bài giảng công nghệ đúc chương 2

- Mặt phân khuôn xác định vị trí vật đúc trong khuôn.. Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác của lòng khuôn.. Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác của lòng khuôn.- Lòng khuôn tốt

Chương 2

THIẾT KẾ ĐÚC

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ ĐÚC

Mục tiêu bài học

Sau bài học này sinh viên có khả năng sau:

- Phân tích được kết cấu chi tiết

- Thiết kế đúc cho chi tiết gia công đơn giản

- Thiết kế tính toán hệ thống rót

- Nêu được các tác dụng của mẫu, khuôn đúc, lõi, hộp lõi

THIẾT KẾ ĐÚC

2.1 Thành lập bản vẽ đúc

2.1.1 Phân tích kết cấu.

- Đọc và hiểu kỹ bản vẽ, những điều kiện kỹ thuật, vật liệu chế tạo

- Loại hình sản xuất đúc: tra bảng sổ tay công nghệ chế tạo máy I

- Dự kiến trước sơ bộ quy trình gia công cắt gọt chi tiết đó trên các loại máy công cụ

- Xác định những phần bề mặt phải gia công, những mặt chuẩn công nghệ

- Đơn giản hóa kết cấu để dể đúc hơn

2.1.2.Xác định mặt phân khuôn.

- Mặt phân khuôn là bề mặt tiếp xúc của các nửa khuôn với nhau

- Mặt phân khuôn xác định vị trí vật đúc trong khuôn

- Ký hiệu bằng gạch xanh, mũi tên T chỉ phần vật đúc thuộc khuôn trên, còn D thuộc về khuôn dưới

Các nguyên tắc chọn mặt phân khuôn

a Chọn mặt phân khuôn dựa vào công nghệ làm khuôn

b Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác của lòng khuôn

c Chọn mặt phân khuôn dựa vào chất lượng hợp kim đúc

a Chọn mặt phân khuôn dựa vào công nghệ làm khuôn.

Chọn mặt phân khuôn qua tiết diện có diện tích lớn nhất

Chọn mặt phân khuôn làm sao cho lòng khuôn là nông nhất

- Những kết cấu có lòng khuôn phân bố ở cả khuôn trên và khuôn dưới, nên chọn lòng khuôn trên nông hơn (hình 1-18).

BT

DT

Hình 1-18

- Mặt phân khuôn nên chọn mặt phẳng

Hình 1-19 chọn theo phương án A tốt hơn B

Hình 1-19 A

B

b Chọn mặt phân khuôn dựa vào độ chính xác của lòng khuôn.

- Lòng khuôn tốt nhất là chỉ phân bố trong một hòm khuôn

- Những vật đúc có nhiều tiết diện khác nhau nếu yêu cầu đồng tâm cao người ta có thể dùng phần đất phụ để đặt toàn bộ vật đúc trong một hòm khuôn (hình 1-20 a)

- Những vật đúc có lõi, nên bố trí sao cho vị trí của lõi là thẳng đứng (hình 1-20 b)

- Không chọn mặt phân khuôn qua chỗ có tiết diện thay đổi

Hình 1-20 b nên chọn phương án A (phương án B không hợp lý)

Miếng đất phụ

B

T D

- Số lượng mặt phân khuôn càng ít càng bảo đảm chính xác.Hình 1-21 nên cho toàn bộ vật đúc ở khuôn giữa.

T G

G D

Hình 1-21

c Chọn mặt phân khuôn dựa vào chất lượng hợp kim đúc.

- Những bề mặt quan trọng cần chất lượng cao hoặc bố trí ở dưới hoặc ở hai bên

- Chọn mặt phân khuôn sao cho hướng kết tinh từ xa chuyển dần

về chân đậu ngót hoặc hệ thống rót

- Chọn mặt phân khuôn phải tính đến vị trí đặt hệ thống rót

2.1.3 Xác định các đại lượng của bản vẽ vật đúc.

a Lượng dư gia công cắt gọt.

- Là phần kim loại dôi ra trên vật đúc để khi cắt bỏ đi sẽ có độ

chính xác kích thước và độ bóng bề mặt

- Lượng dư gia công đặt trên vật đúc phụ thuộc vào kích thước vật đúc, vị trí các bề mặt vật đúc trong khuôn, độ chính xác đúc và dạng sản xuất

- Lượng dư đặt trên các mặt trên của vật đúc có giá trị lớn hơn mặt bên và dưới

- Dựa vào cấp chính xác của vật đúc, kích thước bề mặt cần gia công

b Độ dốc rút mẫu (góc thoát khuôn).

- Trên các thành đứng (vuông góc với mặt phân khuôn) cần có

độ dốc rút mẫu gọi là độ dốc đúc

Độ dốc làm tăngkích thước vật

2.1.4 Xác định lõi và gối lõi.

a Lõi : dùng để tạo lỗ hoặc phần lõm trong vật đúc.

