Thiết kế và chế tạo thiết bị đo độ bọt chi tiết đúc áp lực giao tiếp với máy tính

MC LC
Trang tựa TRANG
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân i
Lời cam đoan ii
Cảm tạ iii
Tóm tắt iv
Mục lục v
Danh sách các chữ viết tắt ix
Danh sách các hình xi
Danh sách các bảng xiii
 TNG QUAN 1
1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1
1.2 Mục đích của đề tài 5
1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 5
1.4 Phương pháp nghiên cứu 5
  LÝ THUYT 6
2.1 Hiện trạng kỹ thuật 6
2.1.1 Lịch sử phát triển đúc áp lực 6
2.1.2 Nguyên lý làm việc của đúc áp lực và chất lượng vật đúc 6
2.1.2.1 Nguyên lý làm việc 8
2.1.2.2 Chất lượng của vật đúc 9
2.1.3 Giới thiệu một số phương pháp kiểm tra đánh giá và đo lường độ bọt 9
2.1.3.1 Phương pháp Archimedes 10
2.1.3.2 Phương pháp kiểm tra độ bọt thông qua độ cứng của vết lõm bể mặt (
Hardness Indentation ) 11
2.1.3.2 Phương pháp kiểm tra độ bọt bằng máy quét điện tử ( Scanning Electron
Microscopy 11
v
2.1.3.4 Đo độ bọt bằng phương pháp kĩ thuật số ( Direct Digital Method ) 12
2.1.4 Hiện trạng kỹ thuật ở Việt Nam 12

2.2 Tính độ bọt theo nguyên lý Archimedes 13
2.2.1 Tính toán độ bọt 14
2.2.2 Tính sai số 16
2.2.3 Khối lượng tối đa của chi tiết đo 17
2.2.3.1 Trong không khí 17
2.2.3.2 Trong chất lỏng 17
2.2.3.2 Các thông số môi trường 18
 KT C 19
3.1 Mô hình thiết kế 3D 19
3.2 Mô hình thiết kế chi tiết 21
3. 3 Cấu tạo cơ cấu máy 23
 THIT B  24
4.1 Cân điện tử 24
4.1.1 Cấu tạo cân điện tử 24
4.1.2 Thông số kỹ thuật 26
 H THN VÀ VU CHNH MÁY 28
5.1 Sơ đồ mạch điện 28
5.2 Nguyên lý hoạt động 29
5.3 Máy biến áp 29
5.3.1Tính toán lõi thép máy biến áp 29
5.3.1.1 Đo kích thước lõi sắt ( đơn vị tính là cm ) 29
5.3.1.2 Tính tiết diện lõi sắt giữa 30
vi
5.3.1.3 Tính công suất MBA 30
5.3.2 Tính toán quấn dây 30
5.3.2.1 Tính số vòng dây quấn 30
5.3.2.1 Tính tiết diện dây quấn của máy 32
5.4 Mô hình điện thực tế 33
5.5 Mô tả hình ảnh và cách vận hành máy 35
5.5.1 Mô tả hình ảnh 35

5.5.2 Vận hành máy 36
5.5.3 Điều chỉnh máy 36
6 C VÀ GIAO THC QUA CNG COM 37
6.1 Phương thức giao tiếp qua cổng COM chuẩn RS-232. 37
6.1.1 Giới thiệu chuẩn giao tiếp RS-232 37
6.1.2 Các đặc trưng của chuẩn giao tiếp RS-232 37
6.1.3 Cáp kết nối 41
6.2 Giao thức giao tiếp qua cổng COM 43
7 LP TRÌNH VÀ GIAO DIN 44
7.1 Lập trình 44
7.1.1 Chọn ngôn ngữ lập trình 44
7.1.2 Các đối tượng điều khiển sử dụng trong chương trình 45
7.1.3 Phương pháp kết nối xử lí dữ liệu 46
7.1.3.1 Hướng dẫn kết nối cổng COM ( chuẩn RS-232) của cân điện tử 46
7.1.3.2 Sơ đồ kết nối chân 47
7.1.3.3 Công cụ mở cổng COM và nhận dữ liệu 47
7.1.3.4 Xử lí dữ liệu 49
7.1.4 Biến và module 49
7.1.4.1 Các khái niệm 49
vii

