Chương 1 GVHD:TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng 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. - Ống phát ra tia X- RAY lưỡng cực 300Kv/ 500W.
- Độ phóng đại 2D: 1.25→ 335 lần; độ phóng đại 3D: 1. - 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.2 Các chi tiết máy do máy phát hiện các khuyết tật HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 4 Luan van Chương 1 GVHD:TS.
Huỳnh Nguyễn Hoàng 1.2 Mục đích của đề 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.3 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài.1 Nhiệm vụ của đề 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 phần mềm Visual basic studio và giao tiếp máy tính qua cổng COM (RS-232), nhằm tự động hóa quá trình tính toán.2 Giới hạn đề 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.4 Phƣơng pháp nghiên cứu. 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). HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 5 Luan van Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hiện trạng kỹ thuật 2.1 Lịch sử phát triển đúc áp lực 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 Nguyên lý làm việc của đúc áp lực và chất lƣợng vật đúc 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. HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 6 Luan van Chương 2 GVHD: TS.
Huỳnh Nguyễn Hoàng 2.1 Nguyên lý làm việc 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). HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 7 Luan van Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng - Giai đoạn 2 : Điền đầy khuôn.
- Giai đoạn 3 : Làm nguội trong khuôn.2 Chất lƣợng của vật đúc 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. Độ chính xác về kích thƣớc 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,… b. Độ bóng bề mặt 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. Độ xốp 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.
HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 8 Luan van Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng d. Cơ tính 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.3 Giới thiệu một số phƣơng pháp kiểm tra đánh giá và đo lƣờng độ bọt 2.1 Phƣơng pháp Archimedes 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.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. HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 9 Luan van Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng 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.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 Phƣơng pháp kiểm tra độ bọt thông qua độ cứng của vết lõm bề mặt ( 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 HVTH: Huỳnh Thanh Tuấn Trang 10 Luan van Chương 2 GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng 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.3 Phƣơng pháp kiểm tra độ bọt bằng máy quét điện tử ( 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.4 Ảnh chụp lỗ khí Ảnh được xử lý bằng cách tô bóng ở mức độ cao hay trung bình phụ thuộc vào độ rõ nét của ảnh.