Để xác định số lượng lõi cần tuân theo các qui định sau đây:

- Những lỗ cần gia công cắt gọt, tùy theo dạng sản xuất, nếu kích

thước nhỏ có thể không cần đặt lõi mà đúc liền

- Các bậc dày hơn 25 mm và các rãnh có chiều sâu > 6 mm trên các

vật đúc nhỏ và vừa đều được tạo nên ngay từ khi đúc

- Những lỗ không cần gia công cắt gọt cần phải đặt lõi

- Số lượng lõi càng ít càng tốt

Nếu D/H ≥ 0,85 có thể thay lõi bằng phần nhô của khuôn dưới(hình 1-24 b).

Nếu D/H > 3 có thể thay lõi bằng phần nhô của khuôn trên (hình1-24 c)

D

H

Hình 1-24

Phần nhô khuôn

c)

b Thiết kế gối lõi

- Gối lõi là bộ phận để định vị lõi trong khuôn đúc

- Căn cứ vào vị trí của lõi trong khuôn, người ta chia ra hai loại cơ bản: lõi đứng và lõi ngang

- Lõi đứng:

Gối lõi được định vị theo hướng vuông góc với mặt phân khuôn nằm ngang Thường làm gối lõi hình côn (hình 1-25) có kích thước đảm bảo:

- Lõi ngang:

Gối lõi phân bố cả ở khuôn trên và khuôn dưới ở chỗ mặt phân khuôn

- Để dễ lắp ráp và tránh vỡ khuôn, lõi, giữa lõi và khuôn cũng có khe

hở S1, S2, S3

- Kích thước, góc độ gối lõi cũng phải bảo đảm như lõi đứng, nghĩa là:

h> h1, α < β.

Hình 1-27Gối lõi ngang hình trụ

Hình 1-29

Gối lõi có khóa

a) Khóa chống xoay b) Khóa chống dịch dọc

Ví dụ: Vẽ thiết kế đúc chi tiết sau:

Hình 1- 30 Bản vẽ chi tiết:

115 ± 1,5 15

Bài tập: Vẽ bản vẽ thiết kế đúc, khuôn đúc của chi tiết sau:

2.2 Thiết kế mẫu và hộp lõi.

2.2.1 Thiết kế mẫu.

- Mẫu là bộ phận cơ bản trong bộ mẫu Một bộ mẫu bao gồm:

mẫu (hình 1-32), mẫu hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót và tấm mẫu.

- Mẫu là bộ phận tạo ra lòng khuôn đúc khi làm khuôn

Bản vẽ mẫu:

Căn cứ vào bản vẽ đúc để thành lập bản vẽ của mẫu

- Mặt phân khuôn

- Hình dáng và kích thước mặt ngoài của vật đúc

- Hình dạng và kích thước của gối lõi nếu có

- Vật liệu dự định để chế tạo mẫu

Trình tự các bước để vẽ bản vẽ mẫu như sau: + Xác định mặt phân mẫu

+ Xác định hình dạng và kích thước tai mẫu.

+ Kích thước và dung sai kích thước mẫu

+ Cấu tạo của mẫu.

+ Xác định mặt phân mẫu.

Đa số mẫu đúc có mặt phân mẫu trùng với mặt phân khuôn

Trường hợp đặc biệt mẫu có thể chế tạo dưới dạng nhiều phần tháo rời

+ Xác định hình dạng và kích thước tai mẫu.

Tai mẫu sẽ in hình trong khuôn để tạo ra chỗ tựa cho gối lõi

Phải dựa vào hình dạng gối lõi, khe hở giữa lõi và khuôn và quá trình lắp ráp khuôn để thiết kế tai mẫu

Sai số kích thước tai mẫu sẽ dẫn đến sai số kích thước của lòng khuôn đúc

+ Kích thước và dung sai kích thước mẫu.

Kích thước mẫu = Kích thước vật đúc + độ co kim loại.Dung sai kích thước mẫu có dấu ( + )

2.2.2 Thiết kế lõi và hộp lõi

Lõi là một bộ phận của khuôn đúc để tạo ra phần lỗ hoặc phần lõm cần có trong vật đúc

Trên hình vẽ 1-33 giới thiệu cấu tạo một lõi cát đơn giản

Hình 1-33 Cấu tạo lõi cát.

1 Xương kim loại 2.Hỗn hợp cát

3 Rãnh thoát khí

1

2.2.2 Thiết kế lõi và hộp lõi

Người ta thường thiết kế ba loại hộp lõi:

Hộp lõi nguyên để tạo lõi đơn giản, dạng côn

Hộp lõi hai nửa để tạo lõi hình trụ, có chiều dài tùy ý.

Hộp lõi lắp ghép để chế tạo lõi phức tạp, có thể tích lớn (xem

phần làm lõi)

2.2.2 Thiết kế lõi và hộp lõi

2.2.2 Thiết kế lõi và hộp lõi

Hình 1-34 giới thiệu bản vẽ hộp lõi gỗ cho chi tiết đúc 1-30

Hình 1-34

Hộp lõi gỗ.

