Nghiên cứu xác định tính nhiệt lý của một số nhóm vật liệu làm khuôn phục vụ thiết kế công nghệ đúc

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP
VIỆN CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI - KHCN

Nghiên cứu xác định tính chất nhiệt lý của một số nhóm
vật liệu làm khuôn phục vụ thiết kế công nghệ đúc

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: ThS. NGUYỄN TIẾN TÀI







8320

Hà Nội, 12-2010

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP
VIỆN CÔNG NGHỆ






BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI - KHCN

Nghiên cứu xác định tính chất nhiệt lý của một số nhóm vật liệu
làm khuôn phục vụ thiết kế công nghệ đúc

Thực hiện theo Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ
sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ
số 231.10RDĐC ngày 06/4/2010 giữa Bộ Công Thương và Viện Công nghệ

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: ThS. NGUYỄN TIẾN TÀI
CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA
1 Nguyễn Tiến Tài ViÖn C«ng nghÖ
2 Vũ văn Miêng ViÖn C«ng nghÖ
3 Thái Văn An ViÖn C«ng nghÖ
4 Trần Thanh Mai ViÖn C«ng nghÖ
5 Phan Khắc Hùng ViÖn C«ng nghÖ
6 Nguyễn Thanh Tùng ViÖn C«ng nghÖ
7 Nguyễn Tiến Trình ViÖn C«ng nghÖ
8 Lâm Hùng Minh ViÖn C«ng nghÖ
9 Trần Hồng Quang ViÖn C«ng nghÖ


Hà Nội, 12-2010

Mục lục

Trang
Mở đầu 1
Mục lục 2
Tóm tắt nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 4
Chương 1. TỔNG QUAN 5
1.1. Tình hình nghiên cứu về tính toán thông số nhiệt lý của vật liệu làm khuôn 5

1.2. Một số ví dụ về hệ số dẫn nhiệt đã được công bố trên thế 7
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9
2.1. Trường nhiệt độ trong khuôn đúc 10
2.2. Phương pháp giải trường nhiệt độ trong khuôn
đúc 10
2.2.1. Giải gần đúng bằng phương pháp sai phân hữu hạn 11
2.2.2. Bằng phương pháp đo nhiệt độ trực tiếp 13
2.2.3. Giải bằng trường nhiệt độ 14
2.2.4. Phương pháp giải bằng hàm sai Gauss ( GEF) 15
2.2.5. Hệ số khuếch tán nhiệt độ (a) giải theo các phương pháp khác nhau
16
2.3. Lựa chọn cách xác định hệ số khuếch tán nhiệt độ (a) 17
PHẦN 3. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ KHUẾCH TÁN NHIỆT ĐỘ, CHẾ T
ẠO VÀ ĐO KIỂM
CÁC MẪU THỬ
18
3.1. Các tính chất chính của vật liệu làm khuôn và chất đóng rắn 18
3.1.1. Cát trắng Đà Nẵng
18
3.1.2. Cát Vân Hải
18
3.1.3. Quặng cromít
19
3.1.4. Nước thuỷ tinh (silicátnatri) 19
3.2. Trộn hỗn hợp cát nước thuỷ tinh
19
3.3. Mô hình đặt can nhiệt và đo trường nhiệt độ bằng thực nghiệm
19
3.3.1. Hỗn hợp khuôn làm thí nghiệm
19

3.3.2. Mô hình đặt cặp nhiệt 20
3.3.2.1. Điều kiệ
n đối với quá trình đo nhiệt độ 20
3.3.2.2. Yêu cầu về kích thước, tỉ trọng vật liệu khuôn, vật liệu kim loại rót
khuôn (nguồn nhiệt)
21
3.4. Độ bền của vật liệu làm khuôn 21
3.4.1. Cát Vân Hải + nước thủy tinh, 6% + CO
2
22
3.4.2. Cát tuyển Đà Nẵng + nước thủy tinh, 6% + CO
2
22
3.4.3. Cát Crômít + nước thủy tinh, 6% + CO
2
22
3.5. Các kết quả đo nhiệt độ vật liệu khuôn 23
3.5.1. Nhiệt độ đo được của hỗn hợp cát crômít 23
3.5.2. Nhiệt độ đo được của hỗn hợp cát Đà Nẵng 23
3.5.3. Nhiệt độ đo được của cát hỗn hợp cát Vân Hải 24
3.6. Tính toán hệ số khuếch tán nhiệt độ 24
3.6.1. Mô hình lưới sai phân tính hệ số khuếch tán nhiệt độ a 24
3.6.2. Nhiệt dung riêng của mỗi loại vậ
t liệu được tính theo hàm sau 25
3.6.3. Tính toán hệ số truyền nhiệt 25
3.6.4. Các kết quả tính toán hệ số khuếch tán nhiệt độ 26
3.6.4.1. Thông số nhiệt lý của cát Cromít
26
3.6.4.2. Thông số nhiệt lý của cát Đà Nẵng
27

3.6.4.3. Thông số nhiệt lý của cát Vân Hải
28
3.7. Chế tạo mẫu thử 30
3.7.1. Ảnh kim tương vật liệu gang cầu đúc trong khuôn cát cromit 30
3.7.2. Các kết quả kiểm tra độ bền của vật liệu gang cầu đúc trong khuôn cát
crômít
31
PHẦN 4: MÔ PHỎNG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐÚC VÀ CHẾ TẠO BỘ KHUNG
ÉP BÁNH KEM XỐP BẰNG GANG CẦU
32
4.1. Khảo sát kết cấu và điều kiện làm việc của bộ
khung ép bánh kem xốp 32
4.1.1. Điều kiện làm việc của bộ khung ép bánh kem xốp 32
4.1.2. Các sai hỏng thường thấy của bộ khung ép bánh kem xốp 32
4.2. Dựng bản vẽ chi tiết bộ khung ép bánh kem xốp 33
4.2.1. Yêu cầu kỹ thuật với bản vẽ lắp của bộ khung 33
4.2.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với chi tiết khung trên và khung dưới 33
4.3. Thiết kế công nghệ đúc phôi khung ép bánh trên và dưới 37
4.3.1. Tính toán công nghệ 37
4.3.2. Thiết kế công nghệ đúc khung trên, khung d
ưới 38
4.4. Mô phỏng thiết kế công nghệ đúc khung trên và khung dưới bằng phần mềm
Magma sử dụng các thông số nhiệt lý đã tính toán được
39
4.4.1. Thiết lập hệ số truyền nhiệt của vật liệu khuôn đã tính vào phần mềm
MaGmaSoft
39
4.4.2. Các kết quả mô phỏng đạt được
40

