自考铸造复习题答案完整版

1、自考复习资料铸造工程学复习提纲1.什么是充型和凝固？影响铸件凝固方式的主要因素是什么？充填铸型（充型）：亦称浇注，是指液态合金填充铸型的过程，是一种运动速度变化的机械过程。冷却凝固：液态金属通过冷却凝固而形成铸件的过程，是结晶和组织变化的热量传递过程。合金的结晶温度范围铸件的温度梯度2.合金的收缩分为几个阶段？各易产生何种缺陷？三个阶段：液态收缩、凝固收缩、固态收缩液态收缩和凝固收缩是产生缩孔和缩松的基本原因，铸件的固态收缩不仅对铸件的尺寸精度有着直接的影响，而且是铸造应力、变形、裂纹的变形。3.砂型分为几类？粘土砂型、水玻璃砂型各分为几类？湿型砂的基本组成是什么？其粘结机理？粘土砂型、无机化

2、学粘结剂砂型、有机粘结剂砂型。粘土砂型包括湿型、表面干型、干型。水玻璃砂型包括CO2硬化水玻璃砂(包括VRH法)、自硬水玻璃砂(有机酯硬化)、物理硬化水玻璃砂(烘干法/微波法)。湿型砂的分类面砂、干砂、单一砂。湿型砂的基本组成是原砂、粘土、附加物和水粘结机理：粘土表面带有电荷和可交换性阳离子。4.什么是夹砂结疤和鼠尾？夹砂结疤均是指在铸件比较开阔的表面上出现一片或多片粗糙而不规则的金属凸出物，其内部金属层中还常夹有砂层，称为夹砂结疤。鼠尾：铸件表面上细长而不规则的线状凹槽，形状好象裂纹或隙缝，凹槽深度不超过5mm，有一定方向性，无金属瘤状物，这种缺陷通常沿下型内浇口正前方产生，在下型表面上可看

3、到与这些凹槽相对应的线状棱纹，称为鼠尾。5.浇注系统的组成是什么？各有什么作用？浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道、内浇道、末端延长段。 浇口杯作用：承接来自浇包的金属液，防止飞溅和溢出，方便浇注；减少金属液对铸型的直接冲击；可能撇去部分熔渣、杂质、阻止其进入直浇道内；提高金属液静压力。 直浇道作用：从浇口杯中将浇口杯中的金属液引入横浇道、内浇道或直接进入型腔。 直浇道窝作用：缓冲作用，减轻金属液对直浇道底部型砂冲刷缩短直横道拐弯处的高度紊流区；改善内浇道的流量分布，有利于内浇道流量分布的均匀化；减少直-横浇道拐弯处的局部阻力系数和水头损失，有利于金属液中气泡的浮出。 横浇道作用：分配流量，使金

4、属液流足量、平稳地流入内浇道；阻渣作用，将最初浇入的含气和渣滓的低温金属液储存起来。 内浇道作用：控制金属液充填铸型的速度和方向，调节铸型各部分的温度和铸件的凝固顺序，起补缩作用6.冒口的类型和作用？设置原则？可分为传统冒口和铸铁件的实用冒口。传统冒口分为普通冒口和特种冒口。普通冒口按所在位置分顶冒口和侧冒口，按覆盖情况分明冒口和暗冒口。特种冒口按加压方式分压缩空气冒口、发气压力冒口大气压力冒口；按加热方式分保温发热冒口、发热冒口、加氧冒口、煤气加热冒口、电弧加热冒口；按易割冒口分直接实用冒口和控制压力冒口。作用：1)对于凝固温度范围宽，不产生集中缩孔的合金，冒口的作用主要是排气和收集液流前沿

5、混有夹杂物或氧化膜的金属液。这种冒口多置于内浇道的对面，其尺寸也不必太大。2)对于要求控制显微组织的铸件，冒口可以收集液流前沿的过冷金属液，避免铸件上出现过冷组织。3)对于凝固期间体积收缩量大，且趋向于形成集中缩孔的合金（如铸钢、锰黄铜和铝青铜等），冒口的主要作用是补偿铸件的液态收缩和凝固收缩以得到致密的铸件通用冒口设计原则: （1）基本条件冒口凝固时间大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间。有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固补缩以及浇注后型腔扩大的体积。在凝固期间，冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，扩张角始终向着冒口。（2）补缩通道和有效补缩距离冒口与铸件间的补缩通道铸件凝固过程中，要使

