Xác định thông số đông đặc bằng mô hình vật lý và mô hình toán học

Bảng 5. Tính chất nhiệt lý của nhôm

Tính chất	Ký hiệu	Thứ nguyên	Trạng thái
			Đặc	Lỏng
Khối lượng riêng	ρ	kg/m3	2700	238
Nhiệt dung riêng	C	J/kg. độ	913	1280
Hệ số dẫn nhiệt	λ	W/m. độ	213	104
Ẩn nhiệt kết tinh	L	kJ/kg		388

Bảng 6. Tỷ lệ xích đồng dạng

Vật khảo sát/mô hình	Nhiệt độ rót	Nhiệt độ kết tinh	Mx	Mu	Mt
AlSiCu/Paraphin	682/65	597/51	1	6,055	0,822.10-2
AlSiCu/Stearin	644/90	597/82	1	5,85	0,641.10-2
Nhôm/Paraphin	700/57	660/51	1	6,484	2,602.10-2
Nhôm/Stearin	700/90	660/82	1	6,272	0,2.10-2

3.3. Phân tích và đánh giá kết quả nghiên cứu

   Từ những phương pháp khác nhau đã xác định được hệ số đông đặc của vật đúc có giá trị tương tự nhau:

Đối với hợp kim AlSiCu
Theo phương pháp rót ra ngoài ( khuôn ấm) :
k = 2,85.10-3 (m/s²)
Theo phương pháp rót ra ngoài (khuôn nguội) :
k = 5,36.10-3 (m/s²)
Khi dùng paraphin làm mô hình vật lý :
k = 2,812.10-3 (m/s²)
Khi dùng stearin làm mô hình vật lý :
k =: 2,91.10-3 (m/s²)
Khi sử dụng phương pháp sai phân :
k = 2,83.10-3 (m/s²)

Đối với nhôm
Khi dùng paraphin làm mô hình vật lý :
k = 5,14.10-3 (m/s²)
Khi dùng stearin làm mô hình vật lý :
k = 5,21.10-3 (m/s²)
Khi sử dụng phương pháp sai phân :
k = 5,604.10-3 (m/s²)

   Hiện tượng gây chú ý là thí nghiệm rót ra ngoài hợp kim AlSiCu khi dùng khuôn nguội thì hệ số đông đặc có giá trị gần giống như đối với nhôm (k = 5,36.10^-3 m/s²). Rất có thể đây là do ảnh hưởng của quá trình nguội nhanh gây nên.

   Sai số phương pháp nằm trong giới hạn cho phép, đủ độ tin cậy cần thiết.

   Phương pháp sai phân giải trường nhiệt độ với sự trợ giúp bằng phương tiện tin học tỏ ra có nhiều ưu điểm [3], trước hết không phụ thuộc vào yếu tố thao tác do con người gây nên, kết quả ổn định, có thể thay thế các phương pháp khác như dùng mô hình vật lý hoặc thực nghiệm trực tiếp, kinh tế hơn, tiện lợi hơn. Nhất là trong trường hợp cần theo dõi quá trình đông đặc của vật đúc có hình thù phức tạp thì ưu thế này bộc lộ rõ rệt hơn.

4. Kết luận

   Quá trình hình thành vật đúc phụ thuộc rất nhiều vào tác động từ bên ngoài như tương tác nhiệt giữa vật đúc/ khuôn; tác động của dòng chảy, các hiện tượng hoá-lý, cơ học xảy ra trong vật đúc khi chuyển biến pha, trong đó quá trình nhiệt của vật đúc đóng vai trò quan trọng. Theo dõi sự hình thành vật đúc trong không gian 3D nhờ mô hình số sẽ có khả năng phát hiện khuyết tật và hiệu chỉnh tức thời nhằm đảm bảo thu được sản phẩm hoàn chỉnh một cách hiệu quả mà khó có phương pháp nào thay thế được.

[symple_box color=”gray” text_align=”left” width=”100%” float=”none”]

Tài liệu trích dẫn

1. Jaluria Y., Torrance Kenneth E.; Computational Heat Transfer, New York, Taylor & Francis , 2003
2. Phạm Văn Khôi, Đào Hồng Bách, Nguyễn Khải Hoàn, Nguyễn Văn Bằng, Study on the Solidification Process of Casting by Mathematical and Physical Model Vietnam-Korea Seminar on Foundry and Metallurgy, Kitech-HUT Industrial Technology Cooperation Center, Hà Nội, April 8-10, 2002
3. Ngô Mạnh Tuấn, Giải phương trình truyền nhiệt bằng mô hình vật lý và mô hình toán, Đồ án tốt nghiệp, Đại học bách khoa Hà Nội, 2005[/symple_box][symple_clear_floats]