材料成型工艺基础复习题

1、名词解释铸造：将液态金属浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中冷却后获得铸件的方法。热应力：在凝固冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。收缩：铸件在液态、凝固态和固态的冷却过程中所发生的体积缩小的现象，合金的收缩一般用体收缩率和线收缩率表示。金属型铸造：用重力浇注将熔融金属注入金属铸型而获得铸件的方法。流动性：熔融金属的流动能力，近于金属本身的化学成分、温度、杂质含量及物理性质有关，是熔融金属本身固有的性质。填空题手工造型的主要特点是（适应性强）（设备简单）（生产准备时间短）和（成本低），在（成批）和（大量）生产中采用机械造型。常用的特种铸造方法有（熔模铸造）（金属型铸造）（压力铸造

2、）（低压铸造）和（离心铸造）。铸件的凝固方式是按（凝固区域宽度大小）来划分的，有（逐层凝固）（中间凝固）和（糊状凝固）三种凝固方式。纯金属和共晶成分的合金是按（逐层）方式凝固。铸造合金在凝固过程中的收缩分三个阶段，其中（液态收缩和凝固收缩）是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而（固态）收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。铸钢铸造性能差的原因主要是（熔点高，流动性差）和（收缩大）。影响合金流动性的内因有（液态合金的化学成分），外因包括（液态合金的导热系数）和（黏度和液态合金的温度）。铸造生产的优点是（成形方便）（适应性强）和（成本低），缺点是（铸件力学性能较低）（铸件质量不够稳定）和（废品率高）。是

3、非题铸造热应力最终的结论是薄壁或表层受拉。错铸件的主要加工面和重要的工作面浇注时应朝上。错冒口的作用是保证铸件的同时冷却。错铸件上宽大的水平面浇注时应朝下。对铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂零件的毛坯。错收缩较小的灰铸铁可以采用定向（顺序）凝固原则来减少或消除铸造内应力。错相同的铸件在金属型铸造时，合金的浇注温度应比砂型浇注时低。错压铸由于熔融金属是在高压下快速充型，合金的流动性很强。对铸件的分型面应尽量使重要的加工面和加工基准面在同一砂箱内，以保证铸件精度。对采用震击紧实法紧实砂型时，砂型下层的紧实度小于上层的紧实度。错由于压力铸造具有质量好、效率高、效益好等优点，目前大量应用于黑色

4、金属的铸造。错熔模铸造所得铸件的尺寸精度高，而表面光洁度较低。错金属型铸造主要用于形状复杂的高熔点难切削加工合金铸件的生产。错选择题形状复杂的高熔点难切削合金精密铸件的铸造应采用（B）A 金属型铸造 B 熔模铸造 C 压力铸造2、铸造时冒口的主要作用是（B）A 增加局部冷却速度 B 补偿热态金属，排气及集渣 C 提高流动性3、下列易产生集中缩孔的合金成分是（C）A 0.77%C B 球墨铸铁 C 4.3%C4、下列哪种铸造方法生产的铸铁不能进行热处理，也不适合在高温下使用（B）A 金属型铸造 B 压力铸造 C 熔模铸造5、为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（B）A 顺序凝固 B 同时凝固

5、C 内浇口开在厚壁处6、直浇口的主要作用是（A）A 形成压力头，补缩 B 排气 C 挡渣7、在各种铸造方法中，砂型铸造对铸造合金种类的要求是（C）A 以碳钢、合金钢为主 B 以黑色金属和铜合金为主 C 能适用于各种铸造合金10、制造模样时，模样的尺寸应比零件大一个（C）A 铸件材料的收缩量 B 机械加工余量 C 铸件材料的收缩量+机械加工余量11、下列零件适合于铸造生产的有（A）A 车窗上进刀手轮 B 螺栓 C 自行车中轴12、普通车床床身浇注时，导轨面应（B）A 朝上 B 朝下 C 朝左侧13、为提高合金的流动性，生产中常采用的方法是（A）A 适当提高浇注温度 B 加大出气口 C 延长浇注时

