Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phát triển công nghệ đúc lưu biến- áp lực (rheo- diecasting) cho hợp kim nhôm A356

Mục đích nghiên cứu của luận án: Xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ cơ bản của quá trình rheo-die casting tới sự hình thành tổ chức và tính chất của hợp kim A356; ứng dụng công nghệ đúc “Lưu biến- áp lực” (rheo-diecasting) vào việc chế tạo các sản phẩm từ hợp kim nhôm có độ bền cao trong ngành chế máy động lực.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phát triển công nghệ đúc lưu biến- áp lực (rheo- diecasting) cho hợp kim nhôm A356 1 MỞ ĐẦU Trong công nghệ đúc áp lực cao, vận tốc dòng chảy cao từ 20-60m/s, dễ cuốn khí, nên những vị trí có độ dày lớn thường là nơi chứacác khuyết tật dạng khí. Để ngăn ngừa sự hình thành rỗ khí thì triệtđể nhất là đúc trong chân không, song quá trình này rất tốn kém, đòihỏi những thiết bị đắt tiền không phù hợp với thực tế sản xuất. Khi kết hợp giữa đúc áp lực và khuấy bán lỏng thì dòng chảy rốivà phân tán sẽ chuyển thành dòng chảy tầng nên ít cuốn khí hơn. Từ những điều nêu trên, nghiên cứu sinh lựa chọn hướng nghiêncứu là: “Nghiên cứu phát triển công nghệ đúc lưu biến- áp lực(rheo- diecasting) cho hợp kim nhôm A356”.Mục đích nghiên cứu - Xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ cơ bản của quátrình rheo-die casting tới sự hình thành tổ chức và tính chất của hợpkim A356. - Ứng dụng công nghệ đúc “Lưu biến- áp lực” (rheo-diecasting)vào việc chế tạo các sản phẩm từ hợp kim nhôm có độ bền cao trongngành chế máy động lực”.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu- Đối tượng nghiên cứu: hợp kim nhôm A356- Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu, đánh giá trên các mẫu thử và ứngdụng để chế tạo một số sản phẩm trong ngành chế tạo máy bằngphương pháp đúc “Lưu biến- áp lực”.Nội dung nghiên cứu- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về công nghệ đúc “Lưu biến- áp lực”.- Nghiên cứu mô phỏng tính chất của dòng chẩy trong quá trình điềnđầy khuôn bằng dòng kim loại ở trạng thái bán lỏng.- Nghiên cứu quá trình đông đặc và hình thành tổ chức của hợp kimtrong công nghệ rheo-diecasting.- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đúc Lưu biến-áp lực (rheo-diecasting) đến các đặc tính cơ học (độ bền, độ cứng, tỷtrọng) của hợp kim A356.- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ rheo-diecasting để chế tạo một sốsản phẩm trong ngành máy động lực.Phương pháp nghiên cứu- Nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, 2các tài liệu đã công bố kết hợp với thực tế về công nghệ đúc “Lưubiến- áp lực”.- Nghiên cứu mô phỏng bằng các phần mềm MAGMAsoft vàANSYS- Nghiên cứu thực nghiệm trên mẫu: + Chế tạo các mẫu thử bằng phương pháp công nghệ “Lưubiến- áp lực” + Phân tích đánh giá tổ chức, kiểm tra cơ, lý, tính các mẫu thửđã được chế tạo bằng phương pháp công nghệ “Lưu biến- áp lực”Ý nghĩa khoa học và thực tiễn*) Ý nghĩa khoa học - Là nghiên cứu đầu tiên về công nghệ Lưu biến- áp lực (rheo- diecasting) ở Việt Nam, là cơ sở cho việc đổi mới công nghệ, ứng dụng tiến bộ KHKT. Kết quả nghiên cứu