Từđơn pha chếđược thiết lập, từ các kết quả thử nghiệm đã xác lập được quy trình công nghệ sản xuất (quy mô 50 lít/mẻ) cho từng loại dầu tách khuôn.
44
Bước 1: Nạp dần từng loại dầu gốc vào thiết bị 1 (thiết bị - TB) có kết hợp khuấy trộn và gia nhiệt. Duy trì nhiệt độ thiết bị trong khoảng 50÷60oC và khuấy trộn đến khi hệđồng nhất hoàn toàn.
Hình 3.1. Quy trình công nghệ pha chế dầu TK1
Bước 2: Nạp dần phụ gia trợ trượt Butyl oleat với tỷ lệ khối lượng thích hợp vào hệ dầu gốc, kết hợp khuấy trộn và duy trì ở nhiệt độ 50÷60oC. Sau khi nạp xong, tiếp tục khuấy trộn đến khi hệ hoàn toàn đồng nhất.
SN 150 SN 500 Ionol Dầu lạc Butyl oleat Kiểm tra đóng phuy Khuấy, gia nhiệt
t = 50÷60oC
Khuấy, gia nhiệt t = 70÷75oC
Khuấy, gia nhiệt t = 50÷60oC
Khuấy, gia nhiệt t = 100÷110oC
Diphenylamin
Khuấy, gia nhiệt t = 50÷60oC Phụ gia tạo nhũ Dầu TK1 ‐ Tỉ trọng ‐ Độ nhớt ‐ Nhiệt độ chớp cháy ‐ TAN ‐ pH ‐ Nhiệt độđông đặc ‐ Hàm lượng nước ‐ Tạp chất cơ học ‐ Độbền nhũ
Bước 3: Trong 2 TB khuấy trộn khác, nạp dầu gốc SN150 vào TB2 và SN 500 vào TB3. Tiếp tục gia nhiệt và khuấy trộn và duy trì nhiệt độ TB2 tới 70-75oC, TB3 tới 100-110oC. Nạp dần Ionol và diphenylamin vào TB2 và TB3 tương ứng. Sau đó tiếp tục khuấy trộn cho đến khi các phụ gia tan hoàn toàn.
Bước 3’ (chỉ áp dụng cho dầu TK2): Bột graphit sau khi nghiền cơ học bằng máy nghiền bi được nạp vào TB4 đã chứa sẵn dầu SN500 có kết hợp khuấy trộn trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ 50-60oC để đảm bảo graphit phân tán tốt trong dầu. Ionol Dầu TK2 SN 500 Dầu lạc Butyl oleat Kiểm tra đóng phuy Khuấy, gia nhiệt
50÷60oC
Khuấy, gia nhiệt 70÷75oC
Khuấy, gia nhiệt 50÷60oC
Khuấy, gia nhiệt 100÷110oC
Diphenylamin
Khuấy, gia nhiệt 50÷60oC Phụ gia tạo nhũ ‐ Tỉ trọng ‐ Độ nhớt ‐ Nhiệt độ chớp cháy ‐ TAN ‐ pH ‐ Nhiệt độđông đặc ‐ Hàm lượng nước Nghiền Bột graphit SN 150 Khuấy 50÷60oC
46
Hình 3.2. Quy trình công nghệ pha chế dầu TK2
Bước 4: Dầu pha các phụ gia từ TB2, TB3 và TB4 (chỉ áp dụng với dầu TK2) được nạp vào TB1 sau bước 2, duy trì ở 50÷60oC kết hợp khuấy trộn. Thêm dần phụ gia tạo nhũ theo đơn pha chế vào hệ. Bổ sung dầu gốc theo đúng đơn pha chế tương ứng. Sau đó, tiếp tục khuấy trộn thêm 20 phút để hệđồng nhất hoàn toàn. Kiếm tra và đóng thùng sản phẩm.
Quy trình công nghệ sản xuất dầu TK3 (hình 3.3)
Bước 1: Nạp lần lượt dầu SN 500, tác nhân phân tán và dầu silicon vào TB1 có kết hợp khuấy trộn và gia nhiệt với tốc độ vừa phải. Duy trì nhiệt độ thiết bị trong khoảng 50÷60oC và khuấy trộn đến khi hệđồng nhất hoàn toàn.
