材料成型工艺基础作业题答案

铸造部分

作业一

1、名词解释：铸造、铸型、型芯头、起模斜度、铸造圆角、铸造工艺图

答：铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型、冷却凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。

铸型：决定铸件形状的容器。

型芯头：（为了在铸型中支承型芯的空腔），模样比铸件多出的突出部分称为型芯头。

起模斜度：凡垂直于分型面的立壁，制造模样时必须留出的一定的倾斜度。

铸造圆角：模样上相交壁的交角处做成的圆弧过渡。

铸造工艺图：按规定的工艺符号或文字，将铸造工艺方案、工艺参数、型芯等绘制在零件图上形成的图。

2、造型方法主要有哪两种？

答：造型的方法主要有手工造型和机器造型。

3、整模、分模、挖砂、活块、刮板和三箱造型各适用于铸造什么样的零件？

答：整模造型适合一端为最大截面且为平面的铸件；

分模造型适合最大截面在中部的铸件；

挖沙造型适合分型面为曲面的单件铸件；

活块造型适合单件，小批量生产带有凸出部分难以起模的铸件；

刮板造型适合等截面的或回转体的大、中型铸件的单件货小批量生产；

三箱造型适合单件、小批量生产具有两个分型面的铸件。

4、为什么铸件的重要加工面在铸型中应朝下？

答：位于铸型下面的区域由于重力的作用，其质量一般比上面区域的好，将铸件重要加工面在铸型中朝下，可避免重要加工表面出现气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷。