6、冒口中的金属液能够不断地补偿铸件的体收缩，冒口和铸件被补缩部位之间始终保持着畅通的补缩通道，否则冒口再大也起不到补缩作用冒口的有效补缩距离冒口的有效补缩距离应考虑冒口补缩和铸件末端冷却效应的联合作用。掌握冒口补缩距离，可以合理地规定大铸件冒口的间距和数量。冒口的有效补缩的保证一般可充分利用冷铁和工艺补贴的作用，以获得内部质量完好的铸件。通用冒口的设计：【1)冒口的位置冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁。冒口应设在铸件最高和最后凝固的部位，同时必须采取措施形成向冒口方向的定向凝固。冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位。冒口应避免放在铸件上应力集中的部位，注意减轻对铸件的收缩阻碍，以免由于加大热差

7、造成铸伴变形或开裂。冒口应尽量设置在方便和容易清除冒口残根的地方或尽量放在加工面上，减少铸件不必要的加工或修整。对于不同高度上的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩距离隔开。 2)冒口的尺寸（模数法、比例法、三次方程法）模数法的基本原理 顺序凝固：铸件受补缩部分的凝固时间c、冒口颈的凝固时间n和冒口的凝固时间r是依次增大的。】基于均衡理论的冒口设计：1)铸铁件的体收缩率取决于铸铁成分、外界浇注条件及铸件本身。2)壁厚越薄的小件，补缩要求越高，壁厚越厚的大件，补缩要求越低。3)任何铸铁件都应以自补缩为基础。4)冒口不应放在铸件热节点上。5)开设浇冒口时，要避免在浇冒口和铸件接触处形成接触热节。6)尽量

8、使用耳冒口、飞边冒口等冒口颈短、薄、宽的形式。7)铸件的厚壁热节应放在浇注位置的下部。8)可利用冷铁平衡壁厚差，消除热节。9)优先采用顶注工艺。7.冷铁的类型和作用？设置原则？冷铁分内冷铁和外冷铁，外冷铁又分为直接外冷铁和间接外冷铁。作用：1)在冒口难以补缩的部位防止缩孔、缩松2)划分冒口的补缩区域，控制和扩大冒口的补缩距离，提高冒口的补缩效率。3)加速壁厚交叉部分及急剧变化部位的凝固，避免产生热裂纹。4)改善铸件局部的金相组织和力学性能。外冷铁设计原则：(1)形状一致原则(2)冷铁置于铸件底部或末端时，厚度可选大些；在铸件局部热节处安放的冷铁必须严格控制其厚度。(3)气隙外冷铁激冷效果相当于

9、在原有砂型的散热表面上净增了一倍的冷铁工作表面积无气隙外冷铁激冷效果相当于在原有砂型的散热表面上净增了两倍冷铁工作表面积(4)使用注意事项1)外冷铁尺寸不易过大，长度尺寸不超过200mm。2)尽量将外冷铁放在底部和侧面。3)外冷铁表面工作表面应平整光洁，无油污和锈蚀，并涂以涂料。4)冷铁的安放位置必须充分考虑铸件的结构与冒口的配合。8.铸型和型芯的材料和制备方法？用硅砂等材料制成的型芯称为砂芯；金属芯是应用金属材料制作的型芯；用水溶性盐类制作型芯或作为粘接剂制作的型芯称为水溶芯。造型方法分为手工造型和机械造型两大类，手工造型：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、挖砂造型、整模造型、假箱造型

