Trong thời gian thí nghiệm, đề tài đã dựa theo một đơn hàng yêu cầu đúc ra loạt phôi đồng bán tinh bằng hợp kim BCuAl9Fe4 kèm theo bản vẽ có kích thước như hình 6:
Khi tính toán thiết kếđúc đối với kích thước khuôn và thao (Hay còn gọi là ruột) thường được tính theo công thức thực nghiệm sau:
( Dn + υ ) + ( Dn + υ ) x k = Dk
( Dn - υ ) - ( Dn - υ ) x k = Dr
Trong đó Dn, Dr lần lượt là đường kính khuôn và ruột (mm). υđộ dư gia công cơ khí (mm).
k hệ số co ngót vật liệu (%). Với mác hợp kim BCuAl9Fe4 hệ số k có giá trị 2,49%
Tùy theo phương pháp đúc mà để lượng dư gia công υ hợp lý.
Có thể dựa theo chất lượng bề mặt phôi đúc thô mà chọn cho hợp lý. Tại xưởng đúc đồng, đểđảm bảo "An toàn" thì υ thường lấy giá trị 8 mm khi đúc trong khuôn cát và 5 mm khi đúc trong khuôn kim loại. Với phương pháp đúc bán liên tục, đề tài đã áp dụng υ = 3 mm.
Bảng 4. Chất lượng bề mặt phụ thuộc vào loại khuôn.
Công nghệ Chất lượng bề mặt – độ nhám bề mặt ( µm ) Khuôn cát – sét thủ công 120 – 360 Khuôn gốm 40 – 50 Khuôn kim loại 20 – 60 Đúc liên tục 10 – 40 Đúc áp lực 3 – 40 Từđó tìm ra các thông số:
Đường kính trong của thùng kết tinh Dk = ( 88+3 )+( 88+3 )x2,49 = 93 mm. Đường kính thao Dr = ( 88-3 )-( 88-3 )x2,49 = 60 mm.
Đã chế tạo 1 thùng kết tinh có lớp vỏ khuôn bằng gang đường kính trung bình φ93 mm, chiều cao khuôn là h = 250 mm. Bên ngoài là lớp vỏ bằng thép có hệ thống nước làm mát. Khuôn được hàn trên đế khuôn có đường kính φ340 mm để thuận tiện cho việc lắp khuôn lên bàn máy trên, bộ khuôn gang sau khi chế tạo được đảm bảo yêu cầu: Không dò dỉ nước khi cho nước chảy trong hệ thống làm mát, lòng trong khuôn được mài bóng.
Hình 7. Thùng kết tinh có lớp áo khuôn bằng gang
Thùng kết tinh có lớp áo gang Lớp áo khuôn grafit. hoàn chỉnh.
Hình 8: Ảnh các loại khuôn đúc.
Đã chế tạo một thùng kết tinh có lớp vỏ khuôn bằng grafit với có hình dáng tương tự thùng kết bằng gang. Ở đây lớp vỏ thay bằng thép đường kính trong φ170 mm tiện côn xuống dưới là 160 mm, bên ngoài có lớp vỏ thép φ250 mm, nước làm
mát chảy bên trong lòng. Đế khuôn cũng có đường kính ngoài φ340 mm. Chế tạo 1 áo khuôn bằng grafit có đường kính trung bình là φ93 mm, chiều dày 10 mm, được đúc bao bằng một lớp nhôm dày và tiện lớp vỏ ngoài xuống đường kính 169 mm đường kính dưới là 159 mm, cũng có chiều cao là h = 250 mm. Ghép chi tiết này vào trong vỏ thùng kết tinh trên, được một thùng kết tinh hoàn chỉnh.