Bài tập lớn - Thiết kế đúc

A-THUYÕT MINH Ph©n tÝch b¶n vÏ chi tiÕt H×nh1. b¶n vÏ thiÕt kÕ bóa t¹ 2. Chän mÆt ph©n khu«n. MÆt ph©n khu«n ®­îc chän theo chiÒu ngang cña vËt ®óc. 3. X¸c ®Þnh l­îng d­ gia c«ng. §©y lµ mét chi tiÕt ®óc nªn sÏ kh«ng co l­îng d­ gia c«ng. 4. X¸c ®Þnh dung sai vËt ®óc (nh­ h×nh vÏ) 5. X¸c ®Þnh b¸n kÝnh gãc l­în. 6. X¸c ®Þnh ®é dèc rót mÉu. 7. Lâi vËt ®óc(lâi lµm b»ng c¸t) a/ Lâi chÝnh: b/ Lâi phô 8. Tai gèi mÉu (T¸c dông t¹o ra lßng ®Ó ®ì lâi), ®­îc lµm b»ng gç Tai gèi mÉu chÝnh vµ phô. Tai gèi trªn Tai gèi d­íi 9. ThiÕt kÕ mÉu bóa t¹. VËt liÖu lµm mÉu lµ gç MÆt ph©n mÉu trïng víi mÆt ph©n khu«n H×nh d¹ng kÝch th­íc mÉu céng thªm kho¶ng hë s1, s2, s3 gi÷a gèi lâi víi khu«n. Dùa vµo b¶n vÏ ®óc ta cã ®­îc kÝch th­íc vµ dung sai kÝch th­íc mÉu nh­ h×nh vÏ. KÝch th­íc mÉu = kÝch th­íc vËt ®óc + ®é co kim lo¹i VËt liÖu ®óc b¸nh ®µ lµ gang x¸m do ®ã ®é co lµ 1% TrÞ sè gãc l­în R3 ®­îc tÝnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm R= = 3,15 Hai phÇn cña mÉu ®­îc kÑp chÆt b»ng chèt ®Þnh vÞ sè 1 H×nh3. B¶n vÏ mÉu b¸nh ®µ 4. ThiÕt kÕ lâi vµ hép lâi. Lâi §iÒu kiÖn lµm viÖc : Lâi lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn kh¸ bÊt lîi v× nã chÞu nhiÖt ®é, ¸p suÊt cao do ph¶i tiÕp xóc trùc tiÕp víi kim lo¹i. Do ®ã hçn hîp lµm lâi cÇn cã ®é bÒn, tÝnh lón, ®é th«ng khÝ cao h¬n hçn hîp lµm khu«n nhiÒu. §Ó t¨ng ®é bÒn cho lâi cÇn gi¶m l­îng ®Êt sÐt. T¨ng tÝnh chÞu nhiÖt l­îng th¹ch anh (sio2) cÇn ®¹t tíi 100%, Ýt dïng hçn hîp cò, ®é th«ng khÝ yªu cÇu cao nªn dïng c¸t cã ®é h¹t 02 kÝch th­íc h¹t tõ mm vµ nhiÒu chÊt phô. L­u ý : Ph¶i sÊy lâi tr­íc khi l¾p vµo khu«n. H×nh4. B¶n vÏ lâi vµ hép lâi Hép lâi VËt liÖu lµm hép lâi lµ gç v× gç cã ­u ®iÓm lµ rÎ, nhÑ, dÔ gia c«ng. Do yªu cÇu ®­êng kÝnh cña lâi kh«ng lín nªn vËt liÖu lµm hép lâi cã thÓ chän b»ng gç t¹p ®Ó h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm mµ yªu cÇu kü thuËt vÉn ®¹t. 5. ThiÕt kÕ hÖ thèng rãt ®Ëu ngãt ®Ëu h¬i. a) ThiÕt kÕ hÖ thèng rãt HÖ thèng rãt lµ hÖ thèng dÉn kim lo¹i láng tõ thïng rãt vµo khu«n. Sù bè trÝ cña hÖ thèng rãt quyÕt ®Þnh chÊt l­îng vËt ®óc vµ gi¶m ®­îc hao phÝ kim lo¹i vµo hÖ thèng rãt. Hao phÝ do hÖ thèng rãt g©y nªn ®¹t ®Õn 30%. Yªu cÇu : - Toµn bé lßng khu«n ®­îc ®iÒn ®Çy kim lo¹i - Dßng kim lo¹i ph¶i ch¶y ®Òu, c©n, kh«ng va ®Ëp - HÖ thèng rãt ph¶i ch¾c kh«ng bÞ vì b) ThiÕt kÕ c¸c bé phËn cña hÖ thèng rãt Cèc rãt : Cèc rãt cã ba t¸c dông chñ yÕu lµ gi÷ xØ vµ t¹p chÊt kh«ng cho ch¶y èng rãt ; ®ãn