10、、分模造型、活块造型、刮板造型。机械造型：震压造型、微震压实造型、高压造型、射砂造型、抛砂紧实造型粘土砂湿砂造型工艺树脂砂造型造芯工艺：包括树脂自硬砂、冷芯盒自硬工艺、温芯盒法及壳（芯）法。水玻璃砂造型造芯工艺（未完）9.为什么铸件要有结构圆角？一般情况下 ，铸件转角处都应设计成合适的圆角，可以减少该处产生缩孔、缩松及裂纹等缺陷。10.铸件的壁厚为什么不宜过薄和过厚？为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。铸件也不应设计的太后。超过临界壁厚的铸件，中心部分晶粒粗大，常出现缩孔缩松等缺陷，导致力学性能降低。在砂型铸造的工艺条件下，各种合金铸件的临界壁厚可按最小壁厚的3倍来考虑。铸件壁厚应随铸件

11、尺寸增大而相应增大。由于铸件内、外冷却条件不同，将铸件的内壁厚度设计得比外壁薄，以实现内外均匀冷却，减少内应力和防止热裂纹。11.铸铁和铸钢的结晶过程各有什么特点和不同？其铸造性能如何？铸铁从液态转变成固态的一次结晶过程。包括初生相析出和共晶凝固两个阶段。具体内容有：初生石墨或初生奥氏体的形成及其形貌；共晶凝固、共晶团以及共晶后期组织的形成，碳化物的形成及其特征。碳钢的铸造组织特点：1.晶粒粗大；2.先共析铁素体地形态因结晶条件变化而改变。高锰钢的铸造性能：流动性良好、热裂倾向大、热应力大、化学粘砂。耐蚀钢铸造性能：流动性差，易产生冷隔（提高浇注温度，缩短浇注时间）；体收缩大，易产生缩孔和缩松

12、（顺序凝固，采用大冒口）；易产生热裂（加强型、芯的容让性）；易产生热粘砂（采用耐火度高的涂料）。耐热铸钢的铸造性能：易产生表面皱皮（采用底注式浇注系统，多开内浇口，适当放大浇口断面，多开出气冒口）；易产生缩孔（设置激冷冷铁，增加补缩效果）；易产生裂纹（提高型、芯的容让性）（不全）12.什么是重力作用下的铸造方法？什么是非重力作用下的铸造方法？特种铸造的方法有哪些？各适用于什么材料什么场合？重力作用下的铸造成形：靠液态金属自身的重力充填型腔的成形工艺。非重力作用（外力作用）下的铸造成形：在外力作用液态金属充填型腔的成形工艺。除砂型铸造外均属特种铸造序号铸造工艺适用合金种类铸件质量范围最小壁厚/m

13、m铸件表面粗糙度尺寸公差等级批量1砂型铸造不限不限312.5100810不限2壳型铸造不限几十克几十千克2.51.65069中、大批量3熔模铸造不限，主要合金钢、碳钢、不锈钢几克几百千克约0.5，最小孔径0.50.86.347大、中、小批量4金属型铸造不限，主要是非铁合金几十克几百千克23(铝) 5(铁)3.212.569中、大批量5低压铸造非铁合金几百克几十千克2(铝)2.5(铸铁)3.22558大、中、小批量6压力铸造非铁合金几克几十千克0.31.02(铜)1.66.3(铝)0.26.3(镁)48大批量7离心铸造不限管件、套筒类最小内径81.612.5大、中、小批量8陶瓷型铸造钢、铁中、大

14、件23.212.558单件、小批9石膏型铸造以非铁合金为主几克几百千克约0.5，最小孔径0.50.86.347大、中、小批量10连续铸造不限坯料或型材412.5100大批11真空铸造不限小件5中、大批量12挤压铸造不限几十克几十千克11.66.35中、大批量13消失模铸造不限不限233.25069不限13.何谓铸件的拔模斜度？如何确定？为了方便起模 ( 或从芯盒内取出泥芯 )，要把铸模的垂直壁做成向分型面扩大的斜度，称为拔模斜度 。    例如，铸铁件不加工侧面的壁厚小于 8 毫米时，可采用增加铸件壁厚的方法；壁厚 8 12 毫米时，可采用加减壁厚的方法；壁厚大于

