Esercitazione n 4 fonderia

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1 Esercitazione n 4 fonderia Si deve produrre un lotto composto da 100 pezzi della flangia in acciaio riportata in Figura 1. La tecnologia scelta è fonderia in terra + lavorazione per asportazione di truciolo. Disegnare il finito correggendo eventuali errori e inserendo le indicazioni mancanti (acciaio?) Disegnare il grezzo ed il modello Procedura: - stabilire il piano di separazione - angoli di sformo - stabilire se è possibile l uso di anime - snellezza - stabilire la posizione della/e materozza/e - dividere il pezzo in parti omogenee - verificare la direzionalità della solidificazione - calcolare il modulo ed il volume della/e materozza/e - stabilire le superfici da lavorare - aggiungere i sovrametalli - calcolare il ritiro - tabella Ø 300 Ø 220 Ø 140 Ø 60 Fattore di scala: 1-10 x = 1 y = x = 1.2 y = x = 0.8 y = x = 1.2 y = x = 0.8 y = 0.8 Figura 1: flangia Ø 15 3 fori x120 Esercitazione n 4 Fonderia 1

2 Regole di massima Piano di separazione Anime Materozza/e Solidificazione direzionale Modulo materozza/e in genere è opportuno colare un getto in posizione coricata schema allegato la/e materozze vanno posizionate in prossimità delle zone ultime a solidificare M i+1 = M i M mat > 1.2 M i=imax Volume materozza/e Diagramma di Cain (in genere V mat = V getto ) Superfici da lavorare Ritiro Raggi di raccordo tolleranze e rugosità richieste sul pezzo finito tabellato alcuni gradi Esercitazione n 4 Fonderia 2

3 Anime S D S se L D se L 3D se L 5D 3 D < 2 S 2S D 3S S D L Sovrametalli Esercitazione n 4 Fonderia 3

4 Scelta del piano di separazione Problemi di sottosquadro Vantaggi per la solidificazione direzionale Facilità d'uso di anime Realizzabilità di valido sistema di colata Altezza delle staffe Limitate spinte metallostatiche Costi di formatura RISULTATO 10 Problemi di sottosquadro Vantaggi per la solidificazione direzionale Facilità d'uso di anime Realizzabilità di valido sistema di colata Altezza delle staffe Limitate spinte metallostatiche Costi di formatura RISULTATO 17 Problemi di sottosquadro Vantaggi per la solidificazione direzionale Facilità d'uso di anime Realizzabilità di valido sistema di colata Altezza delle staffe Limitate spinte metallostatiche Costi di formatura RISULTATO 13 Esercitazione n 4 Fonderia 4

5 Analisi termica del getto / solidificazione direzionale Suddivisione del getto in parti geometricamente semplici per il calcolo dei moduli termici CALCOLO MODULI n gruppo xxx altezza 475 scala X 5 larghezza 235 scala Y 5 parte inferiore dati (mm) D base inf D base sup alt base D foro inf L foro inf ecc foro reale ritiro (2%) sovrametal sformo moduli termici (cm) pezzo 1 pezzo 2 pezzo 3 pezzo 4 pezzo 5 pezzo 6 volume superficie modulo parte centrale Questo è il calcolo dei dati (mm) D base alt moduli con i valori reale calcolati nella prima parte ritiro (2%) dello studio;qualora non sformo sia verificata la moduli termici (cm) pezzo 7 direzionalità della volume solidificazione si dovranno superficie rifare i conti con delle modulo 2.00 dimensioni appropriate parte superiore dati (mm) alt D appoggio D foro sup alt foro sup D for inf alt 2 o p q reale ritiro (2%) sovrametal sformo moduli termici (cm) pezzo8 pezzo9 pezzo10 pezzo11 pezzo12 pezzo13 volume superficie modulo Vtot Stot Mtot Esercitazione n 4 Fonderia 5

6 Dimensionamento del sistema di alimentazione Volume degli alimentatori: si usa il diagramma di Caine (sperimentale) y pezzi buoni M m x = tempo di solidificazione relativo M g b pezzi non buoni V m y = volume relativo c x V g Diagramma di Caine Esercitazione n 4 Fonderia 6

7 a analiticamente: y b b = ritiro in fase liquida x - c rappresenta il minimo valore di y quando x -> a oppure x c c = costante che dipende dalle y - b condizioni relative di smaltimento di calore fra getto e materozza (=1 se uguali) a = costante sperimentale dipendente dal materiale da colare ( 0.1 ) Esercitazione n 4 Fonderia 7

8 Esempio: D V 1 M = = = 0.82 S ( ) H 2 18 fissiamo un valore di tentativo X = 1.8 (lontani dal ginocchio della curva) 18 otteniamo un valore Y = 0.2 Esercitazione n 4 Fonderia 8

9 Quindi: I modo II modo V m = 0.2 V g H / D [ ] V m ---- = 1.8 M g S m obiettivo Y = f ( X ) Y = V m / V g X = M m / M g in funzione - di geometria di materozza - proporzionamento materozza - getto Esercitazione n 4 Fonderia 9

10 Caso della materozza cilindrica V m = π D 2 H / 4 S m = π D 2 / 4 + π D H H D M m = D + 4 H δ posto δ = H / D M m = D δ π D 2 H π H π ( δ ) 3 Y = V m / V g = = D 3 = δ M 3 m = 4 V g 4 V g D 4 V g δ 3 π M 3 g ( δ ) 3 = X 3 Y = K X 3 4 V g δ 2 Esercitazione n 4 Fonderia 10

11 y y δ x x y δ1 δ2 δ3 y1 y2 y3 x1 x2 x3 x Esercitazione n 4 Fonderia 11

12 Angoli di sformo in fase liquida Ritiro in fase solida 4 6 gradi 10 x 10^-6 / C 12 x 10^-6 / C Esercitazione n 4 Fonderia 12