Bài tập lớn Môn: Công nghệ kim loại

phân tích kế câu, tính toán các thông số cho bản vẽ vật đú miếng lót ray tàu Dựa vào bản vẽ chi tiết để ta thành lập bản vẽ chi tiết của miếng lót ray tàu Miếng lót ray tàu là một chi tiết để sắt đường ray tàu cố định lại, và miếng lót ray tàu cũng phải chịu một lực lớn khi tàu chạy qua ,Xuất phát từ điều kiện làm việc như vậy nên vật liệu để chọn đúc miếng lót ray tàu bằng thép. Ưu điểm của thép là có tính đúc tốt, cắt gọt dễ dàng nhờ độ cứng không cao, phoi dễ gãy. Sau khi đúc xong chuyển sang gia công lại các bề mặt của miếng lót ray tàu như yêu cầu ghi trên bản vẽ chi tiết bằng máy tiện. Kích thước vật đúc = kích thước chi tiết + dung sai đúc + lượng dư gia công cơ.

MỤC LỤC

1 Vẽ bản vẽ chi tiết của miếng lót ray tàu

2 Phân tích kết cấu thành lập bản vẽ vật đúc

3 Vẽ bản vẽ mẩu và hộp lỏi

4 Quy trình làm khuôn để đúc

5 Tính toán thiết kế hệ thống rót và tính lực đè khuôn

I: bản vẽ chi tiết của miếng lót ray tàu

1 BẢN VẼ CHI TIẾT VẬT ĐÚC

II: Phân tích kết cấu, thành lập bản vẽ đúc miếng lót ray tàu

phân tích kế câu, tính toán các thông số cho bản vẽ vật đú miếng lót ray tàu

Dựa vào bản vẽ chi tiết để ta thành lập bản vẽ chi tiết của miếng lót ray tàu

Miếng lót ray tàu là một chi tiết để sắt đường ray tàu cố định lại, và miếng lót ray tàu cũng phải chịu một lực lớn khi tàu chạy

qua ,Xuất phát từ điều kiện làm việc như vậy nên vật liệu để chọn đúc miếng lót ray tàu bằng thép Ưu điểm của thép là có tính đúc tốt, cắt gọt dễ dàng nhờ độ cứng không cao, phoi dễ gãy

Sau khi đúc xong chuyển sang gia công lại các bề mặt của miếng lót ray tàu như yêu cầu ghi trên bản vẽ chi tiết bằng máy tiện

Kích thước vật đúc = kích thước chi tiết + dung sai đúc + lượng dư gia công cơ

Dung sai đúc dựa vào bảng 4.2 sách dung sai lắp ghép của NINH ĐỨC TỐN ta tra được các trị số dung sai của kích thước danh nghĩa có trên bản vẽ chi tiết miếng lót ray tàu

2.Bản vẽ vật đúc

1,Bản vẽ đúc vẽ trên cở sở bản vẽ chi tiết, nó thể hiện được mặt phân khuôn, lượng dư gia công, độ dốc bán hình góc lượng , lõi, gối lõi, khe hở gối lói, các kich thước từ mặt chuẩn

r

H3.Góc đúc R

2.Độ dốc : đảm bảo để rút khuôn mẫu, nhưng nếu độ dốc

quá lớn sẽ gây ra sai lệch nên ta phải chọn vừa đủ, do mặt không

gia công cơ và căn cứ vào chiều dày thành vật đúc ta chọn độ dốc

âm nghiêng 1 °

3.Bán kính góc lượn: đảm bảo độ bền cho khuôn mẫu, chỗ tiếp

giáp

 Góc trong : r = 31 51a 2b













a,b là chiều dày thành vật đúc giao nhau

III: Vẽ bản vẽ mẩu và hộp lỏ

1.1 khái niệm

- Bộ mẩu: Là công cụ chính để tạo hình khuôn đúc.

Bộ mẩu bao gồm: Mẩu chính, tấm mẩu, mẩu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót

- Hộp lỏi: Dùng để chế tạo ra lỏi.

Lỏi để tạo hình dáng bên trong của vật đúc

1.2 các yêu cầu thiết kế mẩu miếng lót ray tàu

- Cấu tạo phải đơn giản, dể chế tạo mẩu và hộp lỏi

- Đủ bền ít miếng rời nhẹ

- Bộ mẩu dùng được lâu ít, bị biến dạng

- Đủ độ chính xác, độ nhẳn bóng

1.3Thiết kế mẩu miếng lót ray tàu

- Vật liệu làm mẫu là gỗ

- Mặt phân mẫu trùng với mặt phân khuôn

- Kích thước mẫu = kích thước vật đúc + độ co kim loại

- Vật liệu đúc miếng lót ray tàu là thép do đó độ co

là 2%

3.Bố trí vật đúc trong khuôn

4 BẢN VẼ VẬT MẪU

5.hộp lõi

_ Vật liệu làm hộp lõi là gỗ vì gỗ có ưu điểm là rẻ, nhẹ, dễ gia công Do yêu cầu đường kính của lõi không lớn nên vật liệu làm hộp lõi có thể chọn bằng gỗ tạp để hạ giá thành sản phẩm mà yêu cầu kỹ thuật vẫn đạt