Dầu SN 500
Ionol
Dầu silicon
Kiểm tra đóng phuy Khuấy, gia nhiệt
t = 50÷60oC
Khuấy, gia nhiệt t = 70÷75oC
Khuấy, gia nhiệt t = 50÷60oC Khuấy, gia nhiệt
t = 100÷110oC Diphenylamin Tác nhân trợ phân tán ‐ Tỉ trọng ‐ Độ nhớt ‐ Nhiệt độ chớp cháy ‐ TAN ‐ pH ‐ Nhiệt độđông đặc ‐ Hàm lượng nước ‐ Tạp chất cơ học Nghiền Bột graphit Khuấy 50÷60oC Ionol
Hình 3.3. Quy trình công nghệ pha chế dầu TK3
Bước 2: Nạp dầu gốc SN 500 vào TB2 và TB3. Tiếp tục gia nhiệt, khuấy trộn và duy trì nhiệt độ TB2 tới 70-75oC, TB3 tới 100-110oC. Nạp dần Ionol, diphenylamin với hàm lượng nhất định vào TB2 và TB3 tương ứng. Tiếp tục khuấy trộn cho đến khi các phụ gia tan hoàn toàn.
Bước 3: Chuyển một phần dầu từ TB1 vào TB4. Nạp dần bột graphit đã nghiền cơ học vào TB4 có kết hợp khuấy trộn trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ 50-60oC đểđảm bảo graphit phân tán tốt trong dầu.
Bước 4: Dầu pha phụ gia từ TB2, TB3 và TB4 được nạp vào dầu trong TB1, duy trì ở 50÷60oC kết hợp khuấy trộn. Bổ sung dầu gốc theo đúng đơn pha chế tương ứng, tiếp tục khuấy trộn thêm 20 phút để hệ đồng nhất hoàn toàn. Kiếm tra và đóng thùng sản phẩm.
Từ các quy trình công nghệđã thiết lập, từ các thiết bị sẵn có tại phòng Nghiên cứu Phát triển, đã pha chế được dầu tách khuôn TK2 và TK3 có chất lượng ổn định với số lượng 100 lít mỗi loại. Riêng dầu TK1 đã cung cấp định kỳ cho công ty TNHH Phụ tùng Xe máy Oto Showa Việt Nam mỗi tháng 200 lít trong 03 tháng gần đây (các phiếu đặt hàng từ Công ty và Biên bản giao hàng được đính kèm trong phụ lục báo cáo).
48
* Tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm
Bảng 3.14. Tính toán sơ bộ giá thành các loại dầu tách khuôn pha chế Thành phần Đơ(đn giá /kg) Dầu TK1 Dầu TK2 Dầu TK3 Tính toán cho 1 tấn sản phẩm: Dầu gốc SN 150 24.500 16.243.500 0 0 Dầu gốc SN 500 24.500 3.675.000 17.027.500 11.025.000 Dầu lạc 29.000 2.320.000 3.770.000 0 Dầu silicon 72.000 0 0 33.840.000
Phụ gia butyl oleat 60.000 4.800.000 6.000.000 0 Phụ gia Graphite 980.000 0 9.800.000 29.400.000 Ionol 260.000 520.000 1.300.000 1.300.000 Phụ gia diphenylamit 40.000 200.000 400.000 800.000 Phụ gia tạo nhũ 42.000 840.000 2.100.000 0 Phụ gia trợ phân tán 48.000 0 0 1.200.000 Công lao động 250.000 250.000 250.000 Điện nước 25.000 25.000 25.000 Tổng 28.873.500 40.672.500 77.840.000 Quản lý phí 577.470 2.847.075 5.448.800 Thuế + chi phí khác 3.464.820 6.100.875 11.676.000 Tổng cộng 32.915.790 49.620.450 94.964.800 Giá thành 32.915,8 49.620,5 94.964,8
Đơn giá thành phẩm (cả VAT) 33.000 49.700 95.000
So sánh với một số sản phẩm cùng loại trên thị trường thì dầu tách khuôn pha chế có giá thành thấp hơn rất nhiều. Ví dụ dầu Bestril 80AG có giá thành khoảng 130.000 đồng/lít. Tuy nhiên so sánh này chỉ mang tính cơ học, hiệu quả kinh tế thực sự của dầu phụ thuộc vào mức độ khắc nghiệt của
nguyên công từ đó ảnh hưởng đến lượng dầu sử dụng, phụ thuộc vào chất lượng sản phẩm, tuổi thọ của khuôn.
