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1、2023-2023 学年第一学期铸造工艺学试题A 卷、选择题1 .为了消退铸造热应力，在铸造工艺上应保证B A.挨次定向凝固 B.同时凝固 C.内浇口开在厚壁处2 .直浇口的主要作用是AA.形成压力头，补缩 B.排气 C.挡渣3 .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.能适用各种铸造合金4 .由于C在结晶过程中收缩率较小，不简洁产生缩孔、缩松以及开裂等缺陷，所以应 用较广泛。A.可锻铸铁 B.球墨铸铁 C.灰铸铁5 .灰口铸铁适合于制造床身、机架、底座、导轨等构造，除了铸造性和切削性优良外，还 由于BA.抗拉强度好 B.抗压强
2、度好6 .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7 .以下零件适合于铸造生产的有A A.车床上进刀手轮 B.螺栓8 .一般车床床身浇注时，导轨面应当B A.朝上 B.朝下9 .为提高合金的流淌性，生产中常承受的方法A A.适当提高浇注温度 B.加大出气口10 .浇注温度过高时，铸件会产生B A.冷隔 B.粘砂严峻C.冲击韧性好C.自行车中轴C.朝左侧C.延长浇注时间C.夹杂物二、填空题1 .侵入性气孔的形成条件是当金属-铸型界面上气体压力p 气金属液外表包括外表张力在内的反压力三p，机械粘砂的形成条件是铸型中某个部位受到
3、的金属液的压力P 金渗入临界压力02 .“铸造收缩率“K=LMLJ100%;起模斜度是指 LJ为了便利起模，在模样、芯盒的出模方向留有确定斜度，以免损坏砂型或砂芯，这个斜度， 称为起模斜度。23223 .高岭土的化学式是Al O ?2SiO ?2H 。;膨润土的化学式是23222Al O ?4SiO ?H O?nH O。它们的晶体都是晶层排列构造的硅酸盐,其晶体构造中都包含着铝氧四周体晶片 和铝氧八面体晶片两种根本构造单位，不同的是高岭土由高岭石组组成，而膨润土由蒙脱石组矿物组成。高岭土晶层结合力较强，水不能进入晶层间,所以 粘结性较小。4 .铸件的凝固方式是按凝固区域宽度大小来划分的，有逐层
4、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易按逐层凝固方 式凝固。5 .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收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本缘由，而固态收缩收缩是铸件 产生变形、裂纹的根本缘由。6 .铸钢铸造性能差的缘由主要是熔点高，流淌性差和收缩大。7 .影响合金流淌性的主要因素是液态合金的化学成分。8 .铸造生产的优点是成形便利、适应件强和本钱较低。缺点是铸件力学性能较低：铸件质量不够稳定、 和废品率曷 0三、推断题错1.铸件的主要加工面和重要的工作面浇注时应朝上。错2.冒口的作用是保证铸件同时冷却。对3.铸件上宽大的水平面浇注时应朝下。对4.铸铁的
5、流淌性比铸钢的好。错5.铸造生产特别适合于制造受力较大或受力简洁零件的毛坯。错6.收缩较小的灰铁铸件可以承受定向挨次凝固原则来削减或消退铸造内应力。错7.一样的铸件在金属型铸造时，合金的浇注温度应比砂型铸造时低。对8.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。错9.承受震击紧实法紧实型砂时，砂型下层的紧实度小于上层的紧实度。错10.由于压力铸造有质量好、效率高、效益好等优点，目前大量应用于黑色金属的 铸造。四、简答题1 .阐述用湿型砂铸造时消灭水分迁移现象时，其传热、传质有何特征？答：1热通过两种方式传递，一是通过温度梯度进展导热，未被吸取的热通过干砂区传导 至