IV: Quy trình làm khuôn để đúc miếng lót ray tàu

Bước 1: Làm nữa khuông dưới

Đặt tấm mẫu sau đó đặt nữa mẫu dưới lên tấm mẩu rồi đặt mẩu rắc lớp phấn chi lên mẩu tiếp théo rắc lớp cát áo lên mẩu, đổ cát đệm vào dầm chặt lần 1 Tiếp tục đổ cát áo vào dầm chặt lần 2, gạt phẳng và xăm hơi

Bước 2: Làm nữa khuôn trên

quay nữa khuôn dưới 1800 đặt nữa khuôn trên lên định vị với khuôn dưới bằng các chốt định vị Lắp nữa mẩu trên vào khuôn dưới bằng các chốt định vị rắc một lớp phấn chì đăth ống rót, đậu hơi, đậu ngót Tiếp theo rắc lớp cát áo vào và lam tương tự như làm nữa khuôn dưới sau đó xăm hơi

Bước 3: Tháo lắp khuôn

Theo chốt định vị nhấc khuôn trên ra tiến hành rút mẫu chính

và rút mẩu của hệ thống rót, đậ hơi đậu ngót, sữ chửa lòng khuông

và khoét rảnh lọc xĩ và rảnh dẩn, sơn khuôn tiến hành lắp ráp

khuôn

Phần V Tính toán thiết kết hệ thống rót và tính lực đè khuôn.

5.1 Thiết kế hệ thống rót.

a) Thiết kế hệ thống rót

Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào khuôn Sự bố trí của hệ thống rót quyết định chất lượng vật đúc và giảm được hao phí kim loại vào hệ thống rót Hao phí do hệ thống rót gây nên đạt đến 30%

 Yêu cầu :

- Toàn bộ lòng khuôn được điền đầy kim loại

- Dòng kim loại phải chảy đều, êm, không va đập vào lòng khuôn

- Hệ thống rót phải chắc không bị vỡ

b) Thiết kế các bộ phận của hệ thống rót

1b Cốc rót : Cốc rót có ba tác dụng chủ yếu là giữ xỉ và tạp chất không cho chảy vào ống rót ; đón kim loại từ thùng chứa rót vào khuôn, làm giảm lực xung kích của dòng kim loại lỏng, khống chế tốc độ chảy của kim loại vào lòng khuôn

6.Các loại cốc rót

7.ống rót

2b Ống rót : Ống rót dùng để dẫn kim loại từ phễu đến rãnh lọc xỉ, ống rót có ảnh hưởng lớn đến tốc độ chảy của kim loại vào khuôn đúc, áp lực của kim loại lên thành khuôn đúc phụ thuộc

vào chiều cao ống rót

Chiều cao của ống rót cao hơn mặt cao nhất của vật đúc trong lòng khuôn một khoảng  100  200  mm

3b Rãnh lọc xỉ : Rãnh lọc xỉ được bố trí nằm ngang để chặn xỉ đi vào lòng khuôn Nó được bố trí trên rãnh dẫn, nhằm tự cho xỉ nhẹ nổi lên trên và ở lại trong rãnh lọc xỉ, còn kim loại sạch theo rãnh dẫn vào khuôn

8.Ránh lọc xỉ

Các loại ránh lọc xỉ:

a-ránh lọc tiết diện hình ngang

b- ránh xỉ có mành lọc hoạc màng ngăn

c- ránh lọc xỉ gấp khúc và nhiều bậc

4b Rãnh dẫn : Rãnh dẫn dùng để dẫn kim loại lỏng từ rãnh lọc xỉ vào lòng khuôn Nhiệm vụ của rãnh dẫn là khống chế tốc độ và hướng của dòng kim loại chảy vào khuôn

Hình dáng và số lượng của rãnh dẫn có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng vật đúc

Chọn tiết diện của rãnh dẫn là hình thang dẹt vì ưu điểm của rãnh dẫn này là dễ nổi xỉ, dễ cắt rãnh dẫn khỏi vật đúc, giảm khuynh hướng tạo thành xốp co ở chỗ dẫn kim loại vào lòng

khuôn

Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn hợp lý bảo đảm được sự điền đầy lòng khuôn đều đặn, tránh được những ứng suất bên trong

và rỗ co tao ra trong vật đúc

Khối lượng của miếng lót ray tàu không lớn lắm, và có dạng hình trụ ta dẫn kim loại vào một phía

c) Tính toán hệ thống rót

Khối lượng kim loại chảy qua các rãnh dẫn bằng khối lượng vật đúc ( kể cả hệ thống rót, đậu ngót )

Ta có : F rd.V.t  G (1)

Với F rd : Tổng thiết diện rãnh dẫn (cm2)

V : Vận tốc kim loại chảy qua hệ thống rót (cm/s)

t : Thời gian kim loại chảy qua hệ thống rót (s)

