3. Kết quả và thảo luận
3.1 Xác định hệ số đông đặc theo mô hình vật lý [2]
Xây dựng tỷ lệ xích dồng dạng
Xây dựng tỷ lệ xích đồng dạng để chọn các thông số công nghệ trên mô hình (M- model) tương ứng với đối tượng khảo sát (P – prototype). ở đây tỷ lệ xích đồng dạng về không gian được chọn là 1 vì mô hình và đối tượng khảo sát có cùng kích thước và hình dáng, được đúc trong cùng một khuôn chuẩn bị trước (hình 1, 2) và được ký hiệu là Mx =1.
Tỷ lệ xích đồng dạng về nhiệt độ (Mu) được xác định theo công thức:
trong đó:
U – nhiệt độ,
Up– nhiệt độ trên đối tượng khảo sát,
UM – nhiệt độ trên mô hình,
L – ẩn nhiệt kết tinh,
C – nhiệt dung riêng,
Urot – nhiệt độ rót,
Ukt – nhiệt độ kết tinh.
Tỷ lệ xích đồng dạng về thời gian (Mt) được xác định theo hệ thứ
(2)
trong đó:
a = λ/ c . ρ
λ, C, ρ – xem các bảng 2, 4.
Kiểm nghiệm bằng việc xác định hệ số đông đặc của nhôm dựa vào tính chất nhiệt lý (bảng 5) và điều kiện thí nghiệm (bảng 6).
Giá trị các tỷ lệ xích đồng dạng xem bảng 6.
Hệ số đông đặc của hợp kim đúc xác định theo mô hình vật lý :
K (AlSiCu/ Paraphin) = 2,812.10-3 (m/s2)
K (AlSiCu/ Steann) = 2,91. 10-3 (m/s2)
K (Nhôm / Paraphin) = 5,14.10-3 (m/s2) (*)
K (Nhôm/ Stearin) = 5,21.10-3 (m/s2)
Dấu (*) cho biết số liệu sau khi đã hiệu chỉnh vì nhiệt độ rót thực tế trong quá trình thí nghiệm khác với nhiệt độ yêu cầu của hệ thức (2), cụ thể với nhôm Urot = 700°C, với paraphin : Urot = 57°C, Mu thực tế= 6,666 lớn hơn giá trị tính toán 1,028 lần.
3.2. Xác định hệ số đông đặc theo mô hình toán học
Thông qua trường nhiệt độ phân bố trên hệ vật đúc/khuôn đúc có thể xác định được chiều dày đông đặc (ξ) ứng với từng thời gian khảo sát. ở đây đã giải phương trình Fourier bằng phương pháp sai phân hiện. Kết quả chạy máy tính thu được hệ số đông đặc k hợp kim AlSiCu là 2,83.10-3 và cho nhôm là 5,604.10-3 (m/s2).
Mô phỏng trên máy tính bằng phần mềm ViewCAST tại Công ty Cơ khí Hà Nội đối với vật đúc hợp kim nhôm AlCu có chứa 4,5% Cu và 95,5% AI cho kết quả tương tự (hình 4).
Hình 4. ảnh mô phỏng vật đúc
