Desain Sistem Gating | Casting | Ilmu Manufaktur

Artikel berikut akan memandu Anda tentang cara merancang sistem gerbang yang digunakan dalam pengecoran logam.

Desain Sistem Gerbang:

Desain sistem gerbang bergantung pada komposisi logam dan cetakan. Misalnya- desain gating yang rumit diperlukan untuk menghindari sampah (misalnya, oksida) dalam logam yang mudah teroksidasi dengan titik leleh rendah seperti aluminium.

Namun, untuk besi tuang, jalur pendek untuk logam cair dipilih untuk menghindari suhu penuangan yang tinggi. Desain gating untuk cetakan keramik sangat berbeda dari yang biasanya digunakan untuk cetakan pasir yang permeabel. Secara garis besar, desain gating dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kategori, yaitu- (i) gating vertikal, (ii) gating bawah, dan (iii) gating horizontal.

Dalam gating vertikal, logam cair dituangkan secara vertikal untuk mengisi cetakan dengan tekanan atmosfer di dasarnya. Di bawah gating, di sisi lain, logam cair diisi dalam cetakan dari bawah ke atas, sehingga menghindari percikan dan oksidasi yang terkait dengan gating vertikal. Gambar 2.6 menunjukkan gating vertikal sederhana dan desain gating bawah. Dalam sistem gating horizontal, bagian horizontal tambahan diperkenalkan untuk distribusi yang lebih baik dari logam cair dengan turbulensi minimum.

Perhitungan sederhana berdasarkan prinsip aliran fluida dapat menghasilkan perkiraan waktu yang dibutuhkan untuk mengisi cetakan. Kami akan mengilustrasikan ini untuk dua desain pada Gambar 2.6. Persamaan keseimbangan energi terintegrasi berdasarkan aliran massa per satuan, lebih dikenal sebagai persamaan Bernoulli, akan digunakan. Misalnya- pada Gambar 2.6a, diasumsikan bahwa tekanan pada titik 1 dan 3 adalah sama (yaitu, p₁ =p₃ ) dan level 1 dipertahankan konstan. Jadi, kecepatan di stasiun 1 (v₁ ) adalah nol. Selain itu, kerugian gesekan diabaikan. Kemudian, persamaan keseimbangan energi antara titik 1 dan 3 memberikan –

Persamaan (2.7) memberikan kecepatan pelepasan jet terhadap kepala statis h, membuat kepala efektif sebagai (h_t -H). sekarang, untuk saat yang ditunjukkan, biarkan level logam dalam cetakan naik melalui ketinggian dh dalam interval waktu dt, A_m dan A_g adalah luas penampang cetakan dan gerbang, masing-masing. Kemudian,

Efek Aspirasi:

Untuk cetakan yang terbuat dari bahan permeabel (misalnya, pasir), perhatian harus diberikan untuk memastikan bahwa tekanan di mana pun dalam aliran logam cair tidak turun di bawah tekanan atmosfer. Jika tidak, gas yang berasal dari pembakaran senyawa organik dalam cetakan akan memasuki aliran logam cair, menghasilkan coran berpori. Ini dikenal sebagai efek aspirasi.

Mengacu pada Gambar 2.6a dan menerapkan persamaan Bernoulli antara titik 2 dan 3, kita memperoleh –

Situasi lain di mana efek aspirasi muncul dalam gambar dikaitkan dengan perubahan arah aliran yang tiba-tiba. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 2.9a, aliran logam cair berkontraksi di sekitar sudut tajam karena efek momentum. Dalam gating vertikal, ini tidak ada hubungannya dengan percepatan gravitasi.

Daerah menyempit yang ditunjukkan di stasiun 2 pada Gambar 2.9a dikenal sebagai vena contracta. Untuk menghindari terciptanya ruang hampa di sekitar stasiun 2, cetakan dibuat agar sesuai dengan vena contracta, seperti yang dilakukan pada Gambar 2.9b. Dengan kata lain, perubahan tajam dalam arah aliran dapat dihindari. Jika diameter pelari adalah d dan diameter pada pintu masuk adalah d’, maka, secara normal, d’/d dipertahankan pada nilai yang kira-kira sama dengan 1,3. Ini berarti r 0,15d.

Item umum yang digunakan dalam desain gerbang untuk mencegah kotoran dalam pengecoran adalah sebagai berikut (lihat juga Gambar 2.10):

(i) Baskom Tuang:

Ini mengurangi kekuatan pengikisan aliran logam cair yang datang langsung dari tungku. Kepala tuang yang konstan juga dapat dipertahankan dengan menggunakan baskom tuang.

(ii) Saringan:

Saringan keramik di sariawan menghilangkan kotoran.

(iii) Inti Percikan:

Inti percikan keramik yang ditempatkan di ujung sariawan juga mengurangi gaya pengikisan aliran logam cair.

(iv) Skim Bob:

Ini adalah perangkap yang ditempatkan di gerbang horizontal untuk mencegah kotoran yang lebih berat dan lebih ringan memasuki cetakan.

Pengaruh Gesekan dan Distribusi Kecepatan:

Kecepatan logam cair di sprue dan gerbang seragam di seluruh penampang. Faktanya, kecepatan fluida yang bersentuhan dengan permukaan padat adalah nol dan maksimum pada sumbu saluran.

Distribusi kecepatan dalam saluran tergantung pada bentuk saluran dan sifat aliran (yaitu, turbulen atau laminar). Selanjutnya, dalam diskusi kita sejauh ini, kita juga mengasumsikan tidak ada kerugian gesekan.

Dalam fluida nyata, kerugian gesekan selalu ada, terutama bila ada kontraksi mendadak atau pembesaran penampang aliran. Dalam pembahasan berikut, berdasarkan dua faktor ini, yaitu distribusi kecepatan dan gesekan, kita akan memodifikasi persamaan yang telah kita kembangkan.