6、蒸发界面使水分汽化；二是靠蒸汽相传递。蒸汽的迁移依靠于蒸汽的压力梯度。2干砂区的外侧为蒸发界面及水分分散区，没有温度梯度。3铸件外表温度与干砂区的厚度及蓄热系数有关。2 .湿型砂中为何常参与煤粉？它能起到哪些作用？在铸钢件生产中是否需要参与煤粉？为 什么？答：1.煤粉的作用：在铁液的高温作用下，煤粉产生大量复原性气体，防止金属液被氧化，并使铁液外表的氧化铁复原，削减了金属氧化物和造型材料进展化学反响 的可能性。1） 煤粉受热形成的半焦充填堵砂型外表颗粒间的孔隙，使金属液不能渗入。2） 煤粉受热后变成胶质体，具有可塑性，可以缓冲石英颗粒在该温度区间因受热而形成膨胀应力，从而可以削减因砂型受热膨胀
7、而产生的铸件缺陷。3） 煤粉在受热时产生的碳氢化物挥发分在 6501000C高温下与复原性气氛中发生像热解而在金属和铸型界面析出一层带有光泽的碳，成为光亮碳，这层光泽碳阻挡了型砂与铁液的界面反响，而且也使型砂不易被金属 液所润湿，对防止机械粘砂有更加显著的作用。2 .铸钢件湿砂型不能加煤粉的缘由为了防止铸件增碳，铸钢件湿型砂中不能含有煤粉和煤粉烧损的残留物。3 .在壳型、壳芯生产和浇注时，常会消灭那些问题？答：壳芯砂常用酚醛树脂作粘结剂、用乌洛托品CH26N4作硬化剂，在壳型、壳芯生产中，常会消灭脱壳、起模时壳裂开、外表疏松、外表变形和翘曲、强度低、夹层等； 而在浇注时产生的问题有：容让性、溃
8、散性问题，浇注时型、芯裂开，铸件产生桔皮面、气孔，皮下气孔，铸件外表粗糙粘砂等问题。4 .什么是分型面？选择分型面时应遵循什么原则？答：分型面是指两半铸型相互接触的外表。在选择铸型分型面时应考虑如下原则：（1） 分型面应选在铸件的最大截面上，并力求承受平面。（2） 应尽量削减分型面的数量，并尽量做到只有一个分型面。（3） 应尽可能削减活块和型芯的数量，留意削减砂箱高度。（4） 尽量把铸件的大局部或全部放在一个砂箱内，并使铸件的重要加工面、工作面、加工基准面及主要型芯位于下型内。5 .为什么对砂芯进展分级？生产上一般怎样划分？答：砂芯主要用来形成铸件的内腔、孔洞和凹坑等局部，在浇注时，它的大局部
9、外表被液态金属包围，经受铁液的热作用、机械作用都较猛烈，排气条件也差，出砂、清理困难， 因此对芯砂的性能要求比型砂高。为了便于合理选用砂芯用芯砂的粘结剂和有利芯砂治理， 依据砂芯外形特征及在浇注期间的工作条件以及产品质量的要求，生产上将砂芯分为 5 级。6 .合格的湿型砂应具备的主要性能有哪些？答：良好的成形性：包括良好的流淌性、可塑性和不粘模性；足够的强度：包括常温湿强 度，高温强度，干强度和硬度等；确定的透气性：较小的吸湿性，较低的发气量；较高的 耐火度：较好的热化学稳定性，较小的膨率和收缩率；较好的退让性，溃散性，耐用性。 7 .阐述湿型砂铸造时铸件产生夹砂结疤的主要缘由及防治措施。答：
10、夹砂形成的主要缘由有：1铸型外表砂层受热发生膨胀，在砂层外表产生压缩应力，如砂粒不能重排列，砂型表层就会受到破坏而产生夹砂结疤。2铸型中浇入液态金属，铸型外表很薄的枯燥层后产生高水层，其强度远比湿型本体低。铸 型表层受热膨胀，产生裂纹。3夹砂结疤的程度与裂纹发生的时间有关。防止措施：1削减型砂受热后的膨胀量以削减膨胀应力和提高砂型强度，以砂型外表脱离本体而拱起。2在工艺方面实行措施28 .一般铸钢用型大多承受水玻璃砂型，请说明钠水玻璃砂型配方、制作方法及硬化机理。答：1钠水玻璃砂型的配方：目前广泛承受的CO 钠水玻璃砂，大都由纯洁的人造或自然的石英砂参与 4.5%8.0%的钠水玻璃配制而成。对
11、于质量要求高的大型铸钢件砂型芯,全部面砂或局部承受镁砂，铭铁矿砂，橄榄石砂，培砂等特种砂代替石英砂比较有利。要求具有确定的湿态强度和可塑性的，可参与1%3%的蓬润土或 3%6%的一般粘土， 或参与局部粘土砂。为改善出砂性，有的芯砂中往往还参与 1.5%的木屑，或参与 5%的石棉粉，或参与其他附加物等。3 分（2） 制作方法：钠水玻璃砂可依据配方使用各种混砂机混制。混好的砂放在 有盖的容器中，或者掩盖湿的麻袋，以免砂中的水分蒸发或与空气中的 CO2 接触。钠水玻璃砂流淌性好，可承受手工震实或微震紧实。2 分（3） 硬化机理：目前铸造生产中常用的一些硬化方法，都是参与能直接或问接影响上述反响平衡点
