Tecnologia Meccanica. Esercitazione di fonderia

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1 A.A. 2011/2012 Tecnologia Meccanica Esercitazione di fonderia Università degli Studi di Napoli Federico II Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione

2 Esercizio: Proporzionamento di un getto (in terra verde) - Materiale: Ghisa grigia - Peso specifico: γ g = 73 N/dm 3 - Sovrametallo (unico): 4 mm (tab. 2.3) PEZZO FINITO

3 Scelta del piano di divisione delle staffe Dalla figura si evidenzia la scelta del PIANO ASSIALE che permette di: - Evitare problemi di sottosquadro; - Mantenere le superfici cilindriche. Una volta definito il piano di divisione delle staffe è possibile disegnare qualitativamente il modello mettendone in evidenza: - Angoli di spoglia; - Sovrametallo; - Portate d anima.

4 Quotatura del modello Possiamo dunque quotare il modello ricordando che: - Sovrametallo = 4 mm; - Ritiro = 1% (tab. 2.1) - Angoli di spoglia α = 2 (tab. 2.4)

5 Quotatura del modello Nella tabella seguente è riportata la procedura seguita per calcolare le quote del modello dimensionato e riportato di seguito: Alcune quote vanno necessariamente modificate tenendo conto degli angoli di spoglia e delle lunghezze del tratto conico: Lunghezza del modello Larghezza delle flange

6 Dimensionamento delle materozze Poiché il pezzo è simmetrico rispetto ad un piano mediano, si può scegliere una soluzione con due materozze in corrispondenza delle flange: Staffe allestite e posizionamento dell anima Pezzo fuso con materozze e sistema di colata

7 Dimensionamento delle materozze Considerando metà pezzo si ricava: Volume: V = mm 3 Sup. di raffreddamento: S1+ S2 + S3 + S4 + S5 = S = mm 2 Il modulo di solidificazione del getto risulta essere: M = V/S = 12,5 mm Il modulo della materozza vale quindi: MMAT = 1,2 * M = 15 mm

8 Adottando una materozza a sez. rettangolare con rapporto fra i lati pari a 2: a/b = 2 = 110/55 La sua altezza deve essere tale da soddisfare la relazione MMAT = V/S = 15 mm, quindi si ha: h = 85 mm Dimensionamento delle materozze E possibile definire l altezza H della staffa superiore secondo le norme UNI : H = 200 mm

9 Dimensionamento del sistema di colata Il dimensionamento dei vari canali dipende dal tempo di riempimento richiesto per ottenere un getto sano: t R < t S t R < t C t R = tempo di riempimento t s = tempo di solidificazione t C = tempo critico Tempo di solidificazione (2 metodi di calcolo) 1) In base al modulo (in cm) di solidificazione: t S = K M * M 1,71 = 16 * 1,25 1,71 = 23,4 s 2) In base allo spessore minimo (in cm) del getto: t S = K S * S 1,71 = 5 * 2,8 1,71 = 29 s Tempo critico (tab. 2.8) t C = 10 s t R = 8 s

10 PORTATA MEDIA Ricordando che: Q m = V/t R = /8 = mm 3 /s VELOCITA DI RIEMPIMENTO Dimensionamento del sistema di colata Avendo scelto l attacco in piano, la staffa inferiore risulta riempita dall alto (colata diretta) e l altezza piezometrica coincide con l altezza H della staffa superiore: La staffa superiore risulta riempita in sorgente ed è possibile ricavare l altezza equivalente h e quindi la velocità di riempimento come segue: Assumiamo come velocità v di riempimento il valore medio tra v i e v s : v = 1,83 m/s Per tenere conto delle perdite di carico, riduciamo tale valore a: v = 1 m/s = 1000 mm/s

11 CALCOLO DELLE SEZIONI Dimensionamento del sistema di colata Supponendo di adottare un sistema pressurizzato con: S C /S D /S A = 4/3/2 S C = Sezione del canale di colata; S D = Sezione del distributore; S A = Sezione degli attacchi. La sezione minima del flusso del metallo liquido si presenterà in corrispondenza degli attacchi, quindi: Sezione degli attacchi S A = Q m /v = /1000 = 330 mm 2 S A1 = S A2 = S A /2 = 330/2 = 165 mm 2 Sezione del canale di distribuzione Sezione del canale di colata S D = 1,5 * S A = 1,5 * 330= 495 mm 2 S C = 2 * S A = 2 * 330 = 660 mm 2

12 Calcolo della spinta metallostatica F tot Nota l altezza (H = 200 mm) della staffa superiore, si può valutare la forza che tende a sollevarla, trascurando il contributo della forza agente sulle superfici inclinate dell angolo di spoglia. Sulla superficie cilindrica di diametro 99 mm si ha: Sulle due superfici cilindriche di diametro 200 mm si ha: La presenza dell anima (γ a = 16 N/dm 3 ) causa una spinta: La forza totale che tende a sollevare la staffa superiore: F tot = F 1 + F 2 + F 3 = = 255 N

13 RIEPILOGO 1) Scelta del piano di divisione delle staffe; 2) Disegno e quotatura del modello; 3) Dimensionamento delle materozze; 4) Dimensionamento del sistema di colata; 5) Calcolo della spinta metallostatica. F tot