2.1. Cỏc nguyờn tắc khi thiết kế cụng nghệ đỳc
Thiết kế cụng nghệ đỳc là một khõu rất quan trọng trong quỏ trỡnh sản xuất vật đỳc, nú quyết định cụng nghệ chế tạo khuụn và chất lượng vật đỳc. Muốn sản xuất một chi tiết đỳc cần nghiờn cứu kỹ tớnh chất và điều kiện làm việc của nú.
Thiết kế cụng nghệ đỳc phải đảm bảo khả năng dễ chế tạo được khuụn, chỳ ý tới chất lượng vật đỳc và hiệu quả kinh tế.
2.1.1 Nghiờn cứu bản vẽ chi tiết đỳc
+ Đọc bản vẽ kỹ thuật
+ Tỡm hiểu điều kiện làm việc của chi tiết .
+ Nghiờn cứu đặc điểm của vật liệu chế tạo và yờu cầu cơ, lý tớnh của chi tiết .
+ Tỡm hiểu cỏch gia cụng chi tiết cũng như vị trớ giỏ lắp của chi tiết trong khi gia cụng cơ khớ .
2.1.2 Vị trớ đặt vật đỳc trong khuụn khi rút
Vị trớ vật đỳc trong khuụn lỳc rút thường được chọn theo phương phỏp làm khuụn, cỏch bố trớ hệ thống rút, lượng dư gia cụng cơ khớ và lượng dư cụng nghệ, kớch thước của hũm khuụn .
+ Những phần quan trọng của chi tiết, mà ở đú kim loại cần sớt chặt hơn, những bề mặt gia cụng quan trọng hơn, nờn đặt ở phần dưới, hoặc mặt bờn của khuụn khi rút.
+ Khi cần cũng cú thể đặt đứng hoặc nghiờng để trỏnh hiện tượng rỗ xỉ , khớ…
+ Nếu vỡ một nguyờn nhõn nào đú mà những mặt sau này cần gia cụng cơ khớ, bắt buộc phải đặt quay về phớa trờn, thỡ phải tạo mọi điều kiện để cỏc khuyết tật đỳc như rỗ co , rỗ xỉ , rỗ hơi… sau này chỉ xuất hiện ở những phần của vật đỳc mà rồi cú thể cắt bỏ đi được ( thớ dụ : đậu hơi, đậu ngút , phần gia cụng cơ khớ ).
+ Những vật đỳc bằng hợp kim cú độ co lớn khi đụng, thỡ lỳc rút phải đặt ở vị trớ cú thể đảm bảo được hướng đụng đặc của kim loại ở trong khuụn về phớa đậu ngút. Những phần dày nằm ở giữa hoặc bờn dưới của hũm khuụn mà khụng thể đặt đậu ngút trực tiếp được, thỡ phải dựng đậu ngút bờn cạnh kiểu đậu ngút khớ quyển hoặc ỏp lực cao.
+ Vị trớ của vật đỳc khi rút phải chọn thế nào để ớt tốn kộm nhất về vật liệu, về lao động, về vật mẫu và hũm khuụn.
+ Để trỏnh rút thiếu, khớp và bọng cỏt, nờn để những thành mỏng và rộng của vật đỳc nằm ở phần dưới của khuụn, hoặc nằm nghiờng khi rút.
2.1.3 Vị trớ của mẫu khi làm khuụn
+ Chọn mặt rỏp khuụn và mặt phõn mẫu: việc chọn vị trớ của mẫu khi làm khuụn cũng như mặt rỏp khuụn và mặt phõn mẫu cú ảnh hưởng lớn đến quỏ trỡnh kỹ thuật làm khuụn, độ chớnh xỏc, của vật đỳc.
+ Chọn mặt chuẩn gia cụng.
+ Sai lệch về kớch thước, khối lượng của vật đỳc và lượng dư gia cụng.
2.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG RểT
2.2.1. Chọn vị trớ dẫn kim loại vào khuụn
Hệ thống rút cú tỏc dụng để dẫn dũng kim loại chảy ờm, đồng đều và liờn tục vào khuụn đỳc. Hệ thống rút cũn phải ngăn khụng cho xỉ và tạp chất khỏc lọt vào hốc khuụn cựng với kim loại, đồng thời cung cấp kim loại lỏng cho vật đỳc trong thời gian đụng đặc và điều chỉnh hiện tượng nhiệt khi vật đỳc đụng nguội.
Hệ thống rút phải cú khối lượng bộ, chiếm ớt chỗ trong khuụn, để cú thể tận dụng thể tớch trong hũm khuụn. Cỏch chọn dạng và kớch thước hệ thống rút đũi hỏi phõn tớch tỉ mỉ khi thiết kế quỏ trỡnh chế tạo vật đỳc.
Khi thiết kế hệ thống rút cho vật đỳc bằng thộp, do khả năng rơi xỉ vào vật đỳc ớt, vỡ xỉ đặc dễ giữ trong gầu rút, nờn cú thể sử dụng hệ thống rút đơn giản, nhưng cần chỳ ý đến nhiệt độ cao, độ chảy loóng thấp, khả năng chảy mũn thành khuụn, độ co dài và co thể tớch của thộp lớn, nờn cần suy nghĩ thiết kế hệ thống rút cẩn thận hơn.