G : Khối lượng vật đúc ( kể cả đậu ngót, hệ thống rót )

 : khối lượng riêng của kim loại

Ta có : F rd = V G .t. (cm2) (2)

Vì vật liệu đúc là thép nên = 7848 (kg/m3)

Để tính được F rd thì phải biết được khối lượng miếng lót ray tàu ta có :

M ml = m 1 + m 2 -m 3 - m 4

Trong đó :

m1 : khối lượng lượng phần tên của miếng lót

m2 : khối lượng trụ phía dưới của miếng lót bao gồm cả phần vát

m3 : khối lượng hình trụ rỗng của miếng lót

m4 : khối lượng phần vát

Ta có : m1 =  V1   a.b.c

thay số vào ta có m1 = 7848.0,02.0,04.0,025 = 0,157 (kg)

m2 =  V2   a.b.c

thay số vào ta có m2 = 7848.0,09.0,07.0,025= 0,1,236 (kg)

 

 

thay số vào ta có m3 = 7848.3,14.(0,015)2.0,025 = 0,138 (kg)

m4 = V a b.c

2

. 4 

 

2

01 , 0 01 , 0

= 0,0275 (kg)

 mml = 0,157+1,236-0,138-0,0275 = 1,23 (kg)

 G = 1,23 (kg)

Theo công thức becnuli trong thuỷ động học thì :

p

H g

V   2

Trong đó :

 : hệ số cản thuỷ lực, chọn   0 , 4

g : gia tốc trọng trường g = 10 (m/s2)

HP : chiều cao trung bình tính toán của áp suất(cm)

Từ đó ta có F  2.g G.H .t.

p

rd 

Tính HP chiều cao tính toán của cột áp suất được tính theo công thức

C

P H

H p

2

2





Trong đó :

H : chiều cao của ống rót từ chỗ dẫn kim loại đến mặt

thoáng (cm)

C : chiều cao của vật đúc (cm)

P : chiều cao vật đúc tính từ chỗ dẫn kim loại vào khuôn trở lên (cm)

Trường hợp rãnh dẫn ở mặt phân khuôn nên ta có H p H C8 (4)

8

2g H C t

G

F rd



















(5)

9.Sơ đồ tính toán cột áp suất

Thời gian kim loại chảy trong rãnh dẫn t được tính theo công thức thực nghiệm sau : t  K G (s) chọn K= 1,7















8

2 K g H C

G

F rd





Với   7848kg/m3

4 , 0



 

 m C

m H

055 , 0

12 , 0





Thay số vào ta có

 2 1 , 29 2

29 , 1 8

055 , 0 12 0 , 0 10 2 7 , 1 4 , 0

.

7848

23 , 1

cm m

















Vật liệu đúc bằng thép nên ta có tỷ lệ F rd :F rLX :F or  1 : 1 , 1 : 1 , 2

Trong đó :

FrLX : là diện tích rãnh lọc xỉ

For : là diện tích ống rót

Ta có F rLX  1 , 29 1 , 1  1 , 419cm2

) ( 548 , 1 2 , 1 29 ,

F or

Ta có đường kính của ống rót phần dưới được tính :

cm

F

14 , 3

548 , 1 4 4









Đường kính ống rót ở gần cốc rót dR được lấy lớn hơn dD 15%

Ta có d r d D d D 0 , 15  1 , 4  1 , 4 0 , 15  1 , 61cm

5.2 Tính lực đè khuôn

Sau khi lắp khuôn, ta phải dùng bu lông kẹp chặt hai nửa phân khuôn hoặc đặt một tải trọng đè lên khuôn để tránh cho kim loại lỏng không thể nâng khuôn trên lên và tràn theo mặt phân khuôn ra ngoài Lực đè khuôn phải lớn hơn lực đẩy acsimét của kim loại lỏng lên khuôn.

Tổng lực đẩy lên khuôn trên được tính theo công thưc :

dl dkt

Lực đè khuôn :

GKT = GCát khuôn + GHòm khuôn ; GHòm khuôn = 15% GCát kh

Ta có’ ;G cát khuôn = 120.120.100.10 -9 7848 =11,3 (Kg)

Ta có lực đẩy khuôn trên là P dkt .V

V : Thể tích được giới hạn mặt đáy là phần bề mặt tiếp xúc với kim loại lỏng ( vật đúc ) chiều cao tính từ mặt đó đến mặt thoáng kim loại

ở cốc rót

 : khối lượng riêng của vật liệu kim loại (7848 kg)

Với V = 100.70.120 10-9 = 8,4.10-4 m3

Pdkt =8,4 10-4

Lực đẩy acsimét tác dụng lên lõi

P dl = (35.22 2 3,14.7848.10 -9 )/4 = 0,1( Kg)

Ta co ; P = P dkt +P dl = 0,1 0,6 = 6,7( Kg)

Nên Q =(P – G kt ).n = 6,7 – 11,3= - 4,6 (Kg) n : hệ số an toàn ; n= 1,5

Vì Q<0 nên trong trường hợp này ta không phải dùng bu lông để kẹp chặt hai hòm khuôn.