Solutions for
Fundamentals of Modern Manufacturing, 3/e (published by Wiley) © MPGroover 2007
11 METAL CASTING
PROCESSES
Review Questions
11.1 Name the two basic categories of casting
processes?
Answer. The two categories are: (1) expendable mold
processes, and (2) permanent mold processes.
11.2 There are various types of patterns used in
sand casting. What is the difference
between a split pattern and a match-plate pattern?
Answer. A split pattern is a pattern that consists
of two pieces; a match-plate pattern consists of the two split patterns
attached to opposite sides of a plate.
11.3 What is a chaplet?
Answer. Chaplets are metal supports of various
designs used to hold the core in place in the sand mold.
11.4 What properties determine the quality of a sand
mold for sand casting?
Answer. The usual properties are (1) strength -
ability to maintain shape in the face of the flowing metal, (2) permeability -
ability of the mold to allow hot air and gases to escape from the cavity, (3)
thermal stability - ability to resist cracking and buckling when in contact
with the molten metal, (4) collapsibility - ability of the mold to give way
during shrinkage of the solidified casting, and (5) reusability - can the sand
be reused to make other molds?
11.5 What is the Antioch process?
Answer. The Antioch process refers to the making of
the mold. The mold is 50% sand and 50%
plaster heated in an autoclave and then dried.
This mold has greater permeability than a plaster mold.
11.6 What is the difference between vacuum
permanent-mold casting and vacuum molding?
Answer. Vacuum permanent-mold casting is a form of
low-pressure casting in which a vacuum is used to draw molten metal into the cavity. Vacuum molding is sand casting in which the
sand mold is held together by vacuum pressure rather than by a chemical binder.
11.7 What are the most common metals used in die
casting?
Answer. Common die-casting metals include zinc, tin,
lead, aluminum, brass, and magnesium.
11.8 Which die casting machines usually have a
higher production rate, cold-chamber or hot-chamber, and why?
Answer. Hot-chamber machines are faster because
cold- chamber die casting machines require molten metal to be ladled into the
chamber from an external source.
11.9 What is flash in die casting?
Answer. Flash is a thin portion of metal at the
exterior of a casting that results from molten metal being squeezed into the
spaces between the die halves of the mold at the parting line, or into the
clearances around the cores and ejector pins.
11.10 What is the difference between true
centrifugal casting and semicentrifugal casting?
Answer. In true centrifugal casting, a tubular mold
is used and a tubular part is produced.
In semicentrifugal casting, the shape is solid; an example is a railway
wheel. The mold is rotated so Excerpts
from this work may be reproduced by instructors for distribution on a
not-for-profit basis for testing or instructional purposes only to students
enrolled in courses for which the textbook has been adopted. Any other reproduction or translation of this
work beyond that permitted by Sections 107 or 108 of the 1976 United States
Copyright Act without the permission of the copyright owner is unlawful.51
Solutions for Fundamentals of Modern Manufacturing, 3/e (published by Wiley) ©
MPGroover 2007that centrifugal force is used to distribute the molten metal to
the exterior of the mold so that the density of the final metal is greater at
the outer sections.
11.11 What is a cupola?
Answer. A cupola is a vertical cylindrical furnace
equipped with a tapping spout near its base.
Cupolas are used for melting cast irons.
11.12 What are some of the operations required in
sand casting after the casting is removed from the mold?
Answer. The operations include (1) trimming, in which
the sprues, runners, risers, and flash are removed, (2) core removal, (3)
surface cleaning, (4) inspection, (5) repair if needed, (6) heat treatment, and
(7) machining.
11.13 What are some of the general defects
encountered in casting processes? Name and briefly describe three.
Answer. General defects include: (1) misruns, in
which the casting solidifies before filling the mold cavity; (2) cold shuts, in
which two portions of metal flow together but there is lack of fusion at the
joint; (3) cold shots, where solid globules of cast metal become entrapped in
the casting; (4) shrinkage cavity, which is a depression on the casting surface
or an internal void in the casting caused by solidification shrinkage; (5)
microporosity, which is a network of small voids throughout the casting caused
by localized solidification shrinkage; and (6) hot tearing, which is a crack in
the casting caused by a mold that does not yield to the metal during the early
stages of solidification shrinkage.
11.14 (Video)
What is the composition of green sand in the green-sand molding process?
Answer: The sand
is composed of silica sand, clay, and water.
11.15 (Video)
What are the advantages and disadvantages of sand casting over investment
casting?
Answer: Sand
casting provides low production cost for a wide variety of metals, shapes and sizes.
The size of the casting is unlimited. The disadvantage is the surface finish an
dimensional control are not very good.
11.16 (Video)
Explain the difference between horizontal and vertical die casting machines.
Which is more popular?
Answer: The
direction in the machine indicates the direction which the metal is injected.
Horizontal is
injected from the side and vertical from the top. Horizontal is the most common
type used in
industry.
11.17 (Video)
Why are aluminum and copper alloys unsuitable for use in hot chamber die
casting?
Answer: Molten
aluminum and copper alloys attack the metal pot used to hold the shot for the
next casting.
Over time, they would chemically attack and erode the die casting feeding mechanism.
11.18 (Video)
According to the die casting video, what materials are most common for die
casting dies?
Answer: Common
materials for die casting dies are hot-work tool steels, mold steels,maraging
steels, and refractory
metals such as tungsten alloys or molybdenum alloys.
Multiple Choice Quiz
11.1 Which one of the following casting processes is
the most widely used: (a) centrifugal casting, (b) die casting, (c) investment
casting, (d) sand casting, or (e) shell casting?
Answer. (d).
11.2 In sand casting, the volumetric size of the
pattern is (a) bigger than, (b) the same size as, or (c) smaller than the cast
part?
Answer. (a).
11.3 Silica sand has which one of the following
compositions: (a) Al2O3, (b) SiO, (c) SiO2, or (d) SiSO4?
Answer. (c).
11.4 For which one of the following reasons is a
green mold named: (a) green is the color of the mold, (b) moisture is contained
in the mold, (c) mold is cured, or (d) mold is dry?
Answer. (b).
11.5 Given that Wm = weight of the molten metal
displaced by a core and Wc = weight of the core, the buoyancy force is which
one of the following: (a) downward force = Wm + Wc, (b) downward force = Wm -
Wc, (c) upward force = Wm + Wc, or (d) upward force = Wm - Wc?
Answer. (d).
11.6 Which of the following casting processes are
expendable mold operations (four correct answers): (a) centrifugal casting, (b)
die casting, (c) investment casting, (d) low pressure casting, (e) sand
casting, (f) shell molding, (g) slush casting, and (h) vacuum molding?
Answer. (c), (e), (f), and (h).
11.7 Shell molding is best described by which one of
the following: (a) casting operation in which the molten metal has been poured
out after a thin shell has been solidified in the mold, (b) casting process in
which the mold is a thin shell of sand binded by a thermosetting resin, (c)
sand casting operation in which the pattern is a shell rather than a solid
form, or (d) casting operation used to make artificial sea shells?
Answer. (b).
11.8 Investment casting is also known by which one
of the following names: (a) fast-payback molding, (b) full-mold process, (c)
lost-foam process, (d) lost pattern process, or (e) lost-wax process?
Answer. (e).
11.9 In plaster mold casting, the mold is made of
which one of the following materials: (a) Al2O3, (b) CaSO4-H2O, (c) SiC, or (d)
SiO2?
Answer. (b).
11.10 Which of the following qualifies as a
precision casting process (two correct answers): (a) ingot casting, (b)
investment casting, (c) plaster mold casting, (d) sand casting, and (c) shell
molding?
Answer. (b) and (c).
11.11 Which of the following casting processes are
permanent mold operations (three correct answers): (a) centrifugal casting, (b)
die casting, (c) expanded polystyrene process, (d) sand casting, (e) shell
molding, (f) slush casting, and (g) vacuum molding.
Answer. (a), (b), and (f).
11.12 Which of the following metals would typically
be used in die casting (three best answers): (a) aluminum, (b) cast iron, (c)
steel, (d) tin, (e) tungsten, and (f) zinc?
Answer. (a), (d), and (f).
11.13 Which of the following are advantages of die
casting over sand casting (four best answers): (a) better surface finish, (b)
closer tolerances, (c) higher melting temperature metals, (d) higher production
rates, (e) larger parts can be cast, and (f) mold can be reused?
Answer. (a), (b), (d), and (f).
