铸造工艺学答案

1、铸造工艺学1、选择分型面要遵循哪些原则？答：1应使铸件全部或大部置于同一半型内2应尽量减少分型面的数目3分型面应尽量选用平面4便于下芯、合箱和检查型腔尺寸5不使砂箱过高6受力件的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2、砂芯有哪些功用？砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔洞和铸件外形不能出砂的部位。砂芯局部要求特殊性能的的部分，有时也用砂芯。3.2砂芯应满足哪几项基本要求？砂芯的形状、尺寸及在砂型中的位置应符合铸件要求，具有足够的强度和刚度，在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时排出型外，铸件收缩时阻力小和容易清砂。3.3*设置砂芯的基本规则是什么？ 保证铸件内腔尺寸精度；

2、保证操作方便； 保证铸件壁厚均匀； 应尽量减少砂芯数目； 填砂面应宽敞，烘干支撑面是平面 砂芯形状适应造型、制芯方法。3.4芯头有哪三大功能？芯头可以固定砂芯，使砂芯在铸型中有准确的位置；砂芯能承受砂芯重力及浇注时液体金属对砂芯的浮力；芯头能及时排出浇注后砂芯所产生的气体至型外。3.5*芯头结构中由哪几项组成？它们各自起什么作用？芯头结构包括芯头长度、斜度、间隙、压环、防压环和集砂槽。芯头长度使芯头和铸件之间形成承压面积，避免砂芯在液体金属冲击下发生偏斜；芯头斜度使合箱方便，避免上下芯头和铸型相碰；芯头间隙使下芯方便，避免擦砂；芯头压环造型后在上芯座上凸起一环型砂，合箱后把砂芯压紧，避免液体金

3、属沿间隙钻入芯头，堵塞通气道；防压环是在水平芯头靠近模样的根部设置凸起圆环，造型后相应部位部位形成下凹的环状缝隙，下芯合箱时可防止此处砂型被压塌，防止掉砂缺陷；集砂槽用来存放散落的砂粒，加快下芯速度。3.6核算芯头承压面积时，要注意什么？芯头的承压面积应足够大，以保证在金属液的最大浮力作用下不超过铸型的许用压应力。若受砂箱等条件限制，不能增加芯头尺寸，可采用提高芯座抗压强度的方法如在芯座部分附加砂芯、铁片、耐火砖等，在许可的情况下，附加芯撑也可增加承压面积。3.7为何要设计特殊定位芯头？有的砂芯有特殊的定位要求，如防止砂芯在型内绕轴线转动，不许可轴向位移偏差过大或芯芯时搞错方位，避免下错芯头。

4、这样的情况必须要设计特殊定位芯头。3.8*铸造工艺参数包含哪些内容？请说出10个参数的名称。铸造工艺参数通常是指铸造工艺设计时所需要确定的某些数据，包括：铸造收缩率、机械加工余量、起模斜度、最小铸出孔的尺寸、工艺补正量、分型负数、反变形量、非加工壁厚的负余量、砂芯负数及分芯负数等。3.9几乎每张铸造工艺图上都会用到的工艺参数是哪几项？铸造收缩率、机械加工余量、起模斜度等是每张铸造工艺图上都会标明的，其它工艺能数只用于特定的条件下。3.10铸件尺寸公差的定义，共分多少级？铸件尺寸公差是指铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差，在这个允许极限尺寸之内铸件可满足加工、装配和使用的要求。按国家标准铸件尺寸

5、公差（GB6414-1999）规定，在正常生产条件下通常所能达到的公差，由精到粗分为16级，命名为CT1CT16。3.11*你能列出砂型铸钢件、灰铸铁件的尺寸公差等级范围吗？为何机器造型和手工造型的等级不一样？为何成批大量生产和小批单件生产的级别不一样？砂型铸钢件和灰铸铁件的尺寸公差等级范围均为：CT1114，机器造型设备模具先进，工艺过程严谨，人为因素影响较少，比手工造型尺寸公差等级高。成批大量生产的铸件，可以通过对设备和工装的改进、调整和维修，严格工艺过程的管理，提高操作水平等措施得到更高的公差等级，对小批和单件生产的铸件，不适当地采用过高的工艺要求来提高公差等级，通常是不经济的。3.12

