CHƢƠNG 3 : ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.2.1. Thiết bị nghiên cứu
Các dụng cụ dùng trong phòng thí nghiệm như: bômme kế dùng để xác định tỷ trọng của thủy tinh lỏng, các loại ống thủy tinh đong chất lỏng, cốc thủy tinh, que khuấy thủy tinh, cân khối lượng có độ chính xác 0,0001g; thước kẹp đo kích có độ chính xác 0,01 mm.
Lò sấy và lò nung điện trở có hệ thống kiểm soát nhiệt độ (hình 3.5)
Thiết bị phân tích phân bố độ hạt
Hình 3.5: Ảnh lò sấy (a) và lò nung điện trở (b)
3.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
Luận án đã sử dụng phương pháp tiếp cận truyền thống (khảo sát của từng yếu tố) và phương pháp quy hoạch thực nghiệm (khảo sát ảnh hưởng đồng thời của nhiều yếu tố tác động).
Phân tích tổ chức tế vi bằng phương pháp hiển vi quang học và hiển vi điện tử quét (SEM), trình bày ở hình 3.6.
Phân tích cấu trúc bằng kỹ thuật hiển vi điện tử, EDS, XRD (D8 Advance-Bruker, Đức)
Phân tích giãn nở nhiệt bằng máy TMA (DIL 402PC – Netzsch, Đức), hình 3.7
Đánh giá cơ tính bằng máy đo độ bền vạn năng MTS - 793 của Mỹ, hình 3.8a
Đo trường nhiệt độ của khuôn trong quá trình rót bằng thiết bị đo ghi nhiệt độ tự động Omega (Mỹ), đo cùng một thời điểm 8 can nhiệt, hình 3.8b
Sử dụng phần mềm mô phỏng Procast của công ty Cơ khí Hà Nội để mô phỏng trường nhiệt độ trong khuôn gốm
Hình 3.7: Ảnh máy đo giãn nở nhiệt TMA (Thermomechanical Analysis)
Hình 3.8: Ảnh máy đo cơ tính vạn năng (a) và thiết bị đo ghi nhiệt độ tự động (b)
Đánh giá tính chất công nghệ: Khuôn gốm có những đặc thù riêng, do đó khuôn gốm cũng có những tính chất công nghệ chung của vật liệu làm khuôn và tính chất riêng của khuôn gốm. Căn cứ vào các nghiên cứu trên thế giới, luận án sẽ áp dụng các phương pháp đó để xác định các tính chất công nghệ của khuôn, các tính chất công nghệ bao gồm: tỷ trọng, độ co, độ xốp của khuôn gốm.
- Tỷ trọng của khuôn gốm: Các nghiên cứu của Deyu Kong [24], F. Jorge Lino [33], H. Saridikmen [37] và J. Jiang [53, 56] đều sử dụng phương pháp Archimedes để xác định tỷ trọng mẫu. Do đó, luận án cũng sẽ sử dụng phương pháp này để xác định tỷ trọng mẫu trong quá trình nghiên cứu.
- Độ co: Độ co của mẫu được xác định thông qua đo kích thước của mẫu sau khi đóng rắn và sau nung bằng công thức 3.1:
100 % x V V V Co r n r (3.1)
Trong đó Vr là thể tích của mẫu sau khi đóng rắn, Vn là thể tích của mẫu sau khi nung. Mẫu dùng để xác định độ co là mẫu hình trụ, 10 mẫu cho một giá trị đo và kết quả được lấy là giá trị trung bình của 10 mẫu đo. Đặc biệt, Jiaren Jiang [53, 56] đã nghiên cứu về sự thay đổi kích thước hay còn gọi là độ co của khuôn và vật đúc với những kích thước khác nhau ở trong cùng một mẫu làm khuôn bằng cách sử dụng mẫu hình kim tự tháp. Từ đó có thể xác định được một tỷ lệ co chung cho
các kích thước khác nhau của khuôn gốm và tăng độ chính xác kích thước cho vật đúc. Luận án cũng sẽ sử dụng phương pháp này để xác định độ co đặc trưng của khuôn gốm, bản vẽ sơ bộ mẫu hình kim tự tháp được trình bày ở hình 3.9 trong đó phần đậu ngót Φ90 được làm rời chốt với khối hình kim tự tháp
Hình 3.9: Mẫu nghiên cứu sự thay đổi kích thước trong khuôn gốm theo mô hình của J. Jiang [53, 56]
- Độ xốp: Độ xốp của mẫu khuôn gốm được xác định thông qua tỷ trọng tương đối, tỷ trọng của mẫu được xác định bằng phương pháp Archimedes và sử dụng công thức 3.2: % 100 ) 1 ( 0 x P (3.2)
Trong đó P là độ xốp của mẫu, ρ là tỷ trọng thực của mẫu và ρo là tỷ trọng lý thuyết. 10 mẫu đo hình trụ cho một giá trị độ xốp, kết quả độ xốp là giá trị trung bình của 10 giá trị đo.
Đánh giá cơ tính: Cơ tính của mẫu khuôn gốm được đo bằng máy đo độ bền vạn năng MTS - 793 của Mỹ, hình 3.8a. Do mẫu gốm có đặc tính là xốp nên tốc độ hạ tải phải rất chậm, tốc độ hạ tải thiết lập cho máy là 0,07 mm/s
- Độ bền nén: Mẫu đo độ bền nén có dạng hình trụ, 6 mẫu cho mỗi lần đo. Giá trị lớn nhất của mỗi lần đo được lấy để tính toán ra độ bền nén theo công thức 3.3:
1000 x A F n