4.5. Chế tạo khung trên và khung dưới theo công nghệ đúc đã thiết kế 42
4.6. Lắp đặt chạy thử và kh
ảo nghiệm 44
KẾT LUẬN 45
Tài liệu tham khảo 46
Phụ lục: Biên bản nghiệm thu sản phẩm của đề tài; Kết quả thử nghiệm độ bền kéo và
độ cứng; Nhật xét sử dụng khung ép bánh kem xốp, Quyết định giao, Hợp đồng,
Thuyết minh, Biên bản nghiệm thu cấp cơ sở, Bài phản biện của Hội đồng cấp cơ sở;
Trường nhiệt độ của khuôn cát crômít,
Đà Nẵng, Vân Hải.
47



1
Mở đầu

i vi các sn phm úc có hình dáng, kt cu phc tp nu dùng phn
mm mô phng thit k công ngh úc s gim c t l sai hng do úc, em
li hiu qu kinh t. Vic ng dng các tính cht nhit lý ca vt liu khuôn vào
quá trình mô phng thit k công ngh úc ã c các nc phát trin s dng
trong nhi
u nm qua.  quá trình mô phng thit k công ngh úc c chính
xác, thng có s h tr c bit ca ngân hàng c s d liu v tính cht nhit
lý ca vt liu nu luyn, vt liu làm khuôn, vt liu ph tr.
Thông s nhit lý ca vt liu óng vai trò rt quan trng trong ngân hàng
c s d liu ca phn mm mô ph
ng thit k công ngh úc. Trên thc t 
mi mt vùng min, t nc, ngun vt liu, iu kin t nhiên khác nhau các
thông s nhit lý s khác nhau. Nên cn xác nh tính cht nhit lý ca vt liu

làm khuôn hin có ti Vit Nam, làm c s d liu cho phn mm,  quá trình
mô phng thit k công ngh úc c úng vi th
c t.
 Vit nam hin nay cng ã có mt vài nghiên cu v h s dn nhit 
ca cht sn khuôn, vt liu làm khuôn, tuy nhiên cha có c s d liu thông s
nhit lý c th ca mt s nhóm vt liu làm khuôn thông dng. Vì vy,  to
c s d liu thông s nhit lý mt s loi vt liu làm khuôn trong 
iu kin sn
xut Vit Nam,  ng dng mô phng thit k công ngh úc, B Công Thng
ã cho phép Vin Công ngh thc hin  tài “Nghiên cứu xác định tính chất
nhiệt lý của một số nhóm vật liệu làm khuôn phục vụ thiết kế công nghệ đúc”
vi các mc tiêu chính nh sau:
La chn c phng pháp tính toán các thông s nhit lý tính ca v
t liu
làm khuôn.
To c s d liu thông s nhit lý ca hn hp khuôn à Nng/nc thy
tinh, crômít/nc thy tinh, Vân Hi/nc thy tinh óng rn bng CO
2
,  ng
dng mô phng thit k công ngh úc.
Trên c s d liu này, ng dng mô phng thit k công ngh úc các loi
sn phm vt liu bng gang cu t cht lng n nh, gim t l sai hng,
thay th hàng nhp ngoi.

2
Mục lục

Trang
M u 1
Mc lc 2

Tóm tt nhim v nghiên cu ca  tài 4
Chng 1. TNG QUAN 5
1.1. Tình hình nghiên cu v tính toán thông s nhit lý ca vt liu làm
khuôn
5
1.2. Mt s ví d v h s dn nhit ã c công b trên th 7
Chng 2. C S LÝ THUYT 9
2.1. Trng nhit  trong khuôn úc 10
2.2. Phng pháp gii trng nhit  trong khuôn
úc 10
2.2.1. Gii gn úng bng phng pháp sai phân hu hn 11
2.2.2. Bng phng pháp o nhit  trc tip 13
2.2.3. Gii bng trng nhit  14
2.2.4. Phng pháp gii bng hàm sai Gauss ( GEF) 15
2.2.5. H s khuch tán nhit  (a) gii theo các phng pháp khác nhau
16
2.3. La chn cách xác nh h s khuch tán nhit  (a) 17
Chng 3. XÁC NH H S KHUCH TÁN NHIT , CH T
O VÀ
O KIM CÁC MU TH
18
3.1. Các tính cht chính ca vt liu làm khuôn và cht óng rn 18
3.1.1. Cát trng à Nng
18
3.1.2. Cát Vân Hi
18
3.1.3. Qung cromít
19
3.1.4. Nc thu tinh (silicátnatri) 19
3.2. Trn hn hp cát nc thu tinh

19
3.3. Mô hình t can nhit và o trng nhit  bng thc nghim
19
3.3.1. Hn hp khuôn làm thí nghim
19
3.3.2. Mô hình t cp nhit 20
3.3.2.1. iu kin
i vi quá trình o nhit  20
3.3.2.2. Yêu cu v kích thc, t trng vt liu khuôn, vt liu kim loi
rót khuôn (ngun nhit)
21
3.4.  bn ca vt liu làm khuôn 21
3.4.1. Cát Vân Hi + nc thy tinh, 6% + CO
2
22
3.4.2. Cát tuyn à Nng + nc thy tinh, 6% + CO
2
22
3.4.3. Cát Crômít + nc thy tinh, 6% + CO
2
22
3.5. Các kt qu o nhit  vt liu khuôn 23
3.5.1. Nhit  o c ca hn hp cát crômít 23
3.5.2. Nhit  o c ca hn hp cát à Nng 23
3.5.3. Nhit  o c ca cát hn hp cát Vân Hi 24
3.6. Tính toán h s khuch tán nhit  24

3
3.6.1. Mô hình li sai phân tính h s khuch tán nhit  a 24
3.6.2. Nhit dung riêng ca mi loi vt liu c tính theo hàm sau 25