11.14 Cupolas are furnaces used to melt which of the
following metals (one best answer): (a) aluminum, (b) cast iron, (c) steel, or
(d) zinc?
Answer. (b).
11.15 A misrun is which one of the following defects
in casting: (a) globules of metal becoming entrapped in the casting, (b) metal
is not properly poured into the downsprue, (c) metal solidifies before filling
the cavity, (d) microporosity, and (e) "pipe" formation?
Answer. (c).
11.16 Which one of the following casting metals is
most important commercially: (a) aluminum and its alloys, (b) bronze, (c) cast
iron, (d) cast steel, or (e) zinc alloys?
Answer. (c).
Problems
Buoyancy Force
11.1 An aluminum-copper alloy casting is made in a
sand mold using a sand core that weighs 20 kg. Determine the buoyancy force in
Newtons tending to lift the core during pouring.
Solution: Core volume V = 20/1605.4 = 0.01246 m3
Weight of displaced Al-Cu W = 35.17 kg
Difference = (35.17 - 20) x 9.815 = 149 N
11.2 A sand core located inside a mold cavity has a
volume of 157.0 in3. It is used in the casting of a cast iron pump housing.
Determine the buoyancy force that will tend to lift the core during
pouring.
Solution: From Table 13.1, density of cast iron ρ =
0.26 lb/in3
Fb = Wm - Wc
Wc = 157(0.058) = 9.106 lb
Wm = 157(0.26) = 40.82 lb
Fb = 40.82 - 9.11 = 31.71 lb
11.3 Caplets are
used to support a sand core inside a sand mold cavity. The design of the
caplets and the manner in which they are placed in the mold cavity surface
allows each caplet to sustain a force of 10 lbs. Several caplets are located
beneath the core to support it before pouring; and several other caplets are
placed above the core to resist the buoyancy force during pouring. If the
volume of the core = 325 in.3, and the metal poured is brass, determine the
minimum number of caplets that should be placed (a) beneath the core, and (b)
above the core.
Solution: From
Table 13.1, density of brass ρ = 0.313 lb/in3.
(a) Wc =
325(0.058) = 18.85 lb
At least 2
caplets are required beneath to resist the weight of the core. Probably 3 or 4
caplets
would be better
to achieve stability.
(b) Wm =
325(.313) = 101.73 lb
Fb = 101.73 -
18.85 = 82.88 lb
A total of 9
caplets are required above the core to resist the buoyancy force.
11.4 A sand core used to form the internal surfaces
of a steel casting experiences a buoyancy force of 23 kg. The volume of the
mold cavity forming the outside surface of the casting = 5000 cm3. What is the
weight of the final casting? Ignore considerations of shrinkage.
Solution: Sand density = 1.6 g/cm3, steel casting
density ρ = 7.82 g/cm3
Fb = Wm - Wc
= 7.82V - 1.6V = 6.22V = 23 kg = 23,000 g V = 3698 cm3.
Cavity volume V = 5000 cm3Volume of casting V = 5000
- 3698 = 1302 cm3.
Weight of the final casting W = 1302(7.82) = 10,184
g = 10.184 kg
Centrifugal Casting
11.5 A
horizontal true centrifugal casting operation will be used to make copper
tubing. The lengths will be 1.5 m with outside diameter = 15.0 cm, and inside
diameter = 12.5 cm. If the rotational speed of the pipe = 1000 rev/min,
determine the G-factor.
Solution: From Eq. (11.4), GF = R(πN/30)2/g =
7.5(π(1000)/30)2/981 = 83.8
11.6 A true
centrifugal casting operation is to be performed in a horizontal configuration
to make cast iron pipe sections. The sections will have a length = 42.0 in,
outside diameter = 8.0 in, and wall thickness = 0.50 in. If the rotational
speed of the pipe = 500 rev/min, determine the G-factor. Is the operation
likely to be successful?
Solution: Using outside wall of casting, R =
0.5(8)/12 = 0.333 ft.
v = πRN/30 =
π(0.333)(500)/30 = 17.45 ft/sec.
GF = v2/Rg =
(17.45)2/(0.333 x 32.2) = 28.38
Since the
G-factor is less than 60, the rotational speed is not sufficient, and the
operation is likely to be unsuccessful.
11.7 A
horizontal true centrifugal casting process is used to make brass bushings with
the following dimensions: length = 10 cm, outside diameter = 15 cm, and inside
diameter = 12 cm.(a) Determine the required rotational speed in order to obtain
a G-factor of 70. (b) When operating at this speed, what is the centrifugal
force per square meter (Pa) imposed by the molten metal on the inside wall of the
mold?
Solution: (a) Using the outside wall diameter of
the casting, which is equal to the inside wall
diameter of the
mold, D = 15 cm
N = (30/π)(2g x
70/15).5 = 913.7 rev/min.
(b) Use 1.0 cm
of mold wall length as basis of area calculations.
Area of this
length of mold wall A = πDoL = π(15 cm)(1 cm) = 15π cm2 = 15π(10-4) m2
Volume of cast
metal V = π(Ro2 - Ri2)(1.0) = π((7.5)2 - (6)2)(1.0) = 63.62 cm3
Mass m =
(8.62g/cm3)(63.62 cm3) = 548.4 g = 0.5484 kg
v = πRN/30 Use
mean radius R = (7.5 + 6.0)/2 = 6.75 cm
v =
π(6.75)(913.7)/30 = 645.86 cm/s = 6.4585 m/s
Centrifugal
force per square meter on mold wall = Fc/A where Fc = mv2/R
Fc = (0.5484
kg)(6.4586 m/s)2/(6.75 x 10-2 m) = 338.9 kg-m/s2
Given that 1 N =
9.81 kg-m/s2, Fc = 338.9/9.81 = 34.55 N Fc/A = (34.55 N)/(15π x 10-4 m2) =
0.7331(104) N/m2
= 7331 Pa
11.8 True
centrifugal casting operation is performed horizontally to make large diameter
copper tube sections. The tubes have a length = 1.0 m, diameter = 0.25 m, and
wall thickness = 15 mm. (a)If the rotational speed of the pipe = 700 rev/min,
determine the G-factor on the molten metal. (b) Is the rotational speed
sufficient to avoid "rain?" (c) What volume of molten metal must be
poured into the mold to make the casting if solidification shrinkage and contraction
after solidification are considered?
Excerpts from this work may be reproduced by instructors for
distribution on a not-for-profit basis for testing or instructional purposes
only to
students
enrolled in courses for which the textbook has been adopted. Any other reproduction or translation of this
work beyond that permitted by Sections 107 or 108 of the 1976 United States
Copyright Act without the permission of the copyright owner is unlawful.
55 Solutions for Fundamentals of Modern
Manufacturing, 3/e (published by Wiley) © MPGroover 2007
Solution: (a) GF
= v2/Rg g = 9.8 m/s2
v = πRN/30 =
π(.125)(700)/30 = 9.163 m/s
GF = (9.163)2/(0.125
x 9.8) = 68.54
(b) G-factor is
sufficient for a successful casting operation.
(c) Volume of
final product after solidification and cooling is
V = (0.252 -
(0.25-.03)2)π x 1.0/4 = 0.25π(0.252 - 0.222) = 0.011074 m3
From Table 12.1,
solidification shrinkage = 4.9% and solid thermal contraction = 7.5% for
copper. Taking these factors into account,
Volume of molten
metal V = 0.011074/(1 - 0.049)(1 - 0.075) = 0.01259 m3
11.9 If a true
centrifugal casting operation were to be performed in a space station circling
the Earth, how would weightlessness affect the process?
Solution: The mass of molten metal would be
unaffected by the absence of gravity, but its weight would be zero. Thus, in
the G-factor equation (GF = v2/Rg), GF would theoretically go to infinity if g
= 0. Thus, it should be possible to force the metal against the walls of the
mold in centrifugal casting without the nuisance of “raining” inside the
cavity. However, this all assumes that
the metal is inside the mold and rotating with it. In the absence of gravity,
there would be a problem in pouring the molten metal into the mold cavity and
getting it to adhere to the mold wall as the mold begins to rotate. With no
gravity the liquid metal would not be forced against the lower surface of the
mold to initiate the centrifugal action.
11.10 A
horizontal true centrifugal casting process is used to make aluminum rings with
the following dimensions: length = 5 cm, outside diameter = 65 cm, and inside diameter
= 60 cm. (a) Determine the rotational speed that will provide a G-factor = 60.
