bai tap lon cong nghe kim loai

công nghệ kim loại

LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC A-THUYếT MINH 1. Phân tích bản vẽ chi tiết R20 60 120 60 70 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. GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH:Vũ ĐìNH CÔNG LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC 10 + 30 26 40+0.8 40 + 0.5 7 + 30' 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 s 1 , s 2 , s 3 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 R= ( ) 2 3515 8 1 + = 3,15 Hai phần của mẫu đợc kẹp chặt bằng chốt định vị số 1 GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH: Vũ ĐìNH CÔNG 2 LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC 52 +0,7 3x 82 57 R167 R202 40 +0,5 45 25 +0,5 40 +0,5 7,5 T D 4x10 0+30 4x7 0+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 (sio 2 ) 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 ( ) 35,016,0 ữ mm và nhiều chất phụ. Lu ý : Phải sấy lõi trớc khi lắp vào khuôn. GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH: Vũ ĐìNH CÔNG 3 LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC 45 -1 40 -1 15 -1 80 -1,2 100 -1,4 40 -1 25 -0,84 35 -1 100 -1,4 50 -1 7 0 10 0 7 0 10 0 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. GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH: Vũ ĐìNH CÔNG 4 LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC 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 ( ) 200100 ữ mm. ống rót trong hệ thống rót này là hình trụ tròn côn 3 0 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 GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH: Vũ ĐìNH CÔNG 5 LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC Hình7. Rãnh lọc xỉ iv. 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 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 : = GtVF rd . (1) Với rd F : Tổng thiết diện rãnh dẫn (cm 2 ) 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 : rd F = tV G (cm 2 ) (2) GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH: Vũ ĐìNH CÔNG 6 LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC Vì vật liệu đúc là gang nên = 6800 (kg/m 3 ) Để tính đợc rd F 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 m bđ = m 1 ( 3m 2 + m 3 + 2m 4 ) Trong đó m 1 : khối lợng toàn bộ bánh đà m 2 : khối lợng ba lỗ cân bằng động của bánh đà m 3 : khối lợng lỗ bánh đà lắp với trục khuỷu động cơ m 4 : khối lợng phần trong của bánh đà Ta có : m 1 = 1 1 2 1 hRV = thay số vào ta có m 1 = 6800.3,14.(0.2) 2 .0.055 = 47 (kg) m 2 = 2 2 2 2 hRV = thay số vào ta có 3m 2 = 3.6800.3,14.(0,04) 2 .0,016 = 1,6 (kg) m 3 = 3 3 2 3 hRV = thay số vào ta có m 3 = 6800.3,14.(0.025) 2 .0.043 = 0,6 (kg) m 4 = 4 4 2 4 hRV = thay số vào ta có 2m 4 = 2.6800.3,14.(0,12) 2 .0,0195 = 12 (kg) m bđ = 47- ( 1,6 + 0,6 + 12 ) = 33 (kg) G = 33 (kg) Theo công thức becnuli trong thuỷ động học thì : p HgV .2 = trong đó : hệ số cản thuỷ lực, chọn 4,0 = g : gia tốc trọng trờng g = 10 (m/s 2 ) H P : chiều cao trung bình tính toán của áp suất(cm) Từ đó ta có 2 tHg G F p rd = (3) Tính H P chiều cao tính toán của cột áp suất đợc tính theo công thức loại đến mặt thoáng (cm) C P HH 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 HH p = (4) GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH: Vũ ĐìNH CÔNG 7 LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC Thay (4) vào (3) ta có : 8 2 t C Hg G F rd = (5) C P H Hình8. Sơ đồ tính toán cột áp suất Thời gian kim loại chảy trong rãnh dẫn t đợc tính theo công thức thực nghiệm sau : GKt = (s) vì thành bánh đà mỏng (3,5mm) nên chọn K= 1,63 Thay t vào công thức (5) ta có = 8 .2 . C HgK G F rd Với ( ) 3 /6800 mkg = 4,0 = 63,1 = K ( ) kgG 33 = ( ) ( ) mC mH 55,0 98,0 = = Thay số vào ta có ( ) ( ) 224 18,310.18,3 8 55,0 98,0.10.2.63,1.4,0.6800 33 cmmF rd == = Vật liệu đúc bằng gang xám nên ta có tỷ lệ 4,1:2,1:1:: = orrLXrd FFF Trong đó F rLX : là diện tích rãnh lọc xỉ F or : là diện tích ống rót Ta có ( ) 2 81,32,1.18,3 cmF rLX == ( ) 2 45,44,1.81,3 cmF or == Ta có đờng kính của ống rót phần dới đợc tính : ( ) cm F d or D 38,2 14,3 45,4.44 === GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH: Vũ ĐìNH CÔNG 8 LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC Đờng kính ống rót ở gần cốc rót d R đợc lấy lớn hơn d D 15% Ta có ( ) cmddd DDr 74,215,0.38,238,215,0. =+=+= 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 00 53 ữ trên 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 GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH: Vũ ĐìNH CÔNG 9 LớP ĐHKT CN Ô TÔ A- K4 BàI TậP THIếT Kế ĐúC 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 VP d . = 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 ( ) ( ) N C HRVP d 1072 2 55,0 98,0.2,0.14,3.6800 2 6800. 2 2 = += +== Lực đẩy acsimét tác dụng lên lõi ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) N HP L 530155,098.0.05,0.14,3.6800 0155,0.05,0 6800 2 2 1 =+= += ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) N HP L 34008,098,0.04.0.14,3.6800 008,0.04,0 6800 2 2 2 =+= += ( ) NPPP Ld 12271551072 =+=+= Lực đè khuôn ( ) nGPQ KT .= G KT = G Cát khuôn + G Hòm khuôn ; G Hòm khuôn = 15% G Cát k n : hệ số an toàn ; n= 1,5 ( ) ( ) ( ) NQ NG KT 6335,1.8051227 80515,0.700700 == =+= GVHD: THầY GIáO NGUYễN THUậN SVTH: Vũ ĐìNH CÔNG 10 . 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.. 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