3.6.3. Tính toán h s truyn nhit 25
3.6.4. Các kt qu tính toán h s khuch tán nhit  26
3.6.4.1. Thông s nhit lý ca cát Cromít
26
3.6.4.2. Thông s nhit lý ca cát à Nng
27
3.6.4.3. Thông s nhit lý ca cát Vân Hi
28
3.7. Ch to mu th 30
3.7.1. nh kim tng vt liu gang c
u úc trong khuôn cát cromit 30
3.7.2. Các kt qu kim tra  bn ca vt liu gang cu úc trong khuôn
cát crômít
31
Chng 4: MÔ PHNG THIT K CÔNG NGH ÚC VÀ CH TO B
KHUNG ÉP BÁNH KEM XP BNG GANG CU
32
4.1. Kho sát kt cu và iu kin làm vic ca b khung ép bánh kem xp 32
4.1.1. iu kin làm vic ca b khung ép bánh kem xp 32
4.1.2. Các sai hng thng thy ca b khung ép bánh kem x
p 32
4.2. Dng bn v chi tit b khung ép bánh kem xp 33
4.2.1. Yêu cu k thut vi bn v lp ca b khung 33
4.2.2. Yêu cu k thut i vi chi tit khung trên và khung di 33
4.3. Thit k công ngh úc phôi khung ép bánh trên và di 37
4.3.1. Tính toán công ngh 37
4.3.2. Thit k công ngh úc khung trên, khung di 38
4.4. Mô phng thit k công ngh úc khung trên và khung di bng phn
mm Magma s dng các thông s nhit lý
ã tính toán c

39
4.4.1. Thit lp h s truyn nhit ca vt liu khuôn ã tính vào phn
mm MaGmaSoft
39
4.4.2. Các kt qu mô phng t c
40
4.5. Ch to khung trên và khung di theo công ngh úc ã thit k 42
4.6. Lp t chy th và kho nghim 44
KT LUN 45
Tài liu tham kho 46
Ph lc: Biên bn nghim thu sn phm ca 
tài; Kt qu th nghim  bn
kéo và  cng; Nht xét s dng khung ép bánh kem xp, Quyt nh giao,
Hp ng, Thuyt minh, Biên bn nghim thu cp c s, Bài phn bin ca Hi
ng cp c s; Trng nhit  ca khuôn cát crômít, à Nng, Vân Hi.
47


4
Tóm tắt nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
Thu thp tài liu v tình hình nghiên cu, tính toán thông s nhit lý ca vt
liu làm khuôn. Gii thiu nhng công trình nghiên cu ca mt s tác gi v
trng nhit  trong h vt úc/khuôn úc.
T c s lý thuyt, la chn phng pháp xác nh các thông s nhit lý
ca vt liu làm khuôn thông qua trng nhit
 o c bng phng pháp
úc rót thép 35CrMo.
Trng nhit  ca khuôn cát, c lu li trên máy tính thông qua thit b
o nhit  Omega TempScan 1100, có cài phn mm Omega Chatview, có kh
nng c và ghi ng thi 32 cp nhit liên tc vi bc thi gian n 0.1s.

T ó, xác nh h s khuch tán, h s dn nhit  theo hàm ca nhit 
ã o c c
a hn hp khuôn cát à Nng, cát Vân Hi, cát crômít+6% nc
thy tinh c óng rn bng CO
2
.
Thông s nhit lý ca hn hp làm khuôn sau khi tính toán c dùng làm
c s d liu  mô phng thit k công ngh úc, nhm t các ch tiêu k thut
cn thit phc v cho nhu cu sn xut.
 tài s tin hành mô phng, hiu chnh thit k công ngh úc b khung
ép bánh kem xp vt liu bng gang cu. ây là chi tit làm vic trong i
u kin
khc nghit, nhit  luôn luôn khong ~ 360
o
C và có nhiu v trí chuyn tip
dày mng.
T thit k công ngh úc ã mô phng và hiu chnh, ch to, lp t kho
nghim b khung ép bánh kem xp trên dây chuyn ép bánh do n  sn xut
ti Công ty C phn Bánh ko Hi Hà.

5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tình hình nghiên cứu về tính toán thông số nhiệt lý của vật liệu làm
khuôn
Cht lng vt úc c ci thin ch yu bng s phi hp hài hòa thông
qua ba con ng di ây.
1. T ngun hp kim – các bin pháp hp kim hoá và bin tính.
2. T ngun vt liu khuôn – tìm kim các gii pháp iu chnh tc 
ông c và ngu
i ca vt úc mt cách hp lý.

3. T cu trúc, hình dáng vt úc – thit k hình dáng vt úc có chiu dày
thích hp  to s ông c hp lý, không gây khuyt tt.
Trong ó, khi yêu cu vt úc gi nguyên thành phn hoá hc và cu to
hình dáng bên ngoài thì chn thông s nhit lý ca khuôn và iu khin quá trình
ông c là bin pháp hu hiu.
Khi theo dõi quá trình ông c ca v
t úc, ngi ta thy rng tính cht
nhit lý ca vt liu thay i ph thuc vào nhit . Do ó, nó c kho sát
mt cách thích áng trong mt vùng nhit  cn thit, cng nh i vi nhit
dung riêng ca cát làm khuôn.
Có rt nhiu nhân t liên quan ti h s dn nhit ca cát khuôn. Ví d nh
chng loi cát,  ht, lng và loi ch
t dính hoc s óng rn,  m, phng
thc liên kt,  cng,  m cht và nhit . Nu quá trình ông c ca vt
úc c mô phng chính xác thì  dn nhit ca cát khuôn c biu th bng
hàm ca nhit  là tho áng.
Tng t, nhit dung riêng ca cát khuôn c biu th bng hàm ca nhit
 c
ng hoàn toàn hp lý. Giá tr ca h s dn nhit (λ) c tính toán thông
qua h s khuch tán nhit  (a, cng là hàm ca nhit ) ã bit. Vic tính
toán h s khuch tán nhit  i vi cát khô, khi không xy ra mt phn ng
bt k, cn c vào s bin i nhit  theo không gian và thi gian. S thay i
nhit   tng v
 trí có th c xác nh bng thc nghim và xp x hàm.
Nhng s liu v s phân b nhit  trong không gian  tng thi im khác
nhau   có c thông tin cn thit nhm tìm mi quan h hàm gn úng gia
nhit  và thi gian.