50
KẾT LUẬN
Qua một năm thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất dầu bôi trơn cho quá trình đúc nhôm kim loại” đã thu được các kết quả như sau: 1.Đã tổng hợp butyl oleat có các tính chất phù hợp với ứng dụng làm phụ gia
trợ trượt cho dầu bôi trơn pha chế: chỉ số axit thấp (3,8 mgKOH/g), nhiệt độ chớp cháy khá cao (188oC), nhiệt độ đông đặc rất thấp (-24oC), khả năng bôi trơn giảm ma sát rất tốt khi dùng ở dạng phụ gia từ 5-10% khối lượng trong dầu;
2.Đã lựa chọn được Graphit thích hợp làm phụ gia trợ trượt hay chính là chất bôi trơn rắn có tác dụng như các con lăn hữu ích khi làm việc trong điều kiện khắc nghiệt của quá trình đúc: phụ gia Graphit khi sử dụng ở hàm lượng 1-3% khối lượng làm tăng đáng kể tải trọng hàn dính cho cả dầu khoáng và dầu tổng hợp (lên tới trên 4000 N) và làm giảm ma sát, mài mòn.
3.Dựa trên quá trình khảo sát lựa chọn từng loại dầu gốc, phụ gia đã đưa ra đơn pha chế và quy trình công nghệ pha chế 03 loại dầu tách khuôn: Dầu TK1 và TK2 sử dụng ở dạng pha nước hoặc không pha, tỉ lệ pha tùy thuộc vào mức độ khắc nghiệt của nguyên công đúc, dầu TK 3 sử dụng ở dạng đặc, không pha. Đơn pha chế như sau:
Dầu TK1 Dầu TK2 Dầu TK3
Dầu gốc SN 150, % kl 66,3
Dầu gốc SN 500, % kl 15,0 69,5 45,0 Dầu lạc, % kl 8,0 13,0 Dầu silicon, % kl 47,0 Phụ gia butyl oleat, % kl 8,0 10,0 Phụ gia Graphit, % kl 1,0 3,0 Ionol, % kl 0,2 0,5 0,5 Phụ gia diphenylamit, % kl 0,5 1,0 2,0 Phụ gia tạo nhũ, % kl 2,0 5,0 Tác nhân trợ phân tán, % kl 2,5
Các dầu pha chếđã được phân tích các chỉ tiêu chất lượng và tính năng tác dụng tương ứng.
4.Các kết quả thử nghiệm tại cơ sở sản xuất là Công ty TNHH Hồng Phi với dầu TK3 và dầu TK2 tại Công ty TNHH Phụ tùng Xe máy Oto Showa đều rất tốt với kết luận là có thể thay thế dầu đang được sử dụng trên dây chuyền sản xuất tại cơ sở.
5.Đã xác lập được quy trình công nghệ cụ thể pha chế 03 loại tách khuôn cho quá trình đúc nhôm quy mô pilot (50 lít/mẻ). Trên cơ sở đơn pha chế nghiên cứu và quy trình công nghệ thiết lập đã pha chế được 100 lít mỗi loại (dầu TK2 và TK3). Riêng dầu TK1 đã đáp ứng được các yêu cầu của Công ty Showa và đã được Công ty đặt mua định kỳ 01 phuy/tháng dưới tên thương phẩm RD-04.
