Chưa có sản phẩm trong giỏ hàng.
Nghiên cứu Khoa học
Nghiên cứu sản xuất dầu bôi trơn cho quá trình đúc nhôm kim loại
08
Th6
Th6
RESEARCH ON PRODUCTION OF LUBRICANT OILS FOR ALUMINIUM CASTING PROCESS
TS. Đinh Văn Kha, ThS. Dương Thị Hằng, Nguyễn Hữu Tùng
Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam
Abstract
In the recent times, the increasing applications of aluminum in industries and life lead to the variety development of aluminum casting technologies that require new lubricants which are environmentally friendly and meet the modern technical standards. This paper presents the manufacturing technology of lubricating oils using for aluminum casting process based on mineral oils, synthetic oils, vegetable oils combined with the solid lubricants. Simultaneously, we synthesized butyl oletate and selected of 2191 graphite to use as shear additives with high efficiency in reduce friction, wear and extreme pressure for prepared oils. Optimum contents of butyl oleate and 2191 graphite in prepared oils are 8-10% and 1-3% by weight, respectively. The results from practical tests of the prepared lubricants show that these oils can replace for the same imported lubricants on aluminium production base.
I. MỞ ĐẦU
Hiện nay, nhôm và các hợp kim của nhôm đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp, quốc phòng và trong đời sống. Sự gia tăng ứng dụng của “kim loại có cánh” khiến công nghệ đúc nhôm ngày càng phát triển [1]. Cùng với sự đa dạng của các phương pháp đúc nhôm kèm theo sự phát triển của các hợp chất bôi trơn cho quá trình này nhằm đáp ứng các yêu cầu bôi trơn riêng của từng quá trình đúc.
Trước đây trong công nghệ đúc người ta thường sử dụng các bột ép là các chất trợ trượt. Tuy nhiên các loại bột ép này mới chỉ đảm bảo được khả năng tách khuôn còn chức năng bôi trơn, làm mát, góp phần hóa rắn kim loại là không đáng kể. Có thể dùng các dầu thực vật thay thế cho bột ép, dầu này khi tiếp xúc với vật liệu đúc nóng sẽ tạo ra một lớp trượt có chứa hydrocacbon và có tác dụng tách khuôn và thanh kim loại đã hóa rắn, tuy nhiên dùng các dầu này thì giá thành cao, khi tác dụng sẽ tạo khói mạnh và có mùi khó chịu [2].
Để cải thiện và khắc phục các hạn chế trên, đã có nhiều hướng nghiên cứu được tiến hành trong đó sử dụng dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp, dầu thực vật kết hợp với các chất bôi trơn rắn là một trong những hướng nghiên cứu có tính ứng dụng cao và thân thiện với môi trường [3,4].
Bài báo này trình bày quy trình sản xuất dầu bôi trơn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật của quá trình đúc các chi tiết, thiết bị, máy móc làm bằng nhôm kim loại, đáp ứng phần nào nhu cầu tiêu thụ trong nước, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu quả kinh tế.
II. THỰC NGHIỆM
II.1. Khảo sát lựa chọn dầu gốc
Dự kiến pha chế dầu tách khuôn cho quá trình đúc nhôm gồm có: loại có độ nhớt thấp (<50cSt ở 40oC) và trung bình (~90cSt ở 40oC) sử dụng cho các quá trình đúc các chi tiết đơn giản, nhỏ, kích thước khuôn nhỏ, áp lực thấp; và loại có độ nhớt cao (>180cSt ở 40oC) cho các quá trình đúc liên tục các chi tiết lớn, thiết kế cầu kỳ, kích thước khuôn lớn;
Với định hướng trên, dầu gốc của dầu đúc nhôm pha chế sẽ được tổ hợp từ các loại dầu có độ nhớt thích hợp bao gồm: dầu gốc khoáng SN150 và SN 500, dầu tổng hợp dimetyl silicon có độ nhớt cao cùng dầu thực vật gồm dầu lạc và dầu đỗ tương.