6
Rt nhiu công trình nghiên cu xác nh tính cht nhit lý ca hn hp

khuôn, t các phng pháp kinh in nh phng pháp Calorimet ca Vetiska
khi xác nh h s hp ph nhit (
ρλ
cb = ) bng phng pháp bán thc nghim,
phng pháp nhit-in, phng pháp nhit tr khi o nhit   suy ra h s
dn nhit λ…, nhng hiu qu nht, nhanh nht, d thc hin nht vn là phng
pháp xác nh tính cht nhit lý thông qua trng nhit  c o c trên vt
úc và khuôn trong thc tin sn xut (xác nh a theo s phân b
nhit  trong
khuôn, xác nh λ khuôn theo iu kin biên loi 4 khi rót kim loi ã bit λ….).
Vic xác nh h s khuch tán nhit  (a) theo trng nhit  thc cht
là quá trình gii bài toán ngc ca phng trình truyn nhit Fourie. Ngi ta
ã gii phng trình này bng phng pháp gii tích, phng pháp gii gn
úng. Ph bin nht là dùng phng pháp sai phân hu hn.
Có thể k
ể đến một số tác giả và công trình nghiên cứu sau đây:
Atterton[1], Hisatsune [2] và Zeppelzauer [3] ã xác nh h s dn nhit
bng phng pháp n nh. Ninomiya [4] dùng phng pháp không n nh s
dng ngun nhit truyn mt chiu yêu cu nhiu iu kin  duy trì  n nh
ca nhit .
Phm Vn Khôi ã theo dõi quá trình ông c ca vt úc b
ng gang xám,
rót trong khuôn kim loi, khuôn graphít, khuôn crômít, khuôn crômmanhêzít,
khuôn phoi gang và khuôn cát (cát ti và khô) thy rõ nh hng ca tính cht
nhit lý ca khuôn i vi quá trình ông c ca vt úc [5]. Tc  ngui ca
vt úc càng ln, t chc t vi càng mn và gang có cu trúc là xêmentit (gang
trng), gang hoa râm, gang xám peclít, gang xám péclít - ferít và gang ferít.
ào Hng Bách ã xây dng mô hình toán hc t bc xut phát vi các
thông s u vào s b ri c iu ch
nh li theo kt qu thí nghim sao cho

phù hp vi bn cht quá trình ông c ca vt úc [6]. Gii trng nhit 
không n nh ca h vt úc/khuôn úc trong không gian 1, 2, 3 chiu. Tác gi
cho hay, xác nh c trng nhit  s bit c thi gian bt u và kt thúc
ông c, tc  ông c, thông s ông c, tc 
ngui ca vt úc sau kt
tinh, các hin tng xy ra trong quá trình ông c và có th tìm bin pháp khc
phc các khuyt tt xy ra trong quá trình ông c.

7
Kirt xác nh h s dn nhit ca khuôn cát khô vi s h tr ca máy tính
[7]. ã tính toán h s dn nhit thông qua các d liu v nhit  ti các v trí
trong khuôn t trong mt lò nung cách nhit. Mc dù phng pháp này có 
chính xác nhng nó vn còn khó áp dng.
Ruddle [8], Seshadri [9] và Navaygana [10] xác nh các thông s nhit
bng phng pháp úc rót kim loi lng. Tng t nh quá trình úc th nghim

ánh giá  m ca khuôn, khí trong kim loi, tng tác gia kim loi lng và
khuôn và s thay i các c tính nhit. Nhng giá tr thu c rt hu ích cho
vic tính toán quá trình ông c, kh nng ông c ca vt úc. Trong phng
pháp này, các thông s nhit là mt hàm ca nhit  khuôn. Vì vy, các thông
s này là các giá tr thc t.
Nguyn Tin Tài ã ánh giá công ngh úc bánh xe phát lc v
i s h tr
ca phn mm mô phng s MagmaSoft [11].
1.2. Một số ví dụ về hệ số dẫn nhiệt đã được công bố trên thế giới
Theo nhng ngun d liu v h s dn nhit  ã c công b,  dn
nhit ca cát khuôn c biu th bng hàm ca nhit , nó gim dn theo chi
u
tng nhit  cho n khong nhit  t 400÷500
o

C thì li tng. H s dn
nhit  theo ngun d liu ca MAGMA c trình bày hình 1-1.

Hình 1-1. Hệ số dẫn nhiệt của cát Crômit theo nguồn dữ liệu MAGMA

8
Cng ging nh thông s nhit lý theo ngun d liu ca MaGma, bài báo
công b kt qu h s dn nhit mt s vt liu khuôn khô ca tác gi Kimio
Kubo (hình 2-1) cho thy h s dn nhit  gim dn khi nhit  tng và sau
ó li tng khi nhit  ln hn 500
o
C. Nh vy, h s dn nhit , h s
khuch tán nhit  ca cát khuôn c biu th bng hàm ca nhit .
Zi
r
c
o
n

S
a
n
d
C
h
r
o
m
i
t

e
s
an
d
S
i
l
i
c
a

S
a
n
d

A
Olivine Sand
0 500 1000 1500
T (
°
C)
λ
(Cal/Cm.Sec.
°
C)
1
2
3
4

Hình 2-1. Hệ số dẫn nhiệt của
khuôn khô sử dụng các loại cát
khác nhau (với tỷ trọng lần lượt
tương ứng 1,83; 1,56; 2,6; 2,64
g/cm
3
)

9
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu các phương pháp và lựa chọn cách xác định hệ số
khuếch tán nhiệt độ (a) của khuôn đúc
Tính cht nhit lý ca vt liu khuôn là mt trong nhng thông s quan
trng ca khuôn úc, nht là khi theo dõi quá trình ông c và ngui ca vt
úc trong khuôn, nhng tính cht này ph thuc vào quá trình tng tác nhit
gia vt úc và khuôn.
Xác 
nh h s khuch tán nhit  (a) theo phng pháp sai phân hu hn
(The Finite Difference Method - FDM) thông qua trng nhit .
Có th xác nh h s khuch tán nhit  (a) bng phng pháp gii tích
(The Analitic Function Method - AFM), phng pháp vi-sai phân (The
Differential - Differences Method - DDM), phng pháp hàm sai Gauss (The
Gauss Error Function - GEF) và so sánh vi các giá tr o trc tip.
Xác nh h s khuch tán nhit  ca khuôn úc thc cht là vic gii bài
toán ngc i vi trng nhit
 ca khuôn. Khi gii theo phng pháp gii
tích (AFM) thì h s khuch tán nhit  (a) c xác nh bi:
22
x/T