6、什么是铸件公称重量？铸件公称重量是包括加工余量和其他工艺余量，作为衡量被检验铸件轻重的基准重量。3.14*怎样才能给出准确的铸造（件）收缩率？铸造收缩率（模样放大率）K的定义是：K=（LM-LJ）/LJ100% 式中：LM模样或芯盒工作面的尺寸； LJ铸件尺寸。铸造收缩率受许多因素的影响，在设计过程中，必须结合合金的种类、成分、铸件结构、冷却、收缩时受到的阻力大小、冷却条件的差异等，要十分准确的给出铸造收缩率很困难，因此，我们在铸造工艺设计时，先确定铸件的尺寸LJ，再通过给出铸造收缩率K来确定模样和芯盒的尺寸LJ。3.15怎样才能使大量生产的铸件精度提高？P262对于大量生产的铸件，一般应在试

7、生产过程中，对铸件多次划线，测定铸件各部位的实际收缩率，反复修改木模，直至铸件尺寸符合铸件图样要求。然后再依实际铸造收缩率设计制造金属模。3.16*单件、小批生产的大型铸件新产品，铸件收缩率选不准怎么办？对于单件、小批生产的大型铸件，铸造收缩率的选取必须有丰富的经验，同时要结合使用工艺补正量，适当放大加工余量等措施来保证铸件尺寸达到合格。3.17确定起模斜度时应注意些什么？为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个斜度，称为起模斜度。起模斜度应在铸件上没有结构斜度、垂直于分型面的表面上应用，其大小应依模样的起模高度、表面粗糙度以及造型方法而定。确定起模斜度时应注

8、意：起模斜度应小于或等于产品图上所规定的起模斜度值，以防止零件在装配或工作中与其它零件相妨碍；尽量使铸件内、外壁的模样和芯盒斜度取址相同，方向一致，使铸件壁厚均匀；在非加工面上留起模斜度时，要注意与相配零件的外形一致，保持整台机器的美观；同一铸件的起模斜度应尽可能只选用一种或两种斜度，以免加工金属模时频繁地更换刀具；非加工的装配面上留斜度时，最好用减小厚度法，以免安装困难；手工制造木模，起模斜度应标出毫米数，机械加工的金属模应标明角度，以利于操作。3.18如何判别铸件的变形的方向？为什么要使用“反变形量”？铸件的变形规律决定于残余应力的分布规律，铸件总是趋向于减轻残余应力而发生变形。因此，铸件

9、厚壁部分和冷却缓慢的一侧必定受拉应力而产生内凹变形；薄壁部分和冷却较快的一侧必定受压应力而发生外凸变形。铸造较大的平板类、床身类等铸件时，由于冷却速度的不均匀性，铸件冷却后常出现变形。为了解决挠曲变形问题，在制造模样时，按铸件可能产生变形的相反方向做出反变形模样，使铸件冷却后变形的结果正好将反变形抵消，得到符合设计要求的铸件。这种在模样上做出的预变形量称为反变形量。3.19好的浇注系统应满足哪些基本要求？浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道之总称。好的浇注系统的基本要求是：所确定的内浇道位置、方向和个数应符合铸件的凝固原则或补缩方法。在规定的浇注时间内充满型腔。提供必要的充型压力头，保证铸件