7.1.4.1 Các module sử dụng trong chương trình 50

7.1.5 Sơ đồ giải thuật 51
7.2 Giao diện(User interface) 52
7.2.1 Tab Home 52
7.2.2 Config button 52

7.2.3 New button 53
7.2.4 Report button 55

7.2.5 Bảng hướng dẫn 56
7.2.6 Tab setting 56
7.2.7 Tab help 57

 CHY THC NGHIH GIÁ KT QU 58
8.1 Khởi động chương trình 58
8.2 Thiết lập các thông số ban đ̀u 60
8.3 Tạo một bài test mới 62
8.4 Tiến hành cân và thu thập dữ liệu 65
8.5 Xem và in kết quả 69
8.6 Tóm tắt các thao tác sử dụng ph̀n mềm 72
8.7 Đánh giá kết quả 73
 KT LUNG PHÁT TRI TÀI 74
9.1 Kết luận 74
9.2 Phát triển ph̀n mềm 74
9.2 Phát triển ph̀n cứng 75
viii


PH LC ( A ) CODE VISUABASIC STUDIO 76 - 96
PH LC ( B ) BN V THIT K MÁY
TÀI LIU THAM KHO

ix
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT

DCE: Data Circuit Teminating Equipment
DTE : Data Terminal Equipment
TIA :Telecommunication Industry Association
ADC: Analog to Digital Converter
FG: Frame Ground
TxD: Transmit Data
RxD: Receive Data
RTS: Request to Send
CTS: Clear to Send
DSR: Data Set Ready
SG: Signal Ground

DCDD: Data Carrier Detect
DTR: Data Terminal Ready
RI: Ring Indicate
: Khối lượng chi tiết trong môi trường không khí.
m: Khối lượng chi tiết trong môi trường chân không.
A: Lực đẩy Archimed trong không khí.
P: Trọng lượng trong môi trường chân không.
: Khối lượng riêng của không khí.
x
V: Thể tích chi tiết.
: Khối lựơng chi tiết trong môi trường chất lỏng.
: Khối lượng riêng của chất lỏng.
: Khối lượng riêng của hợp kim tính theo lý thuyết.
: Thể tích bọt khí.

xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH TRANG
Hình 1.1: Máy X-RAY dùng để kiểm tra các chi tiết cơ khí 2
Hình 1.2: Các chi tiết máy do máy phát hiện các khuyết tật 4
Hình 2.1: Nguyên lý làm việc của đúc áp lực 7
Hình 2.2: Thí nghiệm của phương pháp Archimedes 9
Hình 2.3: Các dạng lỗ khí 10
Hình 2.4: nh chụp lỗ khí 11
Hình 3.1: Mô hình máy đo độ bọt 3D 19
Hình 3.2: Mô hình thiết kế chi tiết 21

Hình 4.1: Cân điện tử 24
Hình 4.2: Strain Gauge load cell 25
Hình 5.1: Sơ đồ mạch điện 28
Hình 5.2: Lõi thép máy biến áp 30
Hình 5.3: Mô hình điện thực tế 33
Hình 5.4: Hình ảnh thực của máy 35
Hình 6.1: Sơ đồ chân DB25 và DB9 38
Hình 6.2: Cổng COM (DB9) trên máy tính 38
Hình 6.3: Cáp kết nối (chuẩn RS-232) 42
Hình 6.3: Cáp chuyển đổi từ COM sang RS232 42
Hình 7.1: Sơ đồ kết nối chân cổng COM 47
Hình 7.2: Sơ đồ giải thuật 51
Hình 7.3: Dao diện chính của ph̀n mềm 52
Hình 7.4: Cửa sổ Config 53
Hình 7.5: Cửa sổ New 53

