Thiết kế kim xả sản xuất chi tiết gang bằng công nghệ cát xanh như thế nào?

Chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về việc thiết kế kim xả dựa trên đặc điểm của công nghệ cát xanh và các bộ phận bằng gang. Gang cát xanh có đặc điểm quy trình độc đáo nên việc thiết kế kim xả cũng cần được xem xét đặc biệt. 

Ảnh hưởng của đặc tính chi tiết gang cát xanh đến thiết kế kim xả: 

1 Phát sinh khí lớn và đậm đặc: Cát ướt chứa độ ẩm khoảng 3,5%-5%, bốc hơi nhanh dưới tác động của sắt nóng chảy ở nhiệt độ cao. Đồng thời, bột than, chất hữu cơ và các chất khác trong cát cũng cháy và sinh ra khí, dẫn đến một lượng lớn khí được sinh ra ngay trong giai đoạn đổ ban đầu. 

2. Hiệu ứng áp suất âm: Trong quá trình đổ đầy sắt nóng chảy, áp suất âm tức thời sẽ được hình thành ở một số phần của khoang khuôn (đặc biệt là ở khu vực cuối cùng chứa đầy sắt nóng chảy), nó sẽ hoạt động giống như một "ống hút", hút mạnh khí trong lỗ cát và kim xả. Nếu kim xả không được thiết kế hợp lý, chất lỏng kim loại rất dễ bị “hút vào”. 

3. Tính lưu động tốt của kim loại nóng chảy: Gang (đặc biệt là gang xám) có tính lưu động tốt và sức căng bề mặt tương đối thấp hơn so với nhôm đúc, giúp dễ dàng xuyên qua các khe hở nhỏ. 

4. Áp suất vừa phải: So với thép đúc, gang có nhiệt độ rót và áp suất tĩnh thấp hơn một chút, mang lại không gian an toàn nhất định cho việc thiết kế kim xả.

Những điểm chính khi thiết kế kim xả có mục tiêu cho các bộ phận gang cát xanh: Dựa trên các đặc điểm trên, cốt lõi của thiết kế là cung cấp đủ diện tích xả trong giai đoạn đầu đúc, đồng thời chống lại hiệu quả dòng chảy ngược chất lỏng kim loại do áp suất âm tức thời gây ra. 

1. Hình dạng rãnh xả: Ưu tiên thiết kế "Mở rộng dần dần" hoặc "điều tiết" và nên khuyến khích sử dụng rãnh nghiêng (mở rộng dần dần). Mô tả: Rãnh xả hẹp ở bên trong khoang và rộng ở bên ngoài khí quyển, tạo thành một hình côn nhỏ. Ưu điểm: Chống dòng chảy ngược: Khi chất lỏng kim loại được đẩy về phía rãnh xả dưới áp suất âm, nó sẽ chảy từ vùng rộng hơn đến vùng hẹp hơn, làm giảm diện tích mặt cắt ngang của kênh dòng chảy và tăng sức cản mạnh, ngăn chặn hiệu quả chất lỏng kim loại xâm nhập sâu. Khí thải êm ái: Khí chảy êm ái từ khu vực hẹp đến rộng, với lực cản tối thiểu. Gia công: Mặc dù việc xử lý khó hơn một chút so với rãnh thẳng nhưng có thể đạt được bằng cách cắt dây hoặc dụng cụ mài chuyên dụng. Tránh sử dụng các rãnh thẳng đơn giản: Các rãnh thẳng có khả năng chống dòng chảy kém dưới áp suất âm và tiềm ẩn rủi ro cao hơn. 

2. Kích thước rãnh xả (thông số chính), chiều rộng rãnh (phím trong số các phím): Phạm vi khuyến nghị: 0,15 mm ~ 0,25 mm. Nguyên tắc giới hạn trên: Đối với gang cát xanh, chiều rộng rãnh không bao giờ được vượt quá 0,25mm. 0,20mm là kích thước được sử dụng rất phổ biến và an toàn. Chiều rộng này tận dụng sức căng bề mặt của sắt nóng chảy, khiến nó khó tự động xâm lấn, đồng thời cung cấp đủ lực cản dưới áp suất âm. Nếu vật đúc dày, áp suất tĩnh cao hoặc vị trí quan trọng (chẳng hạn như điểm cao nhất của khoang khuôn), nên chọn kích thước hẹp hơn, chẳng hạn như 0,15mm hoặc 0,18mm. Độ sâu rãnh: Phạm vi khuyến nghị: 0,4 mm ~ 0,8 mm. Để đảm bảo đủ diện tích mặt cắt ống xả, độ sâu rãnh thường gấp 2-4 lần chiều rộng rãnh. Ví dụ: chiều rộng khe 0,20mm được khớp với độ sâu khe 0,5mm-0,8mm. Chiều dài khe (độ dày thành kim xả): Phạm vi khuyến nghị: 20 mm ~ 30 mm. Chiều dài vừa đủ có thể tạo thành một 'phần cản dòng chảy' ổn định, làm tăng lực cản ma sát của dòng kim loại nóng chảy và cho phép nó đông đặc lại trước khi chạm tới phía khí quyển. 

