铸造复习题答案解析版1

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？①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。

②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：①承接来自浇包的金属液，防止飞溅和溢出，方便浇注；②减少金属液对铸型的直接冲击；③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：①缓冲作用，减轻金属液对直浇道底部型砂冲刷②缩短直横道拐弯处的高度紊流区；③改善内浇道的流量分布，有利于内浇道流量分布的均匀化；④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：①分配流量，使金属液流足量、平稳地流入内浇道；②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①冒口凝固时间大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间。

②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。

③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①冒口与铸件间的补缩通道铸件凝固过程中，要使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②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。

③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①冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁。

②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。

③冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位。

④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，以免由于加大热差造成铸伴变形或开裂。

⑤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。

⑥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τc、冒口颈的凝固时间τn和冒口的凝固时间τr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)①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一倍的冷铁工作表面积②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、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？P133、P161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（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 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α = 0 °30 ˊ- 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。

P95-P97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？P101分型面：两半铸型（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。