12、的气态、液态或粉状硬化剂，与OH 作用，从而降低pH 值，或靠失水，或靠上述两者的复合作用来到达硬化。1 分a 失水发生由液态到固态的转变：但凡能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干，吹热空气或枯燥的压缩空气，真空脱水，微波照耀以及参与产生放热反响的化合无等都可以使钠水玻璃硬化。2 分b 化学反响，形成的产物：钠水玻璃在参与酸性或具有潜在酸性的物质时，其 pH 值降低，稳定性下降，使得其水解和缩聚过程加速进展。2 分五、问答题1 .阐述应用奥赞Osann 冰式进展铸铁件浇注系统设计计算的步骤。答：通常在确定铸造方案的根底上设计浇注系统，用奥赞Osann 冶式进展铸铁件浇注系统设计计算的步骤如下：
13、1） 选择浇注系统类型封闭式、开放式、半封闭式、顶注式、中间注入式等。2） 确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属引方向；3） 打算直浇道的位置和高度。一般应使直浇道高度等于上砂箱高度，为了保证金属液能布满离直浇道最远的铸件 最高部位，铸件高点离浇口杯内液面的高度必需有一最小值 HM,称为剩余压力头，HM=H0P。4） 计算浇注时间并核算金属上升速度核算铸件最大横截面处的型内金属液上升速度。当不满足要求时，应缩短浇注时间或转变 浇注位置。5） 计算阻流截面积：依水力学公式奥赞公式计算阻流截面积S 阻。6） 确定浇口比并计算各组元截面积：浇注系统中主要组元的截面的截面积比例 关系称为浇口比。以阻流
14、截面积为基数作为 1计算其他组元的断面积。7） 绘出浇注系统图形2 .铸钢件、球铁件较易产生皮下气孔，请分析成因和防止方法。 答：一铸钢件皮下气孔的成因（1） 氢引起的皮下气孔假设钢液脱氧不好，而在金属的硬皮或氧化膜四周氢的浓度又高，则有可能发生 2H+FeOH2O+Fe的反响，生成的水就附着在生长着的晶粒上成为 气泡的核心，此后，凝固过程中析出的氢和由界面侵入的氢都向气泡核心集中，使气泡长的。气泡来不及逸出时，就成为皮下气孔。液态金属中氢含量过高的缘由主要有：1） 液中含有少量的铝，并发生反响 2A1+3H2OAl 2O3+6H2） 炉衬，铁液包未烘干，在湿型中流淌时间过长。与水蒸气发生反响
15、产生初生氢。对应的防治措施：选用的炉料，孕育剂的含铝量要低，要干净干的和没有铁锈，油 污等；削减铁液和水汽相接触地时间和量；浇铸时型内具有较强的复原气氛如型砂中参与煤粉以降低氢，氮的分压。2 分（2） 氮引起的皮下气孔当钢液浇入树脂砂型中时，含氮树脂受热快速分解出包括氨气在内的很多成分的气体，其中活性氨气在金属一铸型界面瞬间分解为初生态的N和H.当氮富集程度到达临界值时，在钢液凝固过程中，其溶解度降低，而以分子态析出，并以微小的氧化物质点气膜彳散小缩孔和型，芯外表微孔气膜生成气泡核.气泡在脱落和迁移过程中来不及逸出，被凝 固于铸件表层，形成富集氮的皮下气孔.相应的防治措施：从上述皮下气孔的形成
16、，可知留意排气和削减树脂分解的气氛与金 属界面接触时间；参与占砂质量的 2%3% 的黑色或红色氧化铁粉；严格把握氮的含量；降低砂中树脂的参与量，以及承受低氮.无氮味喃树脂等，不过树脂砂芯,砂型外表通常均要 涂敷涂料，假设涂料具有高度高温气密性，或呈烧结玻璃体，即使铸钢件承受含氮达3%甚 至 5%7% 的树脂均应当是可行的.2 分二球铁的皮下气孔实践阅历说明，镁含量是影响皮下气孔的重要因素.在一样的铸型条件下，浇入原铁液时铸 件中很少有皮下气孔，用经过球化处理的铁液浇注，铸件中就简洁消灭皮下气孔，而且铁液中假设残留镁量高，则皮下气孔严峻.有人认为界面上发生如下反应:Mg+H2OMgO+2HTMg
17、S+H2OMgO+H2ST 假设浇铸系统设计不当,铁液进入型腔不稳定，就可能既促进镁蒸气的析出，又破坏了金属氧化膜的 完整性，造成更多的气体侵入金属液内，可能引起更多的气孔.对应的防治措施：最主要的是把握铸型中的水分；其次是保证铁液平稳地布满砂型型腔;提 高浇注温度以利于气体集中，使铸件表层局部含气量降低，削减皮下气孔发生的几率；型砂中参与煤粉之类的附加物以增加铸型中气氛的复原性，延缓或降低界面上进展的某些化学反响.1 分3 .浇注系统的根本类型有哪几种？各有何特点？ 答：1.封闭式浇注系统特点：封闭式浇注系统有较好的阻渣力气，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方 便。主要缺点是：进入型腔