52
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ Công Thương, 2011, Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn, Ngành:
Đúc kim loại, Hợp phần sản xuất sạch hợp trong công nghiệp, Chương trình hợp tác phát triển Việt Nam – Đan Mạch về môi trường;
2. Ths. Lưu Đức Hòa, 2006, Giáo trình công nghệđúc, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng;
3. Đinh Văn Kha, 2011, Vật liệu bôi trơn, Nhà xuất bản KHKT;
4. Đinh Văn Kha, 2008, Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất amit có tính năng ức chế ăn mòn cao từ nguồn axit béo C8÷C18, Đề tài Bộ Công thương 2008;
5. James R. Anglin, 2006, Aluminum metalworking lubricants, Handbook of Lubrication and Tribology, Volume I: Application and Maintenance, Second Edition, American Society of Lubrication Engineers;
6. Theo Mang, Kirsten Bobzin, Thorsten Bartels, 2011, Industrial Tribology, Tribosystems, Friction, Wear and Surface Engineering, Lubrication, Wiley-VCH;
7. G.Natesh, A. Colori, 2009, Innovative technologies in mould release agents, la Metallurgia Italiana;
8. Dr. Giovanni Rampi, Release agents for die casting: General aspects and state of the art, Jodovit s.r.l., Lonate Pozzolo, Italy;
9. Leslie R. Rudnick, Ronald L. Shubkin, 1999, Synthetic Lubricants and High-Performance Functional Fluids, Second Edition, Marcel Dekker, Inc., New York, USA;
10.Ilija Gawrilow, 2003, Palm oil usage in lubricants, 3rd Global oils and fats business forum USA “Interfacing with the global oils and fats business”;
11.K.P. Rao, J.J. Wei, 2001, Performance of a new dry lubricant in the forming of aluminum alloy sheets, Published by Elsevier Science B.V.; 12.M. Meilera, M. Pfestorf, M. Geiger, M. Merklein, 2003, The use of dry
film lubricants in aluminum sheet metal forming, Wear 255, 1455–1462, Elsevier B.V.;
13.Kenneth C. Mills, 2003, Casting Volume, Chapter 8, “Mold Powders for continuous casting”, The AISE Steel Foundation, Pittsburgh, PA. All rights reserved;
14.Leslie R. Rudnick, 2009, Lubricant additives-Chemistry and applications, Second edition, Chemical industries – A series of reference books and textbooks, Taylor & Francis Group, LLC, USA;
15.Nadia Salih, Jumat Salimon, Emad Yousif, 2011, Synthesis of oleic acid based esters as potential basestock for biolubricant production, Turkish J. Eng. Env. Sci. 35 (2011), 115 – 123;
16.Hanen Ghamgui, Maha Karra-Chaâbouni, Youssef Gargouri, 2004,
1-Butyl oleate synthesis by immobilized lipase from Rhizopus oryzae:a comparative study between n-hexane and solvent-free system, Enzyme and Microbial Technology 35, 355–363;
17. Ping Yi, Lei Chen, Zengdi, Rongjun Qu, Xiguang Liu, Shuhua Ren, 2012, Production of biodiesel by esterification of oleic acid with ethanol over organophosphonic acid-functionalized silica, Bioresource Technology Volume 110, page 258-263;
18.ZHU Lei,SUN Rui-ping, 2009, Study on Synthesis of Butyl Oleate, Xuchang University, Xuchang 461000, China;
19. LI Ji-zhong, 2004,Study on Synthesis of Butyl Oleate, Yan'an University , Yan'an 716000, China;
20.Richards, Cheryl; Peck, Stephen Ronald; Baker, Phillip Wilmott, 2001, Mould lubricant, United States Patent 6269862;
21.Takagi, Hiromi; Hatano, Tomoyuki; Okura, Tadao, 2002, Die release lubricant, United States Patent 6335309;
22.Hammond, Dennis L., 2007, Lubricant system for use in powdered metals, United States Patent 7264646;
23.Richter, Ray T.; Reynolds, Brian C.; Hart, Jim N.; Stewart, Patricia A.; Anglin, James R.; Weiserman, Larry F.; Kasun, Thomas J., 2007,
Lubricant for improved surface quality of cast aluminum and method, United States Patent 7273086;
24.Aoki, Hisaharu et al, 2012, Oil type release agent for die casting method for setting solvent mixing ratio, casting method, and spray unit, United States Patent 8114209;
25.Revankar, Vithal; Baker, Phillip; Schultz, Allen, 2001, Improved casting lubricant containing metal fluoroborate salt and improved direct chill casting process, WO/2001/005915;