kim lo¹i tõ thïng chøa rãt vµo khu«n, lµm gi¶m lùc xung kÝch cña dßng kim lo¹i láng, khèng chÕ tèc ®é ch¶y cña kim lo¹i vµo lßng khu«n. Chän cèc rãt lµ cèc h×nh phÔu v× cèc nµy chÕ t¹o ®¬n gi¶n kh«ng cÇn yªu cÇu kü thuËt cao nªn lµm gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. H×nh5. cèc rãt èng rãt : èng rãt dïng ®Ó dÉn kim lo¹i tõ phÔu ®Õn r·nh läc xØ, èng rãt cã ¶nh h­ëng lín ®Õn tèc ®é ch¶y cña kim lo¹i vµo khu«n ®óc, ¸p lùc cña kim lo¹i lªn thµnh khu«n ®óc phô thuéc vµo chiÒu cao èng rãt. ChiÒu cao cña èng rãt cao h¬n mÆt cao nhÊt cña vËt ®óc trong lßng khu«n mét kho¶ng mm. èng rãt trong hÖ thèng rãt nµy lµ h×nh trô trßn c«n 30 trªn to d­íi nhá ®Ó ®¶m b¶o kim lo¹i ch¶y ®Òu vµo r¶nh läc xØ. H×nh6. èng rãt R·nh läc xØ : R·nh läc xØ ®­îc bè trÝ n»m ngang ®Ó chÆn xØ ®i vµo lßng khu«n. Nã ®­îc bè trÝ trªn r·nh dÉn, nh»m tù cho xØ nhÑ næi lªn trªn vµ ë l¹i trong r·nh läc xØ, cßn kim lo¹i s¹ch theo r·nh dÉn vµo khu«n. R·nh xØ ®­îc thiÕt kÕ cã tiÕt diÖn h×nh thang v× nã Ýt mÊt nhiÖt vµ dÔ næi xØ H×nh7. R·nh läc xØ R·nh dÉn : R·nh dÉn dïng ®Ó dÉn kim lo¹i láng tõ r·nh läc xØ vµo lßng khu«n. NhiÖm vô cña r·nh dÉn lµ khèng chÕ tèc ®é vµ h­íng cña dßng kim lo¹i ch¶y vµo khu«n. H×nh d¸ng vµ sè l­îng cña r·nh dÉn cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn chÊt l­îng vËt ®óc. Chän tiÕt diÖn cña r·nh dÉn lµ h×nh thang dÑt v× ­u ®iÓm cña r·nh dÉn nµy lµ dÔ næi xØ, dÔ c¾t r·nh dÉn khái vËt ®óc, gi¶m khuynh h­íng t¹o thµnh xèp co ë chç dÉn kim lo¹i vµo lßng khu«n. Chän chç dÉn kim lo¹i vµo khu«n hîp lý b¶o ®¶m ®­îc sù ®iÒn ®Çy lßng khu«n ®Òu ®Æn, tr¸nh ®­îc nh÷ng øng suÊt bªn trong vµ rç co tao ra trong vËt ®óc. Ta cã quy t¾c : Khèi l­îng b¸nh ®µ m < 1,5 tÊn vµ chiÒu dµi l < 3m th× dÉn kim lo¹i theo mét phÝa. §óc gang th× ta nªn dÉn kim lo¹i vµo chç máng nhÊt nh»m b¶o ®¶m tèc ®é nguéi ë c¸c chç cña vËt ®óc ®ång ®Òu. TÝnh to¸n hÖ thèng rãt Khèi l­îng kim lo¹i ch¶y qua c¸c r·nh dÉn b»ng khèi l­îng vËt ®óc ( kÓ c¶ hÖ thèng rãt, ®Ëu ngãt ) Ta cã : (1) Víi  : Tæng thiÕt diÖn r·nh dÉn (cm2) V : VËn tèc kim lo¹i ch¶y qua hÖ thèng rãt (cm/s) t : Thêi gian kim lo¹i ch¶y qua hÖ thèng rãt (s) g : Khèi l­îng vËt ®óc ( kÓ c¶ ®Ëu ngãt, hÖ thèng rãt )  : khèi l­îng riªng cña kim lo¹i Ta cã : = (cm2) (2) V× vËt liÖu ®óc lµ gang nªn = 6800 (kg/m3) §Ó tÝnh ®­îc th× ph¶i biÕt ®­îc khèi l­îng b¸nh ®µ. Dùa vµo b¶n vÏ thiÕt kÕ b¸nh ®µ ( h×nh 1) ta tÝnh ®­îc khèi l­îng b¸nh ®µ mb® = m1 – ( 3m2 + m3 + 2m4 ) Trong ®ã m1 : khèi l­îng toµn bé b¸nh ®µ m2 : khèi l­îng ba lç c©n b»ng ®éng cña b¸nh ®µ m3 : khèi l­îng lç b¸nh ®µ l¾p víi trôc khuûu ®éng c¬ m4 : khèi l­îng phÇn trong cña b¸nh ®µ Ta cã : m1 = thay sè vµo ta cã m1 = 6800.3,14.