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GTSL TMSG Bergamo Brescia GTSL TMSG GTSL TMSG Bergamo Bergamo Brescia Brescia 1/84 Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11 Tecnologia Meccanica Tecnologia Meccanica Universit Università di Bergamo di Bergamo Facolt Facoltà di Ingegneria di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Anno Accademico 2010-2011 ESERCITAZIONE Fonderia GTSL TMSG Bergamo Brescia GTSL TMSG GTSL TMSG Bergamo Bergamo Brescia Brescia 2/84 Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11 STRUTTURA ESERCITAZIONE: - Richiami di Fonderia - Dimensionamento del modello - Dimensionamento sistema di alimentazione - Dimensionamento del sistema di colata Tecnologia Meccanica Tecnologia Meccanica Universit Università di Bergamo di Bergamo Facolt Facoltà di Ingegneria di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Anno Accademico 2010-2011

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Tecnologia MeccanicaTecnologia MeccanicaUniversitUniversitàà di Bergamodi Bergamo

FacoltFacoltàà di Ingegneriadi Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria GestionaleCorso di Laurea in Ingegneria Gestionale

Anno Accademico 2010-2011

ESERCITAZIONE

Fonderia

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STRUTTURA ESERCITAZIONE:

- Richiami di Fonderia

- Dimensionamento del modello

- Dimensionamento sistema di alimentazione

- Dimensionamento del sistema di colata

Tecnologia MeccanicaTecnologia MeccanicaUniversitUniversitàà di Bergamodi Bergamo

FacoltFacoltàà di Ingegneriadi Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria GestionaleCorso di Laurea in Ingegneria Gestionale

Anno Accademico 2010-2011

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Si tratta di progettare: � il modello � la forma (in terra) pronta per la colata (riempimento e alimentazione)di un particolare meccanico, fornite le caratteristiche del materiale ed il disegno del prodotto finito rispettando� la fattibilità del prodotto stesso, � l’estraibilità del modello dalla forma, � la necessità di realizzare sottosquadri o fori passanti � la necessità di progettare le anime e di dimensionare le portate d’anima.

Progettazione ciclo di fonderia

Richiami di fonderia

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Riepilogo delle problematiche

SottosquadriSottosquadri

Anime e portate d’animaForiFori

Filtri - Trappole - Sfiati

Riduzione tensioniAumento resistenza forma

Estraibilità del modello dalla forma

Lavorazioni successive

Formazione di cricche a caldo

Cavità di ritiro

AlimentazioneAlimentazione

DimensionamentoSpinta metallostaticaCanale e attacchi di colataCanale e attacchi di colata

Altri elementi

Scomposizione in piScomposizione in pi ùù partiparti

RaccordiRaccordi

Angoli di spogliaAngoli di spoglia

SovrametalloSovrametallo

Aspetti geometrici geometrici del modello e sua realizzabilitrealizzabilit àà

Attenzione alle variazioni di spessoreRaccordi - Dimensionamento

Tensioni di ritiro

Materozze - DimensionamentoRaffreddatori

RitiroRitiro

Fenomeni che hanno luogo durantela fase di raffreddamentola fase di raffreddamentoin fase liquida e solidain fase liquida e solida

Richiami di fonderia

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Il materiale versato nella cavità della forma, una volta solidificato e raffreddato completamente, presenterà un volume minore di quello che

aveva al momento della colata. Per compensare questa contrazionevolumetrica si aumentano le dimensioni del modello (rispetto a quelle del

pezzo) di una quantità pari al ritiro previsto.

Ritiro

Valori medi di ritiro lineare (UNI 473)Valori medi di ritiro lineare (UNI 473)

Richiami di fonderia

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Generalmente un pezzo realizzato per fusione presenta sia un grado di finitura superficiale piuttosto scarso sia errori dimensionali e di forma. Risulta quindi necessario disporre, su dette superficie di un opportuno sovrametallo. Quindi il modello presenterà,

rispetto al pezzo finito, dimensioni maggiori (se le quote sono relative a superficie esterne) e minori (se le quote sono relative a fori o, in generale, a superficie interne) di

una quantità pari al sovrametallo previsto.

