Appunti di Tecnologia meccanica (2)

Ritiri lineari

Nel caso di ghise grigie 1%.

Raggi di raccordo

Sugli spigoli: Rs = 4 mm.

Sugli angoli: (5 = spessore).

• 5 ≤ 10 ➔ Ra = 5
• 5 ≤ 20 ➔ Ra = 0,385
• 10 ≤ 30 ➔ Ra = 10 mm

Quotatura finale

Lunghezza del modello

L_m = 180 + 2 ➔ 200 ÷ 3 fg (2 ^°) = 185,5 mm = 186.

L_m = b + m h_fg.

m = 2. Piangea = raccordo.

Lunghezza flange

L_f = 28 ➔ 200 ÷ 23 fg (2 ^°) = 200 ÷ 99 fg (2 ^°) = 32.5 + 33 mm.

L_f = b + h_f r_fg h_fg ➔ 41.5 mm.

Dimensionamento materozze

La pressione atmosferica getta il metallo liquido dalla materozza nel getto. Le materozze possono essere "A cielo aperto" che affiorano sulla parte superiore della forma, e quelle "cieche" immerse nella forma.

Nelle prime il contatto con la pressione atmosferica è assicurato durante tutta la solidificazione attraverso l'agitazione del liquido (pompa olio) e aumentando il contenuto termico ricoprendo con polvere esotermiche.

Nella seconda il contatto con la pressione si ottiene inserendo nella parte alta della materozza una punta di materiale solido oppure realizzando durante la formatura una punta in terra fonderia, che rallenta la solidificazione.

Nella solidificazione del getto la formazione del cono di ritiro nella materozza provoca una riduzione del volume con un aumento di superficie.

Un nostro comportamento di modulo o raffreddamento della materozza del 17% poniamo 2:1 (dove 1 = ruota parte finale che la materozza deve proseguire...) si ottiene che getto e materozza hanno circa lo stesso ricorso al raffreddamento e solidificazione completata.

b = coefficiente di ritiro volumetrico del mat. (%).

V_r = V_m.

V_m = volume materozza.

V_p = volume pezzo.

V_r = volume di ritiro.

V_r = bV_m = 100 . (V_p + V_m).

V_p = (100 % V_r = b: V_m) b.

Ritiri lineari

Nel caso di ghise grigie 1%.

Raggi di raccordo

Sugli spigoli: Rs = 4 mm.

Sugli angoli: (3 × spessore).

• S ≤ 10 → Ra = 5
• 5 < s ≤ 20 → Ra = 0.335s
• 10 < s ≤ 30 → Ra = 10 mm

Quotatura finale

Lunghezza del modello: Lm = 180 + 2 = 200.

Lunghezza flange: Lf = 23 + (200 - 23).

Diametro anima: (45 mm).

Dimensionamento materozze

La pressione atmosferica getta il metallo liquido dalla materozza nel getto. Le materozze possono essere...

Nelle prime il contatto con la pressione atmosferica...

Hp/mat = 1.2 : 1.

b = coefficiente di ritiro volumetrico del mat.

Vm = volume materozza.

Vp = volume pezzo.

Vr = volume di ritiro.

Vr = 0.14 Vm (per materozze cilindriche e ovali).

Vr = 0.2 Vm (per materozze emisferiche e sferiche).

Massimo volume alimentabile

Vmax = Vm _{14 - b}/^b (per materozze cilindriche e ovali).

Vmax = Vm _{20 - b}/^b (per materozze emisferiche e sferiche).

Raggio d’influenza della materozza

R = k . s.

S: spessore medio del getto nella zona di attacco della materozza.

k: parametro dipendente dal materiale del pezzo.

• k = 3.5 - 5 (acciaio)
• k = 5 (ghisa)
• k = 5 - 8 (bronzo)
• k = 5 - 7 (leghe leggere)

Metodo del Caine

X = _Hp/^He y = _Vm/^Vp.

X = _a/^{y - b} + c.

a = 0.1 (valore sperim.).

b = coefficiente di rifiusso volumetrico (ži).

c = rapporto tra il coefficiente di trasmissione del calore del materiale di formatura della materozza e lo stesso coefficiente per il materiale di formatura del pezzo (in genere c = 1, per materozze colbentate c = 0.7 - 0.8).

