Thiết kế, chế tạo bộ khuôn đúc áp lực thân bơm BRA50
MỤC LỤC
LỰA CHỌN VẬT LIỆU, XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO KHUÔN THÂN BƠM BRA 50
Phân loại vật liệu chế tạo khuôn đúc áp lực
Vật liệu chế tạo khuôn ép nóng: Nhóm vật liệu này thông thường được sử dụng để chế tạo các loại khuôn đúc áp lực thấp và cao, đúc các sản phẩm có thành phần hợp kim cơ sở như: nhôm, kẽm, magiê, đồng. Trong các mác thép dùng để chế tạo khuôn đúc áp lực, thành phần hóa học đều có các nguyên tố có ảnh hưởng lớn đến tính thấm tôi, độ dai, độ bền và độ cứng nhiệt ở nhiệt độ cao, tính chống ôxy hóa ở nhiệt độ cao và đặc biệt là làm mịn độ hạt của vật liệu như: Molipđen, Vanađi, Crôm.
Điều kiện làm việc, lựa chọn vật liệu để chế tạo khuôn đúc thân bơm BRA50
Ruột khuôn bao gồm ruột khuôn chày và ruột khuôn cối: đây là phần kết cấu khuôn tạo hình sản phẩm, là phần kết cấu chịu ảnh hưởng trực tiếp của dòng kim loại lỏng nhiệt độ cao, vận tốc trượt trên bề mặt khuôn rất cao và dưới áp lực ép lớn. Như vậy, với vận tốc trượt trên bề mặt khuôn rất lớn cùng với nhiệt độ rót vật liệu đúc khoảng 680oC và áp lực lên bề mặt khuôn lớn nhất có thể lên đến 983kg/cm2, nên phải lựa chọn vật liệu có độ chịu mài mòn bề mặt lớn, chịu tải trọng tĩnh lớn.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC THÂN BƠM BRA50
Cơ sở lý thuyết tính toán hệ thống rót [2]
Giá trị tốc độ ép tính toán trên mới chỉ tính đến tác động của các điều kiện thuỷ động học quá trình điền đầy mà chưa kể đến chế độ nhiệt của quá trình, tức là chưa kể đến thời gian điền đầy tđ. Trong đó: ΣV tổng thể tích kim loại lỏng đi vào hốc khuôn trong khoảng thời gian t (m3). Thiết kế hệ thống rót. Do đặc điểm kết tinh của kim loại lỏng trong đúc áp lực cao là không thể tạo điều kiện đông đặc có hướng, do đó phải tạo điều kiện cho vật đúc đông đặc đồng thời. Mặt khác, kim loại lỏng điền đầy khuôn trong một khoảng thời gian vô cùng ngắn, bởi vậy thiết kế hệ thống rót cần tuân thủ một số điều cơ bản sau đây:. • Quãng đường chuyển động của kim loại lỏng trong khuôn là ngắn nhất có thể được. • Diện tích rãnh dẫn thu hẹp từ buồng ép tới hốc khuôn. Hệ thống rót thu hẹp dần có tác dụng làm giảm sự cuốn khí vào vật đúc, đồng thời làm tăng tốc độ dòng điền đầy. Hệ thống rót cho vật đúc trong máy đúc buồng ép nguội kiểu thẳng đứng và kiểu nằm ngang được mô tả như hình 3.1. Điều khác biệt giữa hai hệ thống rót của hai kiểu buồng ép này là, trong buồng ép nguội nằm ngang, hệ thống rót không có phần nối trung gian từ buồng ép đến rãnh dẫn. Khi đó, đường đi của kim loại lỏng sẽ ngắn hơn, tránh. được hiện tượng nguội sớm của kim loại trong buồng ép. Phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa các đường dẫn, kênh dẫn trong hệ thống rót đối với vật đúc, có thể phân hệ thống rót thành ba kiểu:. Trong hệ thống rót trực tiếp, không có kênh dẫn trung gian, diện tích kênh nạp. trong máy buồng ép thẳng đứng tính bằng diện tích thiết diện ngang của ống dẫn Hình 3.1. Hệ thống rót trong máy đúc buồng ép. Hệ thống rót trực tiếp không có rãnh dẫn a) và b); có rãnh dẫn c) 1-hốc lừm nờn dựng để ngăn ngừa lừm co.