6、间14、浇注温度过高时，铸件会产生（B）A 冷隔 B 粘砂严重 C 夹杂物15、金属型铸造主要适用于浇注的材料是（B）A 铸铁 B 有色金属 C 铸钢五、综合分析题1、何谓合金的充型能力？影响充型能力的主要因素有哪些？答：液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力影响因素有：1）合金的流动性2）铸型的充型条件3）浇注条件4）铸件结构等。2、合金的充型能力不好时，易产生哪些缺陷？设计铸件时应如何考虑充型能力？答：合金的充型能力不好时：1）在浇注过程中铸件内部易存在气体和非金属夹杂物；2）容易造成铸件尺寸不精确，轮廓不清晰；3）流动性不好，金属液得不到及时补充，易产生缩孔和缩松缺陷。3、

7、为什么对薄壁铸件和流动性较差的合金，要采用高温快速浇注？答：适当提高液体金属或合金的浇注温度和浇注速度能改善其流动性，提高充型能力，因为浇注温度高，浇注速度快，液态金属或合金在铸型中保持液态流动的能力强。因此对薄壁铸件和流动性较差的合金，可适当提高浇注温度和浇注速度以防浇不足或冷隔。4、缩孔和缩松产生原因是什么？如何防止？答：缩孔和缩松产生的原因是铸件设计不合理，壁厚不均匀，浇口和冒口开设的位置不对或冒口太小；浇注铁水温度太高或铁水成分不对，收缩率大等。主要原因是液态收缩和凝固收缩所致。 防止方法1）浇道要粗而短； 2）采用定向凝固原则； 3）铸造压力要大； 4）铸造时间要适当延长； 5）合理

8、确定铸件的浇注位置、内浇口位置及浇注工艺。5、什么是定向凝固原则和同时凝固原则？如何保证铸件按规定凝固方式进行凝固？答：定向凝固（也称顺序凝固）就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，在远离冒口的部位安放冷铁，使铸件上远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固。同时凝固就是从工艺上采取各种措施，使铸件各部分之间的温差尽量减小，以达到各部分几乎同时凝固的方法。控制凝固方式的方法：1）正确布置浇注系统的引入位置，控制浇注温度、浇注速度和铸件凝固位置； 2）采用冒口和冷铁； 3）改变铸件的结构； 4）采用具有不同蓄热系数的造型材料。6、哪类合金易产生缩孔？哪类合金易产生缩松？如何促进缩松向缩孔转

9、化？答：逐层凝固的合金倾向于产生集中缩孔，如纯金属和共晶合金。糊状凝固的合金倾向于产生缩松，如结晶温度范围宽的合金。 促进缩松向缩孔转化的方法：1）提高浇注温度，合金的液态收缩增加，缩孔容积增加； 2）采用湿砂造型，湿型比干型对合金的激冷能力大，凝固区域变窄，使缩松减少，缩孔容积相应增加； 3）凝固过程中增加补缩压力，可减少缩松而增加缩孔。12、下列铸件大批量生产时，采用什么铸造方法最佳？铝活塞；汽缸套；汽车喇叭；缝纫机机头；汽轮机叶片；车床床身；大模数齿轮滚刀；带轮及飞轮；大口径铸铁管；发动机缸体。13、图示两种结构应选择哪一个？为什么？答：a 选右边的图，因为第二种铸件设计的分型面是平面B

10、选第二种结构，因为第二种铸件设计的凸台结构不妨碍起模，造型工序简化C选第二种结构，因为其内腔是开放的，可自带型芯直接铸出，不需再制造型芯D选第二种结构，因为第二种铸件内腔侧面的凹槽、凸台的设计有利于取模，尽量避免不必要的型芯和活块。14、图示铸件结构各有何缺点？应如何改进设计？答：a，设计忽略了分型面尽量平直的要求，在分型面上增加的了外圆，结果必须采用挖沙造型，将最大截面放在上面，便可采用简单的蒸馍造型了。b，远设计内腔因出口直径缩小，需采用型芯，讲内腔最大直径D通到底，就可以采用自带型芯形成的内腔。c，原设计铸件各部分壁厚相差过大，壁厚处会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时形成缩孔。讲孔通