II.2. Lựa chọn phụ gia trợ trượt
a. Tổng hợp este butyl oleat
Các este axit béo là các tác nhân trợ trượt, giảm mài mòn quan trọng đã được dùng pha chế các chất tách khuôn từ lâu, đặc biệt là các este của axit steric, axit oleic. Các butyl este axit béo là các chất bôi trơn rất tốt, có thể dùng làm phụ gia chống mài mòn [6,7]. Để dễ hòa tan và đảm bảo khả năng tương hợp với dầu thực vật sử dụng, tiến hành tổng hợp butyl este của axit oleic làm tác nhân trợ trượt cho dầu tách khuôn pha chế.
Tiến hành quy trình tổng hợp butyl oleat với các điều kiện: tỉ lệ mol n-butanol:axit oleic = 2:1; xúc tác: p-toluen sulfonic axit, tỉ lệ axit oleic: xúc tác = 1:0,15 trong thời gian 2h ở nhiệt độ 110-115oC. Sau phản ứng tách lấy sản phẩm là este butyl oleat ở lớp trên. Rửa sản phẩm nhiều lần bằng nước nóng, cất loại bỏ nước và dung môi lôi cuốn. Hiệu suất phản ứng là 97,88% được tính theo số mol este butyl oleat thu được, theo công thức:
(%)
b. Graphit
Graphit lựa chọn để gia công pha chế dầu tách khuôn là loại thương phẩm Graphit 2191 nhập khẩu từ Pháp. Cơ chế tác dụng: khi áp suất đủ cao thì các hạt graphit sẽ tạo thành các con lăn hữu ích làm giảm ma sát. Graphit sử dụng có tỷ trọng: 1,75, kích thước hạt trung bình: 15μm, độ cứng: 80 (L) Rockwell.
Graphit 2191 có cỡ hạt khá lớn, để sử dụng pha chế dầu tách khuôn cần được nghiền cơ học tạo cỡ hạt nhỏ hơn để phân tán tốt cho dầu, đảm bảo tính ổn định của dầu trong quá trình sử dụng và bảo quản. Thiết bị gia công nghiền sử dụng là máy nghiền bi ceramic đĩa đứng, ký hiệu VF-S9 TOSHIBA, tốc độ có thể điều chỉnh từ 0¸5000 vòng/phút.
II.3. Lựa chọn các phụ gia khác
– Phụ gia ức chế oxi hóa: Trong thành phần dầu pha chế có sử dụng dầu thực vật và một số phụ gia mài mòn, chất hoạt động bề mặt; dầu pha chế có thể hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt (nhiệt độ, áp suất cao, có sự tiếp xúc với các kim loại) nên cần có phụ gia ức chế oxi hóa. Ionol (2,6- di-tert-butyl-para-cresol) là loại phụ gia ức chế oxi hóa phổ biến, thường được dùng trong pha chế dầu bôi trơn với hàm lượng từ 0,2-0,5% khối lượng.
– Phụ gia ức chế ăn mòn kim loại: Dầu pha chế hoạt động trong môi trường có thể có nước (dầu dùng ở dạng nhũ), ở nhiệt độ và áp suất cao, có mặt nhiều tác nhân ăn mòn kim loại, vì vậy cần có phụ gia ức chế ăn mòn (UCAM). Phụ gia UCAM sử dụng là amit của axit béo và diphenylamin (dạng rắn, tonóng chảy = 110¸112oC, hàm lượng nitơ: 0,33%, không tan trong nước, tan hoàn toàn trong benzen và dầu khoáng). Hàm lượng phụ gia UCAM amit thường sử dụng cho dầu bôi trơn từ 0,5-1% khối lượng sẽ cho hiệu quả ức chế ăn mòn tốt [5].