Sovrametallo

Valori indicativi del sovrametallo (in mm) per getti in acciaio Valori indicativi del sovrametallo (in mm) per getti in acciaio realizzati mediante fusione in terra.realizzati mediante fusione in terra.

Richiami di fonderia

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SovrametalloValori indicativi del sovrametallo (in Valori indicativi del sovrametallo (in mmmm ) per getti in ghisa ) per getti in ghisa

realizzati mediante fusione in terra.realizzati mediante fusione in terra.

Richiami di fonderia

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Disegno del Prodotto

Ghisa grigia

Richiami di fonderia

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ModelloSovrametallo su tutte le superfici: 3 mmRitiro: 1 %Angolo di sformo: 2°

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1 – Piano di divisione delle staffe

Sformo

Sformo

Pds

Richiami di fonderia

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2 – Sovrametallo – Ritiro – SformiIl sovrametallo può essere aggiunto o sottratto a seconda che si tratti di

superfici interne o esterne: dipende dal caso specifico

�Il ritiro va sempre aggiunto

�Gli sformi sono diversi fra superfici interne ed esterne

�Per la realizzazione di fori o cavità interne si utilizzano le anime

Richiami di fonderia

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36

26

10

97

65

47

14

24

67

36.3+3 +3+ 0.330

26.2+3 +3+ 0.220

10.1+3 -3+ 0.110

96.9+3 +3+ 0.9Dia. 90

64.7-3 -3+ 0.7Dia. 70

46.4+3 +3+ 0.4Dia. 40

14.2-3 -3+ 0.2Dia. 20

24.3-3 -3+ 0.3Dia. 30

66.6+3 +3+ 0.6Dia. 60

ModelloSovram.Rit.Dim.

Richiami di fonderia

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3 – Realizzazione foroPer realizzare un foro è necessario mettere nella cavità realizzata dal modello nella forma in terra, unun ’’animaanima che rappresenta il foro stesso. Questo significa che il modello modello èè pieno come se il foro non ci fossepieno come se il foro non ci fosse . Devono però essere previste delle portate dportate d ’’animaanima che hanno lo scopo di sostenere l’anima una volta inserita nella forma.

Passi :

1) Dimensionare il foro tenendo conto di ritiri e sovrametalli

2) Dimensionare le portate d’anima

3) Aggiungere le portate d’anima al modello

4) Disegnare l’anima

Richiami di fonderia

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3636.3+3 +3+ 0.330

2626.2+3 +3+ 0.220

1414.2-3 -3+ 0.2Dia. 20

2424.3-3 -3+ 0.3Dia. 30

AnimaSovram.Rit.Dim.

Abbiamo già visto le quote relative al pezzo che riportiamo …Portate d’anima

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Modello finale

Raccordo pari al sovrametallo

Raccordo da tabella

Portata d’anima

Portata d’anima

Semimodello superiore

Semimodello inferiore

Richiami di fonderia

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Modello e anima tridimensionali

Semimodello superiore

Semimodello inferiore

Anima

Richiami di fonderia

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Forma allestita

Richiami di fonderia

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Grezzo di fonderiaRichiami di fonderia

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Esercitazione 25 marzo 2010

Allievi Meccanici

Università degli Studi di Bergamo – Facoltà di Ingegneria

TemaSi studi la realizzazione del componente descritto nel disegno,

ottenuto mediane fusione in terra e modello in legno

Dati del problemaAcciaio per getti (FeG520)Peso specifico: 7.8 g/cm3

FAC SIM

ILE

TEMA D’E

SAME

Dimensionamento del modello

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Disegno del ProdottoDimensionamento del modello

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Si richiede:Si richiede:

�Il progetto di massima del modello (scelta del piano di divisione delle staffe, angoli di spoglia, raggi di raccordo) e dell’anima (con relative portate d’anima).Si preveda un opportuno sovrametallo (uguale su tutte le superfici) per permettere la successiva lavorazione del componente alle macchine utensili.�Il dimensionamento e il posizionamento delle materozze e del canale di colata.�La scelta delle staffe (dimensioni secondo le tabelle UNI allegate).�Il calcolo della spinta metallostatica.

N.B. E’ richiesto un disegno qualitativo (quotato) del mod ello e dell’anima in cui, oltre al piano di divisione delle staffe, siano indicati gli angoli di spoglia, i raggi di raccordo e le portate

d’anima.