(b) Suppose that the ring were made out of steel instead of aluminum. If the
rotational speed computed in part (a) were
used in the steel casting operation, determine the G-factor and (c) centrifugal
force per square meter (Pa) on the mold wall. (d) Would this rotational speed
result in a successful operation?
Solution: (a) Use inside diameter of mold in Eq.
(11.5), D = Do = 65 cm. Use g = 981 cm/s2,
N = 30(2g x GF/D).5/π = 30(2 x 981 x 60/65).5/π = 406.4 rev/min.
(b) Rotational
speed would be the same as in part (a) because mass does not enter the
computation of rotational speed. N = 406.4 rev/min (c) Use 5 cm ring length as basis of area
calculations.
Area of this
length of mold wall A = πDoL = π(65 cm)(5 cm) = 1021 cm2 = 0.1021 m2Volume of
cast metal V = π(Ro2 - Ri2)(L) = π((65/2)2 - (60/2)2)(5.0) = 2454.4 cm3
Density of steel
ρ = 7.87 g/cm3
Mass m =
(7.87g/cm3)(2454.4 cm3) = 19,315.9 g = 19.316 kg
v = πRN/30 Use
mean radius R = (65 + 60)/4 = 31.25 cm = 0.3125 m
v =
π(31.25)(406.4)/30 = 1329.9 cm/s = 13.299 m/s
Centrifugal
force per square meter on mold wall = Fc/A where Fc = mv2/R
Fc = (19.316
kg)(13.299 m/s)2/(0.3125 m) = 10,932.1 kg-m/s2
Given that 1 N = 9.81 kg-m/s2, Fc =
10,932.1/9.81 = 1114.4 N
Fc/A = (1114.4
N)/(0.1021 m2) = 10,914.7 N/m2 = 10,914.7 Pa
(d) The G-factor
of 60 would probably result in a successful casting operation.
11.11 For the
steel ring of preceding Problem 11.10(b), determine the volume of molten metal
that must be poured into the mold, given that the liquid shrinkage is 0.5
percent, and the solidification shrinkage and solid contraction after freezing
can be determined from Table 10.1.
Solution: Volume of final casting V = π(Ro2 -
Ri2)L = π(32.52 - 302)(5) = 2454.4 cm3
Given that the
molten metal shrinkage = 0.5%, and from Table 10.1, the solidification
shrinkage for steel = 3% and the solid contraction during cooling = 7.2%, the total
volumetric contraction is 1 -
(1-0.005)(1-0.03)(1-0.072) = 1 - 0.8957 = 0.1043 The required starting volume
of molten metal V = 2454.4/(0.8957) = 2740.2 cm3
11.12 A
horizontal true centrifugal casting process is used to make lead pipe for
chemical plants. The pipe has length = 0.5 m, outside diameter = 70 mm, and
wall thickness = 6.0 mm. Determine the rotational speed that will provide a
G-factor = 60.
Solution: D = 70 mm = 0.07 m. g = 9.8 m/s2
N = 30(2g x
GF/D).5/π = 30(2 x 9.8 x 60/.07).5/π = 1237.7 rev/min.
11.13 A vertical
true centrifugal casting process is used to make tube sections with length =
10.0 in and outside diameter = 6.0 in. The inside diameter of the tube = 5.5 in
at the top and 5.0 in at the bottom. At what speed must the tube be rotated
during the operation in order to achieve these specifications?
Solution: Use Eq. (11.6) to make the computation
of N: N = (30/π)(2gL/(Rt2-Rb2).5
L = 10 in =
0.8333 ft
Rt = 5.5/2 =
2.75 in = 0.22917 ft
Rb = 5.0/2 =
2.50 in = 0.20833 ft
N = (30/π)(2 x
32.2 x .8333/(0.229172 - 0.208332).5 = 9.5493(5888).5
= 732.7 rev/min
11.14 A vertical
true centrifugal casting process is used to produce bushings that are 200 mm
long and 200 mm in outside diameter. If the rotational speed during
solidification is 500 rpm, determine the inside diameter at the top of the
bushing if the inside diameter at the bottom is 150 mm.
Solution: L = 200 mm = 0.2 m. Rb = 150/2 = 75 mm = 0.075 m.
N = (30/π)(2gL/(Rt2-Rb2).5
= (30/π)(2 x 9.8 x 0.2/(Rt2 - 0.0752)).5
N =
(30/π)(3.92/(Rt2 - 0.005625)).5
= 500 rev/min
(3.92/(Rt2-
0.005625)).5
= 500π/30 = 52.36 3.92/(Rt2-.005625) =
(52.36)2
= 2741.56
Rt2-.005625 =
3.92/2741.56 = 0.00143
Rt2 = .005625 +
0.001430 = 0.007055
Rt = (0.007055).5
= .08399 m = 83.99 mm.
Dt = 2(83.99) =
167.98 mm.
11.15 A vertical
true centrifugal casting process is used to cast brass tubing that is 15.0 in
long and whose outside diameter = 8.0 in. If the speed of rotation during
solidification is 1000 rpm, determine the inside diameters at the top and
bottom of the tubing if the total weight of the final casting = 75.0 lbs.
Solution: For brass, density ρ = 0.313 lb/in3
(Table 11.1).
Volume of casting
V = 75.0/.313 = 239.6 in3
Assume the
inside wall of the casting is straight from top to bottom (an approximation of
the
parabolic
shape). The average inside radius Ri
= (Rt + Rb)/2 Volume V = π(Ro2 - Ri2)L = π(4.02
- Ri2)(15.0) = 239.6 in3(4.02 - Ri2) = 239.6/15π = 5.085
Ri2 = 16.0 -
5.085 = 10.915 in2
Ri = 3.304 in Let
Rt = Ri + y = 3.304 + y and Rb = Ri - y = 3.304 - y, where y = one-half the
difference between Rtand Rb. N = (30/π)(2gL/(Rt2-Rb2).5
= (30/π)(2 x 32.2 x 12 x 15/((3.304+y)2-(3.304-y)2)).5
Given N = 1000,
thus 1000π/30 = (11592/((3.304+y)2-(3.304-y)2)).5
((3.304+y)2-(3.304-y)2).5
= 30(11592).5/1000π = 1.02814 (3.3042 + 6.608y
+ y2 - (3.3042 - 6.608y + y2)).5
= 1.02814 (3.3042 + 6.608y + y2 - 3.3042 +
6.608y - y2).5
= 1.02814 (2 x 6.608y).5
= (13.216y).5
= 1.02814 3.635 (y).5
= 1.02814
y = .080 in.
Rt = 3.304 +
0.080 = 3.384 in. Dt = 6.768 in.
Rb = 3.304 -
0.080 = 3.224 in. Db = 6.448 in.
Defects and
Design Considerations
11.16 The
housing for a certain machinery product is made of two components, both
aluminum castings. The larger component has the shape of a dish sink and the
second component is a flat cover that is attached to the first component to
create an enclosed space for the machinery parts. Sand casting is used to
produce the two castings, both of which are plagued by defects in the form of
misruns and cold shuts. The foreman complains that the parts are too thin, and
that is the reason for the defects. However, it is known that the same
components are cast successfully in other foundries. What other explanation can
be given for the defects?
Solution: Misruns and cold shuts result from low
fluidity. One possible reason for the
defects in this case is that the thickness of the casting cross sections is too
small. However, given that the casting
of these parts is successfully accomplished at other foundries, two other
possible explanations are (1) the pouring temperature is too low, and (2) the pouring
operation is performed too slowly.
11.17 A large
steel sand casting shows the characteristic signs of penetration defect - a
surface consisting of a mixture of sand and metal. (a) What steps can be taken
to correct the defect? (b) What other possible defects might result from taking
each of these steps?
Solution: (a) What are the possible corrective
steps? (1) Reduce pouring temperature.
(2) Increase the packing of the mold sand to resist penetration. (3)
Treat the mold cavity surface to make it harder.
(b) What
possible defects might result from each of these steps? In the case of step
(1), the risk is for cold shuts and misruns. Steps (2) and (3) would reduce
permeability of the sand, thus
increasing the
risk of sand blows and pin holes.
CASTING
LOGAM PROSES 11Pertanyaan-pertanyaan
11.1 Nama dua kategori dasar proses
pengecoran?
Jawaban. Kedua kategori tersebut adalah: (1) proses cetakan dibuang, dan (2) proses cetakan permanen.