15、 12 毫米时，可采用减少壁厚的方法。铸件要加工的侧面，一般按增加铸件壁厚的方法确定。铸模在起模方向如已有足够的结构斜度，便不再加拔模斜度。     铸模的高度在 l 米以下时，木模的拔模斜度 = 0 °30 - 3 °。 金属模的拔模斜度可比木模稍小些。14.常见的造型和砂处理设备及其工作原理。造型设备：震压式造型机、多触头高压微震造型机、垂直分型无箱挤压造型机、水平分型脱箱射压造型机、气冲造型机一、新砂烘干设备：热气流烘干设备、三回程滚筒烘炉二、粘土砂混砂机：碾轮式混砂机、碾轮转子式混砂机、转子式混砂机、摆轮式混砂机三、树脂砂、水玻璃砂混砂

16、机：双螺旋式混砂机、球形混砂机四、粘土旧砂处理设备：磁分离设备，破碎设备，筛分设备，冷却设备15.铸件结构的合理性分析。从避免缺陷方面审查铸件结构：铸件应有合适的壁厚；铸件壁的联结应当逐渐过渡，交叉肋尽可能错开布置，避免形成热节；合适的铸造圆角；防止铸件出现裂纹和变形，避免尺寸较大的水平面，设计加强肋增加铸件刚性，防止变形。从简化铸造工艺方面改进零件结构：铸件的形状尽可能由规则的几何体组成；铸件的外形应方便起模，改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板的结构；取消铸件外表侧凹；有利于砂芯的固定和排气；尽量不用或少用砂芯；对大而复杂的铸件采用分体铸造。16.什么是分型面？分型面的选择原则是什么？分型面：两

17、半铸型（上、下型）或多个铸型（多箱铸造）相互接触、配合的表面。确定分型面的基本原则是便于起模。在满足基本原则的前提下还应保证零件的位置精度，使造型工艺简化。1.应使铸件全部或大部分分置于同一半型内，如果做不到，应尽可能把铸件的加工面和加工基准面放在同一半型内。2.应尽量减少分型面的数目 分型面少，铸件精度容易保证，且砂箱数目少，机器造型的中小件，一般只许可一个分型面。3.平直分型面和曲折分型面的选择 尽可能选择平直分型面，为了利于清理和机加工也可采用曲面分型。4.选择的分型面要有利于下芯、检验和合型 选择分型面时要力图将全部砂芯或者至少将重要的砂芯放在下型内。5.分型面通常选在铸件最大截面上，

18、以使砂箱不致过高。6.受力件分型面的选择不应削弱铸件结构强度。7.注意减轻铸件清理和机械加工量。8.分型面的选择要根据零件的形体特征、技术要求、生产批量，并结合浇注位置综合考虑，以优先保证铸件品质为主，兼顾造型、下芯、合箱和清理等操作便利。17.铸造工艺设计，包括浇注位置的确定，分型面的选择，浇口位置的确定，浇注系统的确定，型芯的确定，冒口和冷铁的确定。（主要掌握其基本原则，会进行简单分析）浇注位置的选择原则： 1.重要加工面应朝下或呈直立状态2.铸件的大平面应朝下3.应有利于铸件的补缩厚大部分尽可能安放在上部，对于中、下部的局部厚大处采用冷铁或侧冒口等措施，尽量实现顺序凝固。4.应保证铸件有

19、良好的液态金属导入位置，保证铸件能充满铸件的较大而壁薄部位应朝下或侧立浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔、砂眼、夹渣等缺陷。因此，设计铸件时应尽量减小过大的水平面或采用倾斜的表面。5.应尽量少用或不用砂芯；若需要使用砂芯时，应注意保证砂芯定位稳固、排气通畅和下芯、合型及检验方便；尽量避免使用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。内浇道设计要点：流量分布均匀：缩小远离直浇道的内浇道的截面积，或使横浇道截面积依比值逐步缩小。金属充填型腔时平稳、无喷射和飞溅现象。内浇道与铸件型腔连接位置的选择原则浇道中的金属液能畅通无阻地进人型腔，不正面冲击铸型壁、砂芯或型腔中薄弱的突出部分。内浇道不应妨碍铸件收缩。内浇道尽量不开