Dimensionamento del modello

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Grezzo

Dimensionamento del modello

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Grezzo

Acciaio per getti (FeG520)

Valori medi di ritiro lineare (UNI 473)Valori medi di ritiro lineare (UNI 473)

Dimensionamento del modello

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Scelta del piano di divisione delle staffe- Evitare sottosquadri- Omogeneità del materiale- Mantenimento superfici cilindriche- Rendere agevoli le operazioni di formatura- Rispettare i vincoli impiantistici

Dimensionamento del modello

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Disegno e dimensionamento del modello

• Ritiro• Sovrametallo

• Angoli di spoglia• Raggi di raccordo

• Portate d’anima

Dimensionamento del modello

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Disegno e dimensionamento del modello

Dimensionamento del modello

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Disegno e dimensionamento del modelloDime

nsion

amento del modello

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Disegno e dimensionamento del modelloRitiro = 1.8 %Sovrametallo = 4-5 mm

Dimensionamento del modello

3535.45100.4525

6160.9100.950

112111.8101.8100

143142.7-102.7150

112111.8101.8100φ

397397.2-107.2400φ

519519109500φ

Quota arrotondata[mm]

Quota modello[mm]

Sovrametallo[mm]

Ritiro[mm]

Quota pezzo[mm]

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Disegno e dimensionamento del modello

Angoli di spoglia = 2°- 3°

Raggi di raccordoAngoli 10 – 15 mm

Spigoli pari al sovrametallo

Portate d’anima - non presenti

Dimensionamento del modello

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Disegno quotatoDisegno quotato

Dimensionamento del modello

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Dimensionamento delle staffe

Vedi TabelleVedi Tabelle

Questa operazione può essere svolta in questa fase ma richiederà una verifica una volta

dimensionate le materozze

Dimensionamento del modello

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Dimensionare il sistema di alimentazione per il grezzo in figura.

In particolare determinare:In particolare determinare:

1) Numero

2) Posizione

3) Dimensioni

degli alimentatori (compresi di colletto) che si riterrà opportuno introdurre

affinché il getto si presenti privo di difetti, ovvero:

- senza cavità di ritiro

- senza porosità

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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Acciaio per getti (FeG520)

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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Moduli termici

M1: barra=

−−++⋅−==

222

22

1 44/)(2

4/)(

sdDdhDh

hdD

Superficie

VolumeM

ππππ

Scomponiamo il grezzo in geometrie elementari:

Dimensionamento del sistema di alimentazione

=⋅−−+⋅+⋅

⋅−=222

22

3544/)397519(26139761519

4/61)397519(

ππππ

mm 47.15=

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M2: barraM2: barra

mmSuperficie

VolumeM 75.8

143354

143352

2 =⋅⋅

⋅==

mm

sD

HD

HD

M 35.20354

4112

2112112

1124

112

44

2

42

2

2

22

2

3 =⋅−+⋅

=−+

=ππ

π

ππ

π

M3: cilindroM3: cilindro

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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- Una materozza centrale- N sulla corona circolare

Da cosa dipende N N ?• distanza di alimentazione

Solidificazione direzionale

8.7515.47 20.35

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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In prima approssimazione, considerata la simmetria del grezzo, prendiamo N=4

X

X

X

X

X

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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Materozza 1

Il modulo da proteggere risulta pari a M1=15.47 mmDi conseguenza il modulo della materozza1 vale Mm=1.2 M1=18.56 mmSelezioniamo una materozza circolare con diametro D=100 mmDovendo essere Mm=Vm/Sm otteniamo

hh

Vm ⋅=⋅= 78544

1002πmm hhSm ⋅+=⋅+= 3147854100

4

1002

ππmm

Da cui h= 72.04 mm

Dimensionamento del sistema di alimentazione

M1=15.47 M2=8.75

M3=20.35

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Collare coibentato

Dimensionicollare

Hsup=125 mm

Hsup=125-30.5-18= 76.5 mm

axb=630x630 oppure axb=630x800

Materozza 1 collareMaterozza 1 collare

L (mm)d (mm)Dm(mm)