Jawaban. Kedua kategori tersebut adalah: (1) proses cetakan dibuang, dan (2) proses cetakan permanen.
11.2 Ada berbagai jenis pola yang
digunakan dalam pengecoran pasir. Apa
perbedaan antara pola split dan pola pertandingan piring?
Jawaban. Pola
split pola yang terdiri dari dua potong, pola pertandingan-piring terdiri dari
dua pola dibagi melekat ke sisi berlawanan dari piring.
11.3 Apa itu tasbih itu?
Jawaban. Chaplets
adalah logam mendukung dari berbagai desain digunakan untuk
menahan inti di tempat dalam cetakan
pasir.
11.4 Apa sifat menentukan kualitas cetakan
pasir untuk pengecoran pasir?
Jawaban. Sifat-sifat
yang biasa adalah (1) Kekuatan - kemampuan untuk mempertahankan bentuk dalam
menghadapi logam yang mengalir, (2) permeabilitas - kemampuan cetakan untuk
memungkinkan udara panas dan gas untuk melarikan diri dari rongga, (3)
stabilitas termal - kemampuan untuk menolak
cracking dan tekuk ketika kontak dengan logam cair, (4) collapsibility -
kemampuan cetakan untuk memberikan jalan selama penyusutan casting dipadatkan,
dan (5) usabilitas - bisa pasir digunakan kembali untuk membuat cetakan lain?
11,5 Bagaimana proses Antiokhia?
11,5 Bagaimana proses Antiokhia?
Jawaban. Proses
Antiokhia mengacu pada pembuatan cetakan. Cetakan
pasir 50% dan plester 50% dipanaskan dalam autoklaf dan kemudian dikeringkan. Cetakan ini memiliki permeabilitas lebih
besar dari cetakan plester.
11,6 Apa perbedaan antara vakum-permanen
pengecoran cetakan dan cetakan vakum?
Jawaban. Vacuum pengecoran cetakan permanen-adalah bentuk tekanan rendah casting di mana vakum yang digunakan untuk menarik logam cair ke rongga. Cetakan pasir pengecoran vakum di mana cetakan pasir yang diselenggarakan bersama oleh tekanan vakum bukan oleh pengikat kimia.
Jawaban. Vacuum pengecoran cetakan permanen-adalah bentuk tekanan rendah casting di mana vakum yang digunakan untuk menarik logam cair ke rongga. Cetakan pasir pengecoran vakum di mana cetakan pasir yang diselenggarakan bersama oleh tekanan vakum bukan oleh pengikat kimia.
11,7 Apa logam yang paling umum digunakan
dalam die casting?
Jawaban. Umum
die-casting logam meliputi seng, timah, timbal, aluminium, kuningan, dan
magnesium.
11.8 Yang mati mesin pengecoran biasanya memiliki tingkat produksi yang lebih tinggi, dingin atau panas ruang-ruang, dan mengapa?
11.8 Yang mati mesin pengecoran biasanya memiliki tingkat produksi yang lebih tinggi, dingin atau panas ruang-ruang, dan mengapa?
Jawaban. Hot-ruang
mesin yang lebih cepat karena ruang dingin mati mesin pengecoran logam cair
membutuhkan untuk menyendok ke ruangan dari sumber eksternal.
11,9 Apa yang flash di die casting?
Jawaban. Flash
adalah bagian tipis dari logam pada bagian luar casting yang dihasilkan dari
logam cair yang diperas ke dalam ruang antara bagian cetakan mati di garis
berpisah, atau ke dalam jarak sekitar core dan pin ejector.
11,10 Apa perbedaan antara pengecoran
sentrifugal benar dan casting semicentrifugal?
Jawaban. Dalam pengecoran sentrifugal benar, cetakan tubular digunakan dan bagian tubular diproduksi. Dalam pengecoran semicentrifugal, bentuknya padat; contoh adalah roda kereta api. Cetakan diputar sehingga Kutipan dari pekerjaan ini dapat direproduksi oleh instruktur untuk distribusi secara tidak-untuk-laba untuk pengujian atau tujuan instruksional hanya untuk siswa yang terdaftar dalam program buku teks yang telah diadopsi. Setiap reproduksi atau terjemahan dari karya luar yang diijinkan oleh Bagian 107 atau 108 Amerika Serikat Copyright Act 1976 tanpa izin dari pemilik hak cipta adalah unlawful.51 Solusi untuk Dasar-dasar Manufaktur modern, 3 / e (diterbitkan oleh Wiley) © MPGroover 2007that gaya sentrifugal digunakan untuk mendistribusikan logam cair ke bagian luar cetakan sehingga kepadatan logam akhir lebih besar di bagian luar.
Jawaban. Dalam pengecoran sentrifugal benar, cetakan tubular digunakan dan bagian tubular diproduksi. Dalam pengecoran semicentrifugal, bentuknya padat; contoh adalah roda kereta api. Cetakan diputar sehingga Kutipan dari pekerjaan ini dapat direproduksi oleh instruktur untuk distribusi secara tidak-untuk-laba untuk pengujian atau tujuan instruksional hanya untuk siswa yang terdaftar dalam program buku teks yang telah diadopsi. Setiap reproduksi atau terjemahan dari karya luar yang diijinkan oleh Bagian 107 atau 108 Amerika Serikat Copyright Act 1976 tanpa izin dari pemilik hak cipta adalah unlawful.51 Solusi untuk Dasar-dasar Manufaktur modern, 3 / e (diterbitkan oleh Wiley) © MPGroover 2007that gaya sentrifugal digunakan untuk mendistribusikan logam cair ke bagian luar cetakan sehingga kepadatan logam akhir lebih besar di bagian luar.
11.11 Apa itu cupola?
Jawaban. Sebuah
kubah adalah tungku silinder vertikal dilengkapi dengan menekan corot dekat
dasarnya.Kubah digunakan untuk melelehkan besi cor.
11.12 Apa adalah beberapa operasi yang
diperlukan dalam pengecoran pasir setelah pengecoran akan dihapus dari cetakan?
Jawaban. Operasi
meliputi (1) pemangkasan, di mana sprues, pelari, anak tangga, dan flash
dihapus, (2) penghapusan inti, (3) membersihkan permukaan, (4) pemeriksaan, (5)
perbaikan jika diperlukan, (6) panas pengobatan,
dan (7) mesin.
11.13 Apa adalah beberapa cacat umum yang
dihadapi dalam proses pengecoran?Nama dan jelaskan secara singkat tiga.
Jawaban. Cacat
Umum meliputi: (1) misruns, di mana casting mengeras sebelum mengisi rongga
cetakan, (2) menutup dingin, di mana dua bagian aliran logam bersama-sama tapi
ada kurangnya fusi pada sendi; (3) tembakan dingin, di mana gumpalan padat dari logam cor
menjadi terperangkap dalam casting; (4) penyusutan rongga, yang adalah depresi
pada permukaan casting atau kekosongan internal di casting disebabkan oleh
penyusutan solidifikasi; (5) microporosity, yang merupakan jaringan rongga
kecil seluruh casting yang
disebabkan oleh penyusutan solidifikasi lokal, dan (6) panas robek, yang
merupakan celah di casting disebabkan oleh jamur yang tidak menyerah pada logam
selama tahap awal pembekuan penyusutan.
11.14 (Video) Bagaimana komposisi pasir
hijau dalam proses pencetakan hijau-pasir?
Jawaban: Pasir terdiri dari pasir silika, tanah liat, dan air.
Jawaban: Pasir terdiri dari pasir silika, tanah liat, dan air.
11.15 (Video) Apa keuntungan dan kerugian
dari pasir pengecoran selama casting investasi?
Jawaban: pengecoran Pasir menyediakan biaya produksi rendah untuk berbagai logam, bentuk dan ukuran. Ukuran casting yang tidak terbatas. Kerugiannya adalah permukaan selesai kontrol dimensi yang tidak terlalu baik.
Jawaban: pengecoran Pasir menyediakan biaya produksi rendah untuk berbagai logam, bentuk dan ukuran. Ukuran casting yang tidak terbatas. Kerugiannya adalah permukaan selesai kontrol dimensi yang tidak terlalu baik.
11.16 (Video) Jelaskan perbedaan antara mesin
mati horizontal dan vertikal casting.Mana yang lebih populer?
Jawaban: Arah dalam mesin menunjukkan arah
mana logam disuntikkan.
Horizontal disuntikkan dari samping dan vertikal dari atas. Horizontal adalah yang paling umum tipe yang digunakan dalam industri.
