8. Bố cục của luận án
3.3. Chuẩn bị thực nghiệm
3.3.1. Chuẩn bị phôi và thiết bị thực nghiệm
* Chuẩn bị phôi và kiểm tra thành phần hóa học:
Phôi hợp kim nhôm ADC12 được đặt mua từ Công ty TNHH Công nghiệp Chiến Thắng. Phôi có kích thước dài x rộng x cao = 680 x 90 x 30 mm (hình 3.5). Thành phần hóa học của hợp kim nhôm ADC12 được xác đinh bằng máy quang phổ phát xạ SPECTROLAB cho trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của hợp kim nhôm ADC12
Thành
phần Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Pb Al wt.% 11,58 0,63 2,09 0,17 0,081 0,023 0,055 0,77 0,048 0,056 Còn
lại
Hợp kim nhôm ADC12 là một hợp kim thuộc họ nhôm-silic (còn gọi là silumin), là họ hợp kim được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 50 % tổng số hợp kim nhôm sử dụng trong công nghiệp [3], [4], bởi nó có độ bền cao, trọng lượng riêng nhỏ, khả năng dẫn nhiệt tốt (151 – 163 W/mK), giãn nở nhiệt nhỏ, chống ma sát tốt và chịu nhiệt độ cao. Các silumin được phân thành hai loại cơ bản silumin đơn giản và silumin phức tạp. Silumin đơn giản thành phần gồm Al và Si. Silumin phức tạp được hợp kim hoá thêm một số nguyên tố hợp kim như Cu, Fe, Mg, Mn,… Hệ số giãn nở nhiệt của hợp kim Al-Si thấp, rất thích hợp cho chế tạo piston cho động cơ đốt trong [4]. Giản đồ trạng thái Al-Si, tính toán theo phần mềm Factsage 8.0, được trình bày trên hình 3.6.
Theo giản đồ trạng thái hình 3.6, hợp kim nhôm ADC12 là hợp kim nhôm sát trước cùng tinh. Cũng theo giản đồ trạng thái này, silumin có các thành phần pha gồm α-Al và cùng tinh (α – Si). Khoảng nhiệt độ đông đặc cho hợp kim với 11,6 %Si là khá nhỏ, tính toán bằng phần mềm Factsage nhiệt độ chảy lỏng 586,27 oC và nhiệt độ đông đặc là 578,87 oC (khoảng nhiệt độ đông đặc khoảng 8 oC) hình 3.7 và hình 3.8.
Hình 3.7. Tính toán nhiệt độ chảy lỏng hợp kim nhôm 11,6 % Si
* Thiết bị thực nghiệm:
- Kiểm tra thành phần hóa học được thực hiện trên thiết bị phân tích quang phổ phát xạ LAB LAVM11 tại Trung tâm Đo lường - Viện Công nghệ, Tổng cục CNQP (hình 3.9).
- Quá trình nung phôi được thực hiện trên lò nung LH120/13tại Phòngthí nghiệm Bộ môn Gia công áp lực, Khoa Cơ khí, HVKTQS (hình 3.10).
Hình 3.9. Máy quang phổ phát xạ LAB LAVM11 LAB LAVM11
Hình 3.10. Lò nung LH120/13 - Phôi được phân tích nhiệt lượng quét vi sai DSC tại phòng thí nghiệm - Phôi được phân tích nhiệt lượng quét vi sai DSC tại phòng thí nghiệm Vật lý, HVKTQS (hình 3.11).
Hình 3.11. Thiết bị phân tích nhiệt DSC 2500
- Kiểm tra tổ chức tế vi được thực hiện trên các kính hiển vi tại Trung tâm đo lường, Viện Công nghệ, Tổng cục CNQP và Phòng thí nghiệm bộ môn Vật liệu & Công nghệ vật liệu, Khoa Cơ khí (hình 3.12).
- Một số thiết bị khác phục vụ quá trình thí nghiệm bao gồm: máy tiện, máy phay, máy mài, máy cắt dây CNC, máy mài mẫu, máy đánh bóng, các dụng cụ đo kiểm, v.v..
a) b)
Hình 3.12. Kính hiển vi kiểm tra tổ chức tế vi
a) Kính hiển vi AXIO - A2M, b) Kính hiển vi AXIOVERT - 25C