10、轮廓、棱角清晰。使金属液流动平稳，避免严重紊流。防止卷入、吸收气休和使金属过度氧化。具有良好的阻渣能力。金属液进入型腔时线速度不可过高，避免飞溅、冲刷型壁或砂芯。保证型内金属液面有足够的上升速度，以免形成夹砂结疤、皱皮、冷隔等缺陷。不破坏冷铁和芯撑的作用。浇注系统的金属消耗小，并容易清理。减小砂型体积，造型简单，模样制造容易。4.1金属液在砂型中流动有何特点？壁的多孔性、透气性和合金液的不相润湿性，给合金液的运动以特殊边界条件：当合金液流内任一截面上各点的压力均大于型壁处的气体压力时，则呈充满态流动；若等于型壁处气体压力，则呈非充满态流动。 在充型过程中，合金液和铸型之间有着激烈的热作用、机械

11、作用和化学作用：炽热的合金液流经浇注系统时，总会伴随着物理、化学过程。如合金液冲刷和侵蚀型壁，相互热交换，合金液黏度增大和体积收缩，甚至伴有结晶现象，吸收气体、使金属氧化、造成大量氧化夹杂物等。 浇注过程是不稳定流过程：在型内合金液淹没了内浇道之后，随着合金液面上升，充型的有效压力头逐渐变小；型腔内气体的压力并非恒定；浇注操作不可能保持浇口杯内液面的绝对稳定。 合金液在浇注系统中一般呈紊流状态。 多相流动：一般合金液总含有某些少量固相杂质、液相夹杂和气泡，在充型过程中还可能析出晶粒及气体。4.4怎样防止浇口杯中出现水平旋涡？使用深度大的浇口杯，深度应大于直浇道上端直径的5倍；应用拔塞、浮塞和铁

12、隔片等方法，使浇口杯内液体达到深度要求时，再向直浇道提供洁净的金属；在浇口杯底部安置筛网砂芯或雨淋砂芯来抑止水平旋涡；在浇口杯中设置闸门、堤坝等，降低浇注高度以避免水平旋涡并促使形成垂直旋涡；加长浇嘴和采用反向浇注，使液流一要直冲直浇道，也有利于产生水平旋流。4.5要想让横浇道充分发挥阻渣作用应具备哪些条件？ 横浇道应呈充满流态，即满足充满条件。 流速应尽可能低。 内浇道的位置关系要正确：a，内浇道距直浇道应足够远，使渣团有条件浮起到超过内浇道的吸动区；b，有正确的横浇道末端延长段，其功用为容纳最初浇注的低温、含气及渣污的金属液，防止其进入型腔；吸收液流动能，使金属流入型腔平稳。C，封闭式浇注

13、系统的内浇道应位于横浇道的下部，且和横浇道具有同一底面，使最初浇入的冷污金属液能靠惯性流越内浇道，纳于末端延长段而不进入型腔；开放式浇注系统的内浇道应重叠在横浇道之上，且搭接面积要小，但应大于内浇道的截面积。 封闭式浇注系统的横浇道应高而窄，一般取高度为宽度之2倍，内浇道应扁而薄，以降低其吸动区。 内浇道应远离横浇道的弯道；应尽量使用直的横浇道；内浇道同横浇道的连接，呈锐角时初期进渣较多；呈钝角时增加紊流程度。4.6什么叫“浇口比”？它对内浇道的流态有何影响？P279直浇道、横浇道和内浇道截面积之比称为浇口比。以内浇道为阻流时，金属液流入型腔时喷射严重；以直浇道下端或附近的横浇道为阻流时，充型

14、较平稳。4.7设计内浇道基本原则有哪些？内浇道在铸件上的位置和数目应服从所选定的凝固顺序或补缩方法。 方向不要冲着细小砂芯、型壁、冷铁和芯撑，必要时采用切线引入。 内浇道应尽量薄，薄的内浇道的可降低内浇道的吸动区，有利于横浇道阻渣，减少进入初期渣的可能性，减轻清理工作量， 对薄铸件可用多浇道的浇注系统实现补缩。 内浇道避免开设在铸件品质要求很高的部位，以防止金相组织粗大。 为了使金属液快速而平稳地充型，有利于排气和除渣，各个内浇道中的金属流向应力求一致，防止金属液在型内碰撞，流向混乱而出现过度紊流。 尽量在分型面上开设内浇道，使造型方便。 对收缩大易形成裂纹的合金铸件，内浇道的设置应尽量不阻碍