5、大面积的薄壁铸件应放在铸型的什么位置？为什么？

答：大面积的薄壁铸件应放在铸型的下部或侧面，因为这样可以避免浇不到、冷隔等缺陷。

6、为什么尽量使铸件全部或大部位于同一个砂箱中？

答：使铸件全部或大部位于同一个砂箱中，可以保证铸件尺寸精度，避免错箱等缺陷。

7、浇注位置选择的原则有哪些？

答：浇铸位置的选择原则有：

（1）铸件的重要加工面或重要工作面应处于底面或侧面；

（2）铸件的大平面应尽可能朝下或采用倾斜浇铸；

（3）铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面；

（4）铸件的厚大部分应放在顶部或分型面的侧面。

8、铸型分型面的选择原则是什么？

答：铸型分型面选择原则有：

（1）应保证顺利起模；

（2）分型面的数目应尽量少；

（3）应尽量减少型芯、活块数量；

（4）铸件尽可能放在一个砂箱内，或将重要加工面、加工的基准面放在同一砂箱内。

9、铸造工艺图中的工艺参数主要有哪些？

答：主要工艺参数有：（1）机械加工余量（2）铸造收缩率（3）起模斜度（4）型芯头（5）铸造圆角

作业二

1、何谓合金的铸造性能？铸造性能不好会引起那些缺陷？

答：合金的铸造性能是指合金在铸造成型过程中，容易获得外形正确，内部无缺陷铸件的性能。

合金铸造性能不好会引起的缺陷有：

（1）若流动性不好，会引起浇不足和冷隔缺陷；

（2）收缩会引起缩孔、缩松缺陷，同时因为应力，会使铸件变形和产生裂纹。

2、从Fe-Fe3C相图分析，什么样的合金成分具有较好的流动性？为什么？

答：由于液相和固相共存的凝固区合金流动性差，而共晶成分的合金，不存在液相、固相共存的区域，且相同条件下，凝固温度最低，因此共晶成分的合金具有较强的流动性。

3、铸件的凝固方式依照什么来划分？那些合金倾向于逐层凝固？

答：铸件的凝固方式依照凝固区域的宽窄及向铸件中心迁移的情况来划分；

纯金属和共晶成分的合金，不存在凝固区，倾向于逐层凝固。

4、缩孔和缩松是如何形成的？可采用什么措施防止？为何缩孔比缩松较容易防止？

答：液态合金在凝固时，若其液态收缩和凝固收缩的缩减容积得不到补足，则会在铸件最后凝固的部分形成一些孔洞。容积较大且集中的为缩孔，容积小且分散的为缩松；

可采取以下措施防止缩孔和缩松：

（1）控制铸件的凝固顺序；

（2）合理布置内浇道及浇铸工艺；

（3）合理利用冒口、冷铁、补贴等工艺措施。

因为缩孔容积大，且接近外壳，采用顺序凝固即可防止。而缩松容积较小，不易观察且分布广泛，因而不易防止。

5、什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需要采用什么措施来实现？

答：定向凝固原则：在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位，最后才是冒口本事凝固；

同时凝固原则：通过减小铸件各部分之间的温度差，使其均匀冷却；

定向凝固可采用合理安放冒口位置，放置冷铁等工艺实现；同时凝固可通过将浇道开在薄壁处，是薄壁处较厚壁处升温较高，补偿薄壁处冷速快的现象来实现。

6、铸造应力有哪几种？如何形成的？如何防止铸造应力、变形和裂纹？

答：铸造应力分为机械应力和热应力。

机械应力是铸件的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的；热应力是铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均匀收缩引起的。

防止机械应力的措施是提高铸型、型芯的退让性；防止热应力的措施是采用同时凝固的方法。

防止铸件变形的措施有：（1）铸件壁厚尽量均匀、对称（2）采用同时凝固工艺（3）反变形（4）去应力退火

防止裂纹的措施有：（1）合理设计铸件的结构（2）改善铸件、型芯退让性（3）现在金属液的含硫量。

7、铸件的缩孔缺陷与合金的何种铸造性能有关？

答：铸件的缩孔缺陷与合金的收缩性有关。

作业三

1、铸铁有哪几类？他们的基本区别是什么？和碳钢比，铸铁在化学成分和显微组织上有何不同？

答：根据碳在铸铁中的存在形式，铸铁可以分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁；

它们的基本区别是碳的存在形式不同：白口铸铁碳主要以Fe3C形式存在，灰口铸铁碳主要以石墨形式存在，麻口铸铁中既有石墨又有Fe3C；

在化学成分上，铸铁和碳钢的区别主要是含碳量不同。含碳量在2.14%~6.67%的Fe-C 合金为铸铁，含碳量在0.02%~2.14%的为碳钢。铸铁的显微组织较碳钢多了石墨组织。

2、什么是石墨化？影响铸铁石墨化的主要因素是什么？

答：石墨化是指铸铁中碳原子析出聚集形成石墨的过程。

影响石墨化的主要因素有：

（1）化学成分：C、Si元素能促进石墨化过程；

S、Mn元素阻碍石墨化过程；

P元素对石墨化影响不大，但是会增加铸铁脆性

（2）温度及冷却速度：高温缓慢冷却，有利于石墨相的析出。

3、灰铸铁的力学性能、铸造性能和其他性能有何特点？如何形成这些特点的？灰铸铁最适宜做哪类铸件？

答：灰铸铁性能特点及其原因：

（1）力学性能低：石墨相当于钢基体中的裂纹或孔洞，破坏了组织连续性，易导致应力集中。

（2）铸造性能好：灰铸铁硅含量高，且成分接近共晶成分，熔点低流动性好。

（3）切削性能好：石墨车削易脆断，不粘刀。

（4）压力加工及焊接性差：灰铸铁易脆断，因此不利于压力加工；另外，它的强度低，塑性差，在焊接过程中冷速快，焊件受热不均匀，因而焊接应力过大，所以也不

利于焊接。

（5）消震性能好：因为石墨可以吸收震动能量。

（6）耐磨性能好：因为石墨本身有润滑的作用。

（7）缺口敏感性小：基体中遍布的石墨相当于许多缺口。

灰铸铁适合做承受压力和震动的零件，例如：机床床身、各种箱体等。