2.2.2.1. Khả năng bôi trơn, giảm mài mòn, chịu cực áp
Việc đánh giá khả năng bôi trơn, khả năng giảm ma sát, mài mòn, chịu cực áp của dầu nghiên cứu được thực hiện trên máy bốn bi thiết bị bằng việc xác định các chỉ số độ mài mòn (theo ASTM D 4172) và tải trọng hàn dính (theo ASTM D 2783).
Nguyên lý hoạt động của máy bốn bi: cho một viên bi chuyển động quay tại chỗ trên 3 viên bi giữ cố định (bốn viên bi này tạo thành tiếp xúc 3 điểm). Dầu thử nghiệm được rót vào cốc chứa các viên bi cố định sao cho ngập phần tiếp xúc với viên bi chuyển động.
Theo ASTM D 4172, xác định tính chống mài mòn như sau: viên bi trên được ép với một lực cố định, đè lên 3 viên bi cố định; viên bi trên được quay với tốc độ 1200 vòng/phút trong 60 phút, nhiệt độ thử là 60oC. Độ mài mòn được xác định thông qua đường kính trung bình vết mài mòn trên 3 viên bi cốđịnh sau thử nghiệm.
Theo ASTM D2783, tính chịu áp của dầu được đánh giá thông qua tải trọng hàn dính là tải trọng mà ở đó viên bi trên không thể chuyển động được nữa trong vòng 10s sau khi tăng dần tải trọng ép lên nó với tốc độ 1460±70 vòng/phút ở nhiệt độ phòng. Với những trường hợp không xác định được tải trọng hàn dính người ta qui ước tải trọng hàn dính là tải trọng ở đó đường kính trung bình của vết mòn trên ba viên bi ≥ 4 mm.
2.2.2.2. Khả năng chống gỉ, ăn mòn
Tính ăn mòn và gỉ của dầu gia công kim loại được đánh giá thông qua các chỉ tiêu về chỉ số axit, thửăn mòn tấm đồng, gang.
2.2.3. Thử nghiệm thực tế tại cơ sở
Việc thử nghiệm thực tếđược tiến hành tại hai cơ sở: 1. Công ty TNHH Cơ khí và Thương mại Hồng Phi
Địa chỉ: Tổ Quyết Tiến, Khu La Dương, Dương Nội, Hà Đông, Hà Nội. Quá trình thử nghiệm dầu tách khuôn pha chế được tiến hành trên hệ thống đúc phôi nhôm liên tục.
2. Công ty TNHH Phụ tùng Xe máy Oto Showa Việt Nam
Địa chỉ: Lô M6, Khu CN Thăng Long, Đông Anh, Hà Nội
Quá trình thử nghiệm dầu tách khuôn pha chế được tiến hành tại bộ phận đúc áp lực chi tiết giảm sóc cho xe máy (làm bằng hợp kim nhôm).
30
PHẦN 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát, lựa chọn dầu gốc
Dầu tách khuôn dùng cho quá trình đúc nhôm kim loại pha chế dự kiến được gồm có:
- Loại có độ nhớt thấp (<50cSt ở 40oC) và trung bình (∼90cSt ở 40oC): sử dụng cho các quá trình đúc các chi tiết đơn giản, nhỏ, kích thước khuôn nhỏ, áp lực thấp;
- Loại có độ nhớt cao: sử dụng cho các quá trình đúc liên tục các chi tiết lớn, thiết kế cầu kỳ, kích thước khuôn lớn;
Việc phân loại và ứng dụng trên chỉ mang tính tương đối và đơn thuần theo độ nhớt, thực tế lựa chọn dầu tách khuôn còn phụ thuộc vào từng quá trình đúc cụ thể như: thành phần hợp kim nhôm, quá trình chế biến, xử lý hoặc bảo quản sau đúc….