Hình 7.6: Cửa sổ Materials 54
xii
Hình 7.7: Cửa sổ Result 55
Hình7.8: Vị trí bảng hướng dẫn 56
Hình 7.9: Tab setting 57
Hình 7.10: Tab Help 57
Hình 8.1: Mẫu thử cổ xe đạp 58
Hình 8.2: Giao diện chính 59
Hình 8.3: Thông báo yêu c̀u nhấn nút Config 60
Hình 8.4: Yêu c̀u khởi động và cài đặt cân 60
Hình 8.5: Yều c̀u nhấn nút chuyển môi trường trên thiết bị 61
Hình 8.6: Yêu c̀u nhấn nút chuyển môi trường 1 l̀n nữa để bắt đ̀u 61
Hình 8.7: Cửa sổ New 62
Hình 8.8: Cửa sổ New sau khi thiết lập xong 64
Hình 8.9: Cửa sổ nhập liệu cân môi trường không khí l̀n 1 65
Hình 8.10: Yêu c̀u nhấn Add để lấy dữ liệu từ môi trường không khí l̀n 1 66
Hình 8.11: Cửa sổ nhập liệu cân môi trường chất lỏng l̀n 1 67
Hình 8.12: Yêu c̀u nhấn Add để lấy dữ liệu từ môi trường chất lỏng l̀n 1 67
Hình 8.13: Tiếp tục nhận dữ liệu từ cân điện tử 68
Hình 8.14: Quá trình cân và tính toán hoàn tất 69
Hình 8.15: Biểu đồ giá trị khối lượng riêng 71
Hình 8.16: Biểu đồ độ bọt 71
Hình 8.17: Sơ đồ tóm tắt cách sử dụng 72
xiii

DANH SÁCH CÁC BNG
BNG TRANG
Bng 3.1: Bảng kê chi tiết tổng thể của máy 22
Bng 5.1: Bảng tra số vòng dây quấn 41
Bng 5.2: Bảng tra mật độ dòng điện 43

Bng 6.1: Chức năng các chân trên cổng COM 38
Bng 8.1: Bảng Cửa sổ nhập thành ph̀n vật liệu 63
: Bảng kết quả độ bọt và sai số 69
Bng 8.3: Bảng giá trị khối lượng riêng và thể tích 70
Bng 8.4: Bảng thành ph̀n hợp kim 70












xiv
Chương 1 GVHD:TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 1

TNG QUAN
1.1 Tng quan chung v c nghiên cc
Ngày nay cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đang phát triển với
tốc độ vũ bão, không ngừng vương tới những đỉnh cao mới, trong đó có những
thành tựu về kỹ thuật sản xuất sản phẩm cơ khí phát triển rất nhanh.
Trong những năm g̀n đây, ngành cơ khí chế tạo máy ở nước ta có những
bước phát triển đáng kể. Những sản phẩm được tạo ra ngày càng tăng cả về số
lượng và chất lượng, góp ph̀n thúc đẩy công cuộc công nghiệp hóa – Hiện đại hóa
nước ta. Trong bối cảnh đó, thì vai trò của ngành sản xuất đúc ngày càng trở nên

quan trọng, mà đặc biệt là công nghệ đúc áp lực. Bởi vì so với các phương pháp tạo
hình khác, đúc áp lực có nhiều lợi thế hơn. Đúc áp lực có năng suất cao hơn gia
công cắt gọt, có thể tạo ra chi tiết với nhiều hình dạng phức tạp, có nhiều trường
hợp đúc là giải pháp duy nhất. Đúc áp dụng cho bất kỳ kim loại và hợp kim. Đúc áp
lực có thể tạo ra các chi tiết rất bé (vài chục gram) đến những chi tiết lớn (hàng
ngàn tấn).
Nhìn chung sản phẩm do công nghệ đúc áp lực sản xuất ở nước ta hiện nay
vẫn còn hạn chế về chất lượng, chưa đáp ứng được các yêu c̀u kỹ thuật trong quá
trình sử dụng. Do các xí nghiệp sản xuất đúc chưa có sự quan tâm đến việc kiểm tra
và đo lường các sản phẩm khi sản xuất. Đặc biệt là việc xác định độ bọt, mà đây là
yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Vì vậy để nâng cao
chất lượng của sản phẩm, chúng ta phải tiến hành kiểm tra đo lường độ bọt trong
quá trình sản xuất.
Xuất phát từ yêu c̀u thực tiễn nói trên. Do đó việc nghiên cứu kiến thức để sản
xuất ra thiết bị đo độ bọt tự động của chi tiết đúc áp lực giao tiếp với máy tính là hết
sức c̀n thiết để hỗ trợ cho sự phát triển cho ngành sản xuất đúc nước ta hiện nay.