Horizontal disuntikkan dari samping dan vertikal dari atas. Horizontal adalah yang paling umum tipe yang digunakan dalam industri.
11.17 (Video) Mengapa aluminium dan paduan
tembaga cocok untuk digunakan dalam ruang die casting panas?
Jawaban: Molten aluminium dan paduan
tembaga serangan panci logam yang digunakan untuk menahan tembakan untuk selanjutnya
casting. Seiring waktu, mereka
kimia akan menyerang dan mengikis mekanisme die casting makan.
11.18 (Video) Menurut video die casting,
apa bahan yang paling umum untuk mati die casting?
Jawaban: bahan umum untuk die casting dies yang panas baja perkakas kerja, baja cetakan, maraging baja, dan logam refraktori seperti paduan tungsten atau paduan molibdenum.
Jawaban: bahan umum untuk die casting dies yang panas baja perkakas kerja, baja cetakan, maraging baja, dan logam refraktori seperti paduan tungsten atau paduan molibdenum.
Kuis Pilihan
Ganda
11.1 Yang salah satu proses pengecoran
berikut adalah yang paling banyak digunakan: (a) pengecoran sentrifugal, (b)
die casting, (c) casting investasi, (d) pengecoran pasir, atau (e) pengecoran
shell?
Jawaban. (D).
11.2 Dalam pengecoran pasir, ukuran volumetrik pola adalah (a) lebih besar dari, (b) dengan ukuran yang sama, atau (c) lebih kecil daripada bagian cor?
11.2 Dalam pengecoran pasir, ukuran volumetrik pola adalah (a) lebih besar dari, (b) dengan ukuran yang sama, atau (c) lebih kecil daripada bagian cor?
Jawaban. (A).
11,3 pasir Silika memiliki yang salah satu komposisi berikut: (a) Al2O3, (b) SiO, (c) SiO2, atau (d) SiSO4?
11,3 pasir Silika memiliki yang salah satu komposisi berikut: (a) Al2O3, (b) SiO, (c) SiO2, atau (d) SiSO4?
Jawaban. (C).
11.4 Untuk yang salah satu alasan berikut adalah cetakan hijau bernama: (a) hijau adalah warna cetakan, (b) kelembaban yang terkandung dalam cetakan, (c) cetakan sembuh, atau (d) cetakan kering?
11.4 Untuk yang salah satu alasan berikut adalah cetakan hijau bernama: (a) hijau adalah warna cetakan, (b) kelembaban yang terkandung dalam cetakan, (c) cetakan sembuh, atau (d) cetakan kering?
Jawaban. (B).
Mengingat bahwa 11,5 Wm = berat logam cair pengungsi berat = inti dan Wc inti, gaya apung adalah yang salah satu dari berikut: (a) gaya ke bawah = Wm + Wc, (b) gaya ke bawah = Wm - wc, (c) gaya ke atas = Wm + Wc, atau (d) gaya ke atas = Wm - Wc?
Mengingat bahwa 11,5 Wm = berat logam cair pengungsi berat = inti dan Wc inti, gaya apung adalah yang salah satu dari berikut: (a) gaya ke bawah = Wm + Wc, (b) gaya ke bawah = Wm - wc, (c) gaya ke atas = Wm + Wc, atau (d) gaya ke atas = Wm - Wc?
Jawaban. (D).
11,6 Manakah dari proses pengecoran cetakan berikut operasi dibuang (empat jawaban yang benar): (a) pengecoran sentrifugal, (b) die casting, (c) investasi casting, (d) pengecoran tekanan rendah, (e) pengecoran pasir, (f ) shell molding, (g) casting lumpur salju, dan (h) cetakan vakum?
11,6 Manakah dari proses pengecoran cetakan berikut operasi dibuang (empat jawaban yang benar): (a) pengecoran sentrifugal, (b) die casting, (c) investasi casting, (d) pengecoran tekanan rendah, (e) pengecoran pasir, (f ) shell molding, (g) casting lumpur salju, dan (h) cetakan vakum?
Jawaban. (C),
(e), (f), dan (h).
11,7 molding Shell adalah terbaik
dijelaskan oleh yang satu dari yang berikut: (a) operasi di mana pengecoran
logam cair telah dicurahkan setelah shell tipis telah dipadatkan dalam cetakan,
(b) proses pengecoran di mana cetakan tipis shell
pasir binded oleh resin termoseting, (c) pasir pengecoran operasi di mana pola
ini shell daripada bentuk padat, atau (d) operasi pengecoran yang digunakan
untuk membuat kerang laut buatan?
Jawaban. (B).
11,8 pengecoran Investasi juga dikenal
dengan mana salah satu nama berikut: (a) pengembalian modal cepat cetakan, (b)
proses cetakan penuh, (c) hilang-busa proses, (d) proses pola hilang, atau (e)
hilang lilin-proses?
Jawaban. (E).
11,9 Dalam pengecoran plester cetakan, cetakan yang terbuat dari salah satu bahan berikut: (a) Al2O3, (b) CaSO4-H2O, (c) SiC, atau (d) SiO2?
Jawaban. (B).
11,10 Manakah dari berikut ini memenuhi syarat sebagai proses pengecoran presisi (dua jawaban yang benar): (a) pengecoran ingot, (b) investasi casting, (c) pengecoran cetakan plester, (d) pengecoran pasir, dan (c) cetakan shell?
11,10 Manakah dari berikut ini memenuhi syarat sebagai proses pengecoran presisi (dua jawaban yang benar): (a) pengecoran ingot, (b) investasi casting, (c) pengecoran cetakan plester, (d) pengecoran pasir, dan (c) cetakan shell?
Jawaban. (B)
dan (c).
11,11 Manakah dari proses pengecoran
cetakan berikut operasi permanen (tiga jawaban yang benar): (a) pengecoran
sentrifugal, (b) die casting, (c) polystyrene proses, diperluas (d) pengecoran
pasir, (e) cetakan shell, (f )
lumpur casting, dan (g) cetakan vakum.
Jawaban. (A), (b), dan (f).
Jawaban. (A), (b), dan (f).
11.12 Manakah dari logam berikut ini
biasanya akan digunakan dalam die casting (tiga jawaban terbaik): (a)
aluminium, (b) besi cor, (c) baja, (d) timah, (e) tungsten, dan (f) seng?
Jawaban. (A), (d), dan (f).
Jawaban. (A), (d), dan (f).
11,13 Manakah dari berikut ini adalah
keuntungan dari die casting lebih dari pengecoran pasir (empat jawaban
terbaik): (a) selesai permukaan yang lebih baik, (b) toleransi lebih dekat, (c)
suhu yang lebih tinggi leleh logam, (d) tingkat produksi lebih tinggi, (e) bagian yang lebih besar dapat dicetak,
dan (f) cetakan dapat digunakan kembali?
Jawaban. (A), (b), (d), dan (f).
Jawaban. (A), (b), (d), dan (f).
11.14 kubah yang tungku digunakan untuk
mencairkan mana dari logam berikut (satu jawaban terbaik): (a) aluminium, (b)
besi cor, (c) baja, atau (d) seng?
Jawaban. (B).
11,15 misrun adalah yang salah satu cacat berikut dalam casting: (a) tetesan logam menjadi terperangkap dalam casting, (b) logam adalah tidak benar dituangkan ke downsprue, (c) logam membeku sebelum mengisi rongga, (d) microporosity, dan (e) "pipa" formasi?
11,15 misrun adalah yang salah satu cacat berikut dalam casting: (a) tetesan logam menjadi terperangkap dalam casting, (b) logam adalah tidak benar dituangkan ke downsprue, (c) logam membeku sebelum mengisi rongga, (d) microporosity, dan (e) "pipa" formasi?
Jawaban. (C).
11,16 Yang salah satu pengecoran logam berikut yang paling penting secara komersial: (a) aluminium dan paduannya, (b) perunggu, (c) cor besi, (d) baja cor, atau (e) paduan seng?
Jawaban. (C).
Masalah
11.1 Sebuah pengecoran paduan aluminium-tembaga dibuat dalam cetakan pasir menggunakan pasir inti yang beratnya 20 kg. Tentukan gaya apung di Newton cenderung untuk mengangkat inti selama menuang.
11,16 Yang salah satu pengecoran logam berikut yang paling penting secara komersial: (a) aluminium dan paduannya, (b) perunggu, (c) cor besi, (d) baja cor, atau (e) paduan seng?