20、设在铸件的重要部位。内浇道开在易清理和打磨的地方当合金收缩较大，且壁厚有一定差别时，宜将内浇道从铸件厚壁处引入；而对壁薄而轮廓尺寸又较大的铸件，宜从铸件薄壁处引入。成批、大量生产时不能用三箱造型，宜采用方案(2)，采用卧浇，上箱顶面附近的部分导轨的品质可通过改进浇注系统、冒口，加强撇渣、排气等措施保证。例1确定轴座的铸造工艺方案。（材料：HT200）轴座零件的主要作用是支承轴件，故其上直径40mm的内孔表面是该件在确定浇注位置时应特别保证的重要部分。此外，轴座底平面也有一定的加工及装配要求。方案一：单件、小批量生产工艺方案可采用手工造型，故考虑因素除保证铸件质量外，主要考虑少用型芯以降低成本，

21、而且可采用三箱造型。方案二：大量、成批生产工艺方案使用机器造型，故用两箱造型，增加两个外型芯。例2：确定车床刀架转盘的铸造工艺方案。（材料：HT200）工艺分析：刀架转盘为车床刀架上的重要件，下部为转盘，可使小刀架回转成不同角度以车制锥体；上为燕尾槽，是供小刀架移动的导轨面。转盘面和导轨面是需要刮研的重要面，不容许有砂眼、气孔、夹渣等表面缺陷，但导轨面更易磨损，又属外露表面，故耐磨性要求更好，品质要求更高。方案一：平做平浇铸造工艺方案方案二：平做立浇铸造工艺方案使重要面均处于侧立位置，易于保证重要面的品质，适宜采用底注式浇注系统，使铁液平稳地导入型腔。例3：C6140车床进给箱体，质量约35K

22、g，材料：HT150，试分析毛坯的铸造工艺方案。分析：该零件没有特殊质量要求的表面，仅要求尽量保证基准面D不得有明显铸造缺陷，以便进行定位。HT150铸造性能优良，勿需考虑补缩。在制订铸造工艺方案时，主要应着眼于工艺上的简化。1.分型面的选择方案I：分型面在轴孔的中心线上。此时，凸台A因距分型面较近，又处于上型，若采用活块，型砂易脱落，故只能用型芯来形成，槽C可用型芯或活块制出。主要优点是适于铸出轴孔，铸后轴孔飞边少，便于清理。同时下芯头尺寸较大，型芯稳定性好，不容易产生偏芯。主要缺点是基准面D朝上，使该面较易产生气孔和夹渣等缺陷，且型芯的数量较多。 方案II：从基准面D分型，铸件绝大部分位于

23、下型。此时，凸台A不妨碍起模，但凸台E和槽C妨碍起模，也需采用活块或型芯来克服。它的缺点除基准面朝上外，其轴孔难以直接铸出。轴孔若拟铸出，因无法制出型芯头，必须加大型芯与型壁的间隙，致使飞边清理困难。方案III：从B面分型，铸件全部置于下型。优点是铸件不会产生错型缺陷；基准面朝下，其质量容易保证；同时，铸件最薄处在铸型下部，金属液易于充满铸型。缺点是凸台E、A和槽C都需采用活块或型芯，而内腔型芯上大下小，稳定性差；若拟铸出轴孔，其缺点与方案II相同。大批量生产条件下，为减少切削加工工作量，九个轴孔需要铸出。此时，为了使下芯、合箱及铸件的清理简便，只能按照方案I从轴孔中心线处分型。为了便于采用机器造型、尽量避免活块，故凸台和凹槽均应用型芯来形成。为了克服基准面朝上的缺点，必须加大D面的加工余量。 单件、小批量生产条件下，因采用手工造型，使用活块造型较型芯更为方便。同时，因铸件的尺寸允许偏差较大，九个轴孔不必铸出，留待直接切削加工而成。此外，应尽量降低上型高度，以便利用现有砂箱。显然，在单件生产条件下，宜采用方案II或方案III。常用于生产小铸件，因砂箱无箱带，所以砂箱多小于400mm采用活动砂箱造型。在铸型合箱后可将砂箱脱出，继续造下一个型