(0.18*100)=18(0.40*100)= 40100

Dimensionamento del sistema di alimentazione

Materozza 1

Dimensionamento del

collare

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Materozza 3

Il modulo da proteggere risulta pari a M3=20.35 mmDi conseguenza il modulo della materozza1 vale Mm=1.2 M3=24.42 mmSelezioniamo una materozza circolare con diametro D=120 mmDovendo essere Mm=Vm/Sm otteniamo

hh

Vm ⋅=⋅= 113104

1202πmm hhSm ⋅+=⋅+= 37711310120

4

1202

ππmm

Da cui h= 131. 42 mm

Dimensionamento del sistema di alimentazione

M1=15.47 M2=8.75

M3=20.35

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41/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Collare coibentato

Dimensionicollare

Hsup=125-56-22= 47 mm oppure

Hsup=160-56-22= 82 mm oppure…

axb=630x630 oppure axb=630x800

Aumento D m

Materozza 3 collareMaterozza 3 collare

L (mm)d (mm)Dm(mm)

(0.18*120)=22(0.40*120)= 48120

Dimensionamento del sistema di alimentazione

Materozza 3

Dimensionamento del

collare

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42/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Supponiamo di aumentare il D m

Dimensionamento del sistema di alimentazione

Primo caso

Selezioniamo una materozza circolare con diametro D=140 mm

Dovendo essere Mm=Vm/Sm otteniamo

hh

Vm ⋅=⋅= 153944

1402πhhSm ⋅+=⋅+= 44015394140

4

1402

ππ

Da cui h= 80.84 mmSapendo che Mm=1.2 M3=24.42 mm

Dimensionicollare

Materozza 3 collareMaterozza 3 collare

L (mm)d (mm)Dm(mm)

(0.18*140)=25(0.40*140)= 56140

axb=630x630 oppure axb=630x800Hsup=125-56-25= 44 mm

Hsup=160-56-25= 79 mm

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43/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Supponiamo di aumentare il D m

Dimensionamento del sistema di alimentazione

Primo caso

Selezioniamo una materozza circolare con diametro D=160 mm

Dovendo essere Mm=Vm/Sm otteniamo

hh

Vm ⋅=⋅= 201064

1602πhhSm ⋅+=⋅+= 50320106160

4

1602

ππ

Da cui h= 62.73 mmSapendo che Mm=1.2 M3=24.42 mm

Dimensionicollare

Materozza 3 collareMaterozza 3 collare

L (mm)d (mm)Dm(mm)

(0.18*160)=29(0.40*160)= 64160

axb=630x630 oppure axb=630x800Hsup=125-56-29= 40 mm

Hsup=160-56-29= 75 mm

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44/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Collare coibentato

Dimensionicollare

Hsup=160 mm

Hsup=160-30.5-18= 111.5 mm

axb=630x630 oppure axb=630x800

Materozza 1 collareMaterozza 1 collare

L (mm)d (mm)Dm(mm)

(0.18*100)=18(0.40*100)= 40100

Dimensionamento del sistema di alimentazione

Materozza 1

Dimensionamento del

collare

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45/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

160

Dimensionamento del sistema di alimentazione

100 140

79

111.

5

112

112

143 61

6135

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46/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Verifica distanza di alimentazioneSi individuano tre tratti da alimentare:• corona circolare• quattro razze• perno centrale (per la materozza centrale in primis)

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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47/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Corona

S (mm) Dmat Esito61 100 (π*458-4*Dmat)/8= 130 3.5*S= 214 OK

Distanza DA alimentare Distanza di alimentazione

Distanza di alimentazione >= Distanza da alimentare OK

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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48/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Razze7 x s

S (mm) Dmat Esito35 100 - 140 229-50-70 = 109 3.5*2*S= 245 OK

Distanza DA alimentare Distanza di alimentazione

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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49/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Mozzo

S (mm)Distanza da alimentare

(mm)Esito

112 112 3.5*S+2.5*S 672 ok

Distanza di alimentazione

(mm)

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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50/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Resa della materozzaVolume della cavità di ritiro

Volume massimo alimentabile dalla materozza

Clindrica o ovale

Emisferica o sferica

b = coeff. di ritiro volumetrico

)/)20((

)/)14((

)(100

max

max

bbVV

bbVV

VVbV

m

m

mpr

−⋅=

−⋅=

+⋅=

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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51/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Resa della materozza

