Bài tập lớn Môn: Công nghệ kim loại

Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
MỤC LỤC
1. Vẽ bản vẽ chi tiết của miếng lót ray tàu
2. Phân tích kết cấu thành lập bản vẽ vật đúc.
3. Vẽ bản vẽ mẩu và hộp lỏi.
4. Quy trình làm khuôn để đúc.
5. Tính toán thiết kế hệ thống rót và tính lực đè khuôn.
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
I: bản vẽ chi tiết của miếng lót ray tàu
1. BẢN VẼ CHI TIẾT VẬT ĐÚC
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
II: Phân tích kết cấu, thành lập bản vẽ đúc miếng lót ray tàu
phân tích kế câu, tính toán các thông số cho bản vẽ vật đú
miếng lót ray tàu
Dựa vào bản vẽ chi tiết để ta thành lập bản vẽ chi tiết của
miếng lót ray tàu
Miếng lót ray tàu là một chi tiết để sắt đường ray tàu cố định lại, và
miếng lót ray tàu cũng phải chịu một lực lớn khi tàu chạy qua
,Xuất phát từ điều kiện làm việc như vậy nên vật liệu để chọn đúc
miếng lót ray tàu bằng thép. Ưu điểm của thép là có tính đúc tốt,
cắt gọt dễ dàng nhờ độ cứng không cao, phoi dễ gãy.
Sau khi đúc xong chuyển sang gia công lại các bề mặt của miếng
lót ray tàu như yêu cầu ghi trên bản vẽ chi tiết bằng máy tiện.
Kích thước vật đúc = kích thước chi tiết + dung sai đúc +
lượng dư gia công cơ.
Dung sai đúc dựa vào bảng 4.2 sách dung sai lắp ghép của
NINH ĐỨC TỐN ta tra được các trị số dung sai của kích thước
danh nghĩa có trên bản vẽ chi tiết miếng lót ray tàu
Nguyen van kieu;chetaomaybk4

Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
2.Bản vẽ vật đúc
1,Bản vẽ đúc vẽ trên cở sở bản vẽ chi tiết, nó thể hiện được
mặt phân khuôn, lượng dư gia công, độ dốc bán hình góc lượng ,
lõi, gối lõi, khe hở gối lói, các kich thước từ mặt chuẩn
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
a
r
b
H3.Góc đúc
R
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
2.Độ dốc : đảm bảo để rút khuôn mẫu, nhưng nếu độ dốc
quá lớn sẽ gây ra sai lệch nên ta phải chọn vừa đủ, do mặt không
gia công cơ và căn cứ vào chiều dày thành vật đúc ta chọn độ dốc
âm nghiêng 1
°
3.Bán kính góc lượn: đảm bảo độ bền cho khuôn mẫu, chỗ tiếp
giáp
 Góc trong : r =
25
1
3
1 ba
+







+
 Góc ngoài : R = r + b
a,b là chiều dày thành vật đúc giao nhau.
III: Vẽ bản vẽ mẩu và hộp lỏ
1.1. khái niệm
- Bộ mẩu: Là công cụ chính để tạo hình khuôn đúc.
Bộ mẩu bao gồm: Mẩu chính, tấm mẩu, mẩu của hệ thống rót, đậu
hơi, đậu ngót.
- Hộp lỏi: Dùng để chế tạo ra lỏi.
Lỏi để tạo hình dáng bên trong của vật đúc.
1.2 các yêu cầu thiết kế mẩu miếng lót ray tàu
- Cấu tạo phải đơn giản, dể chế tạo mẩu và hộp lỏi.
- Đủ bền ít miếng rời nhẹ.
- Bộ mẩu dùng được lâu ít, bị biến dạng.
- Đủ độ chính xác, độ nhẳn bóng.
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
1.3Thiết kế mẩu miếng lót ray tàu
- Vật liệu làm mẫu là gỗ
- Mặt phân mẫu trùng với mặt phân khuôn
- Kích thước mẫu = kích thước vật đúc + độ co kim
loại
- Vật liệu đúc miếng lót ray tàu là thép do đó độ co
là 2%
3.Bố trí vật đúc trong khuôn
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
4. BẢN VẼ VẬT MẪU
Nguyen van kieu;chetaomaybk4

Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
5.hộp lõi
_ Vật liệu làm hộp lõi là gỗ vì gỗ có ưu điểm là rẻ, nhẹ, dễ gia
công. Do yêu cầu đường kính của lõi không lớn nên vật liệu làm
hộp lõi có thể chọn bằng gỗ tạp để hạ giá thành sản phẩm mà yêu
cầu kỹ thuật vẫn đạt.
IV: Quy trình làm khuôn để đúc miếng lót ray tàu
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
Bước 1: Làm nữa khuông dưới
Đặt tấm mẫu sau đó đặt nữa mẫu dưới lên tấm mẩu rồi đặt
mẩu rắc lớp phấn chi lên mẩu tiếp théo rắc lớp cát áo lên mẩu, đổ
cát đệm vào dầm chặt lần 1. Tiếp tục đổ cát áo vào dầm chặt lần 2,
gạt phẳng và xăm hơi.
Bước 2: Làm nữa khuôn trên.
quay nữa khuôn dưới 180
0
đặt nữa khuôn trên lên định vị với
khuôn dưới bằng các chốt định vị. Lắp nữa mẩu trên vào khuôn
dưới bằng các chốt định vị rắc một lớp phấn chì. đăth ống rót, đậu
hơi, đậu ngót. Tiếp theo rắc lớp cát áo vào và lam tương tự như
làm nữa khuôn dưới sau đó xăm hơi.
Bước 3: Tháo lắp khuôn.
Theo chốt định vị nhấc khuôn trên ra tiến hành rút mẫu chính
và rút mẩu của hệ thống rót, đậ hơi đậu ngót, sữ chửa lòng khuông
và khoét rảnh lọc xĩ và rảnh dẩn, sơn khuôn tiến hành lắp ráp
khuôn.
Phần V. Tính toán thiết kết hệ thống rót và tính lực đè khuôn.
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại

5.1 Thiết kế hệ thống rót.
a) Thiết kế hệ thống rót
Hệ thống rót là hệ thống dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào
khuôn. Sự bố trí của hệ thống rót quyết định chất lượng vật đúc và
giảm được hao phí kim loại vào hệ thống rót. Hao phí do hệ thống
rót gây nên đạt đến 30%.
 Yêu cầu :
- Toàn bộ lòng khuôn được điền đầy kim loại
- Dòng kim loại phải chảy đều, êm, không va đập vào lòng
khuôn.
- Hệ thống rót phải chắc không bị vỡ
b) Thiết kế các bộ phận của hệ thống rót
1b. Cốc rót : Cốc rót có ba tác dụng chủ yếu là giữ xỉ và tạp chất
không cho chảy vào ống rót ; đón kim loại từ thùng chứa rót vào
khuôn, làm giảm lực xung kích của dòng kim loại lỏng, khống chế
tốc độ chảy của kim loại vào lòng khuôn.

Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
6.Các loại cốc rót
7.ống rót
2b. Ống rót : Ống rót dùng để dẫn kim loại từ phễu đến
rãnh lọc xỉ, ống rót có ảnh hưởng lớn đến tốc độ chảy của kim loại
vào khuôn đúc, áp lực của kim loại lên thành khuôn đúc phụ thuộc
vào chiều cao ống rót.
Chiều cao của ống rót cao hơn mặt cao nhất của vật đúc
trong lòng khuôn một khoảng
( )
200100 ÷
mm

3b. Rãnh lọc xỉ : Rãnh lọc xỉ được bố trí nằm ngang để chặn xỉ đi
vào lòng khuôn. Nó được bố trí trên rãnh dẫn, nhằm tự cho xỉ nhẹ
nổi lên trên và ở lại trong rãnh lọc xỉ, còn kim loại sạch theo rãnh
dẫn vào khuôn

Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
8.Ránh lọc xỉ
Các loại ránh lọc xỉ:
a-ránh lọc tiết diện hình ngang
b- ránh xỉ có mành lọc hoạc màng ngăn
c- ránh lọc xỉ gấp khúc và nhiều bậc
4b. Rãnh dẫn : Rãnh dẫn dùng để dẫn kim loại lỏng từ rãnh lọc xỉ
vào lòng khuôn. Nhiệm vụ của rãnh dẫn là khống chế tốc độ và
hướng của dòng kim loại chảy vào khuôn.
Hình dáng và số lượng của rãnh dẫn có ảnh hưởng rất lớn
đến chất lượng vật đúc.
Chọn tiết diện của rãnh dẫn là hình thang dẹt vì ưu điểm
của rãnh dẫn này là dễ nổi xỉ, dễ cắt rãnh dẫn khỏi vật đúc, giảm
khuynh hướng tạo thành xốp co ở chỗ dẫn kim loại vào lòng
khuôn.
Chọn chỗ dẫn kim loại vào khuôn hợp lý bảo đảm được sự
điền đầy lòng khuôn đều đặn, tránh được những ứng suất bên trong
và rỗ co tao ra trong vật đúc.
Khối lượng của miếng lót ray tàu không lớn lắm, và có dạng hình
trụ ta dẫn kim loại vào một phía
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
c) Tính toán hệ thống rót
Khối lượng kim loại chảy qua các rãnh dẫn bằng khối lượng vật

đúc ( kể cả hệ thống rót, đậu ngót )
Ta có :
∑
=
GtVF
rd
γ

(1)
Với
∑
rd
F
: Tổng thiết diện rãnh dẫn (cm
2
)
V : Vận tốc kim loại chảy qua hệ thống rót (cm/s)
t : Thời gian kim loại chảy qua hệ thống rót (s)
G : Khối lượng vật đúc ( kể cả đậu ngót, hệ thống rót )
γ
: khối lượng riêng của kim loại
Ta có :
∑
rd
F
=
γ
tV
G
(cm

2
) (2)
Vì vật liệu đúc là thép nên
γ
= 7848 (kg/m
3
)
Để tính được
∑
rd
F
thì phải biết được khối lượng miếng lót
ray tàu ta có :
M
ml
= m
1
+ m
2
-m
3
- m
4

Trong đó :
m
1

: khối lượng lượng phần tên của miếng lót
m

2

: khối lượng trụ phía dưới của miếng lót bao
gồm cả phần vát
m
3

: khối lượng hình trụ rỗng của miếng lót
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
m
4

: khối lượng phần vát
Ta có : m
1
=
cbaV
1
γγ
=
thay số vào ta có m
1
= 7848.0,02.0,04.0,025 = 0,157 (kg)
m
2
=
cbaV
2
γγ

=
thay số vào ta có m
2
= 7848.0,09.0,07.0,025= 0,1,236 (kg)
m
3
=
hRV
2
3

πγγ
=
thay số vào ta có m
3
= 7848.3,14.(0,015)
2
.0,025 = 0,138 (kg)
m
4
=
c
ba
V .
2
.

4
γγ
=

thay số vào ta có m
4
= 7848.
07,0.
2
01,0.01,0
= 0,0275 (kg)
⇒
m
ml
= 0,157+1,236-0,138-0,0275 = 1,23 (kg)
⇒
G = 1,23 (kg)
Theo công thức becnuli trong thuỷ động học thì :
p
HgV .2
β
=
Trong đó :

β
: hệ số cản thuỷ lực, chọn
4,0
=
β
g : gia tốc trọng trường g = 10 (m/s
2
)
H
P

: chiều cao trung bình tính toán của áp suất(cm)
Từ đó ta có
γβ
2 tHg
G
F
p
rd
=
∑
(3)
Tính H
P
chiều cao tính toán của cột áp suất được tính theo
công thức
C
P
HH
p
2
2
−=