2.2.3 Vật liệu làm mẫu và hộp lõi

Chọn vật liệu thường dựa vào :

- Dạng sản xuất

- Yêu cầu chất lượng, kích thước

- Khối lượng và thực tế của nơi sản xuất

Thường dùng : gỗ, kim loại ( các hợp kim silumin), polime, thạch cao …

2.3 Thiết kế hệ thống rót và đậu hơi, đậu ngót.

2.3.1 Hệ thống rót.

a Yêu cầu của hệ thống rót.

- Dòng chảy của kim loại phải êm, không gây va đập, bắn toé, không

tạo xoáy và phải liên tục

- Không dẫn xỉ, khí hoặc các tạp chất vào lòng khuôn

- Điền đầy khuôn nhanh, không làm hao phí nhiệt

- Điều hòa được nhiệt trong toàn bộ lòng khuôn

- Không hao phí nhiều kim loại cho hệ thống rót

- Rót trực tiếp ít dùng, mặt dù cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo

- Rót kiểu xi phông : dòng chảy êm, bổ sung kim loại cho vùng dưới

của vật đúc nhưng khó chế tạo

b)

Ống rót

- Là phần nối tiếp từ cốc rót xuống dưới

- Ống rót có độ côn rút mẫu khí vào lòng khuôn

a)

Hình 1- 40

b Cấu tạo hệ thống rót.

- Rãnh lọc xỉ : Là một phần của hệ thống rót nằm dưới chân ống rót, ở khuôn trên và sát mặt phân khuôn

Phần xỉ lỏng nếu lọt qua ống rót sẽ được giữ lại ở rãnh lọc xỉ

Tiết diện ngang hợp lí, tốt độ dòng càng nhỏ, xỉ nổi lên càng triệt để

Ngoài ra rãnh lọc xỉ cũng tạo điều kiện để bố trí các rãnh dẫn

Hình 1.42

Tiết diện rãnh dẫn hình thang

b=(0,7¸ 0,9)a

Hình 1-43 Các loại rãnh dẫn khác

a- Dẫn nhiều tầng b- Dẫn qua khe mỏng

c.Dẫn kiểu giọt mưa

Thời gian điền đầy lòng khuôn t (s).

Khối lượng riêng của kim loại lỏng γ (g/cm3)

P Chiều cao phần lỏng khuôn đúc tính từ rãnh dẫn trở lên (cm).

C - Chiều cao lỏng khuôn theo vị trí rót (cm).

t v

P C H

2 2

2.3.1 Hệ thống rót.

c Tính toán hệ thống rót.

p c

H H

Khi rót trực tiếp từ trên xuống (hình 1-22a) do P = 0 nên: Hp = HKhi rót bên hông (hình1-22b) nếu nên

Khi rót từ dưới lên (kiểu rót xi phông hình 1-22c) thì P = C nên:

Ta có công thức tính tổng tiết diện :

(cm2)

2

C H

G F

2 µ1µ2γ

2.3.2 Đậu ngót và đậu hơi.

a Đậu hơi:

Công dụng:

- Để khí trong lòng khuôn thoát ra

- Báo hiệu mức kim loại lỏng

- Giảm áp lực động của kim loại trong khuôn

- Dùng để dẫn và bổ sung kim loại cho vật đúc (hình 1-47 a)

- Có tiết diện ngang là hình tròn, hình chữ nhật

- Thường đặt ở vị trí cao nhất của vật đúc và ở phía đối

diện với hệ thống rót

b Đậu ngót:

Công dụng

Đậu ngót dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc khi đông đặc,

thường được dùng khi đúc thép, hợp kim màu, gang độ bền cao, vật đúc gang xám có thành dày Những vật đúc bằng gang xám nhỏ và thành mỏng không cần đậu ngót

Vị trí đặt đậu ngót :

- Đậu ngót phải đặt ở chỗ cao và tập trung kim loại

- Đậu ngót phải có độ cao ngang mặt thoáng với cốc rót và bản thân nó cũng phải đủ áp lực thủy tĩnh để bổ ngót tốt

- Đậu ngót phải nguội cuối cùng và có thể tích đủ lớn để bổ ngót

- Không gây khó khăn cho công nghệ làm khuôn và không lãng phí kim loại

- Chân đậu ngót phải dễ cắt, không làm hỏng bề mặt gia công

Người ta thường dùng hai loại đậu ngót: đậu ngót hở và đậu ngót kín.

Đậu ngót hở: Là loại lòng khuôn thông với khí trời

Đậu hở dùng phổ biến vì nó dễ chế tạo, có khả năng bổ ngót cao nhờ áp lực lớn, dễ quan sát khi điền đầy, có tác dụng thoát hơi

Đậu ngót ngầm:

Là loại không thông với khí trời (hình 1-48)

Loại này chỉ thích hợp khi đúc trong khuôn kim loại để bổ sung cho chỗ tập trung kim loại ở phía dưới lòng khuôn

Hình 1-48 Đậu ngót ngầm.

a) Có lõi dầu b) Khí ép.