t/T
)T(a
∂∂
∂
∂
= (1)
Khi gii theo phng pháp sai phân hu hn (FDM), v phi ca phng
trình (1) c thay th bng các sai phân hu hn có dng sau:
22
x/T
t/T
)T(a
∆∆
∆
∆
= (2)
 chính xác ca phng pháp sai phân hu hn ph thuc vào các bc
không gian và thi gian c la chn.  các vt úc ln hoc khi im chy
ca hp kim úc tng i cao s không th chn bc thi gian ln i vi 
chính xác cho trc. Do ó, tính toán quá trình nhit s tr nên phc tp và tn
khá nhiu thi gian. Trong trng hp này, có th dùng phng pháp vi sai phân
(DDM) giúp quá trình gii c ngn gn hn. Thay th mu s  v phi ca
phng trình (1) bng các sai phân hu hn và gi nguyên t s di dng vi
phân:
22
x/T
t/T
)T(a
∆∆
∂

∂
= (3)
và nh vy,  chính xác ca nghim ch ph thuc vào bc không gian.

10
2.1. Trường nhiệt độ trong khuôn đúc
Quá trình truyn nhit trong khuôn úc trong không gian mt chiu có th
c biu th bng phng trình vi phân:
)()(
x
T
x
Tc
t
∂
∂
∂
∂
=
∂
∂
λρ
(4)
Gi thit rng, tính cht nhit lý ca vt liu khuôn không i thì phng
trình truyn nhit nêu trên s có dng:
2
2
x
T
a

t
T
∂
∂
=
∂
∂
(5)
 ây:

ρ
λ
=
c
a : h s khuch tán nhit  [m
2
/ h ]
λ: h s dn nhit [W/m
o
K]
c: t nhit (nhit dung riêng) [ J/ kg
o
K]
ρ: khi lng riêng [kg/ m
3
].
2.2. Phương pháp giải trường nhiệt độ trong khuôn đúc
Nghim ca phng trình vi phân truyn nhit mt chiu trên khuôn khi
úc thông thng di tác dng ca trng trng thu c bng phng pháp
gii tích có dng sau:

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
−
−
o
minmax
max
F2
1
erf
TT
)t,x(TT
(6)
 ây :
T
max
: nhit  ln nht ca khuôn, ó là nhit  b mt bên trong khuôn
tip xúc vi vt úc  thi im kho sát (hình 1-2).
T
min
: nhit  thp nht ca khuôn, ó là nhit   b mt bên ngoài
khuôn khi tip xúc vi môi trng xung quanh,
T(x,t): nhit  kho sát trên im o x, thi im t,

2
0
x
at
F =
, chun s không th nguyên Fourier, biu th c trng vt lý
gia bin thiên tc  ca trng nhit  vi kích thc khuôn (x),

()
[]
∫
−=
t
dttterf
0
2
exp
2
)(
π
, Tích phân Gauss.
Tung độ: Nhit , th nguyên [
o
C]

11
Khu«n
T 1, p
T 2 = T min

T (x, t)
T (x
2
, t) - T min
X (m)
X 2
X
X
1
T 2, 0
T( C)
0
VËt ®óc
0

Hình 1-2. Sơ đồ giải trường nhiệt độ

T
2
,
0
- Nhit  ban u ca khuôn
T
1.p
- Nhit  tip xúc gia vt úc và khuôn úc
T
2
= T
max
- Nhit  ln nht ca khuôn úc

T(x,t) - Nhit  v trí x trên khuôn úc  thi im t
T(x
2
,t) = T
min
- Nhit  thp nht ca khuôn úc  thi im t
Hoành độ: Không gian (x), th nguyên [m]
x
1
- chiu dày vt úc
x
2
- chiu dày khuôn úc
Phía trái trc T0x - vt úc
Phía phi trc T0x - khuôn úc.
2.2.1. Giải gần đúng bằng phương pháp sai phân hữu hạn
Có th thay th phng trình (2) bng phng trình sai phân n:
[]
)xt(0TT2T
x
a
t
TT
2
)1k,1i()1k,i()1k,1i(
2
k,i1k,i
∆+∆++−
∆
=

∆
−
++++−
+
, (7)
 ây :
∆x
i
: Bc sai phân không gian, ( i = 1, 2, 3 , , N -1 )
∆t
k
: Bc sai phân thi gian, ( k = 1, 2, 3, , M ) .
Vi iu kin ban u:
T(i , 0 ) = ϕ (i ∆x ), i = 1, 2, 3, , N - 1
Và iu kin biên:

12
T(0 , k ) = µ
1
( k ∆t ), k = 1, 2, 3, , M.
T(N , k ) = µ
2
( k ∆t ).
 gii T(i,k) cho bc th 2, ta phi gii h phng trình i s sau theo
các giá tr ã bit  bc thi gian u tiên vi ∆t = 0:
(1 + 2r) T(1 , 1) - r T(2, 1) = T(1, 0) + r T(0 , 1) = ϕ (∆x) + r µ
j
∆t,
- r T(1, 1 ) + (1 + 2r) T(2 , 1) - r T(3,1) = T(2, 0) = ϕ (2 ∆x),
-r T(2, 1) + (1 + 2r ) T(3, 1) - r T(4, 1) = T(3 , 0 ) = ϕ (3 ∆x),

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
- r T(N - 2,1) + (1 + 2r) T(N-1,1) = T(N-1,0) + r T(N,1) =ϕ [(N-1) ∆x] +r
µ
2
(∆x), (8)
 ây:
)x(
ta
r
2
∆
∆
=
(9)
chuyn (8) thành phng trình ma trn:
B T
1
= T
0
+ F
1
T
0
= Φ, (10)
vi :
()
()
()
()
⎥

⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
+
+−
−+−
−+
=
r
rr
rrr
rr
B
21 ,0,0,0

0 21,,0
0 ,21
0 ,0,,21

(11)
()
()
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
∆
∆
=
⎥
⎥
⎥
⎥

⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
=
τµ
τµ
k
k
r
rt
rt
F
kN
k
2
1
;

;0
.
.
0
0
.
.
0
0
(12)
()
()
()
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢

⎢
⎣
⎡
∆−
∆
∆
=Φ=
xN
x
x
T
1
.
.
.
2
ϕ
ϕ
ϕ
(13)