– Phụ gia tạo nhũ: Chất hoạt động bề mặt loại tạo nhũ, bền nhũ sẽ phân tán nhanh chóng dầu trong nước, giúp cho hệ phân tán được bền vững đảm bảo tuổi thọ sử dụng của sản phẩm pha chế. Lựa chọn phụ gia tạo nhũ cho dầu pha chế là axit oleic được sunfonat hóa (loại anion). Đối với dầu tách khuôn cho đúc liên tục loại đặc (dùng ở dạng neat) cần sử dụng tác nhân phân tán nhằm đảm bảo sự phân tán của chất bôi trơn rắn trong dầu gốc khoáng và dầu silicon. Lựa chọn chất phân tán thương mại loại alkanolamit mạch dài (loại không ion) làm phụ gia trợ phân tán. Hàm lượng phụ gia tạo nhũ và tác nhân trợ phân tán thường sử dụng là 2-5% khối lượng.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
III.1. Lựa chọn dầu gốc
* Dầu gốc khoáng:
Dầu SN 150 và dầu SN 500 là dầu có độ nhớt trung bình, chúng thường được sử dụng để pha chế dầu gia công kim loại, dầu thủy lực, dầu công nghiệp.
Bảng 1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng của các dầu SN150, SN500
TT | Chỉ tiêu chất lượng | Phương pháp | Đơn vị | Kết quả | |
SN 150 | SN 500 | ||||
1 | Độ nhớt ở 40oC | ASTM D 445 | cSt | 38,27 | 99,23 |
2 | Độ nhớt ở 100oC | ASTM D 445 | cSt | 5,98 | 10,93 |
3 | Chỉ số độ nhớt | ASTM D 2270 | – | 99 | 94 |
4 | Nhiệt độ chớp cháy cốc hở | ASTM D 92 | oC | 194 | 225 |
5 | Hàm lượng nước | ASTM D 95 | % kl | – | – |
6 | Tạp chất cơ học | ASTM D 473 | % kl | – | – |
7 | Chỉ số axit tổng | ASTM D 664 | mgKOH/g | 0,02 | 0,02 |
8 | Ăn mòn đồng | ASTM D 130 | – | 1a | 1a |
9 | Tỉ trọng | ASTM D 1298 | – | 0,856 | 0,882 |
10 | Độ màu | ASTM D 1500 | – | 1,0 | 1,5 |
11 | Độ tạo bọt ở 93,5oC | ASTM D 892 | ml/ml | 50/0 | 50/0 |
12 | Hàm lượng lưu huỳnh | ASTM D 4294 | % kl | 0,17 | 0,24 |
* Dầu tổng hợp: Dầu tổng hợp dimetyl silicon sử dụng cho pha chế dầu tách khuôn loại đặc, sử dụng ở dạng neat.
Bảng 2. Chỉ tiêu chất lượng của dầu tổng hợp dimetyl silicon
| TT | Chỉ tiêu chất lượng | Phương pháp | Đơn vị | Kết quả |
1 | Vẻ bề ngoài | – | – | Chất lỏng nhớt trong suốt không màu |
2 | Tỉ trọng ở 25oC | ASTM D1298 | – | 0,97 |
3 | Độ nhớt ở 40oC | ASTM D 445 | cSt | 290,50 |
4 | Độ nhớt ở 100oC | ASTM D 445 | cSt | 30,87 |
5 | Chỉ số độ nhớt | ASTM D 2270 | – | 145 |
6 | Nhiệt độ rót | ASTM D97 | oC | – 45 |
7 | Nhiệt độ chớp cháy cốc hở | ASTM D 92 | oC | 301 |
* Dầu thực vật
Tiến hành phân tích thử nghiệm để lựa chọn loại dầu thích hợp cho dầu tách khuôn pha chế từ dầu lạc và dầu đỗ tương là hai loại dầu phổ biến ở Việt Nam.