32

3max

31max

32

1max

max

8242527)8.1/)8.114((4

79140

14838574

5935428

5935428)8.1/)8.114((4

5.111100

)8.1/)8.114((

mmV

mmV

mmV

VV m

=−⋅⋅=

==

=−⋅⋅=

−⋅=

π

π

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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52/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Materozza 1: diagramma CaineUtilizzeremo materozze non coibentate.I coefficienti dell’Eq. di Caine valgono:

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

x

y

cby

ax +

−=

1

03.01

1.003.0

1.0

=

+−

=⇒=

=

cx

yb

aArea pezzi sani

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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53/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Materozza 1: curve isodelta

( ) ( ) 32

333

2

3314

884000

5.12

4

14

4xyx

V

My

p

p

δδπ

δδπ +=⇒

+=

( ) 31322

1 8840004

3534000

43534000

4

50400500mm

VmmV ==⇒=⋅−π=

pm VVY /=Posto e ed esprimendo anche mV

in funzione del rapportopm MMX /=

DH /=δ 3kXY = 2

33 )41(4 δ

δ+π=p

p

V

Mk

Dimensionamento del sistema di alimentazione

M1=15.47 M2=8.75

M3=20.35

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54/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

x

y

delta=0.5

delta=1

delta=1.5

36.003.013.1

1.0 ≥+−

≥yScegliamo un rapporto x=1.3

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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55/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Delta y Vm (mm 3)=y*VpMp (mm) 12.5 0.5 0.41 363977

Vp (mm 3) 883573 1.0 0.48 421269x 1.3 1.5 0.58 513762

Materozza 1

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

x

y

delta=0.5

delta=1

delta=1.5

Il volume della materozza vale:(in funzione del volume da proteggere)

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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56/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

332 4

44 δπδππ

δ

mm

VDDHDV

DH

=⇒==

⋅=

Le dimensioni della materozza valgono:

Delta y Vm (mm 3)=y*Vp Dm (mm) Hm(mm)Mp (mm) 12.5 0.5 0.41 363977 97.5 48.8

Vp (mm 3) 883573 1.0 0.48 421269 81.3 81.3x 1.3 1.5 0.58 513762 75.8 113.8

Materozza 1

Scegliamo delle materozze cilindriche con dimensioni standard:

Dimensionamento del sistema di alimentazione

11575

8080

50100

Hm (mm)Dm (mm)

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Materozza 1: dimensionamento collare

collare coibentato

dimensionicollare

Dm (mm) Hm(mm) d (mm) L (mm)100 50 40 18

80 80 32 1475 115 30 14

Materozza 1 collare

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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58/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Materozza 3

Il modulo da proteggere risulta pari a M3=20.35 mmDi conseguenza il modulo della materozza1 vale Mm=1.2 M3=24.42 mmSelezioniamo una materozza circolare con diametro D=120 mmDovendo essere Mm=Vm/Sm otteniamo

hh

Vm ⋅=⋅= 113104

1202πmm hhSm ⋅+=⋅+= 37711310120

4

1202

ππmm

Da cui h= 131. 42 mm

Dimensionamento del sistema di alimentazione

M1=15.47 M2=8.75

M3=20.35

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59/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Materozza 3: diagramma CaineIniziamo con l’ipotizzare materozze non coibentate.I coefficienti dell’Eq. di Caine valgono:

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

x

y

1

03.01

1.003.0

1.0

=

+−

=⇒=

=

cx

yb

aArea pezzi sani

cby

ax +

−=

Dimensionamento del sistema di alimentazione

GTSL TMSGBergamoBrescia

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60/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Materozza 3: curve isodelta

( ) ( ) 32

333

2

3314

785000

5.17

4

14

4xyx

V

My

p

p

δδπ

δδπ +=⇒

+=

32

3 7850004

100100mmV =⋅= π

pm VVY /=Posto e ed esprimendo anche mV

in funzione del rapportopm MMX /=

DH /=δ3kXY = 2

33 )41(

4 δδ+π=

p

p

V

Mk

Dimensionamento del sistema di alimentazione

M1=15.47 M2=8.75

M3=20.35

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61/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