Với định hướng như trên nhóm đề tài lựa chọn các loại dầu gốc khoáng có độ nhớt trong phạm vi mong muốn để pha chế: dầu gốc khoáng (SN 150, SN 500), dầu tổng hợp (silicon) cùng dầu thực vật các loại: dầu lạc và dầu đỗ tương (đây là hai loại dầu phổ biến và được dùng nhiều trong pha chế các chất lỏng gia công kim loại nói chung).
3.1.1. Các dầu gốc khoáng
Dầu SN 150 và dầu SN 500 là dầu có độ nhớt trung bình, chúng thường được sử dụng để pha chế dầu gia công kim loại, dầu thủy lực, dầu công nghiệp. Các chỉ tiêu chất lượng của hai loại dầu này được chỉ ra trong bảng 3.1.
Khi pha chế các loại dầu bôi trơn, thông thường có từ 2 đến 3 loại dầu gốc được sử dụng, mục đích nhằm phát huy các đặc tính ưu việt của từng loại, ngoài ra còn nhằm mục đích điều chỉnh độ nhớt và nhiệt độ chớp cháy một cách dễ dàng theo từng ứng dụng, chất lượng của dầu thành phẩm không bị
quá phụ thuộc vào một loại dầu. Đây là yếu tố rất quan trọng trong việc tính toán sản xuất ở quy mô lớn.
Bảng 3.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng của dầu SN150, SN500
Kết quả TT Chỉ tiêu chất lượng Phương pháp Đơn vị
SN 150 SN 500
1 Độ nhớt ở 40oC ASTM D 445 cSt 38,27 99,23 2 Độ nhớt ở 100oC ASTM D 445 cSt 5,98 10,93 3 Chỉ sốđộ nhớt ASTM D 2270 - 99 94
4 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở ASTM D 92 oC 194 225
5 Hàm lượng nước ASTM D 95 % kl - -
6 Tạp chất cơ học ASTM D 473 % kl - - 7 Chỉ số axit tổng ASTM D 664 % kl 0,02 0,02 8 Ăn mòn đồng ASTM D 130 - 1a 1a 9 Tỉ trọng ASTM D 1298 - 0,856 0,882 10 Độ màu ASTM D 1500 - 1,0 1,5 11 Độ tạo bọt ở 93,5oC ASTM D 892 ml/ml 50/0 50/0 12 Hàm lượng lưu huỳnh ASTM D 4294 % kl 0,17 0,24 3.1.2. Dầu tổng hợp
Dầu tổng hợp dimetyl silicon sử dụng cho pha chế dầu tách khuôn loại đặc, không pha loãng khi sử dụng (neat). Các chỉ tiêu chất lượng được chỉ ra ở bảng 3.2.
Bảng 3.2. Chỉ tiêu chất lượng của dầu tổng hợp dimetyl silicon
TT Chỉ tiêu chất lượng Phương pháp Đơn vị Kết quả
1 Vẻ bề ngoài - - Chất lỏng nhớt trong suốt không màu 2 Tỉ trọng ở 25oC ASTM D1298 - 0,97 3 Độ nhớt ở 40oC ASTM D 445 cSt 290,50 4 Độ nhớt ở 100oC ASTM D 445 cSt 30,87 5 Chỉ sốđộ nhớt ASTM D 2270 - 145 6 Nhiệt độ rót ASTM D97 oC -45
32
7 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở ASTM D 92 oC 301
3.1.3. Dầu thực vật
Với các phân tích, đánh giá đã nêu ở phần tổng quan, nhóm đề tài tiến hành phân tích thử nghiệm để lựa chọn loại dầu thích hợp cho dầu tách khuôn pha chế từ dầu lạc và dầu đỗ tương là hai loại dầu phổ biến ở Việt Nam.
Không giống như các chất lỏng gia công kim loại thông thường khác đòi hỏi chức năng làm mát là chủ yếu, dầu tách khuôn pha chế vừa phải đảm bảo khả năng làm mát, đẩy nhanh quá trình hóa rắn cho nhôm lỏng vừa phải có khả năng bôi trơn khi sản phẩm kim loại chạy trên băng chuyền trong quá trình đúc liên tục, đảm bảo cho bề mặt thành phẩm hoàn hảo. Hàm lượng dầu thực vật dựđịnh là từ 5-15 % khối lượng. Từ 2 loại dầu này sẽ tiến hành thử nghiệm để lựa chọn ra loại thích hợp cho các dầu tách khuôn pha chế.