Bảng 3. Thành phần, tính chất của dầu lạc và dầu đỗ tương
| TT | Thành phần/tính chất | Phương pháp | Dầu lạc | Dầu đỗ tương |
1 | Chỉ số axit, mg KOH/g | TCVN 2639-78 | 1,5 | 8,7 |
2 | Chỉ số Iot, mg I2/g | TCVN 2634-78 | 87 | 127 |
3 | Độ nhớt ở 40oC, cSt | ASTM D 445 | 45,48 | 44,34 |
4 | Độ nhớt ở 100oC, cSt | ASTM D 445 | 8,05 | 8,11 |
5 | Chỉ số độ nhớt | ASTM D 2270 | 151 | 158 |
6 | Điểm chớp cháy, oC | ASTM D 92 | 303 | 288 |
7 | Điểm đông đặc, oC | ASTM D 97 | – 6 | – 6 |
Từ các kết quả phân tích tính chất hóa lý ở trên, hai loại dầu thực vật nghiên cứu có chỉ số độ nhớt rất cao, đều trên 150. Điểm chớp cháy khá cao, đều trên 250oC; nhiệt độ đông đặc rất thấp nghĩa là các tính chất nhiệt độ thấp tốt, ưu việt hơn hẳn so với dầu gốc khoáng.
* Phân tích thử nghiệm lựa chọn dầu thực vật:
Tiến hành phép thử độ bền oxi hóa theo các phương pháp IP 306 để lựa chọn dầu thực vật, có đối chứng với dầu gốc khoáng SN150.
Bảng 4. Kết quả thử nghiệm độ bền oxi hóa
SN 150 | Dầu lạc | Dầu đỗ tương | |
| IP 306 | |||
| Chỉ số axit, mg KOH/g | 0,21 | 5,64 | 22,5 |
| Hàm lượng cặn, % khối lượng | 0,06 | 0,11 | 0,15 |
Từ kết quả phân tích trên nhận thấy, dầu gốc khoáng có khả năng bền oxi hóa tốt hơn so với dầu thực vật. Độ bền oxi hóa của dầu lạc tốt hơn của dầu đỗ tương, do đó lựa chọn dầu lạc cho pha chế dầu tách khuôn. Tiến hành pha dầu lạc trong các loại dầu gốc khoáng để thử khả năng tan với hàm lượng 15% khối lượng cho kết quả tan hoàn toàn và sau thời gian 01 tháng không thấy có phân lớp, chứng tỏ dầu lạc nghiên cứu đáp ứng được yêu cầu pha chế khi dùng ở dạng hỗn hợp với dầu gốc khoáng.
III.2. Lựa chọn phụ gia trợ trượt
Lựa chọn phụ gia trợ trượt nghiên cứu là este butyl oleat tổng hợp và bột graphit. Các thông số kỹ thuật điển hình của este butyl oleat tổng hợp được thể hiện trong bảng 5.
Bảng 5. Thông số kỹ thuật điển hình của axit oleic và butyl oleat tổng hợp
TT | Tên chỉ tiêu | Axit oleic | Phụ gia Butyl oleat |
1 | Tỉ trọng | 0,898 | 0,869 |
2 | Độ nhớt động học ở 40oC, cSt | – | 5,1 |
3 | Chỉ số axit, mg KOH/g | 181 | 3,8 |
4 | Chỉ số iốt, mg Iốt/100g | 105 | – |
5 | Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, oC | – | 188 |
6 | Nhiệt độ đông đặc, oC | +18 | -24 |
7 | Khả năng tan | – | Tan trong cồn, không tan trong nước |
Nhận xét: Sản phẩm este thu được có chỉ số axit khá cao (3,8 mgKOH/g) chứng tỏ còn lẫn axit oleic nguyên liệu chưa phản ứng. Tuy nhiên với hàm lượng dự kiến sử dụng là < 15% khối lượng và trong thành phần dầu tách khuôn có phụ gia ức chế ăn mòn hoàn toàn ngăn ngừa được tác hại của axit và các hợp chất có tính axit gây ra. Vì vậy có thể sử dụng ngay sản phẩm este sau khi cất đuổi nước và dung môi làm phụ gia mà không cần tinh chế sâu hơn.
