Bài tập thiết kế đúc

Bài tập thiết kế đúc

A-THUYếT MINH

1 Phân tích bản vẽ chi tiết

R20

120

Hình1 bản vẽ thiết kế búa tạ

2 Chọn mặt phân khuôn

Mặt phân khuôn đợc chọn theo chiều ngang của vật đúc

3 Xác định l ợng d gia công.

Đây là một chi tiết đúc nên sẽ không co lợng d gia công

4 Xác định dung sai vật đúc (nh hình vẽ)

5 Xác định bán kính góc l ợn

6 Xác định độ dốc rút mẫu.

7 Lõi vật đúc(lõi làm bằng cát)

a/ Lõi chính:

b/ Lõi phụ

8 Tai gối mẫu

(Tác dụng tạo ra lòng để đỡ lõi), đợc làm bằng gỗ

Tai gối mẫu chính và phụ

10 + 30

40+0.8

40 + 0.8

Tai gối trên Tai gối dới

9 Thiết kế mẫu búa tạ.

 Vật liệu làm mẫu là gỗ

 Mặt phân mẫu trùng với mặt phân khuôn

 Hình dạng kích thớc mẫu cộng thêm khoảng hở s1, s2, s3 giữa gối lõi với khuôn

 Dựa vào bản vẽ đúc ta có đợc kích thớc và dung sai kích thớc mẫu

nh hình vẽ

 Kích thớc mẫu = kích thớc vật đúc + độ co kim loại

 Vật liệu đúc bánh đà là gang xám do đó độ co là 1%

 Trị số góc lợn R3 đợc tính theo công thức thực nghiệm

2

35 15 8

= 3,15

 Hai phần của mẫu đợc kẹp chặt bằng chốt định vị số 1

52+0,7 3x 82

57

R167 R202

40+0,5

45

25+0,5

40+0,5

7,5

T D

4x100+30

4x70+30

R3+0.5

1

+0,5

Hình3 Bản vẽ mẫu bánh đà

4 Thiết kế lõi và hộp lõi.

a) Lõi

Điều kiện làm việc : Lõi làm việc trong điều kiện khá bất lợi vì nó chịu nhiệt

độ, áp suất cao do phải tiếp xúc trực tiếp với kim loại Do đó hỗn hợp làm lõi cần

có độ bền, tính lún, độ thông khí cao hơn hỗn hợp làm khuôn nhiều

Để tăng độ bền cho lõi cần giảm lợng đất sét Tăng tính chịu nhiệt lợng thạch

anh (sio2) cần đạt tới 100%, ít dùng hỗn hợp cũ, độ thông khí yêu cầu cao nên

dùng cát có độ hạt 02 kích thớc hạt từ 0 , 16  0 , 35 mm và nhiều chất phụ

 Lu ý : Phải sấy lõi trớc khi lắp vào khuôn

15-1

80-1,2

35-1

50-1

100

70

100

Hình4 Bản vẽ lõi và hộp lõi

b) Hộp lõi

Vật liệu làm hộp lõi là gỗ vì gỗ có u điểm là rẻ, nhẹ, dễ gia công Do yêu cầu

đờng 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

5 Thiết kế hệ thống rót đậu ngót đậu hơi.

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 lợng vật đúc và giảm đợc 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 đợc điền đầy kim loại

- Dòng kim loại phải chảy đều, cân, không va đập

- Hệ thống rót phải chắc không bị vỡ

b) Thiết kế các bộ phận của hệ thống rót

i Cốc rót : Cốc rót có ba tác dụng chủ yếu là giữ xỉ và tạp chất không cho chảy 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

Chọn cốc rót là cốc hình phễu vì cốc này chế tạo đơn giản không cần yêu cầu kỹ thuật cao nên làm giảm giá thành sản phẩm

Hình5 cốc rót

ii ống rót : ống rót dùng để dẫn kim loại từ phễu đến rãnh lọc xỉ, ống rót

có ảnh hởng 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

ống rót trong hệ thống rót này là hình trụ tròn côn 30 trên to dới nhỏ để

đảm bảo kim loại chảy đều vào rảnh lọc xỉ

Hình6 ống rót

iii Rãnh lọc xỉ : Rãnh lọc xỉ đợc bố trí nằm ngang để chặn xỉ đi vào lòng khuôn Nó đợc 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

Rãnh xỉ đợc thiết kế có tiết diện hình thang vì nó ít mất nhiệt và dễ nổi xỉ

khuôn Nhiệm vụ của rãnh dẫn là khống chế tốc độ và hớng của dòng kim loại chảy vào khuôn

Hình dáng và số lợng của rãnh dẫn có ảnh hởng rất lớn đến chất lợng vật

đúc

Chọn tiết diện của rãnh dẫn là hình thang dẹt vì u điểm của rãnh dẫn này

là dễ nổi xỉ, dễ cắt rãnh dẫn khỏi vật đúc, giảm khuynh hớng tạo thành xốp co ở chỗ dẫn kim loại vào lòng khuôn

Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn hợp lý bảo đảm đợc sự điền đầy lòng khuôn đều đặn, tránh đợc những ứng suất bên trong và rỗ co tao ra trong vật đúc

Ta có quy tắc : Khối lợng bánh đà m < 1,5 tấn và chiều dài l < 3m thì dẫn kim loại theo một phía Đúc gang thì ta nên dẫn kim loại vào chỗ mỏng nhất nhằm bảo đảm tốc độ nguội ở các chỗ của vật đúc đồng đều

c) Tính toán hệ thống rót

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

 : khối lợng riêng của kim loại

Ta có : F rd = V G .t. (cm2) (2)

Vì vật liệu đúc là gang nên = 6800 (kg/m3)

Để tính đợc F rd thì phải biết đợc khối lợng bánh đà Dựa vào bản vẽ thiết kế bánh đà ( hình 1) ta tính đợc khối lợng bánh đà

mbđ = m1 – ( 3m2 + m3 + 2m4 )

Trong đó m1 : khối lợng toàn bộ bánh đà

m2 : khối lợng ba lỗ cân bằng động của bánh đà

m3 : khối lợng lỗ bánh đà lắp với trục khuỷu động cơ

m4 : khối lợng phần trong của bánh đà

Ta có : m1 = .V1 ..R21.h1

thay số vào ta có m1 = 6800.3,14.(0.2)2.0.055 = 47 (kg)

m2 = .V2 ..R22.h2

thay số vào ta có 3m2 = 3.6800.3,14.(0,04)2.0,016 = 1,6 (kg)

m3 = .V3 ..R23.h3

thay số vào ta có m3 = 6800.3,14.(0.025)2.0.043 = 0,6 (kg)

m4 = .V4 ..R24.h4

thay số vào ta có 2m4 = 2.6800.3,14.(0,12)2.0,0195 = 12 (kg)

 mbđ = 47- ( 1,6 + 0,6 + 12 ) = 33 (kg)

 G = 33 (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 trờng g = 10 (m/s2)

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

Từ đó ta có



G F

p

rd 

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

loại đến mặt thoáng (cm)

C

P H

H p

2

2



 trong đó H : chiều cao của ống rót từ chỗ dẫn kim

C : chiều cao của vật đúc (cm)

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

Trờng hợp rãnh dẫn ở mặt phân khuôn nên ta có

8

C H

H p   (4)

Thay (4) vào (3) ta có :  ..

8

G

F rd



















(5)

C

P

H

Thay t vào công thức (5) ta có

















8

2

F rd



 Với   6800kg/m3 4

, 0



 m C

m H

55 , 0

98 , 0



 Thay số vào ta có

4

18 , 3 10

18 , 3 8

55 , 0 98 , 0 10 2 63 , 1 4 , 0

.

6800

33

cm m















Vật liệu đúc bằng gang xám nên ta có tỷ lệ F rd :F rLX :F or  1 : 1 , 2 : 1 , 4

Trong đó FrLX : là diện tích rãnh lọc xỉ

For : là diện tích ống rót

Ta có F rLX  3 , 18 1 , 2  3 , 81cm2

45 , 4 4 , 1 81 ,

Ta có đờng kính của ống rót phần dới đợc tính : d F or cm

14 , 3

45 , 4 4 4









Đờng kính ống rót ở gần cốc rót dR đợc lấy lớn hơn dD 15%

Ta có d r d D d D 0 , 15  2 , 38  2 , 38 0 , 15  2 , 74cm

d) Thiết kế đậu ngót, đậu hơi

Đậu hơi : đậu hơi dùng để thoát khí trong lòng khuôn ra ngoài, đôi khi dùng để bổ sung kim loại cho vật đúc

Đậu hơi có dạng hình trụ côn 3  0 5 0trên to dới nhỏ

Hình9 Đậu hơi

Đậu ngót : Dùng để bổ sung kim loại cho vật đúckhi đông đặc Đậu ngót đặt vào chỗ thành vật đúc tập trung nhiều kim loại vì ở đó kim loại đông đặc chậm nhất

và co rút nhiều nhất

Hình10 Đậu ngót

6 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

Ta có lực đẩy khuôn trên là P d   V

V : Thể tích đợc 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

C H R V

2

55 , 0 98 , 0 2 , 0 14 , 3 6800 2

6800



































acsimét tác dụng lên lõi

H

P L

53 0155 , 0 98 0 05 , 0 14 , 3 6800

0155 , 0 05 , 0 6800

2

2 1









H

P L

34 008 , 0 98 , 0 04 0 14 , 3 6800

008 , 0

04 , 0 6800

2

2 2









 N P

P

P d  L  1072  155  1227

Lực đè khuôn QP G KT.n

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

n : hệ số an toàn ; n= 1,5

 

Q

N

G KT

633 5 , 1 805 1227

805 15 , 0 700 700