Chương 1 GVHD:TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 2
Các kt qu nghiên c:
Bên cạnh việc sản xuất ra sản phẩm, phụ tùng linh kiện máy móc, đòi hỏi
chúng ta phải kiểm định được chúng xem độ bền và độ tin cậy đến đâu để phục vụ
cho ngành cơ khí an toàn và tiết kiệm. Do đó ở đây ta nghiên cứu về chế tạo thiết bị
đo độ bọt tự động kết hợp với máy tính để phân tích các chi tiết máy sau khi sản
xuất ra, mà xét điển hình là chi tiết đúc áp lực, xem ph̀n trăm độ bọt chi tiết đạt
khoảng bao nhiêu, để có thể sử dụng với các loại chi tiết máy có yêu c̀u về độ bền
khác nhau.  nước ta việc nghiên cứu và chế tạo ra thiết bị đo độ bọt chi tiết đúc áp
lực chỉ mang tính thí nghiệm là chính của các các sinh viên trong các trường đại
học, chưa đi vào thực tiễn sản xuất.
Các kt qu nghiên c:

Tác giả có tham khảo một số mẩu máy dùng để đo độ bọt hay các khuyết tật
của vật đúc. Có rất nhiều chủng loại máy, nhiều tập đoàn sản xuất máy này. Dưới
đây là các loại mẫu máy dùng cho lĩnh vực trên.








Hình 1.1: Máy X-RAY dùng để kiểm tra các chi tiết cơ khí
Chương 1 GVHD:TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 3
Model nanotom s ( nanotom m )
- Hệ thống kiểm tra XRAY công nghệ phù hợp cho các ứng dụng nghiên cứu
vật liệu kim loại đúc, kiểm tra chi tiết khuôn mẫu, chi tiết điện tử, chi tiết cơ khí
kim loại….
- Kết hợp chụp ảnh XRAY kỹ thuật số 2D và công nghệ chụp ảnh cắt lớp.
- ng phát ra tia X- RAY lưỡng cực 180Kv/ 15W.
- Hệ thống nhỏ gọn phù hợp với phòng thí nghiệm.
- Độ phóng đại 2D: 1.5→ 100 l̀n; độ phóng đại 3D: 1.25→ 160 LN.
- Kích thước nhỏ có thể phát hiện: 1µm; độ phân giải 3D < 2 µm.
- Kích thước nhỏ có thể phát hiện: 200nm; độ phân giải 3D < 500nm.
- Kích thước mẫu kiểm tra tối đa ( H X D ): 150 nm X 120 nm, điều khiển trên 5
trục.
- Khối lượng mẫu kiểm tra tối đa: 30 kg
- Chức năng tái tạo hình ảnh có kích thước và so sánh với bãn vẽ CAD tùy chọn.

Chương 1 GVHD:TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 4
Model v tome xL 450
- Hệ thống kiểm tra XRAY công nghệ phù hợp cho các ứng dụng nghiên cứu
vật liệu kim loại đúc, kiểm tra chi tiết khuôn mẫu, chi tiết điện tử, chi tiết cơ khí
kim loại….
- Kết hợp chụp ảnh XRAY kỹ thuật số 2D và công nghệ chụp ảnh cắt lớp.
- ng phát ra tia X- RAY lưỡng cực 300Kv/ 500W.
- Độ phóng đại 2D: 1.25→ 335 l̀n; độ phóng đại 3D: 1.25→ 200 LN.
- Kích thước nhỏ có thể phát hiện: 1µm; độ phân giải 3D < 2 µm.
- Kích thước mẫu kiểm tra tối đa ( H X D ): 600 nm X 500 nm, điều khiển trên 7
trục.
- Khối lượng mẫu kiểm tra tối đa: 50 kg
- Chức năng tái tạo hình ảnh có kích thước và so sánh với bãn vẽ CAD tùy chọn.