11、到地，及壁厚就可均匀，减少缺陷。d，原设计为空心球体，型芯取不出来，应在分型面上增加两个工艺孔，编曲型芯的安放和取出。e，原设计壁厚差别过大。f，法兰尺寸大于立壁直径，不便于整模造型，将上面法兰尺寸设计成与立壁直径相同即可。附录资料：不需要的可以自行删除超宽超深地下连续墙施工工艺一、概述武林广场站位于杭州市中心广场武林广场东北角，是地铁1号线与3号线的换乘车站，车站长161.75m，标准段宽36.6 m,底板埋深约26.4m, 车站为地下三层四柱五跨三层结构，采用盖挖逆作法施工。车站围护结构采用1200mm厚地下连续墙，墙幅宽度为6.0m，深度为48m左右，十字钢板接头形式，单幅钢筋笼重约70

12、t，设计要求进入中风化岩0.5m。二、工法特点地下连续墙工法问世以来，迅速的占有了广阔的市场，地下连续墙工法主要有以下几方面的优点。1、施工时振动小，噪声低，非常适于在城市施工；2、墙体刚度大，用于基坑开挖时，极少发生地基沉降或塌方事故；3、防渗性能好；4、可以贴近施工，由于上述几项优点，我们可以紧贴原有建筑物施工；5、可用于逆作法施工；6、适用于多种地基条件；7、可用作刚性基础；8、占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益；9、功效高、工期短，质量可靠。当然，所有的事物都有两面性，地连墙工法也存在以下缺点：1、在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层

13、和超硬岩石等），施工难度很大；2、如果施工方法不当或地质条件特殊，可能出现相邻槽段不能对齐和漏水的问题。3、地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其他方法的费用高；4、在城市施工时，废弃泥浆的处理比较麻烦。三、施工方法及操作控制要点1、施工优化控制的要点1.1 地下连续墙一般宽为6m，墙厚1.2m属于超宽地连墙，在施工技术方面还不是很成熟，机械方面相应的成槽机、反力箱、大型起重设备等的应用都是经过反复计算在经济安全的前提下确定的。1.2 在成槽过程中机械自身的垂直控制系统1.3 由于采用十字钢板对刷壁造成一定难度，在经过研究后采用在成槽机抓斗上安装侧铲进行刷壁然后再用钢刷刷壁器进行刷壁。1.4

14、在地连墙施作过程中要穿越承压水层，为防止开挖过程中承压水绕流，在地连墙内预埋注浆管，在地连墙全部达到强度后进行墙趾注浆1.5 本工程反力箱放置深度达到4352m，混凝土浇筑时间也长达8小时左右，反力箱自重、混凝土的握裹力和土体的摩擦力极大，为顺利拔出反力箱在混凝土浇筑完34小时后，先用液压油顶对其进行松动，在混凝土初凝后在进行起拔。2、关键工序施工方法及控制要点2.1 道路硬化因地下连续墙施工过程中，成槽机械及吊运钢筋笼的大型履带式起重机需要在场地内来回行走，我单位根据以往的经验并结合本工程的实际情况，对结构内侧及导墙外侧1m的范围内浇筑30cm厚C20钢筋混凝土路面，配筋采用16的螺纹钢横向

15、间距200 mm、纵向200mm，双层双向布置，并与导墙筑成一体。2.2 导墙的施工导墙采用钢筋混凝土结构，壁厚20cm，配筋为单层双向14200mm，导墙净宽1250mm，导墙应和附近路面一体浇捣.导墙沟（放坡比为1:0.5）采用挖掘机开挖，人工配合修整清底，导墙开挖好一段后，在沟槽底按地连墙尺寸制作木模，架立模板，经测量检查位置符合规范偏差要求后，进行C20混凝土灌筑，泵送入仓。如果导墙施作过程中遇到障碍物、软弱地层或其它废弃管线导致开挖深度过大，则可把导墙加深以满足施工要求。导墙施工工艺流程图见下图。平整场地测量定位挖 槽绑扎钢筋浇 灌 砼支立模板拆 模设横支撑 导墙施工工艺流程图导墙施