(0.2)2.0.055 = 47 (kg) m2 = thay sè vµo ta cã 3m2 = 3.6800.3,14.(0,04)2.0,016 = 1,6 (kg) m3 = thay sè vµo ta cã m3 = 6800.3,14.(0.025)2.0.043 = 0,6 (kg) m4 = thay sè vµo ta cã 2m4 = 2.6800.3,14.(0,12)2.0,0195 = 12 (kg) mb® = 47- ( 1,6 + 0,6 + 12 ) = 33 (kg) G = 33 (kg) Theo c«ng thøc becnuli trong thuû ®éng häc th× : trong ®ã  : hÖ sè c¶n thuû lùc, chän g : gia tèc träng tr­êng g = 10 (m/s2) HP : chiÒu cao trung b×nh tÝnh to¸n cña ¸p suÊt(cm) Tõ ®ã ta cã (3) TÝnh HP chiÒu cao tÝnh to¸n cña cét ¸p suÊt ®­îc tÝnh theo c«ng thøc lo¹i ®Õn mÆt tho¸ng (cm) trong ®ã H : chiÒu cao cña èng rãt tõ chç dÉn kim C : chiÒu cao cña vËt ®óc (cm) P : chiÒu cao vËt ®óc tÝnh tõ chç dÉn kim lo¹i vµo khu«n trë lªn (cm) Tr­êng hîp r·nh dÉn ë mÆt ph©n khu«n nªn ta cã (4) Thay (4) vµo (3) ta cã : (5) H×nh8. S¬ ®å tÝnh to¸n cét ¸p suÊt Thêi gian kim lo¹i ch¶y trong r·nh dÉn t ®­îc tÝnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm sau : (s) v× thµnh b¸nh ®µ máng (3,5mm) nªn chän K= 1,63 Thay t vµo c«ng thøc (5) ta cã Víi  Thay sè vµo ta cã VËt liÖu ®óc b»ng gang x¸m nªn ta cã tû lÖ Trong ®ã FrLX : lµ diÖn tÝch r·nh läc xØ For : lµ diÖn tÝch èng rãt Ta cã Ta cã ®­êng kÝnh cña èng rãt phÇn d­íi ®­îc tÝnh : §­êng kÝnh èng rãt ë gÇn cèc rãt dR ®­îc lÊy lín h¬n dD 15% Ta cã d) ThiÕt kÕ ®Ëu ngãt, ®Ëu h¬i §Ëu h¬i : ®Ëu h¬i dïng ®Ó tho¸t khÝ trong lßng khu«n ra ngoµi, ®«i khi dïng ®Ó bæ sung kim lo¹i cho vËt ®óc. §Ëu h¬i cã d¹ng h×nh trô c«n trªn to d­íi nhá H×nh9. §Ëu h¬i §Ëu ngãt : Dïng ®Ó bæ sung kim lo¹i cho vËt ®óckhi ®«ng ®Æc. §Ëu ngãt ®Æt vµo chç thµnh vËt ®óc tËp trung nhiÒu kim lo¹i v× ë ®ã kim lo¹i ®«ng ®Æc chËm nhÊt vµ co rót nhiÒu nhÊt. H×nh10. §Ëu ngãt 6. TÝnh lùc ®Ì khu«n Sau khi l¾p khu«n, ta ph¶i dïng bu l«ng kÑp chÆt hai nöa ph©n khu«n hoÆc ®Æt mét t¶i träng ®Ì lªn khu«n ®Ó tr¸nh cho kim lo¹i láng kh«ng thÓ n©ng khu«n trªn lªn vµ trµn theo mÆt ph©n khu«n ra ngoµi. Lùc ®Ì khu«n ph¶i lín h¬n lùc ®Èy acsimÐt cña kim lo¹i láng lªn khu«n. Ta cã lùc ®Èy khu«n trªn lµ V : ThÓ tÝch ®­îc giíi h¹n mÆt ®¸y lµ phÇn bÒ mÆt tiÕp xóc víi kim lo¹i láng ( vËt ®óc ) chiÒu cao tÝnh tõ mÆt ®ã ®Õn mÆt tho¸ng kim lo¹i ë cèc rãt Lùc ®Èy acsimÐt t¸c dông lªn lâi Lùc ®Ì khu«n GKT = GC¸t khu«n + GHßm khu«n ; GHßm khu«n = 15% GC¸t k n : hÖ sè an toµn ; n= 1,5