Tính toán vỏkhuôn cá

3. THIẾT KẾKHUÔN ĐÚC ÁP LỰC CÀNG THẮNG XE GẮN MÁY HONDA

3.3.2.4. Tính toán vỏkhuôn cá

- Vỏkhuôn cái cũng làm bằng C45, kích thước chọn cũng nhưvỏ khuônđực. Trên vỏkhuôn có 2 rãnhđểbắt vào máyđúc (hình 3.22)

4020 20 180 195 90 Ø62 Ø72 110 25 45 90 12.5 62 20 72 14 92.8 Hình 3.22: Kích thước sơbộvỏkhuôn cái 3.3.2.5. Thiết kếmiếng ghép

- Nhưđã đềcập ởtrên, miếng ghép của chúng ta có hai miếng, một miếng dùngđểcấy hai tấm thép bịtđầu càng thắng, miếng còn lại sử dụng với mục đích đểthay thếkhi bịmòn. Việc đưa một vật liệu khác vào trong lòng khuôn cần chú ý các điểm sau:

 Hình dạng và vịtrí của chúng (miếng ghép khác loại vật liệu trong khuôn) trong vật đúc sao cho kim loại vật đúc co rút lên chúng và giữchặt lấy chúng.

 Tạo cho chúng có các vịtrí khóa đơn giản đểcho chúng cốđịnh trong vậtđúc.

 Chiều dày kim loại vật đúc chung quanh chúng không nhỏhơn 0,02 mm, chiều dày nhỏhơn có thểgây nứt khi co rút.

 Khuôn phải cốđịnh chặt chúng trong suốt quá trìnhđúc. Chuẩn bị sao cho việc gá chúng lên khuônđược dễdàng. Các điểm giữchặt chúng trong khuôn cần chính xác.

 Nên có một lớp áo bảo vệđểtránhăn mòn do tác dụng điện phân giữa chúng và hợp kimđúc.

+ Miếng ghép đểthay thếkhi mòn (hình 3.23)

12 2 10 A A A A 35.04 R5 M12 9.96 R4.1 21.92 16 Hình 3.23: Miếng ghép chống mòn Hình 3.24 Hình 3.25

+ Miếng ghép đểcấy hai miếng thép (hình 3.26) I I 14.5 37 A A A A 10 M12 25.9 40 3.9 R3 Hình 3.26: Miếng ghépđểcấy hai miếng thép + Trên hình 3.24 và 3.25 là tình trạng của vật đúc cùng với các miếng ghép. 3.3.2.6. Thiết kếhệthống rót và thoát hơi

- Khi thiết kếhệthống rót cần tuân thủcác nguyên tắc sau:

 Quãng đường chuyểnđộng của kim loại lỏng trong hệthống rót là ngắn nhất.

 Tiết diện các kênh dẫn thu hẹp dần từbuồng ép tới hốc khuôn. Hệ thống rót thu hẹp dần cho phép giảm sựcuốn khí của dòng kim loại lỏng. ngoài ra, khi đi qua một hệthống rót thu hẹp dần, kim loại lỏng sẽtăng dần tốcđộ. Trong một dòng chảy có gia tốc, các bọt khí sẽliên kết lại với nhau và sẽđượcđẩy vào rãnh rửa.

 Rãnh dẫn là phần quan trọng nhất của hệthống rót. Tiết diện rãnh dẫn quyết định vận tốc nạp, còn chiều dày của nó quyết định tính chấtđiềnđầy khuôn.

 Xácđịnh kích thước hệthống rót : Trongđó : K1 – hệsốxét tới hình dạng vậtđúc. K2– hệsốxét tới áp suất ép. Vép– là vận tốc ép trung bình. Dép–đường kính buồng ép. ΣFdẫn– tổng tiết diện các rãnh dẫn. Giá trịK1 Giá trịK2 Loại vậtđúc Giá trịK1