15、铸件的收缩。4.8顶注式浇注系统中常用哪些几种形式？它们各自适用于哪些铸件？ 以浇注位置为其准，内浇道设在铸件顶部的，称为顶注式浇注系统。 简单式：用于要求不高的简单小件。 楔形式：浇道窄而长，断面积大，适用于薄壁容器类铸件。 压边式：金属液经压边窄缝进入型腔，充型慢，有一定补缩和阻渣作用。多用于中、小型各种厚壁铸铁件。 雨淋式：金属液经型腔顶部许多小孔（内浇道）流入，比其他顶注式对型腔冲击力小。适用于要求较高的筒类铸件。 搭边式：自上而下导入金属液，避免直接冲击型的侧壁。适用于湿型铸造薄壁铸件。4.10 底注式浇注系统中常用哪几种形式？它们各自适用于哪些铸件？以浇注位置为其准，内浇道设在铸件

16、底部的，称为底注式浇注系统。a) 底注式(基本形)浇注系统：适用于容易氧化的非铁合金铸件和形状复杂、要求高的各种黑色铸件。b) 牛角式(horn gate)：用于各种铸齿齿轮和有砂芯的盘形铸件。c) 底雨淋式：适用于内表面质量要求高的筒类铸件等。4.11为什么很高大的铸件多使用阶梯式浇注系统？在铸件不同高度上开设多层内浇道的称为阶梯式浇注系统。阶梯式浇注系统具有以下优点：金属液首先由最底层内浇道充型，随着型内液面上升，自下而上地、顺序地流经各层内浇道，因而充型平稳，型腔内气体排出顺利；充型后，上部金属液温度高于下部，有利于顺序凝固和冒口的补缩，铸件组织致密；易避免缩孔、缩松、冷隔及浇不足等铸造

17、缺陷，利用多内浇道，可减轻内浇道附近的局部过热现象。正因为阶梯式浇注系统这些优点，能较可靠地控制浇注顺序，并获得有利的金属温度分布，所以很高大的铸件多使用阶梯式浇注系统。4.14设计阶梯式浇注系统应注意防止哪两种不良现象出现？怎样防止？造型复杂，有时要求几个水平分型面，要求正确的计算和结构设计，否则，容易出现上下各层内浇道同时进入金属液的“乱浇”现象。 底层进入金属液过多，形成下部温度高的不理想的温度分布。首先工艺上要进行正确的计算和结构设计，也可根据不同的铸件结构采用不同类型的阶梯式浇注系统：如多直浇道的阶梯式、用塞球法控制的阶梯式、控制各组元比例的阶梯式和带缓冲或反直浇道的阶梯式。4.15

18、什么叫“恒压等流量”浇注系统？恒压等流量浇注系统是强封闭式浇注系统，恒压是有足够大的浇口杯，使各层铸件的内浇道在充型时保持恒定的压力，等流量是使各个内浇道流量相等，实现各层铸件的同时充型，同时充满。4.17铸钢件的浇注系统有哪些特点？（相对于铸铁件）铸钢熔点高，流动性差，收缩大，易氧化，而且夹杂物对铸件力学性能影响严重，多使用底注浇包，要求浇注系统结构简单、截面积大，使充型快而平稳，流股不宜分散，有利于铸件的顺序凝固和冒口的补缩，不阻碍铸件的收缩。4.18非铁合金（特别是铝合金）的浇注系统有何特点？非铁合金包括铝镁合金、铜合金等，铝合金密度小、熔点低、容积热容量小而热导率大，化学性质活泼、极易