Jawaban. (C).
Masalah
11.1 Sebuah pengecoran paduan aluminium-tembaga dibuat dalam cetakan pasir menggunakan pasir inti yang beratnya 20 kg. Tentukan gaya apung di Newton cenderung untuk mengangkat inti selama menuang.
Solusi: Core Volume V = 0,01246 m3
20/1605.4 =
Berat pengungsi Al-Cu = 35,17 kg W
Selisih = (35,17-20) x 9,815 = 149 N
11.2 Sebuah inti pasir yang terletak di
dalam rongga cetakan memiliki volume 157,0 in3.Hal ini digunakan dalam
pengecoran besi cor perumahan pompa. Tentukan
gaya apung yang akan cenderung untuk mengangkat inti selama menuang.
Solusi: Dari Tabel 13.1, kerapatan ρ =
0,26 besi cor lb/in3
Fb = Wm – Wc
Wc = 157 (0,058) = £ 9,106
Wm = 157 (0,26) = £ 40,82
Fb = 40,82-9,11 = £ 31,71
11,3
kaplet digunakan untuk mendukung inti pasir di dalam rongga cetakan pasir. Desain dari kaplet dan cara di mana
mereka ditempatkan di permukaan rongga cetakan memungkinkan setiap kaplet untuk
mempertahankan kekuatan £ 10. Beberapa
kaplet terletak di bawah inti untuk mendukung sebelum menuangkan, dan beberapa
lainnya kaplet ditempatkan di atas inti untuk melawan kekuatan daya apung
selama menuang.Jika volume inti = 325 in.3, dan logam yang dituangkan kuningan,
menentukan jumlah minimum kaplet yang harus ditempatkan (a) di bawah inti, dan
(b) di atas inti.
Solusi: Dari Tabel 13.1,
kerapatan ρ = 0,313 lb/in3 kuningan.
(A)
Wc = 325 (0,058) = £ 18,85
Setidaknya
2 kaplet yang diperlukan di bawah untuk menahan berat inti. Mungkin 3 atau 4
Kaplet
akan lebih baik untuk mencapai stabilitas.
(B)
Wm = 325 (0,313) = £ 101,73
Fb
= 101,73-18,85 = 82,88 £
Sebanyak
9 kaplet yang diperlukan di atas inti untuk melawan kekuatan daya apung.
11.4 Sebuah inti pasir yang digunakan untuk membentuk permukaan internal dari sebuah pengecoran baja mengalami gaya apung dari 23 kg. Volume rongga cetakan membentuk permukaan luar casting = 5000 cm3. Apakah berat pengecoran akhir? Abaikan pertimbangan penyusutan.
11.4 Sebuah inti pasir yang digunakan untuk membentuk permukaan internal dari sebuah pengecoran baja mengalami gaya apung dari 23 kg. Volume rongga cetakan membentuk permukaan luar casting = 5000 cm3. Apakah berat pengecoran akhir? Abaikan pertimbangan penyusutan.
Solusi: kerapatan 1,6 g/cm3 = Pasir,
pengecoran baja kerapatan ρ = 7,82 g/cm3
Fb = Wm - Wc = 7.82V - 1.6V = 6.22V = 23
kg = 23.000 g V = 3698 cm3.
Volume rongga V = 5000 cm3Volume casting V
= 5000-3698 = 1302 cm3.
Berat pengecoran akhir W = 1302 (7,82) = 10.184
g = 10,184 kg Sentrifugal Casting
Sebuah operasi pengecoran 11,5 horizontal sesungguhnya sentrifugal akan digunakan untuk membuat pipa tembaga. Panjang akan 1,5 m dengan diameter luar = 15,0 cm, dan diameter dalam = 12,5 cm. Jika kecepatan rotasi pipa = 1000 putaran / menit, menentukan G-faktor.
Sebuah operasi pengecoran 11,5 horizontal sesungguhnya sentrifugal akan digunakan untuk membuat pipa tembaga. Panjang akan 1,5 m dengan diameter luar = 15,0 cm, dan diameter dalam = 12,5 cm. Jika kecepatan rotasi pipa = 1000 putaran / menit, menentukan G-faktor.
Solusi: Dari Persamaan. (11.4), GF = R (πN/30) 2 / g = 7,5 (π
(1000) / 30) 2 / 981 = 83,8
Sebuah operasi pengecoran 11,6 sentrifugal sejati harus dilakukan dalam konfigurasi horisontal untuk membuat bagian pipa besi cor. Bagian akan memiliki panjang = 42,0 dalam, diameter luar = 8,0, dan ketebalan dinding = 0,50 masuk Jika kecepatan rotasi pipa = 500 putaran / menit, menentukan G-faktor. Apakah operasi kemungkinan untuk menjadi sukses?
Solusi: Menggunakan dinding luar casting, R = 0,5 (8) / 12 = 0,333 ft
v = πRN/30 = π (0,333) (500) / 30 = 17,45 ft / detik.
Sebuah operasi pengecoran 11,6 sentrifugal sejati harus dilakukan dalam konfigurasi horisontal untuk membuat bagian pipa besi cor. Bagian akan memiliki panjang = 42,0 dalam, diameter luar = 8,0, dan ketebalan dinding = 0,50 masuk Jika kecepatan rotasi pipa = 500 putaran / menit, menentukan G-faktor. Apakah operasi kemungkinan untuk menjadi sukses?
Solusi: Menggunakan dinding luar casting, R = 0,5 (8) / 12 = 0,333 ft
v = πRN/30 = π (0,333) (500) / 30 = 17,45 ft / detik.
GF
= v2/Rg = (17,45) 2 / (0,333 x 32,2) = 28,38
Karena
G-faktor kurang dari 60, kecepatan rotasi tidak cukup, dan operasi kemungkinan
besar akan berhasil.
11,7
Sebuah proses pengecoran sentrifugal horisontal benar digunakan untuk membuat
bushing kuningan dengan dimensi sebagai berikut: panjang = 10 cm, diameter luar
= 15 cm, dan diameter dalam = 12 cm (a) Tentukan kecepatan rotasi yang
diperlukan dalam rangka untuk mendapatkan G. -faktor
dari 70. (B) Ketika beroperasi
pada kecepatan ini, apa gaya sentrifugal per meter persegi (Pa) yang dikenakan
oleh logam cair pada dinding dalam cetakan?
Solusi: (a) Dengan diameter luar dinding casting, yang sama dengan dinding dalam diameter cetakan, D = 15 cm
Solusi: (a) Dengan diameter luar dinding casting, yang sama dengan dinding dalam diameter cetakan, D = 15 cm
N
= (30 / π) (2g x 70/15) .5 = 913,7 putaran / menit.
(B)
Gunakan 1,0 cm dengan panjang cetakan dinding sebagai dasar perhitungan daerah.
Luas ini panjang dinding cetakan A = πDoL = π (15 cm) (1 cm) = 15π cm2 = 15π (10-4) m2
Luas ini panjang dinding cetakan A = πDoL = π (15 cm) (1 cm) = 15π cm2 = 15π (10-4) m2
Volume
logam cor V = π (Ro2 - Ri2) (1.0) = π ((7,5) 2 - (6) 2) (1,0) = 63,62 cm3
Massa
m = (8.62g/cm3) (63,62 cm3) = 548,4 g = 0,5484 kg
v
= πRN/30 Gunakan jari-jari rata-rata R = (7,5 + 6,0) / 2 = 6,75 cm
v
= π (6,75) (913,7) / 30 = 645,86 cm / s = 6,4585 m / s
Sentrifugal
gaya per meter persegi pada cetakan dinding = Fc / A dimana Fc = mv2 / R
Fc
= (0,5484 kg) (6,4586 m / s) 2 / (6,75 x 10-2 m) = 338,9 kg-m/s2
Mengingat
bahwa 1 N = 9,81 kg-m/s2, Fc = 338.9/9.81 = 34,55 N Fc / A = (34,55 N) / (x
10-4
m2
15π) = 0,7331 (104) N/m2
=
7331 Pa
11,8
operasi pengecoran sentrifugal sejati dilakukan secara horizontal untuk membuat
bagian tembaga diameter tabung besar. Tabung
memiliki panjang = 1,0 m, diameter = 0,25 m, dan ketebalan dinding = 15 mm. (A) Jika kecepatan rotasi pipa = 700
putaran / menit, menentukan G-faktor pada logam cair. (B) Apakah kecepatan rotasi yang cukup
untuk menghindari "hujan?" (C)
Berapa volume logam cair harus dituangkan ke dalam cetakan untuk membuat
pengecoran jika solidifikasi penyusutan dan kontraksi setelah pemadatan
dianggap? Kutipan dari pekerjaan
ini dapat direproduksi oleh instruktur untuk distribusi secara tidak-untuk-laba
untuk pengujian atau tujuan instruksional hanya untuk
siswa yang terdaftar dalam program buku teks yang telah diadopsi. Setiap reproduksi atau terjemahan dari karya ini di luar yang diijinkan oleh Bagian 107 atau 108 Amerika Serikat Copyright Act 1976 tanpa izin dari pemilik hak cipta adalah melanggar hukum.