18、的金属液流速度高，易产生喷溅和冲砂，使金属氧化，使型内金属液发生扰动、涡流和不安静。因此，主要应用于不易氧化的各种铸铁件。对简洁氧化 的轻合金铸件，承受漏包浇注的铸钢件和高大的铸铁件，均不宜使用。4 .开放式浇注系统主要优点是进入型腔时金属液流速度小，充型平稳，冲刷李小，金属氧化轻。适用于轻合金铸件、球铁件等。漏包浇注的铸钢件也宜承受开放式浇注系统，但直浇道不能呈布满态， 以防钢水外溢，造成事故。主要缺点是，阻渣效果稍差，内浇道较大，金属消耗略多。按内浇道在铸件上的位置分为一顶注式浇注系统优点是简洁布满，可削减薄壁件浇不到、冷隔的方面的缺陷；充型后上部温度高于底部，有利于铸件自下而上的顺 序凝
19、固和冒口的补缩；冒口尺寸小，节约金属；内浇道四周受热较轻；构造简洁，易于清 除。缺点是易造成冲砂缺陷；金属液下落过程中接触空气，消灭激溅、氧化、卷入空气等 现象，使充型不平稳。易产生砂孔、铁豆、气孔和氧化夹杂物缺陷；大局部浇注时间，内 浇道工作在非漂移状态，相对地说，横浇道阻渣条件较差。二底注式浇注系统特点是充型后金属的温度分布不利于挨次凝固和冒口补缩；内浇道 四周简洁过热，导致缩孔、缩松和结晶粗大等缺陷；金属液面在上升中简洁结皮，难保证高达的薄壁铸件布满，易形成浇不到、冷隔等缺陷，金属消耗量浇道。三中间注入式浇注系统它兼有顶注式和底注式浇注系统的优缺点。由于内浇道在分型面上开设，故极为便利，
20、广为应用。适用于高度不大的中等壁厚的铸件。四阶梯式浇注系统优点是金属液首先由最低层内浇道充型，随着型内液面上升，自下而上地、挨次地流经各层内浇道。因而充型平稳，型腔内气体排出顺当。充型后，上部金属液温度高于下部，有利于挨次凝固和冒口的补缩，铸件组织致密。易避开缩孔、缩松。冷隔和浇不到等铸造缺陷利用多内浇道，可减轻内浇道四周的局部过热现象。主要缺点是：造型简洁，有时要求几个水平分型面，要求正确的计算和构造设计。4. 何谓冒口、冒口有效补缩距离？请画出铸钢板件、杆件、阶梯形铸钢件，加与不加冷铁有效补缩距离示意图。答：1设置冒口是常用的铸造工艺措施，冒口常设置在铸件的厚壁处或热节部 位，主要用于防止
21、缩孔、缩松、裂纹和变形等铸件缺陷。2 分2冒口的有效补缩距离为冒口作用区与末端区长度之和，它是确定冒口数目的依据，与铸 件构造、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的凹凸等各种因素有关，简称为冒口补缩距离。2 分5 5 分5. 铸造零件图如以以下图所示，试确定它们的浇注位置及分型面，并简要说明理由。注：将浇注位置及分型面的方案画在以以下图中，在答题纸上阐述相应的理由。（1） 伞形齿轮毛坯 ZG45板件及杆件铸钢冒口的补缩距离a板形件 b杆形件伞形齿轮毛坯 ZG45伞形齿轮毛坯的浇注位置和分型面的方案如右图所示，由轮齿面是重要的加工面，分型面 应是铸件的最大截面处。(2)卷筒 ZG45卷
22、筒 ZG45卷筒浇注位置和分型面的方案如左图所示，圆筒形铸件的重要外表是内、外圆柱 面，要求加工后金相组织均匀，无缺陷，其最优浇注位置应是内、外圆柱面呈直立状态。2023-2023 学年其次学期铸造工艺学试题B 卷、选择题1 .灰口铸铁适合于制造床身、机架、底座、导轨等构造，除了铸C.冲击韧性好 造性和切削性优良外，还由于BA.抗拉强度好 B.抗压强度好2 .为了消退铸造热应力，在铸造工艺上应保证B A.挨次定向凝固 B.同时凝固3 .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4 .以下零件适合于铸造生产的有A A.车床上进