3. Số lượng và cách bố trí các khe thoát khí: thường từ 4 đến 8, phân bố đều trên chu vi. Bố trí: Cần đảm bảo ống xả được kết nối. Đối với thiết kế mở rộng dần dần, cần chỉ rõ đầu nào là phía khoang (đầu hẹp) và đầu nào là phía khí quyển (đầu rộng) và chỉ rõ trên bản vẽ là “đầu hẹp hướng vào khoang trong quá trình lắp đặt”. 

4. Vị trí lắp đặt và số lượng kim xả: “Vùng chết” và điểm cao nhất của khoang khuôn là nơi dễ tích tụ khí nhất. Khu vực đối diện với hệ thống rót hoặc nơi chứa sắt nóng chảy lần cuối: Đây là nơi khí bị nén nhiều nhất và hiệu ứng áp suất âm rõ rệt nhất. Khuôn trên của vật đúc phẳng lớn: giúp loại bỏ khí tích tụ ở phía trên khoang khuôn. Gần lõi: đặc biệt là nơi khí do lõi cát tạo ra cần được thải ra qua khoang khuôn. Số lượng: Nhiều hơn là tốt hơn ít. Kim xả có thể được lắp ở những nơi nghi ngờ có hiện tượng nín thở. Giá thành của nó thấp hơn nhiều so với lượng chất thải thất thoát do lỗ chân lông gây ra.

 Tóm tắt thiết kế và thông số kỹ thuật đề xuất Đối với một bộ phận gang cát xanh điển hình, các thông số kỹ thuật được đề xuất cho kim xả như sau: Chất liệu: Thép 45 #, được tôi và tôi luyện, với bề mặt bộ phận làm việc (phần có rãnh) được tôi tôi đến HRC 40-45 để tăng cường khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn sắt nóng chảy. Hình thức: Hình trụ có vai, đường kính thường dùng là Φ 8 mm hoặc Φ 10 mm. Rãnh xả: Hình dạng: Rãnh dốc dần (phía khoang hẹp, phía khí quyển rộng). Chiều rộng khe: 0,20 mm (phía khoang). Độ sâu rãnh: 0,6 mm. Số lượng: 6, phân bổ đều. Chiều dài khe: 25 mm. 

Lời khuyên đặc biệt để sử dụng và bảo trì: 

1 Ngăn ngừa tắc nghẽn nghiêm ngặt: Các hạt cát và lớp phủ cát xanh có nhiều khả năng làm tắc nghẽn các ống xả hẹp. Sau mỗi lần sử dụng, khí nén phải được thổi ngược từ phía khí quyển và được làm sạch bằng dây hoặc kim thép cực mịn. Thường xuyên kiểm tra xem nó có bị cản trở không. 

2. Lắp đặt đúng: Đảm bảo rằng kim xả và lỗ lắp khuôn có độ vừa khít hoặc vừa khít, không bị lỏng lẻo. Đầu hẹp phải đối mặt với khoang! Sau khi lắp đặt, tốt nhất là mặt cuối của nó ngang bằng với thành khoang hoặc hơi lõm xuống (<0,5mm) và tránh nhô ra. 

3. Thay thế kịp thời: Khi có dấu hiệu xói mòn, làm tròn hoặc mở rộng mép rãnh xả do sắt nóng chảy thì cần loại bỏ và thay thế ngay. Kết luận: Đối với các bộ phận bằng gang cát xanh, thiết kế kim xả thành công là sử dụng rãnh mở rộng dần và kiểm soát chặt chẽ chiều rộng rãnh dưới 0,25mm. 

Thiết kế này không chỉ có thể đối phó với lượng khí sinh ra lớn và áp suất âm tức thời trong giai đoạn đầu đổ mà còn ngăn chặn sự xâm nhập của sắt nóng chảy, một thành phần nhỏ quan trọng để đảm bảo chất lượng vật đúc và giảm tỷ lệ phế liệu một cách đáng tin cậy.