55 Solusi untuk Dasar-dasar Manufaktur modern, 3 / e (diterbitkan oleh Wiley) © MPGroover 2007
Solusi: (a) GF = v2/Rg g = 9,8 m/s2
siswa yang terdaftar dalam program buku teks yang telah diadopsi. Setiap reproduksi atau terjemahan dari karya ini di luar yang diijinkan oleh Bagian 107 atau 108 Amerika Serikat Copyright Act 1976 tanpa izin dari pemilik hak cipta adalah melanggar hukum.
55 Solusi untuk Dasar-dasar Manufaktur modern, 3 / e (diterbitkan oleh Wiley) © MPGroover 2007
Solusi: (a) GF = v2/Rg g = 9,8 m/s2
v
= πRN/30 = π (.125) (700) / 30 = 9,163 m / s
GF
= (9,163) 2 / (0,125 x 9,8) = 68,54
(B)
G-faktor cukup untuk operasi pengecoran sukses.
(C)
Volume produk akhir setelah pemadatan dan pendinginan
V
= (0,252 - (0,25-.03) 2) π x 1.0 / 4 = 0.25π (0,252-0,222) = 0,011074 m3
Dari
Tabel 12.1, penyusutan solidifikasi = 4,9% dan kontraksi termal yang solid =
7,5% untuk
tembaga. Mengambil faktor-faktor ini, Volume logam cair V = 0.011074 / (1-0,049) (1-0,075) = 0,01259 m311,9 Jika operasi pengecoran sentrifugal sejati itu harus dilakukan dalam stasiun ruang angkasa mengelilingi Bumi, bagaimana bobot mempengaruhi proses?
Solusi: Massa logam cair akan terpengaruh oleh ketiadaan gravitasi, tapi berat badan nya akan menjadi nol. Jadi, dalam persamaan G-faktor (GF = v2/Rg), GF secara teoritis akan pergi ke infinity jika g = 0. Jadi, itu harus mungkin untuk memaksa logam terhadap dinding cetakan dalam pengecoran sentrifugal tanpa gangguan dari "hujan" di dalam rongga.Namun, semua ini mengasumsikan bahwa logam dalam cetakan dan berputar dengan itu.Dengan tidak adanya gravitasi, akan ada masalah dalam menuangkan logam cair ke dalam rongga cetakan dan mendapatkan itu untuk mematuhi dinding cetakan seperti cetakan mulai berputar. Dengan tidak ada gravitasi logam cair tidak akan dipaksa terhadap permukaan lebih rendah dari cetakan untuk memulai tindakan sentrifugal.
tembaga. Mengambil faktor-faktor ini, Volume logam cair V = 0.011074 / (1-0,049) (1-0,075) = 0,01259 m311,9 Jika operasi pengecoran sentrifugal sejati itu harus dilakukan dalam stasiun ruang angkasa mengelilingi Bumi, bagaimana bobot mempengaruhi proses?
Solusi: Massa logam cair akan terpengaruh oleh ketiadaan gravitasi, tapi berat badan nya akan menjadi nol. Jadi, dalam persamaan G-faktor (GF = v2/Rg), GF secara teoritis akan pergi ke infinity jika g = 0. Jadi, itu harus mungkin untuk memaksa logam terhadap dinding cetakan dalam pengecoran sentrifugal tanpa gangguan dari "hujan" di dalam rongga.Namun, semua ini mengasumsikan bahwa logam dalam cetakan dan berputar dengan itu.Dengan tidak adanya gravitasi, akan ada masalah dalam menuangkan logam cair ke dalam rongga cetakan dan mendapatkan itu untuk mematuhi dinding cetakan seperti cetakan mulai berputar. Dengan tidak ada gravitasi logam cair tidak akan dipaksa terhadap permukaan lebih rendah dari cetakan untuk memulai tindakan sentrifugal.
11,10
Sebuah proses pengecoran sentrifugal horisontal benar digunakan untuk membuat
cincin aluminium dengan dimensi sebagai berikut: Panjang = 5 cm, diameter luar
= 65 cm, dan diameter dalam = 60 cm. (A)
Tentukan kecepatan rotasi yang akan memberikan G-faktor = 60. (B) Misalkan bahwa cincin terbuat dari
baja bukan aluminium. Jika
dihitung kecepatan rotasi pada bagian (a) digunakan dalam operasi pengecoran
baja, menentukan G-faktor dan (c) gaya sentrifugal per meter persegi (Pa) pada
dinding cetakan. (D) Apakah hasil
kecepatan rotasi dalam sebuah operasi yang sukses?
Solusi: (a) Gunakan diameter
dalam cetakan dalam Pers. (11,5),
D = Do = 65 cm.Gunakan g = 981 cm/s2, N = 30 (2g x GF / D) .5 / π = 30 (2 x 981
x 60 / 65) .5 / π = 406,4 putaran / menit.
(B) Kecepatan rotasi akan sama seperti pada bagian (a) karena massa tidak masuk perhitungan kecepatan rotasi. N = 406,4 putaran / menit (c) Gunakan 5 cm panjang cincin sebagai dasar perhitungan daerah.
(B) Kecepatan rotasi akan sama seperti pada bagian (a) karena massa tidak masuk perhitungan kecepatan rotasi. N = 406,4 putaran / menit (c) Gunakan 5 cm panjang cincin sebagai dasar perhitungan daerah.
Luas
ini panjang dinding cetakan A = πDoL = π (65 cm) (5 cm) = 1021 cm2 = 0,1021
m2Volume
dari logam cor V = π (Ro2 - Ri2) (L) = π ((65 / 2) 2 - (60 / 2) 2) (5,0) = 2454,4 cm3
Kepadatan
ρ = 7,87 g/cm3 baja
Massa
m = (7.87g/cm3) (2454,4 cm3) = 19,315.9 g = 19,316 kg
v
= πRN/30 Gunakan jari-jari rata-rata R = (65 + 60) / 4 = 31,25 cm = 0,3125 m
v
= π (31,25) (406,4) / 30 = 1329,9 cm / s = 13,299 m / s
Sentrifugal
gaya per meter persegi pada cetakan dinding = Fc / A dimana Fc = mv2 / R
Fc
= (19,316 kg) (13,299 m / s) 2 / (0,3125 m) = 10,932.1 kg-m/s2
Mengingat bahwa 1 N = 9,81 kg-m/s2, Fc = 10,932.1 / 9,81
= 1114,4 N
Fc / A = (1114,4 N) / (0,1021 m2) = 10,914.7 10,914.7
N/m2 = Pa
(D) G-faktor 60 mungkin akan menghasilkan operasi
pengecoran sukses.
11,11 Untuk cincin baja pada Soal sebelumnya 11,10 (b),
menentukan volume dari logam cair yang harus dituangkan ke dalam cetakan,
mengingat bahwa penyusutan cair 0,5 persen, dan penyusutan solidifikasi dan
kontraksi yang solid setelah pembekuan dapat ditentukan dari Tabel 10.1.
Solusi:
Volume pengecoran akhir V = π (Ro2 - Ri2) L = π (32,52-302) (5) = 2454,4 cm3
Mengingat bahwa penyusutan logam cair = 0,5%, dan dari Tabel 10.1, penyusutan solidifikasi untuk baja = 3% dan kontraksi solid selama pendinginan = 7,2%, kontraksi volumetrik total 1 - (1-0,005) (1-0,03) (1-0,072) = 1-0,8957 = 0,1043 Volume mulai diperlukan logam cair V = 2454,4 / (0,8957) = 2740,2 cm3
Mengingat bahwa penyusutan logam cair = 0,5%, dan dari Tabel 10.1, penyusutan solidifikasi untuk baja = 3% dan kontraksi solid selama pendinginan = 7,2%, kontraksi volumetrik total 1 - (1-0,005) (1-0,03) (1-0,072) = 1-0,8957 = 0,1043 Volume mulai diperlukan logam cair V = 2454,4 / (0,8957) = 2740,2 cm3
11.12 Sebuah proses pengecoran sentrifugal horisontal
benar digunakan untuk membuat pipa utama untuk pabrik kimia. Pipa memiliki panjang = 0,5 m,
diameter luar 70 mm =, dan ketebalan dinding = 6,0 mm. Tentukan kecepatan rotasi yang akan
memberikan G-faktor = 60.