Hệ thống rút cần đảm bảo điền đầy khuụn ờm, khụng cuộn, xoỏy, phun bắn làm hỏng khuụn…. Do vậy ngoài hỡnh dỏng vật đỳc cần tớnh đến những yếu tố dưới đõy:
− Để tăng hiệu quả tỏc dụng của đậu ngút, cần cố gắng dẫn kim loại vào phần vật đỳc nằm ngay dưới đậu ngút hay cạnh đậu ngút.
- Cú thể cung cấp kim loại núng cho đậu ngút bằng cỏch rút qua rónh dẫn phụ, hay đơn giản hơn cú thể rút ngay vào đậu ngút, cú thể dựng đậu ngút phỏt nhiệt để cho kim loại núng lõu hơn.
- Khụng bố trớ rónh dẫn sỏt với vật làm nguội để trỏnh làm giảm hiệu quả của vật làm nguội.
- Để khuụn đỡ bị xúi mũn, nờn dẫn kim loại qua nhiều rónh dẫn và khụng nờn quỏ dày.
- Với những vật đỳc khụng lớn và khụng quỏ cao, rút từ trờn xuống là thớch hợp nhất, cú lợi cho sự phõn bố nhiệt trong vật đỳc.
- Rút đựn tuy ớt xúi mũn nhưng khụng phự hợp với hướng đụng nờn chỉ phự hợp với khuụn tươi.
- Đỳc những vật lớn thường dẫn kim loại qua nhiều rónh dẫn bố trớ ở những mức khỏc nhau.
- Đối với những vật đỳc bộ và trung bỡnh thường dựng kiểu rút bờn sườn chỳ ý khụng để kim loại chảy trực tiếp vào khuụn.
2.2.2. Tớnh toỏn hệ thống rút.
Để tớnh toỏn hệ thống rút, trước hết phải xỏc định thời gian rút cú lợi nhất đối với vật đỳc.
Thời gian rút hợp lý được xỏc định theo cụng thức (2.1). t = s3 gG (2.1)
Trong đú: g: chiều dày chớnh hay trung bỡnh của vật đỳc (mm) G: khối lượng vật đỳc cựng hệ thống rút, ngút (kg) s :hệ số ( bảng 2.1)
Bảng 2.1. Hệ số s phụ thuộc vào vị trớ dẫn kim loại
Nhiệt độ và độ chảy loóng của
Cỏch dẫn kim loại Rút xi phụng
vào phần dày của khuụn
Vào một nủa chiều cao của vật
đỳc Rút trờn xuống Rút vào chỗ thành mỏng của vật đỳc Bỡnh thường cao 1,3 1,4 – 1,5 1,4 1,5 – 1,6 1,5 – 1,6 1,6 – 1,8
Chỳ thớch: - Trường hợp cú nguy cơ tạo thành ứng suất đỳc hay rỗ ngút trong vật đỳc, hệ số s tăng 0,1 – 0,2
− Khuụn kim loại hay khuụn cỏt cú nhiều vật làm nguội thỡ phải rút nhanh.
Xỏc định thời gian rút kim loại vào khuụn cần tớnh đến tốc độ dõng của kim loại trong khuụn khi rút. Tốc độ rút được xỏc định theo cụng thức (2.2), trong đú C là chiều cao vật đỳc, t là thời gian rút khuụn (tớnh theo (2.1).
v = Ct (cm/s) 2.2 Kiểm tra lại tốc độ rút. Nếu bằng hoặc lớn hơn giỏ trị tốc độ rút cho phộp (cho trong bảng 2.2) là được
Bảng 2.2. Trị số bộ nhất cho phộp đối với vật liệu thộp là: (cm/s)
Chiều dày thành vật đỳc v
< 4 -
4 – 10 2
10 – 40 1
> 40 0,6
Sau khi xỏc định thời gian rút khụng hợp lý, ta tớnh diện tớch rónh dẫn - Fmin theo cụng thức (2.3). Fmin = G h t h Gt tb tb à à 0,31 1 . 31 , 0 = (2.3) Trong đú: G- khối lượng vật đỳc kể cả hệ thống rút, ngút (kg)
à- hệ số trở lực trong của khuụn
htb - cột ỏp suất thủy tĩnh trung bỡnh của kim loại (cm) Gt - tốc độ cung cấp kim loại từ thựng rút (kg/s)
Bảng 2.3. Hệ số trở lực của khuụn à đối với vật liệu thộp là
Trở lực khuụn Lớn Trung bỡnh Bộ Thộp Tươi Khụ 0,35 0,41 0,42 0,48 0,50 0,60
Cột ỏp suất thủy tĩnh trung bỡnh của kim loại htb (cm) trong thời gian rút khuụn được tớnh theo cụng thức (2.4).
htb = H0 – C p 2 2 (2.4) Trong đú: H0 – ỏp suất thủy tĩnh ban đầu lớn nhất (cm)
P – chiều cao của vật đỳc trờn rónh dẫn (cm)