Thiết Kế Hệ Thống Rót - Tài Liệu Text - 123doc

1. Trang chủ >
2. Giáo án - Bài giảng >
3. Tư liệu khác >

Thiết kế hệ thống rót

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.5 MB, 91 trang )

Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúcBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máylỏng cho vật đúc trong thời gian kim loại vật đúc đông đặc. Ngoài ra hệ thống rótphải có khối lợng không quá lớn, chiếm ít chỗ trong khuôn để có thể tận dụng thểtích của hòm khuôn. việc chọn kiểu và kích thớc hệ thống rót cũng nh chọn chỗdẫn kim loại vào khuôn có ảnh hởng nhiều tới chất lợng và giá thành chế tạo vậtđúc nên đòi hỏi công việc đó phải đợc xem xét, phân tích một cách cẩn thận.6.1.1. Chọn kiểu hệ thống rót:Mỗi vật đúc đều có đặc điểm kết cấu riêng và do đó đòi hỏi cách thiết kế hệthống rót riêng và chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn thích hợp. Khi chọn kiểu hệthống rót có thể dựa vào các chỉ dẫn sau:- Kiểu hệ thống rót kim loại vào bênhông (H.22) dùng trong trờng hợpđúc các vật đúc nhỏ hoặc trung bình.Kiểu hệ thống rót này có u điểm làdễ chế tạo vì chúng nằm trên mặt rápkhuôn, có khả năng lọc xỉ khá và điềnHình 22- Rót vào bênđầy khuôn tốt cho phép nhận đợc cáchông vật đúcvật đúc có chất lợng nên đợc dùngphổ biến.Hình 23- Sơ đồ hệ thống rót trên xuống;a) Rót trực tiếp qua một rãnh dẫn; b,c) Rót qua vài rãnh dẫn nhỏ;d) Rót trên xuống có dùng mạng lọc; đ) Rót trên xuống kiểu ma rơi;e) Rót trên xuống qua rãnh dẫn hình nêm; g) Rót trên xuống dùng cốc nút.1-Cốc rót; 2- ống rót; 3- Vật đúc; 4- Mạng lọc;5- Rãnh lọc xỉ vòng; 6- Đậu ngót; 7- Đậu hơi; 8- Nút.- Kiểu hệ thống rót kim loại vào khuôn đúc từ trên xuống (H.23) có lợi lànhiệt độ phần vật đúc phía trên cao hơn các phần nhiệt độ còn lại, tạohớng đông thuận lợi để bổ ngót cho vật đúc, nhất là khi đúc các hợp kimcó độ co lớn. Hệ thống rót loại này thờng có khối lợng bé hơn các kiểu20Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúcBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máyhệ thống rót khác. loại này có nhợc điểm là nếu lòng khuôn cao thì khuônđúc rất dễ bị vỡ do tác dụng của dòng kim loại rơi từ trên cao vào khuôn.Vì thế kiểu hệ thống rót này chỉ nên dùng đúc các vật có chiều cao khônglớn lắm và không có yêu cầu cao về chất lợng và yêu cầu gia công cơ khíít (các loại đĩa, tạ... ). Để khắc phục mặt nhợc điểm của kiểu hệ thống rótnày, ngoài kết cấu thông thờng có thể dùng các kết cấu hệ thống rót rótqua một vài ống rót, rót qua mạng lọc để giảm nguy cơ xói lở khuôn và gạngiữ đợc xỉ, hệ thống rót kiểu ma rơi, hệ thống rót có rãnh dẫn hình nêm,hệ thống rót có nút đậy cốc rót để giữ xỉ lại trong cốc.Nói chung nên tránh sử dụng đồng thời nhiều biện pháp khác nhau để chốngxỉ rơi vào vật đúc vì khuôn sẽ phức tạp, tăng khối lợng hệ thống rót và chi phí làmkhuôn.Hình 24- Sơ đồ hệ thống rót dới lên (xi phông)a) Hệ thống rót kiểu sừng bò; b) Hệ thống rót kiểu sừng bò có mạng lọc; c)Cách rót hộp trục chính của máy tiện; d) Cách rót chi tiết bằng gang củatuabin hơi; 1-Cốc rót; 2- ống rót; 3- Rãnh lọc xỉ; 4- Rãnh dẫn;5- Mạng lọc; 6- Đậu hơi hay đậu ngót.Kiểu hệ thống rót kim loại từ dớilên (xi phông) có thể điền đầy khuôn êmvà dễ dàng