3. Kết quả và bình luận
3.1. Ảnh hưởng của áp suất và tiết diện rãnh dẫn đến mức độ điền đầy vật đúc.
Việc hút chân không có mục đích là tạo ra trong khuôn, ruột áp suất sao cho khi kim loại lỏng đi từ thấp lên cao và thay thế vị trí của mẫu thì độ chân không được duy trì không đổi và kim loại tiếp tục dâng lên theo suốt chiều cao của mẫu. Việc hút chân không là rất quan trọng vì sau khi rung và rải cát, khuôn không đủ độ bền, khi rót kim loại vào khuôn, mẫu sẽ bị sập. Khi hút chân không, lượng kim loại Q chảy vào hệ thống rót sẽ cân bằng được với áp suất khí do mẫu sinh ra, đảm bảo cho mẫu đủ bền trong quá trình điền đầy.
Về mặt lý thuyết, tốc độ dâng kim loại trong khuôn phải đạt từ 0,05 ÷ 0,1 m/s. Với những vật đúc nhỏ thì tốc độ dâng còn cao hơn nữa. Bởi vậy, việc thiết kế hệ thống rót là rất quan trọng đối với mẫu tự thiêu. Nếu hệ thống quá nhỏ sẽ dẫn đến hiện tượng kim loại vào khuôn ít và sẽ đông đặc rất nhanh, vật đúc sẽ bị thiếu dẫn đến sai kích thước, hình dạng.
| Thiết diện rãnh dẫn F(cm2) |
áp suất chân không | ||||
| -0.7 at | -0.6 at | -0.5 at | -0.4 at | -0.3 at | |
| 0.25 | 50 % | 100 % | 100 % | 80 % | 80 % |
| 0.5 | 100 % | 100 % | 100 % | 100 % | 90 % |
| 1 | 100 % | 100 % | 100 % | 100 % | 90 % |
| 2 | 100 % | 100 % | 100 % | 80 % | 80 % |
Bảng 1. ảnh hưởng của thiết diện rãnh dẫn và áp suất chân không đến mức độ điền đầy vật đúc
Với vật đúc bằng hợp kim nhôm, áp suất hút chân không trong hốc khuôn nằm trong khoảng – 0,5 đến -0,6 at vật đúc nhôm điền đầy hoàn toàn. Tiết diện rãnh dẫn quá nhỏ (0.25cm2) nhưng áp suất chân không quá lớn hoặc quá nhỏ đều làm cho vật đúc thiếu hụt.
Hình 3. Vật đúc tại áp suất -0.7 at
Hình 3 chỉ ra một vật đúc bị thiếu hụt do áp suất chân không quá cao. Lớp sơn bị vỡ và khuôn bị sập, kim loại lỏng chảy ra ngoài hốc khuôn. Trên những vật đúc với áp suất chân không nhỏ, bề mặt trên cùng của vật đúc có chất lượng kém do có lẫn một số sản phẩm phân hủy của mẫu.
Thiết diện rãnh dẫn cũng có ảnh hưởng quyết định đến khả năng điền đầy của vật đúc. Lấy hai thiết diện, 1 cm2 và 2 cm2 trong bảng 1 làm thí dụ. ở vùng áp suất chân không có giá trị nhỏ, khi thiết diện rãnh dẫn tăng mà áp suất chân không vẫn duy trì không đổi ở -0.4 at và 0.3 at, mức độ điền đầy sẽ giảm đi từ 100% xuống 80% và từ 90 xuống 80% tương ứng. Tăng thiết diện rãnh dẫn, nghĩa là lưu lượng dòng không đổi nhưng tốc độ thể tích (m3/s) sẽ tăng lên. Điều đó làm cho áp suất khí trong vùng khe hở khí cũng tăng theo.
Nếu áp suất chân không vẫn duy trì không đổi, áp suất trong vùng khe hở khí sẽ kìm hãm khả năng điền đầy của kim loại lỏng.
3.2. Xác định chiều rộng khe hở khí
Trên vật đúc có tiết diện rãnh dẫn 1cm2 đặt hai cặp nhiệt số 1 và số 2 để đo sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian tại hai điểm cách nhau 16 cm (hình 4). Hai đầu dây của cặp nhiệt điện được gắn vào tâm của mẫu dọc theo chiều dài của mẫu. Mỗi cặp nhiệt đặt cách đầu mút của mẫu là 2 cm.
Hình 4. Mô tả khe hở khí và vị trí đặt cặp nhiệt
Hình 4a. mô tả thời điểm lớp khí đệm bắt đầu hình thành và cặp nhiệt số 1 bắt đầu tiếp xúc với khe hở khí và bắt đầu hiển thị nhiệt độ của khe hở khí. Nhiệt độ bắt đầu tăng.
Hình 4b là thời điểm đầu cặp nhiệt số 1 bắt đầu chạm vào kim loại lỏng. Kết quả ghi trên đồng hồ số 1 là nhiệt độ của kim loại lỏng.
Hình 4c. mô tả thời điểm lớp khe hở khí đã dâng lên cặp nhiệt điện số 2. Lúc này cặp nhiệt số 2 bắt đầu hiển thị nhiệt độ của khe hở khí. Nhiệt độ tại vị trí cặp nhiệt số 2 bắt đầu tăng.
Hình 4d là thời điểm kim loại lỏng đã dâng đến đầu cặp nhiệt số 2.
Kết quả ghi của cặp nhiệt số 2 là nhiệt độ của kim loại lỏng. Nếu xác định được khoảng thời gian kim loại lỏng đi từ vị trí tại thời điểm 4b đến vị trí 4d, rất dễ dàng xác định được tốc độ dâng của kim loại trong khuôn. Biết tốc độ dâng, biết thời gian khe hở khí vượt qua cặp nhiệt, dễ dàng xác định được chiều rộng khe hở khí.