Hình 1.2 Các chi tiết máy do máy phát hiện các khuyết tật

Chương 1 GVHD:TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 5
1.2 Mh c tài
Đề tài nghiên cứu với mục đích chính là thiết kế và chế tạo thiết bị đo độ bọt
chi tiết đúc áp lực giao tiếp với máy tính theo nguyên lý Archimedes.
1.3 Nhim v c tài và gii h tài.
1.3.1 Nhim v c tài.

- Cách xác định độ bọt dựa vào nguyên lý Archimedes.
- Thiết kế và chế tạo thiết bị cơ khí.
- Cách viết giao diện trên ph̀n mềm Visual basic studio và giao tiếp máy tính
qua cổng COM (RS-232), nhằm tự động hóa quá trình tính toán.
1.3.2 Gii h tài.
Do đây là lĩnh vực tương đối mới mẻ đối với người nghiên cứu, có sự giới
hạn về tài chính, nên đề tài chỉ dừng lại việc xác định độ bọt của chi tiết đúc bằng
phương pháp đúc áp lực có khối lượng nhỏ hơn 3 kg.
1.4 u.
Để hoàn thành muc đích nghiên cứu, người thực hiện sử dụng chủ yếu phương
pháp nghiên cứu tài liệu.Với phương pháp này, người thực hiện tập trung đi vào các
vấn đề sau: tìm kiếm, tham khảo các tài liệu và trang web liên quan về các phương
pháp đo lường và kiểm tra độ bọt, tham khảo phương pháp lập trình với Visual
studio, giao tiếp máy tính thông qua cổng COM (RS-232).
Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 6


 LÝ THUYT
2.1 Hin trng k thut
2.1.1 Lch s phát tric
Những trường hợp về đúc áp lực đầu tiên đã thực hiện vào năm 1808. Năm
1849, một bằng sáng chế được trao cho Sturges về máy ép bằng tay đầu tiên dùng
để đúc máy in. Phương pháp sản xuất này đã được định hướng cho loại máy in của
20 năm sau, nhưng sự phát triển của các hình dạng khác nhau bắt đầu tăng nhanh
vào cuối thế kỷ. Vào năm 1882, những ứng dụng thương mại bao gồm những bộ
phận của máy hát và máy đếm tiền, được sản xuất hàng loạt với nhiều kiểu dáng đã
được bắt đầu vào những đầu thế kỷ 20.
Hợp kim đúc đầu tiên khi đó là các hợp chất khác nhau giữa thiếc và chì,
nhưng việc sử dụng chúng giảm dần với việc phát triển của hợp kim kẽm và hợp

kim nhôm vào năm 1914. Hợp kim Mangiê và hợp kim đồng nhanh chóng được
ứng dụng theo sau, và trước những năm 1930, nhiều hợp kim mới đã được ra đời và
được sử dụng cho đến ngày nay.
Quá trình đúc áp lực đã được phát triển trên cơ sở phương pháp đúc áp lực
thấp cho đến các kỹ thuật cao hơn bao gồm: đúc áp lực cao ( với áp lực hơn
300bar), đúc ép và đúc bán lỏng sẽ tạo ra các vật đúc có hình dáng cũng như bề mặt
tốt hơn.
2.1.2 Nguyên lý làm vic cc và chng v
Đúc áp lực là phương pháp chế tạo vật đúc có năng suất cao, có điều kiện tự
động hóa hoàn toàn, độ chính xác và độ bóng bề mặt vật đúc rất cao. Hiện nay sản
lượng các vật đúc được chế tạo bằng phương pháp đúc áp lực chiếm tỉ trọng tương
đối lớn trong các phương pháp đúc đặc biệt.
Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 7