16、工注意要点A. 在导墙施工全过程中，保持导墙沟内不积水。B. 横贯或靠近导墙沟的废弃管道需封堵密实，以免成为漏浆通道。C. 导墙沟侧壁土体是导墙浇捣混凝土时的外侧土模，防止导墙沟宽度超挖或土壁坍塌。D. 现浇导墙分段施工，水平钢筋应预留连接钢筋与邻接段导墙的水平钢筋相连接。E. 必须保证导墙的内净宽度尺寸与内壁面的垂直精度达。F. 导墙立模结束之后，应对导墙放样成果进行最终复核。G. 导墙混凝土强度达到50时，方可进行成槽作业，在此之前禁止车辆和起重机等重型机械靠近导墙。2.3泥浆制备与管理泥浆在地下连续墙成槽过程中起到护壁作用，泥浆护壁是地下连续墙施工的基础，其质量好坏直接影响到地下连续墙的

17、质量与施工安全，泥浆系统工艺流程见下图。新鲜泥浆贮存施 工 槽 段新鲜泥浆配制加料拌制再生泥浆回收槽内泥浆净化泥浆劣化泥浆再生泥浆贮存振动筛分离泥浆沉淀池分离泥浆旋流器分离泥浆粗筛分离泥浆劣化泥浆废弃处理净化泥浆性能测试泥浆系统工艺流程图A. 泥浆配合比根据地质条件，泥浆采用膨润土制备，泥浆配合比如下：（每立方米泥浆材料用量Kg）膨润土:80 纯碱:4 水:950 CMC:5上述配合比在施工中根据试验槽段及实际情况可进行适当调整。泥浆制备的性能指标如下泥浆性能新配制循环泥浆废弃泥浆检验方法比重（g/cm3）1.06-1.081.151.35比重法粘度（s）25-303560漏斗法含砂率（%）4

18、711洗砂瓶PH值8-9814PH试纸泥浆配制的方法见下图“泥浆配制流程图”。原 料 试 验称 量 投 料CMC和纯碱加水搅拌5分钟膨润土加水冲拌5分钟混合搅拌3分钟泥浆性能指标测定溶胀24小时后备用泥浆配制流程图B. 泥浆储存泥浆储存采用半埋式砖砌泥浆池储存。C. 泥浆循环泥浆循环采用3LM型泥浆泵输送，4PL型泥浆泵回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路。D. 泥浆的分离净化在地下墙施工过程中，因为泥浆要与地下水、泥土、砂石、混凝土接触，其中难免会混入细微的泥沙颗粒、水泥成分与有害离子，必然会使泥浆受到污染而变质。因此，泥浆使用一个循环之后，要对泥浆进行分离净化，提高泥浆的重复使用率。槽内回

19、收泥浆的分离净化过程是：先经过土碴分离筛，把粒径大于10mm的泥土颗粒分出来，防止其堵塞旋流除碴器下泄口，然后依次经过沉淀池、旋流除碴器、双层振动筛多级分离净化，使泥浆的比重与含砂量减小，如经第一循环分离后的泥浆比重仍大于1.15，含砂量仍大于4%，则用旋流除碴器和双层振动筛作第二、第三循规蹈矩环分离，直至泥浆比重小于1.15，含砂量小于4%为止。E. 泥浆池设计泥浆池容量设计（以成槽开挖宽度6m计）地下墙的标准槽段挖土量：V1=长6m深47m厚1.2m=339m3新浆储备量：V2=V180%=271m3泥浆循环再生处理池容量：V3=V11.5=509m3砼灌筑产生废浆量：V4=6m4m1.2

