Bài tập công nghệ kim loại phần đúc ly tâm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG BÀI TẬP CƠNG NGHỆ KIM LOẠI PHẦN ĐÚC LY TÂM Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS ĐINH MINH ĐIỆM Sinh viên thực : HOÀNG THANH LONG Lớp : 12C4B Nhóm : 92 Đà Nẵng, Ngày 18 tháng 06 năm 2016 BÀI TẬP CÔNG NGHỆ KIM LOẠI LỜI NÓI ĐẦU Trong thời kỳ phát triển khoa học kỹ thuật vượt bậc vấn đề lớn đặt yêu cầu sản phẩm chế tạo phải đảm bảo tiết kiệm vật liệu, thời gian chế tạo sản lượng tạo để giảm giá thành sản phẩm Trong cơng nghệ chế tạo khí nói chung cơng nghệ đúc nói riêng việc chế tạo sản phẩm mà công nghệ chế tạo đơn giản đảm bảo sản phẩm có chất lượng tốt rút ngắn thời gian điều mong muốn Trong cơng nghệ đúc có số phương pháp đúc truyền thống (như đúc khuôn cát) cho chi tiết mong muốn, số trường hợp phương pháp cho hiệu đúc khơng cao khó khăn việc thực làm tăng thời gian công việc, trường hợp đúc chi tiết có dạng trịn xoay (hình trụ trịn rỗng chi tiết ống dẫn, cột trụ điện, xéc-măng động v.v ) phương pháp đúc khn cát phức tạp, kéo dài thời gian cơng việc dẫn đến khó mang lại hiệu cao Vì mà người ta nghĩ phương pháp đúc đặc biệt phương pháp đúc ly tâm Với phương pháp khắc phục nhược điểm trên, cho suất cao rút ngắn thời gian công việc Trong giới hạn tập trung giới thiệu sơ qua phương pháp đúc ly tâm ứng dụng việc chế tạo chi tiết cần thiết sống Do kiến thức hạn hẹp nên làm cịn nhiều sai sót nên kính mong thầy bỏ qua góp ý để em hồn thiện SVTH : HỒNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CƠNG NGHỆ KIM LOẠI I) Giới thiệu phương pháp đúc ly tâm 1.1) Khái niệm : Đúc ly tâm phương pháp đúc mà kim loại lỏng rót vào khn quay, nhờ có lực ly tâm tạo (với lực ly tâm tạo tỷ lệ với gia tốc góc khối lượng vật quay) làm kim loại lỏng văng ép vào thành khuôn phân bố bề mặt khuôn để tạo thành vật đúc Lực ly tâm tạo nên nhờ khuôn quay với vận tốc lớn Độ lớn lực ly tâm xác định theo cơng thức: Trong đó: m khối lượng kim loại r bán kính khn tính từ trục quay vận tốc góc (rad/s) Với vận tốc góc tính theo cơng thức: Với: R bán kính ngồi vật đúc S chiều dày thành vật đúc khối lượng riêng vật liệu SVTH : HỒNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CƠNG NGHỆ KIM LOẠI 1.2) Đặc điểm  Do tác dụng lực ly tâm nên kim loại ép vào thành khuôn nên tạo lỗ rỗng bên vật đúc (vật đúc tự có lỗ rỗng bên mà không cần lõi đúc khuôn cát) trường hợp cần đường kính vật đúc khơng thay đổi thành vật đúc dày phải dùng lõi  Kim loại xít chặt chịu tác dụng lực ly tâm nên khơng cần phải có tác động bên ngồi khác  Chiều dày thành vật đúc lượng kim loại lỏng rót vào định Ở hình thể đặc điểm trình đúc ly tâm Việc tự tạo lỗ rỗng bên vật đúc, kim loại có xu hướng văng bám vào thành khuôn tự siết chặt (chiều mũi tên thể ly tâm kim loại lỏng bám vào thành khuôn đúc) Hình 1.1: Đặc điểm phương pháp đúc ly tâm SVTH : HOÀNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CÔNG NGHỆ KIM LOẠI II) Các phương pháp đúc ly tâm Căn vào trục quay khuôn đúc mà người ta chia thành hai loại là: phương pháp đúc ly tâm nằm đứng phương pháp đúc ly tâm nằm ngang 2.1) Phương pháp đúc ly tâm nằm đứng Đúc ly tâm đứng đúc ly tâm mà đường tâm quay khn đúc có phương thẳng đứng Với phương pháp đúc có đặc điểm là: - Xĩ tập trung đáy phía vật đúc tác dụng trọng lực - Vật đúc có kích thước ngắn, đúc vật đúc dài bề dày thành vật đúc khơng độ xác hình học khơng cao làm tốn thêm