Để lựa chọn được loại phụ gia có tác dụng trợ trượt với hàm lượng thích hợp, tiến hành pha chế riêng lẻ các phụ gia trên trong các loại dầu gốc, sau đó xác định các chỉ tiêu liên quan đến khả năng bôi trơn, giảm mài mòn là độ mài mòn và tải trọng hàn dính trên máy bốn bi.
Bảng 6. Kết quả xác định độ mài mòn và tải trọng hàn dính trên máy bốn bi
TT | Mẫu dầu thử nghiệm | Đường kính trung bình vết mài mòn, mm | Tải trọng hàn dính, N | ||
Dầu gốc | Phụ gia trợ trượt | Hàm lượng phụ gia, % kl | |||
1 | Dầu SN 150 | – | – | 1,46 | 900 |
2 | Dầu SN 500 | – | – | 1,28 | 1.300 |
3 | Dầu silicon | – | – | 0,92 | 1.350 |
4 | Dầu lạc | – | – | 1,12 | 1.450 |
5 | Dầu SN500 | Butyl oleat | 5 | 1,01 | – |
6 | 10 | 0,86 | 1.840 | ||
7 | Graphit 2191 | 1 | 1,07 | 2.680 | |
8 | 5 | 0,68 | 3.800 | ||
9 | 10 | 0,60 | – | ||
10 | Dầu silicon | Graphit 2191 | 1 | 0,71 | 3.800 |
11 | 3 | 0,63 | 4.200 | ||
Nhận xét: qua các kết quả thử nghiệm trên nhận thấy:
– Các dầu gốc khoáng có khả năng giảm ma sát và chịu cực áp kém hơn dầu thực vật. Với các tính năng này thì dầu tổng hợp silicon là tốt nhất;
– Cả 2 loại phụ gia trợ trượt (gồm butyl oleat, graphit 2191) đều phát huy được hiệu quả trong dầu khoáng, cải thiện tính năng giảm ma sát, mài mòn của dầu khoáng, trong đó graphit đặc biệt làm tăng khả năng chịu cực áp của dầu khoáng và cả dầu tổng hợp. Butyl oleat làm thay đổi không nhiều khả năng chịu cực áp của dầu khoáng.
III.3. Đơn pha chế và đánh giá chất lượng dầu tách khuôn pha chế
Qua một loạt các thí nghiệm khảo sát thành phần dầu gốc và các phụ gia đã thiết lập được đơn pha chế 03 loại dầu tách khuôn có thể ứng dụng cho các quá trình đúc nhôm khác nhôm (bảng 7).
Bảng 7. Đơn pha chế 03 loại dầu tách khuôn
TT | Thành phần | Dầu TK1 | Dầu TK2 | Dầu TK3 |
1 | Dầu gốc SN 150, % kl | 66,3 | – | – |
2 | Dầu gốc SN 500, % kl | 15,0 | 69,5 | 45,0 |
3 | Dầu lạc, % kl | 8,0 | 13,0 | – |
4 | Dầu silicon, % kl | – | – | 47,0 |
5 | Phụ gia butyl oleat, % kl | 8,0 | 10,0 | – |
6 | Phụ gia Graphit 2191, % kl | – | 1,0 | 3,0 |
7 | Ionol, % kl | 0,2 | 0,5 | 0,5 |
8 | Phụ gia diphenylamit, % kl | 0,5 | 1,0 | 2,0 |
9 | Phụ gia tạo nhũ, % kl | 2,0 | 5,0 | – |
10 | Tác nhân trợ phân tán, % kl | – | – | 2,5 |
| Tổng | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
Dầu lạc được dùng với hàm lượng 8-10% khối lượng để tăng các tính năng nhiệt nhớt, độ bôi trơn cho dầu thành phẩm. Một ưu điểm nữa là dùng dầu lạc dẫn đến việc có thể giảm lượng phụ gia bôi trơn, chống mài mòn như một loại phụ gia trợ trượt cho dầu thành phẩm. Các chỉ tiêu chất lượng của 3 dầu tách khuôn pha chế được trình bày trong bảng 8.