Vậtđúcđơn giản, thành dày 0.75 Vậtđúc có kết cấu dạng hộp 1.00 Vậtđúc phức tạp 1.50 Vậtđúc rất phức tạp, thành mỏng 2.00 Áp lực ép, MPa Giá trịK2 Dưới 20 Mpa 2.50 20 – 40 2.00 40 – 60 1.75 60 – 80 1.50 80 – 100 1.25 Trên 100 1.00

Với vép= 15 m/s ; K1= 1.5 ; K2= 2,50 ; Dép= 42 mm Ta tínhđượcΣFdẫn= 370 mm2

Ta bốtrí hai rãnh dẫn, vậy Fdẫn= 185 mm2  Hình dạng tiết diện rãnh dẫn:

+ Kênh hình tròn:

Loại này cóưuđiểm là cho phép một lượng vật liệu tối đa chảy qua mà không bịmất nhiều nhiệt. khuyết điểm của loại này là làm tăng giá thành chếtạo khuôn vì rãnh dẫn phải nằmởhai mặt khuôn.

+ Kênh hình chữnhật:

Loại này tuy dễchếtạo nhưng lại dễgây ra sựcốtrong quá trình hoạt động.Đây là loại dởnhất.

+ Kênh hình thangđáy tròn:

Vật liệu thừa

Loại này tuy phải sửdụng nhiều vật liệu hơn nhưng lại dễchếtạo và sửdụng, loại này đặc biệt có lợi khi rãnh dẫn phải đi qua một mặt trượt.

+ Kênh hình thangđáy có các góc:

Loại này không tốt bằng loại hình thang đáy tròn. Tuy nhiên nếu bo tròn các góc lại thì sẽmang lại hiệu quảcao khi sửdụng.

+ Loại kênh hình elip, bán nguyệt là nhiều khuyết điềm nhất nên không trình bày rađây.

Tóm lại, tiết diện ngang của một loại rãnh dẫn phải là hình tròn hoặc hình thang.

 Ta sửdụng loại kênh hình thang được bo trònởđáy, kích thước nhưtrên hình 3.27 25 75° 8 R1 Hình 3.27: Rãnh dẫn hình thang - Thiết kếrãnh rửa:  Tác dụng của rãnh rửa: + Làm giảm bọt khí trong vật đúc. +Đóng vai trò của kênh thoát khí.

+ Tạo cân bằng nhiệt cho tối ưu khuôn, đặc biệt khi đúc các vật đúc thành mỏngởnhiệt độrót thấp.

 Xácđịnh kích thước và vịtrí rãnh rửa:

+ Chiều dày khe nối từhốc khuôn đến rãnh rửa không được nhỏ hơn 0,5 – 1,0 mm phụthuộc vào chức năng của rãnh rửa. Nếu rãnh rửa dùng đểloại trừkhí nhiễm bẩn vào kim loại, thì chiều dày khe nối nên lấy khoảng 0,7 – 0,8 chiều dày thành vật đúc δ, còn nếu sử dụng nhưvật mang nhiệt thì là 0,4 ÷ 0,5δ.

0.4 - 0.85 - 16 5 - 16 0.2 - 0.25

Hình 3.28: Các kích thước của rãnh rửa

+ Khi máyđúc là máy có buồng ép ngang thì rãnh rửađược bốtrí nhưhình 3.29.

+ Phụthuộc vào chức năng và vịtrí đặt, rãnh rửa được chia làm hai loại: cục bộvà chung.

 Rãnh rửa chungđược xem xét khi thiết kếkhuôn và có thể bốtrí không nhữngởcuối khuôn mà cònởcác nửa khuôn. Với chức năng loại trừkhí thểtích tổng của rãnh rửađược lấy khoảng 0,2 – 0,4 thểtích vậtđúc, còn với chức năngổn định chếđộnhiệt thì lấy 0,5 – 1,0 thểtích vậtđúc.

 Rãnh rửa cục bộđượcđặtởvùng hội lưu của hai hoặc một sốdòng chảy của hợp kim. Thểtích của chúng không lớn (0,05 – 0,2 thểtích vật đúc) và có chức năng nung khuônở các vịtrí dễtạo thành các khuyết tật khớp nối và hàn nối.

