8. Bố cục của luận án
1.4.2.Nghiên cứu đúc lưu biến sử dụng phương pháp máng nghiêng
1.4. Tình hình nghiên cứu công nghệ tạo hình bán lỏng
1.4.2.Nghiên cứu đúc lưu biến sử dụng phương pháp máng nghiêng
Phương pháp lưu biến mới (NRC- New Rheocasting), còn gọi là phương pháp máng nghiêng [21]. Phương pháp này xuất hiện vào cuối những năm 1990. UBE một nhà sản xuất máy đúc Nhật Bản đã gia nhập thị trường sản xuất các chi tiết bán lỏng với việc phát minh ra phương pháp tạo phôi mới là phương pháp UBE hay phương pháp lưu biến mới [59]. Phương pháp này đã thu hút được nhiều sự chú ý của các nhà công nghệ và thúc đẩy sản xuất các chi tiết bán lỏng trên trên thế giới. Rất nhiều hãng sản xuất của Nhật Bản và Châu Âu
hiện vẫn đang ứng dụng công nghệ này. Trong phương pháp này, hợp kim được nấu chảy gần đường lỏng với độ quá nhiệt thấp, sau đó được làm nguội nhanh và đồng đều hoá nhiệt độ xuống dưới đường lỏng. Điều này tạo ra nhiều mầm kết tinh và do đó tạo được tổ chức tế vi hạt mịn và dạng cầu trong quá trình làm nguội.
Nhiều nghiên cứu về quá trình chuẩn bị tổ chức tế vi dạng cầu bằng phương pháp máng nghiêng đã được thực hiện: [8], [12], [15], [16], [37], [40], [49], [58], đặc biệt là công bố của S. D. Kumar [66] đã trình bày tổng quan về phương pháp máng nghiêng đối với hợp kim nhôm. Các nghiên cứu đều khẳng định rằng phương pháp máng nghiêng là một phương pháp đơn giản và hiệu quả trong tạo ra tổ chức tế vi dang cầu. Phương pháp này không chỉ ứng dụng chuẩn bị tổ chức cho hợp kim nhôm đúc, hợp kim nhôm rèn mà còn có thể ứng dụng cho cả composite nền nhôm. Khó khăn lớn nhất của phương pháp máng nghiêng là việc lựa chọn bộ thông số công nghệ hợp lý như: nhiệt độ rót, góc nghiêng máng và chiều dài máng sẽ quyết định tổ chức tế vi của hợp kim sau khi rót đúc.
T. Haga [48] cho rằng máng nghiêng làm nguội là thiết bị đơn giản để đúc bán lỏng theo công nghệ lưu biến. Thiết bị này giá thành thấp và vận hành đơn giản là các ưu điểm nổi bật của phương pháp máng nghiêng. Tuy nhiên, phương pháp máng nghiêng cũng có các nhược điểm như: sự dính bám của kim loại trên bề mặt máng, mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đúc và sự dính bám chưa được nghiên cứu kỹ. Haga cũng đi tới kết luận rằng các thông số như khoảng cách giữa cốc rót và bề mặt máng, góc nghiêng và chiều dài máng đều có ảnh hưởng đến khả năng làm nguội của máng và sự dính bám của kim loại lỏng trên máng.
Năm 2018, S. K. Gautam và cộng sự [37] đã tiến hành nghiên cứu để chọn ra các thông số công nghệ tối ưu cho việc tạo phôi bằng phương pháp máng nghiêng cho hợp kim nhôm ADC12 và sử dụng phương pháp quy
hoạch thực nghiệm đáp ứng bề mặt (RSM) đã kết luận rằng nhiệt độ rót, chiều dài nghiêng và góc nghiêng máng là ba yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tổ chức tế vi dạng cầu của vật đúc.
Qua nghiên cứu, phân tích nhận thấy rằng, phương pháp máng nghiêng là phương pháp cho phép thu được tổ chức tế vi dạng cầu đối với các hợp kim nhôm công nghiệp; có thể thay đổi tổ chức tế vi của hợp kim thông qua các thông số công nghệ một cách dễ dàng; tổ chức tế vi dạng cầu thu được đồng đều, tạo được phôi có kích thước và hình dạng theo yêu cầu v.v.. Bên cạnh đó, yêu cầu về thiết bị, dụng cụ để xử lý nhiệt khá đơn giản, dễ chế tạo, phù hợp với điều kiện các phòng thí nghiệm, đồng thời có khả năng ứng dụng cao ở quy mô công nghiệp. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào đưa ra được mô hình toán- lý quá trình rót đúc trên máng nghiêng (governing equations), mối quan hệ giữa các thông số công nghệ và chiều dày lớp đông đặc (hay sự dính bám) chưa được nghiên cứu đầy đủ. Các nghiên cứu về quá trình rót đúc trên máng nghiêng đối với hợp kim nhôm đúc ADC12 còn ít.