2.1.2.1 Nguyên lý làm vic




Hình 2.1 Nguyên lý làm việc của đúc áp lực
Hình trên trình bày nguyên lý làm việc của phương pháp đúc áp lực : kim
loại lỏng được rót vào buồng ép 3 bằng cốc rót 10. Sau đó xilanh thủy lực 1 vận
hành, piston 2 ép kim loại lỏng điền đầy hốc khuôn 8. Toàn bộ quá trình điền đầy
khuôn xảy ra trong vòng vài phần mười đến vài phần trăm giây. Áp suất ép lên kim
loại mỏng có thể từ vài trăm đến vài nghìn bar. Sau khi vật đúc đông đặc, khuôn di
động 5 mang theo vật đúc rời khuôn cố định 4, sau đó vật đúc được đẩy ra khỏi
khuôn di động nhờ các chốt đẩy 6.
Quy trình đúc áp lực được chia làm 3 giai đoạn :
- Giai đoạn 1 : Trước khi điền đầy khuôn ( giai đoạn rót và kim loại chuyển

động trong buồng ép).
Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 8

- Giai đoạn 2 : Điền đầy khuôn.
- Giai đoạn 3 : Làm nguội trong khuôn.
2.1.2.2 Chng ca v
Chất lượng của vật đúc được đánh giá theo 4 chỉ tiêu cơ bản : độ chính xác về
kích thước, độ bóng bề mặt, độ sít chặt ( độ xốp), cơ tính.
a.  chính xác v c
Độ chính xác về kích thước của vật đúc phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, sau
đây là một số yếu tố cơ bản :
- Chất lượng gia công và lắp ráp khuôn.
- Độ kín giữa nửa khuôn động và nửa khuôn tĩnh trong quá trình kim loại
điền đầy hốc khuôn.
- Tính ổn định của quá trình công nghệ.
- Đặc điểm về cơ tính của hợp kim đúc,…
 bóng b mt
Độ bóng bề mặt của vật đúc phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng gia công bề
mặt khuôn. Việc mòn khuôn ảnh hưởng rất lớn đến độ bóng bề mặt vật đúc.
 xp
Độ xốp của vật đúc là do nguyên nhân : sự co rút của vật đúc, khí lẫn vào vật
đúc, Rỗ khí và bọt khí theo hình dạng bên ngoài không khác nhiều so với rỗ co.
Chúng không chỉ xuất hiện ở tâm vật đúc mà có thể ở gần lớp bề mặt. Những bọt to
làm giảm độ bền và độ sít chặt của vật đúc, bọt nhỏ tạo hiện tượng “ rộp” khi nung
vật đúc.
Bọt khí, ở một mức độ nhất định, làm hạn chế phạm vi sử dụng của phương
pháp đúc áp lực, đặc biệt với các hợp kim cần nhiệt luyện ở nhiệt độ cao.
Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 9


Cơ tính phụ thuộc nhiều vào chiều dày thành vật đúc. Điều này được giải
thích là do sự không đồng đều về cấu trúc theo tiết diện vật đúc.
2.1.3 Gii thiu mt s  bt

Đây là phương pháp xuất hiện sớm nhất nhưng hiệu quả của nó cũng không
kém so với các phương pháp hiện đại ra đời sau này. Trong phương pháp này, như
hình 2.2, mẫu đo được nhúng vào chất lỏng đã biết trước khối lượng riêng và ở
nhiệt độ xác định, bằng cách đo lường lực đẩy Archimedes thì thể tích của vật đo
được xác định.



Hình 2.2 Thí nghiệm của phương pháp Archimedes
Dụng cụ thí nghiệm bao gồm một cân cơ khí hay cân điện để treo mẫu đo và
nhúng nó vào bể chứa chất lỏng. Sợi dây để treo vật đo từ cân tới bể chứa chất lỏng
phải đủ mỏng và đảm bảo về chiều dài, để không ảnh hưởng đền kết quả đo vật
mẫu.
Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 10

Các lỗ trống trong mẫu đo bao gồm 2 loại : lỗ trồng kín và lỗ trống hở. Tùy
thuộc vào kích thước của chúng mà chất lỏng dùng trong thí nghiệm có thể khuếch
tán vào trong vật đo hay không. Trong một vài trường hợp, chất lỏng thí nghiệm
không thế ngấm vào các lỗ trống do đó là lỗ trống kín. Đối với các vật liệu xốp hay
Polyme thì có những khe hở tách biệt nhau do mật độ mạng dày đặc. Hầu hết các lỗ
trống là các lỗ trống kín. Đối với các chất hữu cơ do mạng tinh thể của chúng linh
hoạt nên các lỗ trống hình thành là các lỗ trống hở, nhưng trong thực tế do phân tử
của không khí nhỏ hơn nên vẫn có sự hình thành các lỗ trống kín bên trong do

không khí tạo ra.