23、刀手轮 B.螺栓5 .直浇口的主要作用是A A.形成压力头，补缩 B.排气6 .一般车床床身浇注时，导轨面应当BA.朝上 B.朝下C.内浇口开在厚壁处C.自行车中轴C.挡渣C.朝左侧7 .由于C在结晶过程中收缩率较小，不简洁产生缩孔、缩松 C.灰铸铁以及开裂等缺陷，所以应用较广泛。A.可锻铸铁 B.球墨铸铁8 .为提高合金的流淌性，生产中常承受的方法A A.适当提高浇注温度 B.加大出气口9 .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10 .浇注温度过高时，铸件会产生B A.冷隔 B.粘砂严峻二、填空题C.延长浇注时间C.铸钢C.夹杂物1 .侵入性气孔的形成条件是当金属-铸型
24、界面上气体压力p 气金属液外表包括外表张力在内的反压力三p，机械粘砂的形成条件是铸型中某个部位受到的金属液的压力P 金渗入临界压力02 .“铸造收缩率“K=LM2L 100%起模斜度是指 LJJ为了便利起模，在模样、芯盒的出模方向留有确定斜度，以免损坏砂型或砂芯， 这.个斜度，称为正模斜度。3 .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易按逐层凝固方4,铸造生产的优点是成形便利、适应性强和本钱较低。缺点是铸件力学性能较低，铸件质量不够稳定、2322和废品率图 05,高岭土的化学式是Al O ?2SiO ?2H O；膨润土的化
25、学式是Al O ?4SiO ?H O?nH O。它们的晶体都是23222晶层排列构造的硅酸盐,其晶体构造中都包含着铝氧四周体晶片 和铝氧八面体晶片两种根本构造单位，不同的是高岭土由高岭石组组成，而膨润土由蒙脱石组矿物组成。高岭土晶层结合力较强，水不能进入晶层间、所以 粘结性较小。6,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收缩是铸件产生缩孔和绵松的根本缘由，而固态收缩收缩是铸件 产生变形、裂纹的根本缘由。7.影响合金流淌性的主要因素是液态合金的化学成分。8,铸钢铸造性能差的缘由主要是熔点高，流淌性差和 收缩大。三、推断题(X)1,铸造热应力最终的结论是薄壁或表层受拉。(X)
26、2,铸件的主要加工面和重要的工作面浇注时应朝上。(V)3,铸件上宽大的水平面浇注时应朝下。(X)4,铸造生产特别适合于制造受力较大或受力简洁零件的毛坯。(X)5,收缩较小的灰铁铸件可以承受定向(挨次)凝固原则来削减或消退铸造内应力。(V)6,压铸由于熔融金属是在高压下快速充型，合金的流淌性很强。(V)7,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。(X)8,承受震击紧实法紧实型砂时，砂型下层的紧实度小于上层的紧实度。(X)9,熔模铸造所得铸件的尺寸精度高，而外表光滑度较低。(X)10.金属型铸造主要用于外形简洁的高熔点难切削合金铸件的生产。四、简答题1 .说明在湿
27、型浇注时消灭水分迁移现象传热、传质有何特征？不同砂型浇注过 程中，从传质角度动身，应留意哪些问题？2 .阐述用湿型砂铸造时消灭水分迁移现象时，其传热、传质有何特征？ 答：1湿型中消灭水分迁移现象时的传热、传质特征是：热通过两种方式传递，一是通过温度梯度进展导热，未被吸取的热通过干砂 区传导至蒸发界面使水分气化；二是靠蒸汽相传递热。2 分干砂区的外侧为蒸发界面及水分分散区，没有温度梯度。铸件的外表温度与干砂区的厚度及其蓄热系数有关。1 分（2） 有效地把握铸型中消灭的各种传质现象以保证铸型和铸件的质量。1） 留意湿型砂混制好以后在调匀斗内调匀水分；制好的湿砂型放置时消灭的风干现象；砂型的烘干过程
28、；浇注金属液后湿砂型中消灭的水分蒸发、迁移和分散现象。2 分2） 化学粘结剂砂的吹气硬化：水玻璃砂中吹入的硬化剂 CO2 和味喃树脂砂中吹入催化剂 SO2 在型内的集中、促硬行为。2 分3） 浇注有机粘结剂砂型芯时，留意造型材料的透气性和发气力气，降低粘结剂分解、燃烧时气体的集中、逸出或渗入金属液中，形成气孔、或渗碳、渗硫层等。2 分 3 .为什么对砂芯进展分级？生产上一般怎样划分？答：砂芯主要用来形成铸件的内腔、孔洞和凹坑等局部，在浇注时，它的大局部外表被液态金属包围，经受铁液的热作用、机械作用都较猛烈，排气条件也差，出砂、清理困难， 因此对芯砂的性能要求比型砂高。为了便于合理选用砂芯用芯砂
