8. Bố cục của luận án
3.3. Chuẩn bị thực nghiệm
3.3.4. Các thông số công nghệ chính
Như đã phân tích trong mục 3.1.2, Chiều dày lớp đông đặc trên máng nghiêng ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng mầm kết tinh đươc tạo ra trên máng nghiêng. Chiều dày lớp đông đặc phụ thuộc vào thời gian kim loại lỏng ở trên máng, nhiệt độ rót, chỉ số Re và chỉ số Pr. Ngoài ra, ảnh hưởng của góc nghiêng của máng, nhiệt độ rót, chiều dài máng và nhiệt độ máng đến thông số đầu ra là hệ số hình dạng được thể hiện trên hình 3.18, [26]. Trong sơ đồ này bốn thông
số đầu vào là nhiệt độ rót, chiều dài máng, góc nghiêng của máng và nhiệt độ của máng là các thông số ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số hình dạng của hạt α-Al.
Hình 3.18. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến hệ số hình dạng [26] Căn cứ vào các phân tích trên, đã lựa chọn ba thông số đầu vào cho nghiên Căn cứ vào các phân tích trên, đã lựa chọn ba thông số đầu vào cho nghiên cứu của luận án là nhiệt độ rót, chiều dài kim loại lỏng chảy trên máng gọi tắt là chiều dài máng và góc nghiêng của máng. Hai thông số đầu ra nghiên cứu là kích thước hạt và độ cầu của hạt, còn được gọi là hệ số hình dạng, được lựa chọn dựa theo thông số đánh giá phôi bán lỏng trình bày trong mục 3.3.5.
a) Xác định nhiệt độ rót
Căn cứ vào kết quả phân tích DSC và tính toán trên giản đồ pha bằng phần mềm Factsage. Tiến hành rót thử nghiệm đối với vật liệu ADC12 để xác định khoảng nhiệt độ rót tốt nhất cho quá trình rót đúc trên máng nghiêng. Kết quả rót đúc thử nghiệm cho thấy nhiệt độ rót sau khi qua máng giảm trung bình khoảng 30 oC như trên hình 3.19. Ngoài ra căn cứ vào kết quả phân tích DSC cho hợp kim nhôm ADC12 và kết hợp với việc tham khảo các nghiên cứu của Das [25], Gautam [37], đã lựa chọn nhiệt độ rót lần lượt là 580, 590 và 600 oC.
Hình 3.19. Đường cong nhiệt độ tại các điểm trên máng
1) Nhiệt độ cốc rót; 2), 3), 4) nhiệt độ tại đỉnh máng, giữa máng và cuối máng, 5) nhiệt độ mặt ngoài máng, 6) nhiệt độ cốc hứng, 7) nhiệt độ nước
b) Xác định chiều dài máng và góc nghiêng của máng
Căn cứ vào các nghiên cứu về quá trình chuẩn bị tổ chức trên máng nghiêng: [8], [12], [15], [16], [37], [40], [49], [58] và đặc biệt là công bố của tác giả S. D. Kumar [66] đã tổng hợp kết quả của các tác giả về bộ các thông số thực nghiệm đối với rất nhiều vật liệu được chuẩn bị tổ chức bằng phương pháp máng nghiêng. Kết hợp với các thử nghiệm trong quá trình rót đúc trên máng nghiêng, đã lựa chọn khoảng biến thiên cho chiều dài kim loại chảy trên máng là 300, 450 và 600 mm. Góc nghiêng của máng được lựa chọn là 45 độ, 55 độ và 65 độ.
c) Lựa chọn tần số rung cho máng
Như trình bày trong mục 3.1, vận tốc dòng kim loại lỏng chảy trên máng là một thông số ảnh hưởng đến chiều dày lớp đông đặc và số tâm mầm được phân tách trên máng trong quá trình đông đặc. Để nâng cao hiệu quả của phương pháp máng nghiêng đã kết hợp rung như các nghiên cứu của Z. Wang [109], [110], [111]. Trong các nghiên cứu này tác giả đã đưa ra mô hình tính
toán máng nghiêng có kết hợp rung động để đánh giá ảnh hưởng của tần số rung động đến sự hình thành tổ chức cầu hoá. Ngoài ra, một số nghiên cứu [8], [40], [44], [46], [47] đã cho thấy ảnh hưởng của rung động đến việc hình thành tổ chức trên máng nghiêng. Dựa trên nghiên cứu này đã lựa chọn tần số rung và công suất rung cho nghiên cứu của luận án. Tần số rung được lựa chọn là 50 Hz, công suất rung động của động cơ rung là 0,75 kW, biên độ rung của động cơ là 1,5 mm.