Tính toán, thiết kế khuôn thân bơm BRA50
Lựa chọn Vnap = 24 m/s (đối với đúc hợp kim cơ sở nhôm Vnap thông thường nằm trong khoảng từ 20-60m/s) tuy nhiên đối với chi tiết đúc là khuôn thân bơm BRA50 có thành dày lớn và đồng đều nên được chọn ở mức giới hạn dưới. Thay các thông số vào công thức 3.1 ta được fr:. Tính toán hệ thống hơi. Lựa chọn phương án công nghệ cho kết cấu khuôn-vật đúc 3.3.1. Tính công nghệ của kết cấu khuôn-vật đúc. Kết cấu của vật đúc phải đảm bảo dễ lấy vật đúc ra khỏi khuôn, dễ rút ruột ra khỏi vật đúc, ít tạo nên ứng suất ở vật đúc và trong khuôn. Nguyên tắc về kết cấu khuôn-vật đúc khi đúc dưới áp lực:. - Do độ chính xác của vật đúc phụ thuộc trước tiên vào cách bố trí nó trong khuôn và số lượng mặt phân khuôn, nên thiết kế chi tiết đúc sao cho số lượng mặt phân khuôn là ít nhất. - Vật đúc không được tạo bóng khi chiếu bằng các tia vuông góc với mặt phân khuôn. - Vật đúc nên có phần lớn ruột nằm ở nửa khuôn động - Các thành bên trong nên nằm nghiêng để giảm ứng suất co. - Khi đúc áp lực không thể tạo điều kiện đông đặc có hướng do đó cần phải tạo điều kiện để vật đúc đông đặc đồng thời. Muốn vậy, vật đúc nên có thành dày đều. Một số kiểu rãnh dẫn tiêu biểu. Kiểu rãnh dẫn cho một sản phẩm/khuôn. Kiểu rãnh dẫn cho hai sản phẩm/khuôn. Kiểu rãnh dẫn cho nhiều sản phẩm/khuôn Hình 3.5. Một số kiểu rãnh dẫn trong khuôn đúc áp lực. Lựa chọn mặt phân khuôn. Giả sử ta chọn mặt phân khuôn qua mặt phẳng E thì:. + Toàn bộ chi tiết nằm trong khuôn tĩnh + Phần ruột Ф55 nằm trong khuôn chày. Như vậy, với phương án trên thì toàn bộ thân bơm dài 128mm khi khuôn động lùi về phía sau toàn bộ thân bơm gây lên 1 lực cản rất lớn chưa kể hướng thoát khuôn là rất khó khăn. Với phương án trên kết cấu khuôn rất phức tạp. Lựa chọn mặt phân khuôn đi qua F. Phương án này tạo hướng thoát khuôn rất thuận lợi và chỉ phải sử dụng 1 ben thủy lực đẩy ruột, lỗ Ф30 được tạo ra từ hai ruột cố định trên hai nửa khuôn. Với phương án này kết cấu khuôn đơn giản, dễ chế tạo hướng thoát dao quá trình gia công khá thông thoáng. Lựa chọn vị trí rãnh dẫn, rãnh hơi. Lựa chọn vị trí rãnh dẫn. Với phương án chọn mặt phân khuôn đi qua F, thì mặt phẳng E là nơi nắp ruột hướng vào nên vị trí rãnh dẫn đi qua đây là không phù hợp. Chọn rãnh dẫn đi trực tiếp vào đáy bơm nhìn theo B. Thân bơm có tiết diện ngang trung bình tương đối dày, ở vị trí này cùng lực ép của Piston có thể bù xốp ngót cho phía đáy thân bơm rất tốt. Đối với thiết kế khuôn đúc áp lực, việc tính toán về dòng chảy, thoát hơi, truyền nhiệt…, trong khuôn là rất khó khăn. Kết quả tính toán rãnh dẫn và rãnh hơi được tính bởi các công thức thực nghiệm cùng với các hệ số và kinh nghiệm của người thiết kế. Đề tài không chọn ngay giá trị tính toán được để thiết kế rãnh dẫn, rãnh hơi, bởi vì khi đã gia công rãnh dẫn, rãnh hơi rồi việc thay đổi lại hệ thống dẫn và hơi lại phải hàn đắp, mài sửa làm tuổi thọ của khuôn không cao, thực hiện các thao tác công nghệ phức tạp. Kết cấu của hốc khuôn thân bơm BRA50 đơn giản, trở lực thấp nên đề tài chọn hệ thống rãnh dẫn, rãnh hơi bằng khoảng 90% thống số đã tính toán được. phun chỗ thắt). Tuy nhiên, đối với chi tiết thân bơm BRA50 có bề dày vật đúc khá dày, diện tích hình chiếu bề mặt chi tiết nhỏ nên đề tài lựa chọn phương án đưa rãnh dẫn trực tiếp vào đáy thân bơm trong quá trình đúc có thể bù xốp ngót dưới áp lực lớn.
THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CHẾ TẠO KHUÔN ĐÚC ÁP LỰC THÂN BƠM BRA50
Dựng bản vẽ chi tiết phôi thân bơm BRA 50 3D
Các chi tiết trong khuôn đúc áp lực có kết cấu phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao được thiết kế và dựng 3D, sau đó được hiệu chỉnh kết cấu hợp lý và xuất bản vẽ 3D dạng đuôi “.igs” khi bản vẽ hoàn chỉnh được đưa dữ liệu bản vẽ vào các máy gia công chuyên dụng CNC để gia công chế tạo. Các chi tiết phụ trợ cho khuôn không đòi hỏi độ chính xác cao, cũng như có kết cấu đơn giản được vẽ thiết kế dưới dạng bản vẽ 2D và được gia công trên các máy gia công thông thường như: tiện, phay, bào… Các chi tiết phụ trong kết cấu khuôn như: Giá kẹp khuôn, tấm đẩy sản phẩm, chốt dẫn hướng….
Thiết kế hoàn chỉnh bộ bản vẽ khuôn đúc áp lực thân bơm BRA 50 1. Các cụm kết cấu chính trong bộ khuôn đúc áp lực cao
Bộ bản vẽ này được trình bày trong phụ lục 1 “Bản vẽ gia công chế tạo khuôn thân bơm BRA50” dưới đây là bản lắp của bộ khuôn hình 4.7. Các chi tiết gia công trên máy CNC chuẩn gia công lấy theo tâm xy lanh.
ĐÚC THÂN BƠM BRA50 VÀ HIỆU CHỈNH KHUÔN
Đánh giá và hiệu chỉnh công nghệ 1. Phân tích đánh giá khuyết tật
Như vậy, sau khi đã sửa đường thoát hơi và hiệu chỉnh công nghệ, sản phẩm có chất lượng bề mặt nhẵn đẹp, không bị giáp mí. Như vậy, sản phẩm thân bơm BRA50 đã đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật đề ra.