nhiều kim loại để đảm bảo thành vật đúc ví trị khơng q mỏng - Hệ thống rót kim loại lỏng vào khn đơn giản hơn, kim loại dễ chảy vào khuôn tác dụng thêm trọng lực - Nhờ có thêm tác dụng trọng lực nên đúc cho thêm hình dạng đúc phương pháp ngồi đúc vật có hình dạng trịn xoay cịn đúc vật có hình dạng (định hình) đặc biệt khác - Kích thước vật đúc thay đổi theo hướng giảm dần bề dày thành từ phía lên bề mặt vật đúc Dưới sơ đồ nguyên lý đúc ly tâm đứng: SVTH : HOÀNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CƠNG NGHỆ KIM LOẠI Hình 2.1: Phương pháp đúc ly tâm đứng Nhược điểm phương pháp đúc ly tâm đứng là: Do khuôn quay theo trục đứng nên hạt kim loại chịu tác dụng lực ly tâm phải chịu thêm lực trọng lực Vì bề mặt tự kim loại lỏng bên vật đúc chưa kết tinh kết tinh (đơng đặc) có dạng paraboloit (có thể chứng minh hình học ta đường biên dạng parabol quay quanh trục OY nên tạo thành đường paraboloit) Hình thể lực tác dụng lên hạt kim loại biên dạng bên vật đúc đúc ly tâm đứng SVTH : HOÀNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CƠNG NGHỆ KIM LOẠI Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên biên dạng bên vật đúc Giải thích: Theo hình 2.2 ta thấy xét phân tố kim loại điểm A đúc phương pháp ly tâm đứng hạt kim loại chịu lực là: - Trọng lực khối lượng thân hạt kim loại tạo Q Có độ lớn với m khối lượng hạt kim loại - Lực ly tâm khuôn quay tạo P Có độ lớn với x khoảng cách từ điểm A tới trục quay OY hình 2.2 Hai lực tạo lực tổng hợp R tạo theo phương OX góc (góc thể hình vẽ 2.2) với hạt kim loại có xu hướng bị kéo xuống khuôn quay kim loại lỏng tập trung phía nhiều dẫn đến kích thước bề dày bên vật đúc phía dày so với phía (tính theo chiều dương trục Oy hình vẽ) Từ phương trình ta thiết lập phương trình biên dạng bên vật đúc có dạng parabol quay quanh trục OY nên tạo nên mặt parabơlơit SVTH : HỒNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CƠNG NGHỆ KIM LOẠI Với lí nên phương pháp có nhược điểm lớn là: - Vật đúc nhận có bề dày mặt giảm dần lên phía bề mặt vật đúc dẫn đến bề mặt bên vật đúc nhận có độ xác hình học khơng cao - Ngồi cịn làm giảm độ bền phần phía vật đúc (phía khn gần với cốc rót kim loại lỏng đúc) chiều dày vật đúc bị giảm nhiều làm giảm momen chống uốn tiết diện dẫn đến giảm khả chịu tải giảm độ bền chi tiết - Tốn nhiều kim loại đúc vật đúc có kích thước (chủ yếu theo chiều dài) lớn, lượng kim loại bị tập trung xuống phía (phần đáy khn) nên cần có lượng kim loại lớn để đảm bảo phía vật đúc có chiều dày hợp lý, trường hợp lượng kim loại rót vào chiều dày thành vật đúc chỗ mỏng không đảm bảo u cầu Hình mơ tả đặc tính hình dạng bên vật đúc Hình 2.3: Đặc tính hình dạng bên vật đúc đúc ly tâm đứng SVTH : HOÀNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CÔNG NGHỆ KIM LOẠI 2.2) Phương pháp đúc ly tâm nằm ngang Đúc ly tâm nằm ngang phương pháp đúc mà có trục quay khn có phương nằm ngang Với phương pháp có ưu điểm vượt trội so với phương pháp đúc ly tâm đứng Dưới sơ đồ nguyên lý phương pháp đúc ly tâm nằm ngang Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý phương pháp đúc ly tâm nằm ngang Như hình 2.4 ta thấy khn đúc có trục quay nằm ngang, đầu khuôn người ta trang bị máng rót Để kim loại rải theo bề mặt khn rót kim loại lỏng vào khn máng rót phải dịch chuyển dọc theo chiều dài khuôn  Ưu điểm phương pháp đúc ly tâm nằm ngang: - Đúc vật đúc có chiều dày không đổi (do trường hợp trọng