20、m =29m3泥浆池总容量：VV3+V4=538m32.3 连续墙成槽施工成槽是地连续墙施工的关键工序，成槽约占地下连续墙工期的一半，因此提高成槽的效率是缩短工期的关键。同时，槽壁形状决定墙体的外形，所以成槽的精度和质量是保证地下连续墙质量的关键，单元槽段之间的接头尽量避免设在转角处。A. 成槽施工连续墙施工采用跳槽法，施工根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定出首开幅和闭合幅，保证成槽机挖土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直，部分槽段采取两钻一抓。成槽后用超声波检测仪检查成槽质量。在成槽过程中，严格控制抓斗的垂直度和平面位置，在开挖槽段时，操作手要仔细观察成槽机的监测系统，当X，Y轴任一方

21、向偏差超过允许值时，立即进行纠偏，抓斗贴基坑侧导墙入槽，机械操作要平稳,抓斗出入导墙口时要轻放慢提，防止泥浆掀起波浪，影响导墙下面和后面的土层稳定,并及时补入泥浆，维持槽段中泥浆液面稳定。成槽施工见下图“成槽施工图”。成槽施工图： B. 成槽注意事项及操作要领a根据设计图纸确定的地连墙位置，在导墙顶面上测量放线并按编号分段。b将抓斗就位，就位前要求场地平整坚实，以满足施工垂直度要求，吊车履带与导墙垂直，抓斗要对准导墙中心线,为减少抓斗施工的循环时间，提高功效，每台成槽机配置2台短驳车，将泥渣运至堆料场暂存。c成槽垂直度控制是关键，成槽施工中注意观察车载测斜仪器图形，发现偏斜随时采用纠偏导板来纠

22、偏，遇到严重不均匀的地层，或纠偏困难的地层时，回填槽孔，重新挖掘。d边开挖边向导墙内泵送泥浆，保持液面在导墙顶面下30cm-50cm，挖槽过程中随着孔深的向下延伸，要随时向槽内补浆，使泥浆面始终位于泥浆面标高，直至成槽完成。e灌筑砼前，要测定泥浆面下1m及槽底以上1m处泥浆比重和含砂量，若比重大于1.20，则采取置换泥浆清孔，成槽后沉淀30分钟，然后用抓斗直接捞渣清淤。f为避免对新浇槽段的混凝土产生扰动，开挖采取跳槽施工。g成槽过程中，导杆应垂直槽段，抓斗张开，照准标志徐徐入槽抓土，严禁迅速下斗，快速提升，以防破坏槽壁和坍塌，垂直度应控制在设计要求之内，抓斗挖出土直接卸到自卸车上，转运到堆土场

23、。随着开挖深度增加，连续不断向槽内供给新鲜泥浆，保证泥浆高度，各项泥浆指标要符合技术要求，使泥浆起到良好的护壁作用，防止槽壁坍塌，在遇到含砂量较大的土层，槽壁易塌时，注意加大泥浆比重，适当加入加重剂，当接近槽底时，放慢开挖速度，仔细测量槽深，防止超挖和欠挖。h挖槽机操作要领抓斗出入导墙口时要轻放慢提，防止泥浆掀起波浪，影响导墙下面、后面的土层稳定。不论使用何种机具挖槽，在挖槽机具挖土时，悬吊机具的钢索不能松驰，定要使钢索呈垂直张紧状态，这是保证挖槽垂直精度必需做好的关键动作。挖槽作业中，要时刻关注测斜仪器的动向，及时纠正垂直偏差。单元槽段成槽完毕或暂停作业时，即令挖槽机离开作业槽段。C. 成槽