13
Tng t, khi gii trng nhit  (phng trình truyn nhit) trên bc
thi gian t = 2 ∆t da theo giá tr  bc thi gian t = ∆t ta s phi gii h
phng trình i s:
B T
2
= T
1
+ F

2
(14)
Hàm tng quát gia giá tr bc (k + 1) vi giá tr bc thi gian k nh sau:
B T
k + 1
= T
k
+ F
k+1
(15)
Th thì phng trình sai phân dn nhit ca khuôn úc (3) có th c vit
di dng:
B T
k+1
= T
k
+ F
k+1
T
0
= Φ, (16 )
 ây k = 1, 2, 3, . . . , M .
Có th dùng phng pháp s, ví d nh mng Crank - Nicholson  miêu t
phng trình (2):
()
()
[]
)k,1i()k,i()k,1i()1k,1i()1k,i(1k,1i
2
)k,i()1k,i(

TT2TTT2T
x2
a
t
TT
+−++++−
+
+−++−
∆
=
∆
−
(17)
và  chính xác (bc sai s) ca nó cng ging nh  phng trình (3):
Res. = 0 (∆t +∆x
2
)
Mng Crank-Nicholson là mng n và c biu din di dng ma trn nh
sau:
(E +B) T
k + 1
= (E+A) T
k
+ F
k+1
+ F
k
,
To = Φ, (18)
 ây :

⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
=
kN
k
k
k
t
t
t

T
,
,2
,1
.
.
.

C 2 mng n trên u n nh và hi t.
2.2.2.Giải bằng phương pháp đo nhiệt độ trực tiếp
Dùng phng pháp o nhit  xác nh h s dn nhit (λ) và t nhit
(c). Khi lng riêng (ρ) và h s khuch tán nhit  (a) c xác nh bng
phng pháp iu chnh pha, ch  nhit i
u hoà. Giá tr ca nhng i lng
này xem bng 2-2.

14
Bảng 2-2. Tính chất nhiệt lý của vật liệu khuôn (xác định bằng phương pháp đo trực tiếp)
Đại lượng nhiệt lý Giá trị
H s dn nhit (λ)
11,49 [W/m
o
C]
T nhit (c) 0,737 [kJ/kg
o
C]
Khi lng riêng (ρ)
3.630 [ kg/m
3
]

H s khuch tán nhit  (a) 15,38 x 10
- 3
[ m
2
/h ]
2.2.3. Giải bằng trường nhiệt độ
(Phương pháp sai phân hữu hạn)
Gi thit rng, vt liu làm khuôn là ng nht, do ó tính cht nhit lý 
mi ch là nh nhau.  n gin hoá quá trình tính toán, h s khuch tán nhit
 (a) c xác nh  im 4 (i=4) vi bc thi gian là ∆t=5sec=1,389.10
- 3
h,
bc không gian là ∆x = 0,01m. Phng trình hi quy c xác nh bng
phng pháp bình phng bé nht và c vit di 3 dng (hình 2-2):
Hàm bc nht: a = a
0
± a
1
T, (19)
Hàm lu tha: a = a
0
T
a1
, (20)
Hàm m: a = exp [a
0
+ a
1
Ln T + a
2

Ln
2
T ] (21)
Theo m¹ng Crank-Nicholson
Theo m¹ng ®¬n gi¶n
§o trùc tiÕp
-3
100x10
80
60
40
20
50
0
100 150 200 250
0
T( C)
a (m /h)
2

Hình 2-2. Quan hệ giữa hệ số khuếch tán nhiệt độ (a)
và nhiệt độ (T), (trên vật đúc 60x60x200mm)
Phng trình (18) có ch s tng thích tt nht (≈1,00). Xét theo ý ngha
vt lý thì xác nh h s khuch tán nhit  theo phng trình (20) là hp lý
hn, bi vì nhit  càng cao thì h s khuch tán nhit  càng nh và nó bin
i n iu theo nhit .

15
2.2.4. Phương pháp giải bằng hàm sai Gauss ( GEF):
Nghim ca phng trình vi phân truyn nhit Fourier tng quát gii theo

phng pháp gii tích có dng sau:
o
tx
F
erf
TT
TT
2
1
minmax
),(max
=
−
−
(22)
 ây T
max.
, T
min.
, T(x,t) , Fo c nh ngha nh  trên.
Hàm erf (u) c xác nh bi :
[]
∫
−=
u
duuuerf
0
2
exp
2

)(
π
(23)
Hàm phân phi Φ(u) phân b chun có dng:
,
2
exp
)2(
1
)(
2
du
u
u
u
∫
−
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−=Φ
α
π
(24)
Hoc
,
2

exp
)2(
1
2
exp
)2(
1
)(
2
0
2
du
u
du
u
u
u
o
∫∫
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−+
⎥
⎦
⎤
⎢

⎣
⎡
−=Φ
−
ππ
α

Giá tr ca s hng th nht trong tng v phi bng 1/ 2 và ta thay th
2tu =
vào s hng th hai ca tng trên, hàm phân phi Φ(u) (24) s có dng:
[]
dttu
t
o
∫
−+=Φ
2
2
exp
1
2
1
)(
π
, (25)
Kt hp (23) và (25)  (23) có dng:
1)2(2)( −Φ= uuerf
Và có th vit phng trình (1) di dng:
1
)F2(

1
2
TT
TT
o
minmax
)t,x(max
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
Φ=
−
−

Nu nh tính toán theo phng trình ca hàm Φ thì :
()
B
TT
TTT
F
tx
=
−
−−

=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
Φ
)(2
2
2
1
minmax
),(minmax
0
, (26)
Ký hiu Φ
- 1
là hàm ngc ca Φ nh vy t (25) ta có:
)B(
)F2(
1
1
o
−
Φ= , (27)
Vì
2

o
x
at
F =
, do ó có th xác nh c (a) theo h thc (27):
()
[]
2
1
1
*
2
2
B
t
x
a
−
Φ
=
, (28)