thoát khí, nhng cấu tạokhuôn đúc trở nên khá phức tạp, làm tăngkhối lợng hệ thống rót, tạo màng oxit vàbẩn trên mặt kim loại dính vào thành bêncủa vật đúc, rất nguy hiểm khi đúc cácvật đúc cao có các thành bên thẳng đứng.Vì thế kiểu hệ thống rót xi phông thờngáp dụng khi những vật đúc bằng hợp kimnhôm, đồng thanh nhôm để điền đầykhuôn êm và dễ làm nổi lên trên các chấtbẩn dạng ô xít, xỉ. Hình vẽ H.24 giớithiệu sơ đồ các kiểu hệ thống rót xiphông.21Hình 25- phơng pháp rót thân tuabinhơi bằng gang dẫn kim loại vào 2 tầng.1-Cốc rót; 2- ống rót; 3- Rãnh dẫn phíatrên; 4- Rãnh dẫn lọc xỉ phía trên;5- Rãnh dẫn; 6- Rãnh lọc xỉ phía dới.Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúcBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máy- Kiểu hệ thống rót nhiều tầng dùng khi đúc những vật đúc cao và dầy. Khiđó kim loại lỏng đợc dẫn chảy vào khuôn đúc ở một số độ cao khác nhau,tuần tự theo các hàng rãnh dẫn nằm ở dới rồi lên các mức cao dần, nhờvậy kim loại điền đầy khuôn êm và đồng đều. Hình vẽ H.25 giới thiệu kiểuhệ thống rót khi đúc thân tuabin: kim loại đợc dẫn vào khuôn từ dới lênqua một loạt rãnh dẫn mỏng. Khi kim loại trong vật đúc dâng lên đến đậungót thì sẽ bắt đầu có kim loại nóng chảy bổ sung vào qua rãnh dẫn 3.6.1.2. chọn vị trí dẫn kim loại vào khuôn:Khi chọn vị trí dẫn kim loại vào khuôn nên theo các chỉ dẫn sau:- Với vật đúc bằng gang xám nên dẫn vào chỗ thành mỏng để đảm bảo chocác thành dày mỏng của vật đúc kết tinh và nguội đồng đều, không bị nứtdo ứng suất nhiệt.- Với vật đúc có dạng tròn xoay nên dẫn kim loại chảy tiếp tuyến với thànhkhuôn theo cùng một chiều.- Với vật đúc khối lợng dới 1,5 tấn, có chiều dài nhỏ hơn 3m có thể dẫnkim loại vào một thành bên, còn nếu vật đúc dài hơn 3m thì nên dẫn kimloại vào giữa để kim loại chảy đều ra hai bên.- Vị trí dẫn kim loại vào khuôn nên u tiên chọn dẫn vào các thành khônggia công cơ khí để phòng ngừa rỗ chân đậu cũng không ảnh hởng đếnchất lợng bề mặt gia công6.2. Tính toán hệ thống rót:Xác định kích thớc các thành phần của hệ thống rót có thể bằng phơng phápgiải tích, bằng phơng pháp biểu đồ hay bằng các bảng tra.6.2.1. Tính toán hệ thống rót bằng phơng pháp giải tích:Để tính toán hệ thống rót cho vật đúc vật đúc bằng gang và bằng thép trớchết cần xác định thời gian rót có lợi nhất đối với vật đúc đã cho và sau đấy xác địnhtiết diện của các thành phần của hệ thống rót đảm bảo đợc thời gian rót quy định.Thời gian rót hợp lý đợc xác định theo công thức thực nghiệm:t = K .3 S .GTrong đó:S- Chiều dày chính hay trung bình của thành vật đúc, mm;G- Khối lợng của vật đúc cùng hệ thống rót, ngót, kg;K- Hệ sốVới vật đúc bằng gang thì:- vật đúc thành dày, khối lợng lớn (10 ữ 50 T) K = 1,9 ữ 2,3- vật đúc khối lợng trung bình (1 ữ 10 T)K = 1,6 ữ 1,9- vật đúc khối lợng < 1 TK = 1,4 ữ 1,6Xác định thời gian rót kim loại vào khuôn cần tính đến tốc độ dâng của kimloại trong khuôn khi rót. Tốc độ này nếu nhỏ quá sẽ làm cho thành vật đúc khôngphẳng do kim loại bi nguội cũng nh bị bẩn do ô xít hat tạp chất phi kim loại tạothành trên bề mặt kim loại. Có thể tính tốc độ dâng kim loại nh sau :v=Ct22Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúcBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máyở