24、开挖精度槽段开挖精度表项目允许偏差检验方法槽段厚度10mm5m精密钢尺墙体垂直度L/300超声波测斜仪槽段长度50mm超声波测斜仪墙顶中心线允许偏差30mm全站仪2.5 刷壁施工成槽完成后在相邻一幅已经完成地下墙的接头上必然有黏附的淤泥，如不及时清除会产生夹泥现象，造成基坑开挖过程中地下墙渗水，为此必须采取刷壁措施，首先采用成槽机上的侧铲进行清除，然后采用刷壁器，用吊车吊入槽内紧贴接头混凝土面上下刷2-3遍，认真仔细地清刷干净，清刷应在清槽换浆前进行，使新老混凝土接合处干净，确保砼密实。成槽完成后利用履带吊，起吊专用的刷壁器，在接头上上下反复清刷，确保接头干净，防止渗漏水现象的发生。十字钢板接

25、头刷壁器及施工2.4 清底换浆清槽先采用泵吸反循环法清底，而后采用导管吸泥浆，循环清底，确保清槽质量，清底后槽底泥浆比重小应于1.20，沉渣厚度不大于100mm。 清槽结束后1h，测定槽底沉淀物淤积厚度不大于10cm，槽底0.5-1.0cm处泥浆密度不大于1.2为合格。在清底换浆全过程中，控制好吸浆量和补浆量的平衡，不能让泥浆溢出槽外或让浆面落低到导墙顶面以下30厘米，清槽结束后，需请监理工程师检验槽深和泥浆比重，合格后方可下钢筋笼。2.5 钢筋笼施工钢筋笼根据地下连续墙墙体设计配筋和单元槽段的划分来制作。钢筋笼制作在专门搭设的加工平台上进行，拟搭设50m7.5m的一个加工平台，且保证平台面水

26、平，四个角成直角，并在四个角点作好标志，以保证钢筋笼加工时钢筋能准确定位，钢筋间距符合规范和设计的要求。钢筋笼施工要点A.纵向钢筋的底端50cm范围内稍向内侧弯折以避免吊放钢筋笼时擦伤槽壁，但向内侧弯折的程度不影响浇灌混凝土的导管插入。B.在密集的钢筋中预留出导管仓位置，以便于灌筑水下混凝土时插入导管，同时周围增设箍筋和连接筋进行加固。为防止横向钢筋有时会阻碍导管插入，钢筋笼制作时把主筋放在内侧，横向钢筋放在外侧，槽段的每幅预留两个砼浇注的导管通道口，两根导管相距23m，导管距两边11.5m，每个导管口设4根通长的16mm导向筋，以利于砼灌筑时导管上下顺利。A. 预埋件控制a钢板预埋件支撑在基

27、坑开挖时架设在预埋钢板焊接后的钢牛腿上。支撑预埋钢板尺寸为1300mm1300mm和1000mm1000mm两种，壁厚20mm， b接驳器预埋件地下连续墙施工在连续墙钢筋笼加工时预埋连续墙与内衬墙连接钢筋，连续墙与混凝土围檩钢筋，钢筋接头均采用接驳器连接方式连接。由于接驳器及预埋筋位置要求精度高，在钢筋笼制作过程中，根据吊筋位置，测出吊筋处导墙高程，确定出吊筋长度，以此作为基点，控制预埋件位置。在接驳筋后焊一道水平筋，以便固定接驳筋，水平筋与主筋间通过短筋连接。接驳器或预埋筋处钢筋笼的水平筋及中间加设的固定水平筋按3%坡度设置，以确保接驳器及预埋筋的预埋精度。c钢筋笼与十字钢板的连接地下连续墙墙幅间采用十字钢板接头止水，十字钢板厚10mm,与钢筋笼采用焊接连接，地下连续墙钢筋笼与十字钢板连接见下图。地下连续墙钢筋笼与十字钢板连接图2.6钢筋笼吊装钢筋笼起吊采用280T履带吊作为主吊，150T履带吊做副吊（吊车距槽口边不小于2.5m），直立后由280T履带吊车吊入槽内，在入槽过程中，缓缓放入，不得高起猛落，强行放入，并在导墙上提前标出钢筋笼顶标高及槽段位置线，确保预埋件位置准确，钢筋笼起吊见下图“钢筋