19、氧化和吸收气体。浇注系统的设计应注意发挥冷铁、冒口的作用，要求有较大的纵向温度梯度，合金在浇注系统中流动平稳，不产生涡流、喷溅，以近乎层流的方式充型。适合应用开放式的底注浇注系统。5.1常用的冒口种类有哪些？冒口的功用是什么？P302冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在铸件成形时被给金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。常用的冒口种类有圆柱形、球顶圆柱形、长（腰）圆柱形、球形及扁球形等。冒口功用是：储存金属液，在铸件形成时补给金属；防止缩孔、缩松；排气和集渣等。5.2为什么说通用冒口可以用于各种合金铸件？P302通用冒口适用于所有合金铸件，它遵守顺序

20、凝固的基本条件： 冒口凝固时间不小于铸件（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收缩，补偿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，扩张角向着冒口。5.3哪些铸铁件可以用自补缩冒口、而不遵守顺序凝固条件？自补缩冒口有如下类型：浇注系统当冒口，压力冒口，控制压力冒口，无冒口补缩。应用范围如下： 铸型强度高，模数小于2.5，严格控制浇注温度范围可使用压力冒口； 铸型强度低，模数小于0.48，薄壁的铸铁件，冒口颈很小，可用浇注系统兼起直接实用冒口的作用。 铸型强度低， Mc=0.482.5cm的球墨铸铁件可使用控制压力冒口。 铁液冶金质量好、球铁

21、件平均模数在2.5以上、使用强度高、刚性大的铸型的铸件可使用无冒口补缩法。5.4确定通用冒口位置的基本原则有哪几条？P303 冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁。 冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。 对低处的热节增设补贴或使用冷铁，造成补缩的有利条件。 冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防组织粗大降低强度。 冒口位置不要选在铸造应力集中处，应注意减轻对铸件的收缩阻碍，以免引起裂纹。 尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件。 冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，零件外观好。 不同高度上的冒口应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。 5.5冒口区和末端作用区是怎样形成的？P303 冒口作用区和

22、末端区长度之和为冒口的有效补缩距离，它是确定冒口数目的依据。它与铸件结构、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的高低等多种因素有关。距离冒口底部2倍铸件壁厚的长度为冒口区，距离冒口底部2.5倍铸件壁厚的长度为末端作用区。冒口在此区哉内发挥补缩作用。 5.6外冷铁是怎样影响冒口补缩距离（补缩范围）的？P306 外冷铁安放在冒口之间，相当于在铸件中间增加了激冷端，使冷铁两端向着两个冒口方向的温度梯度扩大，形成两个冷铁末端区，可以显著地增大冒口补缩距离或补缩范围；外冷铁置于板或杆件末端时，会便铸件末端区长度略有增加；用多边布置多块外冷铁的方法查以大大延长冷铁末端区的长度，从而增大冒口的补缩距

23、离。总之，通过放置外冷铁，改变温度梯度，延长末端区，从而增加补缩距离。 5.16为什么说，铸件越薄越要注重补缩？根据何在？P319 铸件越薄，模数越小,冷却速度越大，铸铁的液态收缩、体积膨胀和二次收缩值也越大，需要安放冒口补缩。因此说，铸件越薄越要注重补缩。5.18铸铁件有几种冒口可供选用？它们应用的条件是什么？P321-326铸铁件可采用四种实用冒口。 压力冒口：要求铸型强度高，模数小于2.5，严格控制浇注温度范围； 浇注系统当冒口：铸型强度低，模数小于0.48，薄壁的铸铁件，冒口颈很小，可用浇注系统兼起直接实用冒口的作用。 控制压力冒口：铸型强度低， Mc=0.482.5cm的球墨铸铁件。 无冒口补缩法：要求铁液冶金质量好、球铁件平均模数在2.5以上、使用强度高、刚性大的铸型、要求低温快速浇注、采用小的扁薄内浇道，分散引入金属、设明出气孔。5.19压力冒口和浇注系统当冒口为何可以用同一设计原理和方法？P320-321压力冒口的设计原理是安放冒口只补给铸件的液态收缩，冒口颈在液态收缩终止或体积膨开始时，及时冻结，利用高强度铸型在共晶膨胀时形成内压，迫使液体流向缩孔