53.003.012.1

1.0 ≥+−

≥yScegliamo un rapporto x=1.2

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

x

y

delta=0.5

delta=1

delta=1.5

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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62/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Il volume della materozza vale:(in funzione del volume da proteggere)

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

x

y

delta=0.5

delta=1

delta=1.5

Delta y Vm (mm 3)=y*VpMp (mm) 17.5 0.5 1.00 785546

Vp (mm 3) 785398 1.0 1.16 909197x 1.2 1.5 1.41 1108816

Materozza 3

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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63/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

332 4

44 δπδππ

δ

mm

VDDHDV

DH

=⇒==

⋅=

Le dimensioni della materozza valgono:

Scegliamo delle materozze cilindriche con dimensioni standard:

Delta y Vm (cm 3)=y*Vp Dm (mm) Hm(mm)Mp (mm) 17.5 0.5 1.00 785546 126 63

Vp (mm 3) 785398 1.0 1.16 909197 105 105x 1.2 1.5 1.41 1108816 98 147

Materozza 3

Dm (mm) Hm(mm)120 60

100 10095 15

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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64/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Materozza 3: dimensionamento collare

collare coibentato

dimensionicollare

Dm (mm) Hm(mm) d (mm) L (mm)120 60 48 22

100 100 40 1895 145 38 17

Materozza 3 collare

Dimensionamento del sistema di alimentazione

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65/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Dimensionare il sistema di colata per il grezzo in figura.

In particolare determinare:

- numero

- posizione

- dimensioni

del canale di colata, canale di distribuzione e attacchi di

colata.

Dimensionamento del sistema di colata

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66/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Grezzo

Dimensionamento del sistema di colata

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67/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Grezzo

Acciaio per getti (FeG520)

Dimensionamento del sistema di colata

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68/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Volume del getto

VV11::

Scomponiamo il getto in geometrie elementari:

( ) 322

53539594

61397519mm=⋅−= π

1 2 3

Dimensionamento del sistema di colata

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VV22::

VV33:: 32

3 7854

1010cmV =⋅= π

( ) 322 3754155.2 cmV =⋅=

VVM1M1: 4 materozze: 4 materozze VVM3M3: 1 materozza: 1 materozzaDm (mm) Hm(mm)

Materozza 1 100 112Materozza 3 140 79

32

1 350287644

5.111100mmVM =⋅= π 3

2

3 12161114

79140mmVM =⋅= π

Vgetto : 5353959+700700+1103428+3502876+1216111=11877074 mm3

Dimensionamento del sistema di colata

32

11034284

112112mm=⋅= π

( ) 32 700700414335 mm=⋅⋅=

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70/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Dimensionamento sezioni caratteristicheOccorre determinare l’area della sezione di strozzatura (sezione minima)Imponiamo un bilancio di massa :

vSt

VS

r

⋅=

Dove:• V =volume del metallo• tr = tempo di riempimento (s)• SS= area (complessiva) sezione di strozzatura• v = velocità metallo nella sezione di strozzatura

=

A

C

S

S

S

S

Sistema non pressurizzato

Sistema pressurizzato

Dimensionamento del sistema di colata

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71/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Vincoli temporaliIl tempo di riempimento deve essere minore:• del tempo di inizio solidificazione ts delle parti sottili del getto• del tempo di esposizione massimo tc all’irraggiamento da parte della

forma

71.1skt Ss ⋅=

Il valore di ts può essere calcolato mediante una di queste formule sperimentali:

Dove:• s = spessore della zona più sottile [cm]• ks = costante empirica da tabella

Dove:• M = Modulo si solidificazione [cm]• kM = costante empirica da tabella

71.1Mkt Ms ⋅=

Dimensionamento del sistema di colata

GTSL TMSGBergamoBrescia

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72/84Tecnologia Meccanica – Università degli Studi di Bergamo – Prof. Gianluca D’Urso – A.A. 10/11

Valori indicativi delle costanti k in funzione della temperatura di surriscaldo per getti colati in sabbia silicea.

Valori indicativi del tempo critico di esposizione tc (s).