16
Có th tính gn úng hàm ngc Φ
- 1
vi sai s nh hn 5*10
- 4
nh h thc:
3
5

2
43
2
21o1
kkk1
kkk
)B(
β+β+β+
β+β+
+β−=Φ
−
, (29)
vi
)LnB2(−=β , mà 0 < B ≤ 0,5
Nu nh 0,5 < B < 1 thì ta dùng ng nht thc:
Φ
- 1
(B) = - Φ
- 1
( 1 - B),
2.2.5. Hệ số khuếch tán nhiệt độ (a) giải theo các phương pháp khác nhau
Giải theo phương pháp sai phân hữu hạn (FDM):
• Khi kích thc vt úc là 20 x 100 x 140 mm.
ng cong 1 10
3
a = 969,32 T
0,958
ng cong 1' 10
3
a = exp [ -71 + 34,56 ln T - 3,95 ln

2
T ].
• Khi kích thc vt úc là 60 x 60 x 200 mm.
ng cong 2 10
3
a = 1943,76 T
0,933

ng cong 2' 10
3
a = exp [-14 + 8,556 ln T - 1,017 ln
2
T ].
• Khi kích thc vt úc là 60 x 100 x 140 mm .
ng cong 3 10
3
a = 304,4 T
0,6

ng cong 3' 10
3
a = exp [ - 25,3 + 13 ln T - 1,45 ln
2
T ].
Giải theo phương pháp giải tích (AFM):
• ng cong 4 10
3
a = 716,63 T
- 0,69

Giải theo Phương pháp hàm sai Gauss (GEF):
• ng cong 5 10
3
a = 8,4684 T
0,1425

Giải theo phương pháp vi sai phân (DDM):
ng cong 6 10
3
a = 18,9 * 10
– 3

Bảng 3-2. Hệ số khuếch tán nhiệt độ (a) giải theo các phương pháp khác nhau:
Giá trị của hệ số khuếch tán nhiệt độ :10
3
a = f(T) [m
2
/h] Phương
pháp giải
Bình quân Dưới dạng hàm luỹ thừa Dưới dạng đa thức
o trc tip 15,38


AFM 13,08 716,63 T
- 0,69
27 - 0,0672 T
DDM 18,9 18,9 18,9
FDM 17,58 [1] [1]
GEF 16,56 8,468 T
- 0,143

7,27 + 0,096 T -
0,000216 T
2

17
T nhng kt qu nghiên cu  trên cho thy, h s khuch tán nhit 
nói riêng và tính cht nhit lý nói chung ca vt liu làm khuôn u có th xác
nh c thông qua quá trình tính toán trng nhit  bng các phng pháp
ã nêu, trong ó nghim ca phng pháp hàm sai Gauss (GEF) gn vi thc t
hn c.  chính xác ca nhng cách gii này rõ ràng ch ph thuc vào s phân
b ca tr
ng nhit  mà không cn ti bt c mt thí nghim tip theo nào
khác. Khi ã bit h s trao i nhit gia khuôn vi môi trng xung quanh (α)
s có th xác nh c h s dn nhit (λ) ca khuôn thông qua bit s Bio.
Tuy nhiên,  công vic nghiên cu d trin khai trong iu kin thc t
nên dùng phng pháp sai phân hu hn. Vì k thut tin hc và nhng ph
n
mm ng dng hin có rt phong phú, hin i,   tin cy cn thit.
2.3. Lựa chọn cách xác định hệ số khuếch tán nhiệt độ (a)
Thông qua các phng pháp xác nh h s khuch tán nhit  nêu trên:
Dùng vt úc có dng tm phng và dùng mu nghim là hình tr tròn, ta thy
rng nu vt úc có dng tm phng thì vic xác nh trng nhit
 d dàng
hn so vi mu nghim có dng tr tròn. Bi vì, mô phng s phân b nhit 
i vi hình tr tròn s c biu din quan h hàm di dng hàm Bessel-cách
gii rt phc tp và rt khó tìm c mô hình tính toán tip cn giá tr thc. Do
ó,  tài này ã dùng mu nghim có dng tm phng bán vô tn (gi thit này
c m bo khi các kích thc dài, r
ng ln gp 3 ln chiu dày mu nghim)
và nh vy, ta có th gii bài toán truyn nhit 1 chiu vi T = T (x, t), trong ó:

T: nhit ; x: to  xác nh chiu dày vt úc, khuôn; t: thi gian.
Thí nghim c tin hành  Vin Công ngh thông qua quá trình theo dõi
trng nhit  ca các hn hp khuôn (cát à Nng/nc thu tinh, cát Vân
Hi/nc thy tinh, cát crômít/nc thu tinh óng rn b
ng CO
2
). Ngun nhit
rót thép 35CrMo vi nhit  rót khuôn là 1.600
o
C. Trng nhit  ca khuôn
cát, c lu li trên máy tính thông qua thit b o nhit  Omega TempScan
1100, có cài phn mm Omega Chatview, có kh nng c và ghi ng thi 32
cp nhit liên tc vi bc thi gian n 0.1s.

T kt qu s liu o nhit , tính toán h s khuch tán nhit  bng
phng pháp sai phân hu hn. ây là phng pháp tính toán n gin, d thc
hin, d áp dng công ngh tin hc và các phn mm ng dng  xác nh các
thông s nhit lý.

18
CHƯƠNG
3. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ KHUẾCH TÁN NHIỆT ĐỘ,
CHẾ TẠO VÀ ĐO KIỂM CÁC MẪU THỬ
3.1. Các tính chất chính của vật liệu làm khuôn và chất đóng rắn
Quá trình thc nghim  tính toán h s khuch tán nhit  i vi vt
liu làm khuôn c tin hành ti Trung tâm Thit b và Công ngh úc - Vin
Công ngh. Chúng tôi ã chn hn hp cát tuyn à Nng, cát Vân H
i, cát
crômít, s dng cht kt dính là nc thu tinh và c óng rn bng CO
2

. Vì
ây là nhng loi cát thng dùng nht  úc hp kim có nhit  rót cao. Khi
s dng mt trong nhng loi cát này làm hn hp khuôn s chng c hin
tng cháy, dính cát  b mt vt úc.
3.1.1. Cát trắng Đà Nẵng
Sn phm ca nhà máy tuyn cát Núi Thành, sn xut trên dây chuyn công
ngh hin i ca Nht Bn. Các công on sn xut t
 khai khoáng, tuyn ra,
sy, sàng phân cp và óng gói u c qun lý kim tra cht ch và óng bao
theo tiêu chun cht lng.
- Thành phn hoá hc
Bảng 1-3. Thành phần hóa học của cát Đà Nẵng
Thành phn hoá hc SiO
2
Fe
2
O
3
Al
2
O
3
CaO MgO TiO
2
% 93,3 0,07 0,12 0,01 0,01 0,06
- Tính cht vt lý
+ Hình dng ht : Ht tròn, b mt nhn, trng
+  pH: 6,5÷7,5
+ Hàm lng bi: 0÷0,2%
+ T trng ng: 1.450 kg/m

3

+ C ht: K.02 (hoc AFS: 42÷48)
- Loi cát này thng c s dng làm hn hp khuôn cát áo. Khi s dng
hn hp làm khuôn này b mt vt úc nhn p.
3.1.2. Cát Vân Hải
- Cát Vân Hi khi nhp v Vin cha c tuyn ra, sy, sàng phân cp.
Loi cát này sau khi sy khô, thng c s dng làm hn hp cát m. T
trng ng là 1.430kg/cm
3
, nhiu ht bi,  ht: K.02 (chim 42%), hình dng
ht: ht tròn, b mt nhn, trng.

