hỡnh thành những hạt tinh thể vụ cựng nhỏ mịn quan sỏt thấy khi ỏp lực đủ cao.
3. Ảnh hƣởng của sự đồng đều húa về nhiệt độ tới sự hỡnh thành cỏc tinh thể đều trục hoặc cầu trũn.
4. Ảnh hƣởng của hỡnh thỏi tinh thể cầu trũn đến quỏ trỡnh “nuụi” vật đỳc.
Lũ nấu Tay mỏy Mỏy đỳc ỏp lực Thiết bị khuấy bỏn lỏng
Hỡnh1.30. Sơ đồ quỏ trỡnh đỳc lưu biến-
24