CHƢƠNG 3 : ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.3. Mô hình thực nghiệm
3.3.3. Xác định hệ số khuếch tán nhiệt độ và độ dẫn nhiệt của khuôn gốm bằng mô
mô phỏng và thực nghiệm
Khuôn gốm được chế tạo bằng cách sử dụng hỗn hợp cát ziếc-côn và thạch anh (tỷ lệ 60/40 theo thể tích ZrSiO4/SiO2) làm vật liệu chịu lửa và thủy tinh lỏng có mô đun bằng bốn và tỷ trọng bằng 1,33 làm chất dính. Để đơn giản trong quá trình tính toán, vật đúc có dạng hình trụ đã được lựa chọn với sự tương quan giữa chiều cao và đường kính (kích thước Φ50x100 mm) và giả thiết là sự truyền nhiệt xung quanh vật đúc chủ yếu là hướng tâm và phân tích nhiệt một chiều đã được thực hiện. Đầu tiên là chế tạo mẫu sáp, sáp được nung nóng tới nhiệt độ nóng chảy và được rót vào khuôn nhựa đã có sẵn các can nhiệt được lắp như hình 3.17.
Sau khi sáp đông đặc, tiến hành lấy mẫu sáp ra khỏi khuôn nhựa trong môi trường nước, mẫu sáp được làm sạch và đưa vào làm khuôn gốm. Khuôn gốm sau khi được làm xong và đóng rắn hoàn toàn thì tiến hành thoát sáp, sau khi thoát sáp xong, khuôn được nung ở trong lò điện ở nhiệt độ 950°C và giữ nhiệt ở nhiệt độ này trong vòng 2h. Các can nhiệt luôn được giữ cố định trong suốt quá trình làm mẫu sáp và khuôn gốm, cách đáy khuôn 50mm. Can nhiệt số 1 được đặt vào trong vật đúc cách bề mặt khuôn 10mm, các can nhiệt từ số 2 đến 5 đặt
ở trong khuôn cách bề mặt vật đúc lần lượt là 0; 5; 10; 15mm. Trước khi đúc, khuôn được nung nóng lại trong lò điện.
Hình 3.17: Sơ đồ thực nghiệm cài đặt 5 can nhiệt
Khi khuôn đã đạt được nhiệt độ yêu cầu, khuôn được đưa tới vị trí rót. Hợp kim nhôm AlSi7 được nấu chảy và khi nhôm lỏng đạt nhiệt độ 750oC thì tiến hành rót khuôn đạt chiều cao 100mm. Nhiệt độ khuôn tại thời điểm rót nhôm là 670°C. Nhiệt độ ở năm can nhiệt đã được ghi lại bằng máy tính. Kết quả đo được dùng để xác định hệ số khuếch tán nhiệt và hệ số dẫn nhiệt theo công thức 3.5 [5]:
) .τ a 2. X ).erf( T (T T T(X,τ) mt tx mt (3.5)
Trong đó Tmt: nhiệt độ môi trường, Ttx: nhiệt độ tiếp xúc giữa khuôn và vật đúc, X: khoảng cách tính từ biên giới khuôn – vật đúc tới điểm tính toán và τ: bước thời gian.