29、的粘结剂和有利芯砂治理， 依据砂芯外形特征及在浇注期间的工作条件以及产品质量的要求，生产上将砂芯分为 5 级。4 .何谓型砂的流淌性？常承受哪些方法测定型砂流淌性？答：型砂在外力或自重作用下，沿模样和砂粒之间相对移动的力气称为流淌性。常承受方法：1用湿型硬度计测定标准试样两个端面硬度值的差异，硬度差异越小，说明型砂流淌 性越好。2在标准圆柱形试样筒中放置一块高 25mm 的半圆形金属块,测定阶梯试样两平面硬度差值；3测定在底侧有环形空腔型砂试样筒中冲击成的试样的高度；4侧孔法：测定在冲击型砂试样时自圆柱形试样筒侧面小孔 中挤出的型砂质量。5 .合格的湿型砂应具备的主要性能有哪些？答：良好的成形
30、性：包括良好的流淌性、可塑性和不粘模性；足够的强度：包括常温湿强 度，高温强度，干强度和硬度等；确定的透气性：较小的吸湿性，较低的发气量；较高的 耐火度：较好的热化学稳定性，较小的膨率和收缩率；较好的退让性，溃散性，耐用性。 6 .阐述湿型砂铸造时铸件产生夹砂结疤的主要缘由及防治措施。答：夹砂形成的主要缘由有：1铸型外表砂层受热发生膨胀，在砂层外表产生压缩应力，如砂粒不能重排列，砂型表层就会受到破坏而产生夹砂结疤。2铸型中浇入液态金属，铸型外表很薄的枯燥层后产生高水层，其强度远比湿型本体低。铸 型表层受热膨胀，产生裂纹。3夹砂结疤的程度与裂纹发生的时间有关。防止措施：1削减型砂受热后的膨胀量以
31、削减膨胀应力和提高砂型强度，以砂型外表脱离本体而拱起。2在工艺方面实行措施7 .一般铸钢用型大多承受水玻璃砂型，请说明钠水玻璃砂型配方、制作方法及硬化机理。答：1钠水玻璃砂型的配方：目前广泛承受的CO2 钠水玻璃砂，大都由纯洁的人造或自然的石英砂参与 4.5%8.0%的钠水玻璃配制而成。对于质量要求高的大型铸钢件砂型芯，全部面砂或局部承受镁砂，铭铁矿砂，橄榄石砂，培砂等特种砂代替石英砂比较有利。要求具有确定的湿态强度和可塑性的，可参与 1%3%的蓬润土或 3%6%的一般粘土，或参与局部粘土砂。为改善出砂性，有的芯砂中往往还参与 1.5%的木屑，或参与 5%的石棉粉，或参与其他附加物等。3 分（
32、2） 制作方法：钠水玻璃砂可依据配方使用各种混砂机混制。混好的砂放在 有盖的容器中，或者掩盖湿的麻袋，以免砂中的水分蒸发或与空气中的 CO2 接触。钠水玻璃砂流淌性好，可承受手工震实或微震紧实。2 分（3） 硬化机理：目前铸造生产中常用的一些硬化方法，都是参与能直接或问接影响上述反响平衡点的气态、液态或粉状硬化剂，与OH 作用，从而降低pH 值，或靠失水，或靠上述两者的复合作用来到达硬化。1 分a 失水发生由液态到固态的转变：但凡能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干，吹热空气或枯燥的压缩空气，真空脱水，微波照耀以及参与产生放热反响的化合无等都可以使钠水玻璃硬化。2 分b 化学反响，形成的产物：
33、钠水玻璃在参与酸性或具有潜在酸性的物质时，其 pH 值降低，稳定性下降，使得其水解和缩聚过程加速进展。2 分7 .侵入性气孔与反响性气孔的本质区分是什么？分析两种气孔的形成条件及形 成过程，并提出防止措施。答：1侵入性气孔与反响性气孔的形成缘由不同。前者是由于砂型芯空隙中蒸发出的气体进入铸型中来不及逸出形成的较大的不圆整，梨形的气孔；后者是由于铸件与砂型中的物质反响，生成的气体在型中形核长大，来不及逸出，在 铸件外表形成的针状或蝌蚪状垂直于铸件壁的气孔。2 分（2） 侵入性气孔形成的条件：形成过程：气体在空隙内有气相处形成气核，气体渐渐向气泡核中聚拢，使气泡长大，压力增大，当气泡长到确定大小时
34、，下部消灭腰或颈，最终断开，逃离型壁进入金属液中。1 分防止措施：a 削减铸型发气量；b 提高金属液的静压力，即形成时的阻力；c 使砂型的紧实度适中，有利于气体排出。1 分（3） 反响性气孔的形成条件：金属液或金属液的氧化物与型内的附加物或加热时生成的气体反响，生成较多的气体。1 分 形成过程：2 分aCO 形成学说：Fe 与金属液中的 CO2 反响生成 CO,CO 不溶于金属液，在固相或夹杂物上成核，生成的气体聚拢，沿阻力小，柱状晶方向生长，来不及逸出，形成气孔；b 氢引起学说：FeO 与金属液中的H 反响生成H2O,钢液脱氧不好时，生成的 H2O 质点为气泡核，气体聚拢来不及逸出时，形成气