 Ởkhuôn có nhiều hốc khuôn, rãnh rửa thực hiệnđồng thời vai trò tiếp nhận hỗn hợp khí - kim loại và nhân tốmang nhiệt, san bằng trường nhiệtđộtrong khuôn và vật đúc. - Thiết kếkênh thoát khí:

 Việc bốtrí kênh thoát khí phụthuộc vào đặc trưng của quá trình điềnđầy khuôn. Khi hốc khuôn đượcđiềnđầy bằng dòng liên tục, rãnh thoát khíđược đặt ởvịtrí cách xa rãnh dẫn nhất hoặcởnơi tạo thành sựdâng thủy lực. Còn khi dòng chảy trong khuôn là phân tán hoặc phân tán rối, các kênh thoát khí nên bốtrí ởtất cả các phần của khuôn.

 Kênh thoát khí thường được bốtrí ởmặt phân khuôn và có dạng khe hẹp có chiều dàyδth.khí phụthuộc vào hợp kimđúc.

 Chiều dày kênh thoát khí được lấy theo bảng 3.3

 Theo những chỉdẫn và tính toánởtrên, hệthống rãnh dẫn và rãnh rửa của ta nhưhình 3.21.

Bảng 3.3: Chiều dày kênh thoát khí (điềnđầy khuônởtrạng thái lỏng), mm Hợp kimđúc δth.khí Hợp kimđúc δth.khí Chì – antimoan 0,05 – 0,10 Manhê 0,10 – 0,15 Kẽm 0,08 – 0,12 Đồng 0,15 – 0,20 Nhôm 0,10 – 0,20 Thép 0,20 – 0,30 (Nếuđiềnđầy khuônởtrạng thái lỏng – rắn thìδth.khíphải lấy lớn hơn gấp 2 ÷ 3 lần )

3.3.2.7. Thiết kếchày và sơmi khuôn

- Chày và sơmi khuôn là hai bộphậnđầu tiên tiếp nhận dòng kim loại lỏng từbuồng ép. Chày và sơmiđược làm bằng SKD61.

- Chày có nhiệm vụhướng dòng kim loại vào các rãnh dẫn, là bộphận rất mau mòn do phải chịu áp lực lớn từmáy ép và nhiệt độcao của dòng kim loại. Tuyệt đối không được đểchày tiếp xúc với piston ép trong quá trìnhđúc. Chày thường có dạng côn, bềmặt được phay tạo rãnh hướng dòng kim loại vào các rãnh dẫn. Các kích thước cơbản cho trong hình 3.30.

- Đường kính trong của sơmi lấy lớn hơnđường kính trong của buồng ép 2 mm, cho nênđường kính trong của sơmi là 42 mm.

- Đường kính ngoài phải chọn sao cho đủbền trước áp lực máyởnhiệt độcao và đảm bảo thời gian sửdụng trước sựăn mòn của dòng kim loại lỏng. Ta chọnđộdày của sơmi là 10 mm (hình 3.31).

4 27 0 7 0 1 5 2 5 4 6 . 4 Hình 3.30: Chày khuôn 4 2 6 0 7 0 1 0 6 2 2 0 7 0 4 1 7 5 ° 2 5 4 6 .4 Hình 3.31: Sơmi

15.5 70°R1 R1 R3 15.5 75° 0.8 6 15 70° R1 4.5° 4.5 3 Hình 3.32: Vậtđúc cùng hệthống rót

3.3.2.8. Thiết kếhệthốngđẩy

- Chức năng của hệthốngđẩy là lấy sản phẩm ra sau khi khuôn mở

87 7 6 5 4 3 2 1 Hình 3.33: Các thành phần của hệthốngđẩy 5 - 1 0 m m A Hình 3.34: Chọn khoảngđẩy

 A: khoảng đẩy, không nên làm quá dài. Chốt đẩyđôi khi rất nhỏ và nếu khoảng đẩy quá dài, chúng sẽlàm yếu hệthống đẩy (hình 3.34) Hành trình đẩy phải lớn hơn chiều cao sản phẩm 5 đến 10mm. 1 : chốt hồi 2 : nửa khuônđực 3 : gốiđỡ 4 : tấm kẹp 5 : tấmđẩy 6 : tấm giữ 7 : chốtđẩy ( tiđẩy ) 8 : sản phẩmđúc