19
3.1.3. Quặng cromít
Qung cromít c dùng trong  tài là loi ang s dng ti Vin Công
ngh hin nay c mua t các doanh nghip t nhân trong nc, cha c xác
nh các tính cht vt lý, thành phn hoá hc c bn ca cát. C ht ang s
dng hin nay là 0,15.
- Loi cát này thng c s dng làm hn hp khuôn cát áo cho nhng
vt úc có nhit  rót cao. Khi s d
ng hn hp làm khuôn này b mt vt úc
nhn p.
3.1.4. Nước thuỷ tinh (silicátnatri)
- Mô un 2,9
- T trng: 1,39÷1,4 g/ml.
3.2. Trộn hỗn hợp cát nước thuỷ tinh
- Hn hp c trn  máy trn con ln + cánh gt.
- Cát à Nng, cát Vân Hi và cát Crômít mi 100%.
- Nc thu tinh 6% theo t trng ca cát trn u trong 5 phút.

3.3. Mô hình đặt can nhiệt và đo trường nhiệt độ bằng thực nghiệ
m
3.3.1. Hỗn hợp khuôn làm thí nghiệm
- H s khuch tán nhit  c tính trên 3 mu nghim hn hp khuôn:
+ Hn hp khuôn cát Cromít + nc thu tinh, óng rn bng CO2
+ Hn hp khuôn cát tuyn à Nng + nc thu tinh, óng rn bng
CO2
+ Hn hp khuôn cát Vân Hi + nc thu tinh, óng rn bng CO2.
- Khi lng riêng trung bình sau khi m cht và óng rn i vi các m
u
nghim là:
+ Cát à Nng + nc thu tinh óng rn bng CO
2
, t trng ca hn hp
ã c m cht là: 1,6 g/cm
3
.
+ Cát Vân Hi + nc thu tinh óng rn bng CO
2
, t trng ca hn hp
ã c m cht là: 1,58 g/cm
3
.
+ Cát Cromít + nc thu tinh óng rn bng CO
2
, t trng ca hn hp
ã c m cht là: là: 2,7 g/cm
3
.

20
3.3.2. Mô hình đặt cặp nhiệt
Quá trình truyn nhit trong h vt úc/khuôn là quá trình xy ra nhanh, tc
thi nên khi o kim và tính toán các thông s nhit lý,  tài chn phng án rót
vt úc trc tip vào khuôn cát ã c t sn các can nhit trong khuôn.
3.3.2.1. Điều kiện đối với quá trình đo nhiệt độ
- Ngun nhit phi  ln 1.300
o
C
- Kích thc vt úc/khuôn úc phi m bo c iu kin truyn nhit 1
chiu xy ra.
- Khong cách X gia các cp nhit phi  nh  phép tính c chính
xác.
- Thi gian ghi nhit  t phi  nh  m bo iu kin n nh.
- Các khuôn thí nghim có  bn,  dm cht, t l
 trn hn hp làm
khuôn ging các mu th nghim c o trên máy o  bn hn hp khuôn
SIMSON.
C¸c can nhiÖt ®Æt
c¸ch ®Òu 5mm

Hình 1-3. Gá can nhiệt Hình 2-3. Mô hình đặt cặp nhiệt trong khuôn đúc
- Cp nhit loi K v bc bng thép chu nhit c t vào trong khuôn cát
vi khong cách x = 3mm, áp dng i vi tt c các loi hn hp làm khuôn.
Khong cách t b mt vt úc ti cp nhit u tiên là 3mm.  m bo
khong cách X c chính xác, buc gá các can nhit vào tm tôn dày 0,2mm
nh hình 1-3.

21
- Mô hình thí nghim c thc hin vi kích thc vt úc là: 400x400x100

(ngun nhit), kích thc khuôn cát là: 800x700x550 (hình 2-3), tha mãn iu
kin truyn nhit là mt chiu. Hp kim rót  o trng nhit  trong khuôn là
thép 35CrMo.
3.3.2.2. Yêu cầu về kích thước, tỉ trọng vật liệu khuôn, vật liệu kim loại rót khuôn
(nguồn nhiệt)
a. Vt liu làm khuôn:
- Khuôn cát tuyn à Nng + nc thy tinh + CO
2
; kích thc khuôn
800x700x550; sau khi dm cht t trng là 1.600kg/m
3
.
- Khuôn cát crômít + nc thy tinh + CO
2
; kích thc khuôn
800x700x550; sau khi dm cht t trng là 2.700kg/m
3
.
- Khuôn cát Vân Hi + nc thy tinh + CO
2
; kích thc khuôn
800x700x550; sau khi dm cht t trng là 1.580kg/m
3
.
b. Vt liu kim loi rót khuôn (ngun nhit):
- Trng lng vt úc: kích thc vt úc 400x400x100; Vt liu: 35CrMo;
nhit  rót là : 1.600
o
C
3.4. Độ bền của vật liệu làm khuôn

 các thông s nhit lý sau khi xác nh c chính xác và gn úng vi
thc t, tin hành ch to các mu th có  bn tng ng vi  bn ca
khuôn úc. ây là các mu th c trn vi t l nc thy tinh lng 6%,
tng ng vi vt liu làm khuôn ang s dng t
i Vin. Sau ó, các mu th
này c o  bn nén và kéo trên máy o  bn hn hp cát vn nng ca
hãng SimSon hình 3-3.


Hình 3-3. Máy đo độ bền hỗn hợp cát vạn năng