35、孔；c 氮引起学说：有机粘结剂砂型中，各组分发生反响生成 NH3 等气体，分解形成NH,吸附、溶解、聚拢，打确定量时，金属液温度降低，氮气析出成为气泡核，气体聚拢，来不 及析出时形成气孔。防止措施：a 防止金属液与铸型发生化学反响；b 尽量削减有机粘结剂的使用，或用涂料或添加剂等；c 避开铸型发生吸气；d 在保证砂型强度的根底上尽量降低型中水分含量。1 分8 .什么是分型面？确定分型面需要遵循什么原则？答：分型面是指两半铸型相互接触的表面。在选择铸型分型面时应考虑如下原则：(1) 分型面应选在铸件的最大截面上，并力求承受平面。(2) 应尽量削减分型面的数量，并尽量做到只有一个分型面。(3)应尽
36、可能削减活块和型芯的数量，留意削减砂箱高度。(4)尽量把铸件的大局部或全部放在一个砂箱内，并使铸件的重要加工面、工作面、加 工基准面及主要型芯位于下型内。五、问答题1 .铸钢件、球铁件较易产生皮下气孔，请分析成因和防止方法。 答：(一)铸钢件皮下气孔的成因(3) 氢引起的皮下气孔假设钢液脱氧不好，而在金属的硬皮(或氧化膜)四周氢的浓度又高，则有可能发生 2H+FeO-H2O+Fe 的反响，生成的水就附着在生长着的晶粒上成为气泡的核心，此后，凝固过程中析出的氢和由界面侵入的氢都向气泡核心集中，使气泡长的。 气泡来不及逸出时，就成为皮下气孔。液态金属中氢含量过高的缘由主要有：3) 液中含有少量的铝
37、，并发生反响 2A1+3H2O-Al2O3+6H4) 炉衬，铁液包未烘干，在湿型中流淌时间过长。与水蒸气发生反响产生初生氢。对应的防治措施：选用的炉料，孕育剂的含铝量要低，要干净 (干的和没有铁锈，油污等)；削减铁液和水汽相接触地时间和量；浇铸时型内具有较强的复原气氛 (如型砂中参与煤粉)以降低氢，氮的分压。(2 分)(4) 氮引起的皮下气孔当钢液浇入树脂砂型中时，含氮树脂受热快速分解出包括氨气在内的很多成分的气体，其中活性氨气在金属一铸型界面瞬间分解为初生态的N和H.当氮富集程度到达临界值时，在钢液凝固过程中，其溶解度降低，而以分子态析出，并以微小的氧化物质点气膜彳散小缩孔和型，芯外表微孔气
38、膜生成气泡核.气泡在脱落和迁移过程中来不及逸出，被凝 固于铸件表层，形成富集氮的皮下气孔.相应的防治措施：从上述皮下气孔的形成，可知留意排气和削减树脂分解的气氛与金 属界面接触时间；参与占砂质量的 2%-3%的黑色或红色氧化铁粉；严格把握氮的含量；降低砂中树脂的参与量，以及承受低氮.无氮味喃树脂等，不过树脂砂芯,砂型外表通常均要涂敷涂料，假设涂料具有高度高温气密性，或呈烧结玻璃体，即使铸钢件承受含氮达 3%甚至 5%-7%的树脂均应当是可行的.2 分二球铁的皮下气孔实践阅历说明，镁含量是影响皮下气孔的重要因素.在一样的铸型条件下，浇入原铁液时铸 件中很少有皮下气孔，用经过球化处理的铁液浇注，铸
39、件中就简洁消灭皮下气孔，而且铁液中假设残留镁量高，则皮下气孔严峻.有人认为界面上发生如下反应:Mg+H2-MgO+2HtMgS+H2-MgO+H2St 假设浇铸系统设计不当,铁液进入型腔不稳定，就可能既促进镁蒸气的析出，又破坏了金属氧化膜的完整性， 造成更多的气体侵入金属液内，可能引起更多的气孔.对应的防治措施：最主要的是把握铸型中的水分；其次是保证铁液平稳地布满砂型型腔；提高浇注温度以利于气体集中，使铸件表层局部含气量降低，削减皮下气孔发生的几率； 型砂中参与煤粉之类的附加物以增加铸型中气氛的复原性，延缓或降低界面上进展的某些化学反响.1 分2 .阐述应用奥赞Osann 方式进展铸铁件浇注系
40、统设计计算的步骤。答：通常在确定铸造方案的根底上设计浇注系统，用奥赞Osann 冶式进展铸铁件浇注系统设计计算的步骤如下：1） 选择浇注系统类型封闭式、开放式、半封闭式、顶注式、中间注入式等。2） 确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属引方向；3） 打算直浇道的位置和高度。一般应使直浇道高度等于上砂箱高度，为了保证金属液能布满离直浇道最远的铸件 最高部位，铸件高点离浇口杯内液面的高度必需有一最小值 HM,称为剩余压力头，HM=H0P。4） 计算浇注时间并核算金属上升速度核算铸件最大横截面处的型内金属液上升速度。当不满足要求时，应缩短浇注时间或转变 浇注位置。5） 计算阻流截面积：依水力学公式奥赞