 Vịtríđặt chốtđẩy:

Chốt đẩy nênđặt ởnhững vịtrí không làmảnh hưởngđến chất lượng sản phẩm (độbền, thẩm mĩ) nhưnhững vùng có bềdày bé, bềmặt trang trí của sản phẩm, những vùng yêu cầu độbóng cao. Nên đặt chốtđẩyởnhững nơi không quan trọng nhưnhững bềmặt phía trong, trên những gân tăng bền, trên hệthống dẫn kim loại, rãnh rửa.

Với chi tiết của chúng ta, chốt đẩyđược bốtrí trên những gân tăng bền,ởhaiđầu của càng thắng (hình 3.35)

Hình 3.35: Vịtríđặt chốtđẩy

 Chọn chốtđẩy:

+ Các chốt đẩy tròn là kiểu thông dụng nhất, nó rất đơn giản để đưa vào trong khuôn, những lỗtròn và chốt tròn rất dễgia công. Ngoài ra, tùy trường hợp mà có thểsửdụng các kiểu chốt đẩy khác như: lưỡiđẩy, ốngđẩy, thanh đẩy, tấm tháo. + Kích thước của chốt đẩy phụthuộc vào kích thước của sản phẩm, nhưng đểchếtạo khuôn cốgắng tránh có đường kính nhỏ hơn 3 mm. Ởđây, ta chọn kích thước của chốt đẩy theo sản phẩm. Các vịtrí tôđen là nơiđặt chốtđẩy

+ Với việc đo đường kính của đường tròn tại nơi giao nhau của các gân tăng bền, ta xác định được đường kính của chốt đẩy là 4 mm (hình 3.36).

+ Các kích thước còn lại của chốt đẩy phụthuộc vào đường kính, tuy nhiên phần đỉnh của chốt đẩy vềlý thuyết chỉnằm ngang mức so với lòng khuôn nhưng trong thực tế, có thểlà trên hoặc dưới 0,05 – 0,01 mm, có thểcho phép 1 chỗlồi lõm nhỏtrên sản phẩm.

+ Chiều dài của chốtđẩyđược xácđịnh theo khoảng đẩy A A = chiều chiều sâu lòng khuôn đực + (5 ÷ 10 mm )

A = 25 + 5 = 30 mm

Ø5.85

Hình 3.36: Xác địnhđường kính chốt đẩy

+ Chốt đẩyđược mua ởngoài thịtrường với các kích thướcđược tiêu chuẩn hóa, ta chọn theođường kính và chiều dài cho phù hợp rồi gia công lại theo yêu cầu.

Ta chọn loại chốtđẩy nhưhình 3.37 100 8 Ø6 Ø5 R0.5 Hình 3.37:Chốt đẩy Với việc đo đường kính của đường tròn tại nơi giao nhau của các gân tăng bền, ta xác định

đượcđường kính của chốt

đẩy là mm.

+ Chốt đẩy làm từthép SKD61, có độcứng bềmặt 65HRC, độ cứng lõi 40HRC, thấm Nitơbềmặt.

 Chốt hồi: Sau khi sản phẩm đượcđẩy ra, hệthốngđẩy phải trởvề vịtrí ban đầuđểcác chốt đẩy không làm hỏng các lòng khuôn của khuôn trước khi đóng khuôn. Vì thếcần có các chốt hồi. Chốt hồi cũng góp phần làm tăng độcứng vững cho hệthốngđẩy.