Esempio

V = 1310000 [mm³].

S = S1 + S2 + S3 + S4 + S5 = 104500 [mm²].

Modulo di solid. getto: H = _V/^S = 12.5 [mm].

Modulo di solid. materozza: Hmat = _{1.2 . H = 1.2 . 12.5 =} 15 [mm].

Hmat = _{a . h^max = 10 (65) . (85) = ⁹}.

Hmin = 82.5 mm Hminmat = 85 mm.

Regua staffe

H > h_TOT = h₁ + h₂.

es H = 500 mm H_TOT = ₁₀₀ mm.

h₁ = 300 mm ₂.

h₃ = 100 mm _H = 400 mm.

h_TOT = _{100 + 200} = 100 mm.

Verifica solidificazione direzionale

V_TOT-1 = 380781 mm³.

S_TOT-1 = S₁ + S₄ + S₅ = 27199 mm².

V_TOT-2 = 928,04 mm³.

S_TOT-2 = S₁ + S₄ + S₃ + S₅ = 77308 mm².

H_M = V₁ / S_TOT-1 = 1,9 mm.

H_M = V₂ / S_TOT-2 = 1,2 mm.

(È giusto usare 2 materozze).

H_M/1.

H_M/1 > 1.1 · H_M/2.

H₁ = 12 > 1.1 · H₂.

H_M > 1.2 · H₂ ⇒ H₁ = 14.4 ⇒ H_M/1 = 15.

Canali di colata, distributore e attacchi

2 attacchi simmetrici di V = 1310000 mm³.

Tempo di riempimento

Il tempo di riempimento (t_r) deve essere minore del tempo di solidificazione (t_s) e del tempo critico (t_c).

Tempo di solidificazione

In base al modulo di solidificazione (m cm):

t_s = K₁ m^1.74 [s].

In base allo spessore minimo (m cm):

t_s = k_s s^1.74 [s].

Esempio

Ghisa grigia con surriscaldamento a 100°C:

k_r = 16.

k_s = 5.

e H = 1,25.

s = 2,8.

In base ad H:

t_s = K₁ H^1.74 = 16 · 1.25 = 23.4 [s].

In base ad s:

t_s = k_s s^1.74 = 5 · 2.8 = 29 [s].

Tempo critico

t_c = 10 [s].

Tempo di riempimento

t_r = 8 [s].

Portata

Portata media.

Q_m = ^V/_tr = 2.131000/8 = 327500 [mm³/s].

Velocità

La staffa inferiore risulta riempita dall'alto (colata diretta) e l'altezza piezometrica coincide con l'altezza H della staffa sup.

V₁ = √2·g·H = √2·9.81·0.2 = 1.98 [m/s].

La staffa superiore risulta riempita a sorgente, si definisce un'altezza equivalente.

h_eq = ^{(H_t + H_0.1)2}/₄ = ^{(0.2 + 0.1)2}/₄ = 0.145 [m].

V₂ = √2·g·h_eq = √2·9.81·0.145 = 1.69 [m/s].

Velocità media

V = ^{V₁ + V₂}/₂ = ^{1.98 + 1.69}/₂ = 1.835 [m/s].

Tenendo conto delle perdite di carico:

V = 1 m/s.

Calcoli delle sezioni

S_c sezione del canale di colata.

S_d sezione del canale di distribuzione.

S_a sezione degli attacchi.

• Sistema non pressurizzato o divergente: S_c/S_d/S_a = 1/2/4 (riduzione della velocità a moto quasi laminare, senza turbolenze)
• Sistema pressurizzato o convergente: S_c/S_d/S_a = 4/3/2 (evita le distorsioni della vena fluida)

Nel dimensionamento si parte dalla sezione minima.

Es. Con sistema pressurizzato e convergente: S_c/S_d/S_a = 4/3/2.

Q_m = 327500 [mm³/s].

v = 1 m/s = 1000 mm/s.

Sezione minima s_a.

S_a = ^Q_m/_v = ^327.5/₁ = 330 [mm²].

Sezione attacchi.

S_a1 + S_a2 = ^S_d/₂ = ³³⁰/₂ = 165 [mm²].