lực không làm ảnh hưởng đến phân bố kim loại theo chiều dài vật đúc) từ đúc vật đúc có kích thước chiều dài lớn SVTH : HỒNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CƠNG NGHỆ KIM LOẠI - Khơng có chênh lệch đường kính hai đầu vật đúc nên tốn kim loại đúc so với phương pháp đúc ly tâm đứng  Nhược điểm phương pháp đúc ly tâm nằm ngang: - Bố trí hệ thống rót phức tạp Do phải dùng máng rót kim loại nên khơng đúc vật có đường kính nhỏ - Khó đúc hợp kim có tính chảy lỗng thấp tính chảy loảng thấp kim loại lỏng khó chảy vào phía khn (phía đầu so với hệ thống rót, hình 2.4 phía đầu bên phải) III) Ưu nhược điểm ứng dụng phương pháp đúc ly tâm 3.1) Ưu điểm phương pháp đúc ly tâm  Đúc vật đúc trịn xoay rỗng mà khơng cần lõi  Khả điền đầy khn tốt nên đúc vật đúc thành mỏng, có gân, hình nỗi mỏng khơng cần đậu ngót  Vật đúc sạch, tổ chức kim loại mịn chặt, không bị rỗ khí, rỗ co đơng đặc áp lực lực ly tâm Chất lượng vật đúc tốt  Có thể đúc nhiều lớp kim loại khác  Được ứng dụng sản xuất hàng loạt lớn  Điều kiện lao động tốt 3.2) Nhược điểm phương pháp đúc ly tâm  Chỉ thích ứng cho chi tiết hình trịn xoay, rỗng khó nhận đường kính xác SVTH : HỒNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CÔNG NGHỆ KIM LOẠI  Chất lượng bề mặt vật đúc kém, vật đúc dễ bị thiên tích khối lượng riêng nguyên tố khác  Chất lượng vật đúc phụ thuộc nhiều vào tốc độ quay nhiệt độ rót  Khn cần có độ bền cao  Khn quay nhanh cần phải có độ cân tốt phải kín 3.3) Ứng dụng phương pháp đúc ly tâm Đúc ly tâm thường dùng để đúc chi tiết tròn xoay rỗng ốp trụ điện, công nghệ chế tạo động đúc séc măng động cơ, đúc bạc lót, ống v.v IV) Kết luận Phương pháp đúc ly tâm phương pháp đúc đơn giản mà cho suất hiệu tương đối cao việc chế tạo vật có dạng hình trịn xoay rỗng Phương pháp đúc ly tâm bên cạnh ưu điểm vượt trội tồn nhiều nhược điểm trình bày trên, nhược điểm lớn phương pháp bề mặt vật đúc có chất lượng khơng cao, kỹ thuật chất lượng hay độ xác chi tiết trọng Trong số trường hợp sản xuất chi tiết đơn giản (như ống rỗng hay vật tròn xoay rỗng ) yêu cầu chất lượng chi tiết bình thường phương pháp áp dụng nhiều cho hiệu suất cao Với khoa học phát triển nhược điểm sớm khắc phục làm cho phương pháp đúc hoàn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T.S ĐINH MINH DIỆM, Giáo trình cơng nghệ kim loại, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2007 SVTH : HỒNG THANH LONG Trang 10 BÀI TẬP CƠNG NGHỆ KIM LOẠI [2] http://kiemtailieu.com/ky-thuat-cong-nghe/tai-lieu/bao-cao-bai-tieu-luan-ducly-tam-va-thiet-bi-duc-ly-tam/7.html [3] https://www.wattpad.com/444351-student-c%C3%A2u-5-b%E1%BA%A3n- ch%E1%BA%A5t-%C4%91%E1%BA%B7c-%C4%91i%E1%BB%83m-cu-a-ph %C6%B0%C6%A1ng-ph%C3%A1p [4] http://luanvan.co/luan-van/giao-trinh-cong-nghe-duc-43895/ SVTH : HOÀNG THANH LONG Trang 11 ... LONG Trang BÀI TẬP CÔNG NGHỆ KIM LOẠI I) Giới thiệu phương pháp đúc ly tâm 1.1) Khái niệm : Đúc ly tâm phương pháp đúc mà kim loại lỏng rót vào khn quay, nhờ có lực ly tâm tạo (với lực ly tâm tạo... pháp đúc ly tâm SVTH : HOÀNG THANH LONG Trang BÀI TẬP CÔNG NGHỆ KIM LOẠI II) Các phương pháp đúc ly tâm Căn vào trục quay khuôn đúc mà người ta chia thành hai loại là: phương pháp đúc ly tâm nằm... phương pháp đúc ly tâm nằm ngang 2.1) Phương pháp đúc ly tâm nằm đứng Đúc ly tâm đứng đúc ly tâm mà đường tâm quay khuôn đúc có phương thẳng đứng Với phương pháp đúc có đặc điểm là: - Xĩ tập trung