41、公式计算阻流截面积S 阻。6） 确定浇口比并计算各组元截面积：浇注系统中主要组元的截面的截面积比例关系称为浇口比。以阻流截面积为基数作为 1计算其他组元的断面积。7） 绘出浇注系统图形3 .铸造零件图如以以下图所示，试确定它们的浇注位置及分型面，并简要说明理由。注：将浇注位置及分型面的方案画在以以下图中，在答题纸上阐述相应的理由。1伞形齿轮毛坯 ZG45伞形齿轮毛坯 ZG45伞形齿轮毛坯的浇注位置和分型面的方案如右图所示，由轮齿面是重要的加工面，分型面 应是铸件的最大截面处。(2)卷筒 ZG45卷筒 ZG45卷筒浇注位置和分型面的方案如左图所示，圆筒形铸件的重要外表是内、外圆柱 面，要求加工后
42、金相组织均匀，无缺陷，其最优浇注位置应是内、外圆柱面呈直立状态。4 .何谓冒口、冒口有效补缩距离？请画出铸钢板件、杆件、阶梯形铸钢件，加与不加冷铁 有效补缩距离示意图。答：1设置冒口是常用的铸造工艺措施，冒口常设置在铸件的厚壁处或热节部 位，主要用于防止缩孔、缩松、裂纹和变形等铸件缺陷。2 分2冒口的有效补缩距离为冒口作用区与末端区长度之和，它是确定冒口数目的依据，与铸 件构造、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的凹凸等各种因素有关，简称为冒口补缩距离。2 分35 分冷铁对冒口补缩距离的影响b板件 b杆件1-冒口 2-冷铁 3-铸件5.浇注系统的根本类型有哪几种？各有何特点？ 答：1
43、.封闭式浇注系统特点：封闭式浇注系统有较好的阻渣力气，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方 便。主要缺点是：进入型腔的金属液流速度高，易产生喷溅和冲砂，使金属氧化，使型内 金属液发生扰动、涡流和不安静。因此，主要应用于不易氧化的各种铸铁件。对简洁氧化的轻合金铸件，承受漏包浇注板的件铸及钢杆件件和铸高钢冒大口的的铸补铁缩件距，离均不宜使用。2.开放式浇注系统a板形件 b杆形件主要优点是进入型腔时金属液流速度小，充型平稳，冲刷李小，金属氧化轻。适用于轻合金铸件、球铁件等。漏包浇注的铸钢件也宜承受开放式浇注系统，但直浇道不能呈布满态， 以防钢水外溢，造成事故。主要缺点是，阻渣效果稍差，内浇道较大
44、，金属消耗略多。按内浇道在铸件上的位置分为一顶注式浇注系统优点是简洁布满，可削减阶梯形铸钢件冒口补缩距离1-冒口 2-铸件li=3.5T212=3.5T3-TIl3=3.5T3-Ti+110mm薄壁件浇不到、冷隔的方面的缺陷；充型后上部温度高于底部，有利于铸件自下而上的顺 序凝固和冒口的补缩；冒口尺寸小，节约金属；内浇道四周受热较轻；构造简洁，易于清 除。缺点是易造成冲砂缺陷；金属液下落过程中接触空气，消灭激溅、氧化、卷入空气等 现象，使充型不平稳。易产生砂孔、铁豆、气孔和氧化夹杂物缺陷；大局部浇注时间，内 浇道工作在非漂移状态，相对地说，横浇道阻渣条件较差。二底注式浇注系统特点是充型后金属的
45、温度分布不利于挨次凝固和冒口补缩；内浇道 四周简洁过热，导致缩孔、缩松和结晶粗大等缺陷；金属液面在上升中简洁结皮，难保证高达的薄壁铸件布满，易形成浇不到、冷隔等缺陷，金属消耗量浇道。三中间注入式浇注系统它兼有顶注式和底注式浇注系统的优缺点。由于内浇道在分型面上开设，故极为便利，广为应用。适用于高度不大的中等壁厚的铸件。四阶梯式浇注系统优点是金属液首先由最低层内浇道充型，随着型内液面上升，自下而上地、挨次地流经各层内浇道。因而充型平稳，型腔内气体排出顺当。充型后，上部金属液温度高于下部，有利于挨次凝固和冒口的补缩，铸件组织致密。易避开缩孔、缩松。冷隔和浇不到等铸造缺陷利用多内浇道，可减轻内浇道四周的局部过热现象。主要缺点是：造型简洁，有时要求几个水平