+ Vịtrí đặt chốt hồi: chốt hồi nên đặt hoàn toàn trên vỏkhuôn đực, lợi dụng lực đóng khuôn đểđẩy hệthống đẩy lại phía sau. Trên hình 3.38 là vịtrí đặt chốt hồi và chốt đẩy trên vỏkhuôn đực. + Chốt hồi làm bằng thép hợp kim SACM, độcứng bềmặt 60HRC,độcứng lõi 30HRC. Kích thước nhưhình 3.39. Hình 3.38: Chốt hồi và chốt đẩy trên vỏkhuônđực Chốt hồi 296 296 72 72 4xØ20 90 Ø5 Ø70 180

1008 8 Ø26 Ø20 R0.5 Hình 3.39: Chốt hồi  Tính toán kích thướcđếđặt chốt đẩy:

Đếđặt chốtđẩy bao gồm hai tấm: tấmđẩy và tấm giữ

Hình 3.40: Tấmđẩy và tấm giữ

+Đếđặt chốt đẩy phải chuyển tất cảáp lực đẩy và nếu tấm đẩy quá mỏng thì nó sẽbịuốn cong làm cho lực đẩy không đều trên toàn bộbềmặt sản phẩm.Độdày tấm đẩy được xác định thông qua bềmặt sản phẩm. Bềmặt sản phẩm Độdàyđếđẩy 5 cm2 12 mm 10 cm2 15 mm 25 cm2 20 mm 50 cm2 30 mm 100 cm2 50 mm Bềmặt sản phẩm đo được bằng phầm mềm Pro.Engineer là 136 cm2, nên độdàyđếlà 50 mm. Tấm đẩy dày 30 mm, tấm giữdày 20 mm.

Không nên bắt vít theođầu ngược lại, vì sẽrất khó thao tác.

3.3.2.9. Thiết kếhệthống làm nguội

- Giới thiệu chung:

 Làm nguội khuôn là biên pháp cơbảnđểduy trì chếđộnhiệt . Để thực hiện điều này, người ta cho lưu chất chuyển động tuần hoàn trong các kênh làm nguội. Phổbiến nhất là phương pháp tuần hoàn nước trong các kênh cóđường kính 8 ÷ 12 mm.

 Ởcác khuôn lớn, thường tựđộng điều chỉnh lưu lượng cấp nước cho từng kênh.

 Nhượcđiểm khi sửdụng nước làm nguội khuôn: trên bềmặt kênh hình thành màng hơi nước, làm giảm hiệu quảtrao đổi nhiệt. Do đó, hiện nay người ta thường dùng dầu khoáng, các chất tổng hợp đểlàm nguội khuôn

- Nhữngđiểm cần lưu ý khi thiết kếhệthống làm nguội:

 Những kênh làm nguội phải đặt càng gần bềmặt khuôn càng tốt, nhưng phải chú ýđếnđộbền cơhọc của khuôn.

 Các kênh làm nguội phải đặt gần nhau, cũng phải chú ý đến độ bền cơhọc.

 Đường kính của kênh làm nguội phải lớn hơn 8 mm và giữ nguyên nhưvậy đểtránh tốc độchảy của chất lỏng đang làm nguội khác nhau do đương kính của các kênh làm nguội khác nhau.

 Nên chia hệthống làm nguội ra làm nhiều vòng làm nguội để tránh các kênh làm nguội quá dài dẫn đến sựchênh lệch nhiệt độ lớn.

 Đặc biệt chú ýđến việc làm nguội những phần dày của sản phẩm. Tính dẫn nhiệt của vật liệu làm khuôn cũng rất quan trọng.

 Vịtrí của bộphận làm nguội:

+ Vịtrí này phụthuộc vào kích thước của sản phẩm và sựkhác nhau vềđộdày thành. Nói chung, bộphận làm nguội đặt ởchỗ mà nhiệt khó chuyền từvậtđúc qua thân khuôn.

+ Việc làm nguội phải nhưnhau trên toàn bộsản phẩm : trong hình 3.41, khuôn trước làm nguội đủvà đồng đều, khuôn sau có hạn chếdo hệthống đẩy. Hình 3.42 là một ví dụvềviệc làm nguộiđồng đều trên toàn bộbềmặt sản phẩm. Hình 3.43 là một kiểu làm nguội chỗlồi ngang của lõi và của lòng khuôn.

Hình 3.41 Hình 3.42

Hình 3.43 Các kênh nguội Khuôn trước

+ Làm nguội tấm khuôn:

Làm nguội trong tấm khuôn là một trong những hệthống làm