Forme in terra (verde)Forme ed anime

agglomerate con leganti sintetici

4- 25 s fino a 60 s

kM kS kM kS kM kS kM kS

Acciai 2.0 0.6 8.0 3.0 18.0 6.0 30.0 10.0Ghise malleabili e bronzi 3.0 0.9 12.0 3.5 25.0 7.5 45.0 14.0Ghisa grigia e sferoidale 4.0 1.3 15.0 5.0 38.0 12.0 65.0 20.0

SurriscaldoMateriale

50°C 100°C 150°C 200°C

Dimensionamento del sistema di colata

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Vincoli temporaliIl tempo di riempimento deve essere minore:• del tempo di inizio solidificazione ts delle parti sottili del getto• del tempo di esposizione massimo tc all’irraggiamento da parte della

forma

)150]([295.26

)100]([145.23

)50]([35.26.0

71.171.1

71.171.1

71.171.1

°+=⋅=⋅=

°+=⋅=⋅=

°+=⋅=⋅=

sskt

sskt

sskt

Ss

Ss

Ss

Il valore di ts può essere calcolato mediante una di queste formule sperimentali:

Dove:• s = spessore della zona più sottile [cm]• ks = costante empirica da tabella

Dimensionamento del sistema di colata

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Vincoli temporaliIl tempo di riempimento deve essere minore:• del tempo di inizio solidificazione ts delle parti sottili del getto• del tempo di esposizione massimo tc all’irraggiamento da parte della

forma

Il valore di ts può essere calcolato mediante una di queste formule sperimentali:

Dove:• M = Modulo si solidificazione [cm]• kM = costante empirica da tabella

][2175.18

][5.123.18

][6.3625.08

71.171.1

71.171.1

71.171.1

sMkt

sMkt

sMkt

Ms

Ms

Ms

=⋅=⋅=

=⋅=⋅=

=⋅=⋅=

Dimensionamento del sistema di colata

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Vincoli temporali

Il tempo di riempimento deve essere minore:• del tempo di inizio solidificazione ts = 12.5 s• del tempo di esposizione massimo tc =14 s

Tempo di riempimento = 10 sTempo di riempimento = 10 s

Dimensionamento del sistema di colata

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Calcolo della portata

Vgetto= 11877074 mm3

Q= V/tr= 11658732/10=1187707 mm3 /s

Dimensionamento del sistema di colata

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Velocità di riempimento

Hgcv ⋅⋅= 2

Dove:• g = 9.8 (m/s2)• H = altezza dal pelo libero (m)• c = perdite di carico

h

smgv / 89.0160.025.0 =⋅⋅=

Dimensionamento del sistema di colata

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Velocità di riempimento

mHgcv ⋅⋅= 2

Dove:• g = 9.8 (m/s2)• Hm= altezza dal pelo libero (m)• c = perdite di carico

2

2

+= if

m

hhH

h i

h f

mmHm 53.1302

160)56160(2

=

+−=

smgv / 8.0131.025.0 =⋅⋅=

Dimensionamento del sistema di colata

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23

1397/ 850

1187707mm

smm

mm

v

QSA ===

Sezioni

Rapporto delle sezioniSc = canale colata / Sd = canale distributore / Sa=

attacchi

Sc / Sd / Sa

4 / 3 / 2

2 2794 mmSC = 2 2096 mmSD =

smv / 85.0~)80.089.0(5.0 =+⋅=v media

Dimensionamento del sistema di colata

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Dimensioni

Dimensionamento del sistema di colata

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La spinta metallostatica

Dove:

g = peso specifico liquido (kg/m3)

V1,2,3 = volume (m3)

V2V2

Dimensionamento del sistema di colata

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La spinta metallostatica

( ) ( ) 322

1 109712274

35160397519mmV =−⋅−= π

( ) ( ) 32 285285045.1716014335 mmV =⋅−⋅⋅=

( ) 32

3 4.9753514

61160112mmV =−⋅= π

V1 V2V3

Altezza staffa: 160 mm

Ipotesi: trascuro materozze

Dimensionamento del sistema di colata

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3321 47994281 mmVVVV =++=

( ) kgVVVF 115321 =++= γ Verso l’alto

La staffa superiore pesa:

( )3

3

898126864500645715808780640000

224823461608006302/

7.2

mm

VVVV

dm

kg

materozzepezzostaffasabbia

sabbia

=−−=

=−−⋅⋅=−−=

F=186 kg Verso il basso

186 > 115 OKOK

Dimensioni staffa

Dimensionamento del sistema di colata