Bảng 8. Các thông số chất lượng của 03 dầu tách khuôn pha chế
TT | Thông số chất lượng | Phương pháp | Dầu TK1 | Dầu TK2 | Dầu TK3 |
1 | Tỉ trọng | ASTM D 1298 | 0,863 | 0,879 | 0,99 |
2 | Độ nhớt ở 40oC, cSt | ASTM D 445 | 38,71 | 90,06 | 215,63 |
3 | Độ nhớt ở 100oC, cSt | ASTM D 445 | 6,01 | 10,63 | 22,80 |
4 | Chỉ số độ nhớt | ASTM D 2270 | 98 | 101 | 129 |
5 | Nhiệt độ chớp cháy, oC | ASTM D 92 | 192 | 222 | 243 |
6 | Ăn mòn đồng | ASTM D 130 | 1a | 1a | 1a |
7 | Điểm đông đặc, oC | ASTM D 97 | -3 | – 6 | – 18 |
8 | Hàm lượng nước, %V | ASTM D 95 | 0 | 0 | 0 |
9 | Tạp chất cơ học, %kl | ASTM D 473 | 0 | 0 | 0 |
10 | TAN, mg KOH/g | ASTM D 664 | 3,2 | 4,1 | 0,5 |
11 | Độ bền oxi hóa, phút | ASTM D 525 | 2.580 | 2.740 | 3.530 |
12 | Tải trọng hàn dính, N | ASTM D 2783 | – | – | 4.360 |
| 5% kl trong nước | |||||
13 | Ăn mòn gang | IP 125/82/1994 | (-) | (-) | – |
14 | Ăn mòn đồng | ASTM D 130 | 1a | 1a | – |
15 | Độ bền nhũ | IP 263/70/1994 | Đạt | Đạt | – |
16 | pH (5%) | ASTM D 1287 | 7,5 | 7,3 | – |
17 | TAN, mgKOH/g | ASTM D 664 | 0,01 | 0,01 | – |
Ghi chú: (-) là không ăn mòn
Các mẫu dầu pha chế có nhiệt độ chớp cháy, chỉ số độ nhớt cao, chỉ số axit thấp, không gây ăn mòn kim loại trong tất cả các phép thử thống kê ở trên. Độ bền oxi hóa rất cao, đặc biệt dầu TK3 chứng tỏ khả năng bền hóa học của dầu và khả năng ức chế chống oxi hóa, chống ăn mòn cho kim loại. Tải trọng hàn dính của TK3 cũng rất cao đảm bảo yêu cầu cần thiết của dầu tách khuôn trong điều kiện nguyên công khắc nghiệt.
Mẫu dầu TK1 và TK2 có thể sử dụng ở dạng tạo nhũ với nước với nhiều tỉ lệ khác nhau tùy theo từng ứng dụng cụ thể. Các kết quả thử với tỉ lệ pha trong nước 5% khối lượng cho thấy: cả hai loại dầu này đều không gây ăn mòn kim loại đen và kim loại màu, có độ bền nhũ đạt yêu cầu, pH trung tính và chỉ số axit rất thấp.