- Dầu lạc: Các tính chất của dầu lạc lựa chọn được trình bày ở bảng 3.3. Bảng 3.3. Thành phần, tính chất của dầu lạc TT Thành phần/tính chất Phương pháp Kết quả 1 Chỉ số axit, mg KOH/g TCVN 2639-78 1,5 2 Chỉ số Iot, mg I2/g TCVN 2634-78 87 3 Độ nhớt ở 40oC, cSt ASTM D 445 45,48 4 Độ nhớt ở 100oC, cSt ASTM D 445 8,05 5 Chỉ sốđộ nhớt ASTM D 2270 151 6 Điểm chớp cháy, oC ASTM D 92 303 7 Điểm đông đặc, oC ASTM D 97 -6 - Dầu đậu tương: Các tính chất cơ bản của dầu đậu tương lựa chọn làm nguyên liệu được trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Các tính chất của dầu đậu tương TT Thành phần/tính chất Phương pháp Kết quả 1 Chỉ số axit, mg KOH/g TCVN 2639-78 8,7 2 Chỉ số Iot, mg I2/g TCVN 2634-78 127 3 Độ nhớt ở 40oC, cSt ASTM D 445 44,34 4 Độ nhớt ở 100oC, cSt ASTM D 445 8,11 5 Chỉ sốđộ nhớt ASTM D 2270 158
6 Điểm chớp cháy, oC ASTM D 92 288
7 Điểm đông đặc, oC ASTM D 97 -6
* Phân tích thử nghiệm lựa chọn dầu thực vật:
Từ các kết quả phân tích tính chất hóa lý ở trên, hai loại dầu thực vật nghiên cứu có chỉ số độ nhớt rất cao, đều trên 150. Điểm chớp cháy của hai dầu này rất cao, đều trên 250oC và nhiệt độđông đặc lại rất thấp nghĩa là các tính chất nhiệt độ thấp tốt. Các chỉ tiêu trên của 2 loại dầu thực vật ưu việt hơn hẳn so với dầu gốc khoáng, dầu gốc khoáng trong các ứng dụng có chế độ làm việc khắc nghiệt phải tinh chế rất nghiêm ngặt bằng các phương pháp hiện đại như hydrotreating mới đạt được các thông số kỹ thuật như vậy.
Tiến hành phép thử độ bền oxi hóa theo các phương pháp IP 306 và ASTM D 525 để lựa chọn. Nhóm đề tài tiến hành các phép thử này đối với dầu gốc khoáng SN 150 đểđối chứng. Kết quảđược chỉ ra ở bảng 3.5.
Bảng 3.5. Kết quả thử nghiệm độ bền oxi hóa
SN 150 Dầu lạc Dầu đỗ tương
IP 306
Chỉ số axit, mg KOH/g 0,21 5,64 22,5 Hàm lượng cặn, % khối lượng 0,06 0,11 0,15
Từ kết quả phân tích trên nhận thấy, dầu gốc khoáng có khả năng bền oxi hóa tốt hơn so với dầu thực vật.
Độ bền oxi hóa của dầu lạc tốt hơn của dầu đỗ tương. Từ các kết quả đánh giá sơ bộ trên kết hợp với tình hình thực tế về các loại dầu thực vật, nhóm đề tài lựa chọn dầu lạc cho pha chế dầu tách khuôn.
Nhóm đề tài tiến hành pha dầu lạc trong các loại dầu gốc khoáng để thử khả năng tan của chúng với hàm lượng 15% khối lượng, kết quả tan hoàn toàn và sau thời gian 01 tháng không thấy có phân lớp chứng tỏ dầu lạc nghiên cứu đáp ứng được yêu cầu pha chế khi dùng ở dạng hỗn hợp với dầu gốc khoáng.
34