đây: C Chiều cao của vật đúc, cm, đo từ điểm thấp nhất đến diểm cao nhấttheo vị trí khi rót.Tốc độ dâng bé nhất cho phép (cm/s) phụ thuộc vào chiều dày thành vật đúcvà có giá trị nh sau (với vật đúc gang) :- Chiều dày thành vật đúc 4mm[v] = 3 ữ 10 cm/s- Chiều dày thành vật đúc 4 ữ 10 mm [v] = 2 ữ 3 cm/s- Chiều dày thành vật đúc 10 ữ 40 mm [v] = 0,3 ữ 1 cm/sThời gian rót t tính đợc theo công thức trên phải đợc kiểm tra lại để đảmbảo điều kiện tốc độ dâng kim loại trong khuôn không đợc nhỏ hơn tốc độ dângcho phép [v].Sau khi xác định đợc thời gian rót khuôn hợp lý t, ta tính diện tích tiết diệnchỗ hẹp nhất của hệ thống rót Fmin , xác định lợng kim loại chảy trong một đơn vịthời gian qua hệ thống rót theo công thức sau:Fmin =G0,31Zà htb .t=t0,31à htb.GtTrong đó:G- khối lợng vật đúc, kể cả hệ thống rót, ngót, kgà- hệ số trở lực chung của khuônG- tốc độ cung cấp kim loại từ thùng rót.tĐối với các vật đúc bằng gang, làm khuôntơi thì à = 0,35 (khi vật đúc phức tạp có trở lựckhuôn lớn), à = 0,50 (với vật đúc hình dáng đơngiản có trở lực khuôn nhỏ). Khi làm khuôn khôcác trị số tơng ứng của à là 0,41 và 0,60.Cột áp suất thuỷ tĩnh trung bình của kim loại( htb ) trong thời gian rót khuôn đợc tính nh sau:P2htb = H 0 .2.CHình 26- Sơ đồ vị trívật đúc trong khuônTrong đó: (xem hình vẽ H.26)H0 - áp suất thuỷ tĩnh ban đầu lớn nhất, cm;P- chiều cao vật đúc trên rãnh dẫn, cm;C- chiều cao của vật đúc ở vị trí rót, cm;6.3.2. Tính toán hệ thống rót dựa vào biểu đồ;Đối với các vật đúc bằng gang có thể sử dụng biểu đồ để xác định tổng diệntích rãnh dẫn cho vật đúc. Phơng pháp này cho phép rút ngắn thời gian tính toán.Thí dụ vật đúc có khối lợng 1000kg, chiều dày thành 15mm, cột áp trungbình 60cm. Hãy dùng biểu đồ (H.27) để xác định tổng diện tích tiết diện rãnhdẫn(cm2 ). Để thực hiện nhiệm vụ này ta làm nh sau:Từ điểm nằm trên trục hoành phía phải của biểu đồ ứng với khối lợng của vậtđúc vạch đờng thẳng góc đến gặp đờng xiên ứng với thành dày S, từ đó kẻ đờngnằm ngang đến gặp đờng xiên ứng với áp suất thuỷ tĩnh htb ở phía trái của biểu đồ.23Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúcBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo Máyh - cột áp tĩnh của kimloại trong khuôn, cmF - tổng diện t? ti?t diện rãnh dẫn trong khuôn, cm2chg - chi?u dày thànhvật đúc, mmVới vật đúc trong khuônc? trở lực nhỏVới vật đúc trong khuônc? trở lực trung bìnhVới vật đúc trong khuônc? trở lực lớnG - Khối luợng vật đúc, kgHình 27- Toán đồ Xôbôlev dùng để tính tổng diện tích rnh dẫncho vật đúc gang (khuôn tơi)24Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúcBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyTại điểm gặp nhau kẻ đờng thẳng góc đến trục hoành có ghi tổng diện tích tiếtdiện rãnh dẫn trên ba thang: thang thứ nhất đối với các khuôn đơn giản trở lực bé,thang thứ hai trung bình và thang thứ ba với các khuôn phức tạp có trở lực lớn. Đồthị này dùng cho các vật đúc trung bình và lớn đúc trong khuôn tơi. Đối với khuônkhô cũng có thể xác định Fd theo đồ thị, sau đó giảm giá trị đi 15 ữ 20 %.6.3.3. tính toán hệ thống rót dựa vào bảng tra:Đối với các vật đúc bằng gang không phức tạp lắm, có khối lợng 200kg trởxuống có thể xác