Trong đó :
H : chiều cao của ống rót từ chỗ dẫn kim loại đến mặt
thoáng (cm)
C : chiều cao của vật đúc (cm)
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại

P : chiều cao vật đúc tính từ chỗ dẫn kim loại vào khuôn trở
lên (cm)
Trường hợp rãnh dẫn ở mặt phân khuôn nên ta có
8
C
HH
p
−=
(4)
Thay (4) vào (3) ta có :
γβ

8
2 t
C
Hg
G
F
rd






−
=
∑
(5)
9.Sơ đồ tính toán cột áp suất

Thời gian kim loại chảy trong rãnh dẫn t được tính theo công thức
thực nghiệm sau :
GKt
=
(s) chọn K= 1,7
Thay t vào công thức (5) ta có






−
=
8
.2
C
HgK
G
F
rd
βγ
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
Với
( )
3
/7848 mkg
=
γ

4,0
=
β
7,1
=
K
( )
kgG 23,1
=
( )
( )
mC
mH
055,0
12,0
=
=
Thay số vào ta có
( ) ( )
22
29,129,1
8
055,0
12.0,0.10.2.7,1.4,0.7848
23,1
cmmF
rd
==







−
=
Vật liệu đúc bằng thép nên ta có tỷ lệ
2,1:1,1:1::
=
∑
orrLXrd
FFF
Trong đó :
F
rLX

: là diện tích rãnh lọc xỉ
F
or

: là diện tích ống rót
Ta có
( )
2
419,11,1.29,1 cmF
rLX
==

)(548,12,1.29,1
°==

cmF
or
Ta có đường kính của ống rót phần dưới được tính :
( )
cm
F
d
or
D
4,1
14,3
548,1.44
===
π
Đường kính ống rót ở gần cốc rót d
R
được lấy lớn hơn d
D
15%
Ta có
( )
cmddd
DDr
61,115,0.4,14,115,0.
=+=+=
5.2 Tính lực đè khuôn.
Sau khi lắp khuôn, ta phải dùng bu lông kẹp chặt hai nửa phân khuôn hoặc
đặt một tải trọng đè lên khuôn để tránh cho kim loại lỏng không thể nâng
khuôn trên lên và tràn theo mặt phân khuôn ra ngoài. Lực đè khuôn phải lớn
hơn lực đẩy acsimét của kim loại lỏng lên khuôn.

Tổng lực đẩy lên khuôn trên được tính theo công thưc :
dldktd
PPP
+=
Lực đè khuôn :
( )
nGPQ
KT
.
−=
n : Hệ số an toàn
G
KT
= G
Cát khuôn
+ G
Hòm khuôn
; G
Hòm khuôn
= 15% G
Cát kh
Ta có’ ;G
cát khuôn
= 120.120.100.10
-9
.7848 =11,3 (Kg)
Nguyen van kieu;chetaomaybk4
Bài tập lớn   Môn: Công nghệ kim loại
Ta có lực đẩy khuôn trên là
VP

dkt
.
γ
=
V : Thể tích được giới hạn mặt đáy là phần bề mặt tiếp xúc với kim
loại lỏng ( vật đúc ) chiều cao tính từ mặt đó đến mặt thoáng kim loại
ở cốc rót
γ
: khối lượng riêng của vật liệu kim loại (7848 kg)
Với V = 100.70.120 .10
-9
= 8,4.10
-4
m
3
P
dkt
=8,4. 10
-4
Lực đẩy acsimét tác dụng lên lõi
P
dl
= (35.22
2
.3,14.7848.10
-9
)/4 = 0,1( Kg)
Ta co ; P = P
dkt
+P

dl
= 0,1 . 0,6 = 6,7( Kg)
Nên Q =(P – G
kt
).n = 6,7 – 11,3= - 4,6 (Kg) n : hệ số an toàn ; n= 1,5
Vì Q<0 nên trong trường hợp này ta không phải dùng bu lông để kẹp chặt
hai hòm khuôn.
Nguyen van kieu;chetaomaybk4