III.4. Thử nghiệm các dầu pha chế tại cơ sở
Các dầu tách khuôn được tiến hành thử nghiệm tại cơ sở như sau:
a. Kết quả thử tại Công ty TNHH Cơ khí và Thương mại Hồng Phi:
Dầu tách khuôn đang được sử dụng trên dây chuyền đúc nhôm liên tục tại công ty là dầu Bestril AG 80, là loại dầu graphit (độ nhớt ở 40oC là 293 cSt) của hãng Brugarolas. Dầu tách khuôn TK3 được sử dụng thử nghiệm thay thế cho dầu AG 80 ở dạng không pha. Kết quả:
– Tách khuôn tốt, không làm ảnh hưởng đến băng chuyền, tốc độ ra sản phẩm;
– Bề mặt nhôm thành phẩm sạch, bóng, không bị dính bám cặn hay tạp chất;
– Theo dõi bề mặt nhôm sau 2 tuần có đối chứng với nhôm được đúc dùng dầu AG 80 nhận thấy không có sự khác biệt, bề mặt nhôm không có dấu hiệu bị ăn mòn, bị rỗ hay bị mốc. Bề mặt khuôn sạch, róc;
– Lượng tiêu hao dầu tương tự dầu Bestril AG 80.
Kết luận: có thể dùng dầu TK3 thay thế dầu Bestril AG 80 đang sử dụng. Tính toán sơ bộ về chi phí sản xuất thì giá bán dự kiến của dầu TK3 pha chế chỉ chiếm khoảng 70% giá bán của dầu Bestril AG 80 nhập ngoại.
b. Kết quả thử tại Công ty TNHH Trường Lực
Công ty TNHH Trường Lực sử dụng công nghệ đúc áp lực hợp kim nhôm. Chất phủ khuôn đúc nhôm được sử dụng là dòng sản phẩm Dycote của Hãng Foseco Nhật Bản, có thành phần chính là TiO2 hoặc Graphit pha trong dung môi và phụ gia. Các chất này ở dạng bột nhão (paste) được pha với nước tinh khiết theo tỉ lệ 1:2 rồi được phun vào khuôn trước khi đúc.
Dầu tách khuôn TK2 đề xuất thử nghiệm ở dạng nhũ pha trong nước với tỉ lệ 1:2. Tuy nhiên sau khi kiểm tra sơ bộ, cán bộ kỹ thuật của nhà máy yêu cầu thử ở tỉ lệ pha 1:1 với nước tinh khiết và được phun bằng súng phun lên bề mặt khuôn đã gia nhiệt. Kết quả:
– Trạng thái tia hóa chất khi phun bằng súng phun: hóa chất ra đều thành tia liên tục nhỏ đều, không bị tòe, không làm tắc súng phun trong quá trình phun phủ;
– Bề mặt khuôn sau phủ lần 2 có độ nhám mịn đều, không nhám sùi, không mỏng quá;
– Sau khi đúc, bề mặt sản phẩm không có cặn, không bị ố, khuôn không dính nhôm, không bị biến dạng, không nứt, sứt vỡ bất thường;
– Tỉ lệ tiêu hao: lượng dầu nhũ sử dụng là tương đương nhưng do tỉ lệ pha loãng với nước của dầu TK2 ít hơn nên thực tế tiêu hao TK2 nhiều hơn so với sản phẩm Dycote.
Như vậy, sản phẩm đúc và khuôn khi sử dụng dầu TK2 so với các hệ phun phủ đang dùng tại nhà máy trong quá trình đúc và theo dõi sau 4 tuần thử nghiệm không có sự khác biệt. Giá thành sản phẩm Dycote Nhật Bản cao hơn so với giá thành sơ bộ dầu TK2 tới 65-70%.
Trong giai đoạn cắt và xử lý sản phẩm sau đúc của Công ty Trường Lực đang gặp vấn đề: dầu diesel được dùng làm mát và bôi trơn cho quá trình cắt nhưng dầu này khi phun áp lực vào lưỡi dao cắt lại gây mùi, lượng tiêu hao lớn, sản phẩm sau cắt có xuất hiện vết ố trên bề mặt. Nhóm tác giả đã đề xuất dùng dầu TK1 ở dạng neat thay cho dầu diesel để làm mát và bôi trơn cho lưỡi cưa. Kết quả dầu TK1 có độ bôi trơn tốt hơn: sản phẩm khi cắt đẩy nhẹ tay hơn so với dùng diesel, không gây mùi khó chịu, lượng tiêu hao ít, sản phẩm sau cắt không xuất hiện vết ố. Như vậy, dầu TK1 vừa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của quá trình gia công vừa đảm bảo an toàn cho môi trường và công nhân vận hành. Hiện nay dầu TK1 được cung cấp định kỳ cho công ty 01 phuy một tháng dưới tên thương mại là RD-04.