Hình 2.3 Các dạng lỗ khí
Bên cạnh những ưu điểm, phương pháp Archimedes cũng có những hạn chế
nhất định như : khó khăn trong việc kiểm tra những chi tiết đúc có kích thước lớn,
chỉ có kết quả hữu hiệu khi được tiến hành trong phòng thí nghiệm,… Để khắc phục
những hạn chế trên nên các phương pháp đo lường và kiểm tra khác đã được ra đời.
2.1.3 b cng ca vt lõm b mt (
Hardness Indentation )
Bulychev và Alkhin đã phát triển một phương pháp kiểm tra độ bọt bằng
cách sử dụng các thông số của phương pháp đo độ cứng thông qua vết lõm. Phương
pháp này có thể giúp cho ta đánh giá cả độ bọt khí và những đặc tính về sự phân bố
kích thước của các lỗ khí. Việc đánh giá độ bọt dựa trên khả năng chịu nén và
Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 11

modul đàn hồi của vật liệu. Thông qua những thông số trong quá trình nén người ta
xác định mối liên hệ với độ bọt của vật liệu. Những thông số này không những phụ
thuộc vào sự phân bố kích thước của các lỗ khí. Phương pháp này tạo ra những
thuận lợi cho việc kiểm tra độ bọt và cả việc đo cơ tính của vật liệu cùng một lúc.
Toàn bộ thuộc tính của một vật liệu phức tạp có thể xác định thông qua một mẫu
thử.
      bt b   n t ( Scanning
Electron Microscopy)
Là phương pháp kiểm tra độ bọt thông qua quá trình xử lý ảnh. Thiết bị bao
gồm kính hiển vi điện tử và một máy chụp ảnh X quang. Hình sau sẽ biểu diễn chi
tiết tiết diện của mô hình 3D được chụp lại bằng phương pháp này.

Hình 2.4 nh chụp lỗ khí

nh được xử lý bằng cách tô bóng ở mức độ cao hay trung bình phụ thuộc
vào độ rõ nét của ảnh. Sau đó căn cứ vào tỉ lệ giữa 2 màu đen trắng trên ảnh mà
máy tính tính toán ra độ bọt của chi tiết.
Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 12

 bt bt s ( Direct Digital Method )
Để đáp ứng cho nhu cầu xác định chính xác độ bọt của những vật ( chi tiết)
nhỏ, có khối lượng cỡ 1 gam thì phương pháp dùng cảm biến đo độ bọt đã được ra
đời. Phương pháp này sử dụng một cảm biến điện có độ tự cảm biến điện dung có
độ tự cảm phụ thuộc vào tinh thể của vật đo, tần số phụ thuộc vào thể tích vật đo.
Với phương pháp này, việc xác định độ bọt của vật đo chính xác hơn rất nhiều so
với các phương pháp trước đây, cụ thể là đo được độ bọt thay đổi trong vòng nhỏ
hơn 0.1% với phạm vi nhiệt độ thay đổi từ 10 30 .
2.1.4 Hin trng k thut  Vit Nam
Nhìn chung nền công nghệ đúc nói chung và đúc áp lực nói riêng ở nước ta
hiện nay còn khá lạc hậu, kém phát triển so với thế giới cũng như các nước trong
khu vực vì thế chất lượng của các sản phẩm làm ra chưa đảm bảo, tỉ lệ phế phẩm
còn nhiều. Cụ thể ngành đúc áp lực ở Việt Nam hiện nay đang gặp phải một số vấn
đề khó khăn như sau: máy móc, thiết bị chưa được đầu tư đúng mức; các phòng thí
nghiệm chưa đảm bảo việc kiểm tra chất lượng sản phẩm một cách tốt nhất; đội ngũ
kỹ thuật phục vụ đúc được đào tạo đúng bài bản qua các trường lớp mà họ chỉ học
hỏi kinh nghiệm của những người đi trước kết hợp với làm việc theo nhận xét, phán
đoán theo cảm tính chủ quan mà chưa có tiêu chí rõ ràng, cụ thể.Vì thế, vấn đề cần
thiết hiện nay để nâng cao chất lượng sản phẩm đúc áp lực là phải kết hợp các yếu
tố như: đầu tư máy móc hiện đại, trang bị đầy đủ các dụng cụ thí nghiệm, các thiết
bị kiểm tra, đo lường chất lượng cần thiết cũng như đào tạo kỹ thuật đúc áp lực
chuyên nghiệp.

Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 13

 bt theo nguyên lý Archimedes
 bt
a. Khng chi tit trong không khí
Ta có:

LL
m .g = P-A= m.g-V.ρ .g
(2.2.1)
Trong đó:
m
L
: Khối lượng chi tiết trong môi trường không khí.
m: Khối lượng chi tiết trong môi trường chân không.
A: Lực đẩy Archimed trong không khí.
P: Trọng lượng trong môi trường chân không.

L
: Khối lượng riêng của không khí.
V: Thể tích chi tiết.
Từ (2.2.1)
LL
m = m +V.ρ
(2.2.2)

b. Khng chi tit trong cht lng
Tương tự như trên ta có:

FF
m = m +V.ρ
(2.2.3)
Trong đó:
m
F
: Khối lựơng chi tiết trong môi trường chất lỏng.

F
: Khối lượng riêng của chất lỏng.
Từ (2.2.2) và (2.2.3)

Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 14

L L F F
LF
FL
m +V.ρ = m +V.ρ
m - m
V =
ρ - ρ


(2.2.4)
Từ (2.2.2) và (2.2.4)

LF
LL
FL
L F F L
FL
m - m
m = m + .ρ
ρ -ρ
m.ρ - m .ρ
m=
ρ - ρ


(2.2.5)
Từ (2.2.4) và (2.2.5) ta nhận được khối lượng riêng của chi tiết:
L F F L
LF
LL
F L L
L F L F
L
F L L
LF
m
ρ =
V
m.ρ - m .ρ
ρ =
m - m
mm

ρ = ρ . - ρ . + ρ
m - m m - m
m
ρ = .(ρ - ρ ) + ρ
m -m



(2.2.6)
c. Th tích b bt
Ta có : m
tinh
= m
lt
– m
V bot khi


0H
H
0
ρ.V = ρ .(V-V )
ρ
V = (1- ).V
ρ


(2.2.7)
Trong đó:


0
: Khối lượng riêng của hợp kim tính theo lý thuyết.
V
H
: Thể tích bọt khí.
Từ đó ta tính được độ bọt V
p
:
P
0
ρ
V = (1- ).100%
ρ
(2.2.8)

Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 15

2.2.2 Tính sai s
a. Sai s th tích
LF
FL
3
LF
L
F
L F F
L F F
LF
L F F

2
F F F
LF
L F F
FF
m - m
V=
ρ - ρ
m - m
V(ρ = 0.000129g/cm )
ρ
V V V
ΔV = . Δm + . Δm + . Δρ
mmρ
m - m
11
ΔV Δm + Δm + Δρ
ρ ρ ρ
m - m
1
ΔV= Δm + Δm + Δρ
ρρ

  

  






(2.2.9)
b. Sai s khng riêng ca chi tit
2
2
.( )
.
( ) ( )
()
. . .
()
L
F L L
LF
L
F
LF
L F F
L F F
F F L F L
L F F
L F L F L F
F L F L
F L L F F
L F F
m
mm
m
mm
mm

mm
m m m
mm
m m m m m m
m m m
m m m m
mm
   

  







  



  
       
  
      
  


      




(2.2.10)
c. Sai s cho th tích bt khí
Ta có:
0
0
0
0
2
0 0 0
0
0
00
1.
. . .
1
H
H H H
H
VV
V V V
VV
V
VV
V
V
V
V







  








  
       
  

       





      




(2.2.11)