định tiết diện rãnh dẫn bé nhất cho phép và số rãnh dẫn phụ thuộcvào chiều dày thành vật đúc theo bảng B19 (khi đúc trong khuôn tơi).Sau khi đã xác định đợc tổng diện tích tiết diện rãnh dẫn của hệ thống róttheo các phơng pháp trình bày trên đây ( Fd ) có thể tính diện trtích tiết diện rãnhlọc xỉ Fx và ống rót ( Fr ) nh sau:- Đối với vật đúc bằng gang: Fd : Fx : Fr = 1: 1,2 : 1,4Nếu hệ thống có mạng lọc thì: Fd : Fx : Fm : Fr = 1: 1,2 : 1 : 1,2( Fm tổng diện tích các lỗ trên mạng lọc )- Đối với vật đúc bằng thép:Vật đúc đơn giản, thành dày : Fd : Fx : Fr = 1: 1,05 : 1Vật đúc phức tạp, thành mỏng: Fd : Fx : Fr = 1: 1,1 : 1,2Các thành phần của hệ thống rót đợc giới thiệu trên hình vẽ H.28. Dung tíchcốc rót đối với vật đúc bằng gang xác định theo bảng B21. Cốc rót có dạng hìnhnón cụt với độ côn 3 ữ 50 . Kích thớc các thành phần của hệ thống rót xác địnhtheo bảng B21và H.28.7. Đậu ngót:Tại những nơi tập trung kim loại trên vật đúc dễ xảy ra hiện tợng thiếu hụt doco ngót, để lại trong vật đúc những lỗ rỗng, giảm độ xít chặt của kim loại vật đúc.Điều này càng thấy rõ khi đúc các hợp kim có độ co ngót lớn nh thép, ganggraphit cầu, gang hợp kim thấp, gang dẻo cũng nh một số hợp kim màu. Để khắcphục hiện tợng này cần phải dùng đậu ngót để bổ sung kim loại.7.1. vị trí đặt đậu ngót:Vị trí đặt đậu ngót là tại các nút nhiệt, tức là chỗ tập trung kim loại với sốlợng lớn và phân cách với những nút nhiệt khác bằng những thành mỏng. Nútnhiệt là nơi nguội sau cùng và cần đợc bổ sung kim loại bằng nguồn kim loại từcác đậu ngót hoặc đợc làm nguội nhanh bằng các vật làm nguội đặt bên ngoài haybên trong nút nhiệt. Thông thờng các đậu ngót thờng bố trí ở phía trên của vậtđúc. H.29 trình bày cách đặt đậu ngót và sắt làm nguội khi đúc bạc lót và bánh răngbằng thép. Nh đúc bạc lót (H.29a) ngời ta đặt đậu ngót Đ.n ở phía trên mặt bíchvà cắm sắt nguội Ng.tr bằng thép mềm có đờng kính nhỏ hơn đờng kính lỗ khoansau này ở phía dới vật đúc phần vấu bắt bu lông. Khi đúc bánh răng (H.29b) đậungót thực đặt ở các phần dày của vật đúc: may ơ và chỗ gặp nhau giữa nan hoa vàvành ngoài.25Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúcBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHình 28- Các thành phần của hệ thống róta) Phễu rót; b) Phễu rót có mạng lọc; c) Cốc rót; d) Cốc rót có hai lỗ; đ)Mạng lọc; e) Hình dáng tiết diện ngang rãnh lọc xỉ; g) Rãnh dẫn hìnhthang thấp; h) Rãnh dẫn hình thang cao; f) Rãnh dẫn hình tam giác.Khi xác định vị trí đặt đậu ngót cần theo những chỉ dẫn sau:- Đậu ngót đợc đặt trên phần dày nhất của vật đúc.- Đậu ngót không làm cản trở sự co tự do của vật đúc. Để tránh nứt có thểphải đặt lõi xốp ở vùng cản co.- Đậu ngót phải dễ cắt khỏi vật đúc và dễ làm sạch vết cắt.- Nếu có thể đợc nên bố trí đậu ngót ở chỗ cao của vật đúc để đậu ngót cóthể kiêm luôn nhiệm vụ của đậu hơi thoát khí và chất bẩn ra ngoài khuôn.- Tránh đặt đậu ngót quá sát thành vật đúc tạo nên khe cát mỏng, khi rót bịnung nóng nhiều dễ sinh rỗ ngót ở thành vật đúc.26Hớng dẫn thiết kế công nghệ đúcBộ môn Kỹ Thuật Chế Tạo MáyHình 29a- Bạc lót đúcbằng thép dùng đạu ngótvà vật làm nguội trong.Hình 29b- Bánh răng đúc bằng thépvới đậu ngót kín;R1= r1 + d1; R2 = r2 + d2D