KẾT LUẬN
Nhóm tác giả đã thiết lập được quy trình sản xuất butyl oleat và lựa chọn được chất bôi trơn rắn graphit có tính chất phù hợp làm phụ gia trợ trượt cho dầu bôi trơn trong quá trình đúc nhôm. Các điều kiện tổng hợp butyl oleat: tỉ lệ mol n-butanol:axit oleic = 2:1; xúc tác: p-toluen sulfonic axit, tỉ lệ axit oleic: xúc tác = 1:0,15 trong thời gian 2h ở nhiệt độ 110-115oC. Chất bôi trơn rắn Graphit 2191 qua quá trình nghiền cơ học được sử dụng trong dầu pha chế với hàm lượng từ 1-3% cùng 8-10% khối lượng butyl oleat cho hiệu quả tương hỗ, tương hợp với hệ dầu gốc sử dụng, cải thiện khả năng giảm ma sát, mài mòn và chịu cực áp cho dầu pha chế.
Từ các kết quả khảo sát, đã thiết lập được đơn pha chế 03 loại bôi trơn cho các quá trình đúc nhôm từ dầu gốc (trên cơ sở kết hợp dầu gốc khoáng với dầu lạc và dầu dimetyl silicon) và các phụ gia thích hợp: dầu TK1 và TK2 sử dụng ở dạng pha nước hoặc không pha, dầu TK3 sử dụng ở dạng đặc không pha (neat). Kết quả thử nghiệm thực tế các dầu pha chế tại 02 cơ sở đúc nhôm đều cho kết quả tốt với kết luận là có thể thay thế dầu nhập ngoại đang được sử dụng tại cơ sở, nhưng với hiệu quả kinh tế cao hơn. Riêng dầu TK1 ngoài khả năng đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật, đã giải quyết ngay được vấn đề môi trường mà cơ sở đang phải đối diện và được đặt hàng định kỳ 01 phuy/tháng dưới tên thương mại RD-04.
LỜI CẢM ƠN
Nhóm tác giả chân thành cảm ơn Bộ Công Thương đã tạo điều kiện, cấp kinh phí cho chúng tôi thực hiện thành công công trình nghiên cứu này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Bộ Công Thương, 2011, Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn, Ngành: Đúc kim loại, Chương trình hợp tác phát triển Việt Nam – Đan Mạch về môi trường;
- Đinh Văn Kha, 2011, Vật liệu bôi trơn, Nhà xuất bản KHKT;
- James R. Anglin, 2006, Aluminum metalworking lubricants, Handbook of Lubrication and Tribology, Volume I: Application and Maintenance, Second Edition, American Society of Lubrication Engineers;
- Leslie R. Rudnick, Ronald L. Shubkin, 1999, Synthetic Lubricants and High-Performance Functional Fluids, Second Edition, Marcel Dekker, Inc., New York, USA;
- Đinh Văn Kha, 2008, Nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất amit có tính năng ức chế ăn mòn cao từ nguồn axit béo C8÷C18, Đề tài Bộ Công thương 2008;
- Kenneth C. Mills, 2003, Casting Volume, Chapter 8, “Mold Powders for continuous casting”, The AISE Steel Foundation, Pittsburgh, PA. All rights reserved;
- Nadia Salih, Jumat Salimon, Emad Yousif, 2011, Synthesis of oleic acid based esters as potential basestock for biolubricant production, Turkish J. Eng. Env. Sci. 35, 115-123.