của luận án là định hướng về thiết kế công nghệ khuôn đúc “Lưu biến- áp lực” và là cơ sở để lựa chọn vận tốc dòng chảy điền đầy hốc khuôn phù hợp cho mỗi loại sản phẩm có chiều dày thành vật đúc khác nhau. - Cho thấy ảnh hưởng của áp lực ép tĩnh tới kích thước hạt: khi tăngáp lực ép tĩnh đến 205 MPa đã xuất hiện nhóm hạt Al – α3 rất nhỏmịn (khoảng 2-7 µm); không quan sát thấy nhóm hạt này khi áp lựcép tĩnh dưới 200 MPa; ngoài ra tỷ trọng hợp kim cao hơn tới 2% sovới khi áp lực ép tĩnh < 200 MPa. Đó là những đóng góp bổ sungvào khoa học đúc lưu biến – áp lực.*) Ý nghĩa thực tiễn - Luận án đưa ra các thông số công nghệ cơ bản của quá trình đúcáp lực-lưu biến như: nhiệt độ rót, vận tốc dòng chẩy, áp lực ép trongmối quan hệ với chiều dày rãnh dẫn và chiều dày thành vật đúc, đãđược kiểm chứng bằng việc đúc thử 02 sản phẩm của ngành Máyđộng lực. - Kết quả nghiên cứu của luận án có thể được tham khảo và áp dụngtriển khai để sản xuất các chi tiết trong ngành chế tạo máy động lực,ô tô, xe máy nhằm thay thế các chi tiết có khối lượng lớn hơn đượcchế tạo từ gang, đáp ứng được nhu cầu sản xuất chi tiết đúc khốilượng nhẹ, loạt lớn và tăng hiệu suất sử dụng. 3Những điểm mới của luận án1. Đã đưa ra phương pháp thiết kế khuôn mới phù hợp với công nghệđúc lưu biến-áp lực và đã tìm ra những thông số công nghệ thích hợpđể đảm bảo dòng chảy tầng khi điền đầy khuôn.2. Đã phát hiện ra những ưu điểm rõ rệt của phương pháp đúc lưubiến-áp lực: dòng chảy tầng và sự đồng đều hóa nhiệt độ của khốikim loại, khiến gradient nhiệt độ giảm và tạo điều kiện cho sự hìnhthành tổ chức đều trục cầu tròn phi nhánh cây.3. Việc phân tích tổ chức tế vi đã phát hiện ra ảnh hưởng rõ rệt củaáp lực (đặc biệt là ở mức trên 205 MPa) tới sự hình thành tổ chức:một độ quá nguội ở mức trên 2 K đã hình thành góp phần làm chocác mầm kết tinh có kích thước nhỏ có thể ”sống sót”, tạo ra nhữnghạt tinh thể rất nhỏ mịn.4. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc kết hợp giữa đúc lưu biến và đúcáp lực mang lại những yếu tố thuận lợi nhằm tạo ra tổ chức phinhánh cây nhỏ mịn và loại bỏ một dạng khuyết tật cơ bản củaphương pháp đúc áp lực là rỗ khí; đó là: - Tạo mầm dị thể trên trục khuấy - Tạo dòng chảy tầng khi điền đầy khuôn - Đồng đều hóa nhiệt độ của khối kim loại lỏng - Tạo một độ quá nguội bổ sung làm giảm kích thước tới hạn của mầm.5. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy việc kết hợp giữa đúc lưu biếnvà đúc áp lực mang lại những yếu tố thuận lợi nhằm giảm thiểu mộtdạng khuyết tật điển hình của các sản phẩm đúc nói chung và đúc áplực nói riêng là xốp tế vi bằng các yếu tố: - Giảm cuốn khí do dòng chảy tầng - Giảm lực cản cho quá trình ”nuôi” nhờ việc tạo ra các tinh thể dạng cầu tròn thay vì dạng nhánh cây - Thúc đẩy quá trình ”nuôi” nhờ áp lực.Kiến nghịThiết bị chế tạo vật liệu bán lỏng hệ thống tự động hóa còn thô sơ vàchưa có thiết bị rót tự động. Đề nghị có các nghiên cứu sâu hơn vềviệc kiểm soát nhiệt độ tự động trên khuôn đúc áp lực và buồng nạpcũng như thời gian rót vật liệu bán lỏng vào buồng nạp. 4 ĐẶT VẤN ĐỀ Các sản phẩm đúc áp lực cao thường có bề dày ...