Solusi: D = 70 mm = 0,07 m. g = 9,8 m/s2
Solusi: D = 70 mm = 0,07 m. g = 9,8 m/s2
N = 30 (2g x GF / D) .5 / π = 30 (2 x 9,8 x 60/.07) .5 /
π = 1237,7 putaran / menit.
11,13 Sebuah proses pengecoran sentrifugal vertikal
benar digunakan untuk membuat bagian tabung dengan panjang = 10,0 dalam dan
luar diameter = 6,0 in Diameter dalam tabung = 5,5 di di bagian atas dan 5.0
pada di bagian bawah. Pada
kecepatan apa yang harus tabung diputar selama operasi untuk mencapai
spesifikasi ini?
Solusi: Gunakan Persamaan. (11,6) untuk membuat perhitungan dari N: N = (30 / π) (2gL / (Rt2-RB2) .5
Solusi: Gunakan Persamaan. (11,6) untuk membuat perhitungan dari N: N = (30 / π) (2gL / (Rt2-RB2) .5
L = 10 di = 0,8333 ft
Rt = 5,5 / 2 = 2.75 dalam = 0,22917 ft
Rb = 5.0 / 2 = 2,50 = 0,20833 ft di
N = (30 / π) (2 x 32,2 x 0,8333 / (0,229172-,208332) .5
= 9,5493 (5888) .5
= 732,7 putaran / menit
11.14 Sebuah proses pengecoran sentrifugal vertikal
benar digunakan untuk memproduksi bushing yang 200 mm dan 200 mm diameter luar. Jika kecepatan rotasi selama
solidifikasi adalah 500 rpm, menentukan diameter dalam di bagian atas bushing
jika diameter dalam di bagian bawah adalah 150 mm.
Solusi: L
= 200 mm = 0,2 m. Rb = 150 / 2 =
75 mm = 0,075 m.
N = (30 / π) (2gL / (Rt2-RB2) .5
= (30 / π) (2 x 9,8 x 0,2 / (Rt2 - 0,0752)) .5
N = (30 / π) (3,92 / (Rt2 - 0,005625)) .5 = 500
putaran / menit
(3,92 / (Rt2-0,005625)) .5 = 500π/30 = 52,36 3,92 /
(Rt2-.005625) = (52,36) 2 = 2741,56
Rt2-.005625 = 3.92/2741.56 = 0,00143
Rt2 = .005625 + 0,001430 = 0,007055
Rt = (0.007055) .5 = 0,08399 m = 83,99 mm.
Dt = 2 (83,99) = 167,98 mm.
11,15 Sebuah proses pengecoran sentrifugal vertikal benar
digunakan untuk melemparkan tabung kuningan yang dalam jangka 15,0 dan yang
luar diameter = 8,0 masuk Jika kecepatan rotasi selama solidifikasi adalah 1000
rpm, menentukan diameter dalam di bagian atas dan bawah pipa jika berat total pengecoran akhir = £ 75,0.
Solusi: Untuk kuningan, kerapatan ρ = 0,313 lb/in3
(Tabel 11.1). Volume pengecoran V = 75.0/.313 =
239,6 in3
Asumsikan dinding bagian dalam coran lurus dari atas ke bawah (perkiraan daribentuk parabola). Rata-rata dalam radius Ri = (Rt + Rb) / 2 Volume V = π (Ro2 - Ri2) L = π (4.02 - Ri2) (15,0) = 239,6 in3 (4,02 - Ri2) = 239.6/15π = 5,085
Asumsikan dinding bagian dalam coran lurus dari atas ke bawah (perkiraan daribentuk parabola). Rata-rata dalam radius Ri = (Rt + Rb) / 2 Volume V = π (Ro2 - Ri2) L = π (4.02 - Ri2) (15,0) = 239,6 in3 (4,02 - Ri2) = 239.6/15π = 5,085
Ri2 = 16,0-5,085 = 10,915 in2
Ri = 3,304 di Misalkan Rt = Ri + y = 3,304 + y dan Rb =
Ri - y = 3,304 - y, dimana y = satu setengah perbedaan antara Rtand Rb. N = (30 / π) (2gL / (Rt2-RB2) .5 =
(30 / π) (2 x 32,2 x 12 x 15 / ((3,304 + y) 2 - (3,304-y) 2)) .5
Mengingat N = 1000, sehingga 1000π/30 = (11592 / ((3,304
+ y) 2 - (3,304-y) 2)) .5
((3,304 + y) 2 - (3,304-y) 2) .5 = 30 (11592) .5/1000π = 1,02814 (3,3042 + 6.608y + y2 - (3,3042 - 6.608y + y2)) .5 = 1,02814 (3,3042 + 6.608y + y2 - 3,3042 + 6.608y - y2) .5
= 1,02814 (2 x 6.608y) .5 = (13.216y) .5 = 1,02814 3,635 (y) .5 = 1,02814 y = 0,080 in
Rt = 3,304 + 0,080 = 3,384 = 6,768 Ulangan masuk masuk
((3,304 + y) 2 - (3,304-y) 2) .5 = 30 (11592) .5/1000π = 1,02814 (3,3042 + 6.608y + y2 - (3,3042 - 6.608y + y2)) .5 = 1,02814 (3,3042 + 6.608y + y2 - 3,3042 + 6.608y - y2) .5
= 1,02814 (2 x 6.608y) .5 = (13.216y) .5 = 1,02814 3,635 (y) .5 = 1,02814 y = 0,080 in
Rt = 3,304 + 0,080 = 3,384 = 6,768 Ulangan masuk masuk
Rb = 3,304-0,080 = 3,224 = 6,448 in Db masuk
Cacat dan Pertimbangan Desain
11,16 Perumahan untuk produk mesin tertentu adalah
terbuat dari dua komponen, baik coran aluminium. Komponen yang lebih besar memiliki
bentuk wastafel piring dan komponen kedua adalah penutup datar yang menempel
pada komponen pertama untuk menciptakan ruang tertutup untuk bagian-bagian
mesin. Pengecoran pasir digunakan
untuk menghasilkan dua coran, yang keduanya terganggu oleh cacat dalam bentuk
misruns dan menutup dingin. Mandor
mengeluh bahwa bagian-bagian yang terlalu tipis, dan itu adalah alasan untuk
cacat. Namun, diketahui bahwa
komponen yang sama dilemparkan berhasil di pengecoran lainnya. Penjelasan apa lainnya dapat diberikan
untuk cacat?
Solusi:
Misruns dan dingin menutup hasil dari fluiditas rendah. Satu alasan yang mungkin untuk cacat
dalam hal ini adalah bahwa ketebalan penampang casting terlalu kecil.Namun,
mengingat bahwa pengecoran bagian-bagian yang berhasil dicapai di pengecoran
lain, dua penjelasan yang mungkin lainnya adalah (1) suhu menuangkan terlalu
rendah, dan (2) operasi menuangkan dilakukan terlalu lambat.
11,17 Sebuah pengecoran baja besar pasir menunjukkan
tanda-tanda cacat karakteristik penetrasi - permukaan yang terdiri dari
campuran pasir dan logam. (A)
langkah-langkah Apa yang dapat diambil untuk memperbaiki cacat? (B) Apa kemungkinan cacat lain mungkin
hasil dari mengambil setiap langkah?
Solusi:
(a) Apa langkah-langkah korektif yang mungkin? (1) Mengurangi menuangkan suhu. (2) Meningkatkan kemasan dari cetakan
pasir untuk melawan penetrasi. (3)
Mengobati permukaan rongga cetakan untuk membuat lebih sulit.
(B) kemungkinan cacat Apa yang mungkin hasil dari
masing-masing langkah? Dalam
kasus dari langkah (1), risiko adalah untuk menutup dingin dan misruns. Langkah (2) dan (3) akan mengurangi
permeabilitas pasir, sehingga meningkatkan risiko pukulan pasir dan lubang pin.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar