2004年秋季学期铸造工艺学课程考试B卷答案及评分标...

2004年秋季学期《铸造工艺学》课程考试B卷答案及评分标准

适用于：材料科学与工程学院2001级材料成型及控制工程专业卷面总分：100分

一填空（８分）

1 冷铁分为（内冷铁），（外冷铁）两种

2 砂箱设计的内容有：选择（砂箱类型），（材质）．确定砂箱尺寸，结构设计，定位及紧固等。

3 芯盒依制芯方法分为（普通芯盒），（热芯盒），（壳芯盒），（冷芯盒）。

4 铸件浇注位置的选择要尽量简化（造型），（造芯），（合箱）和浇冒口的切割等工艺。

二.名词解释（12分）

1 芯头:芯头是指伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。

2 顶注式浇注系统:以浇注位置为准，金属液从铸件型腔顶部导入的浇注系统称为顶注式浇注系统。

3金属芯:在金属型铸造、压力铸造等工艺方法中，广泛应用金属材料制作的型芯。

4缝隙式浇注系统: 合金液由下面上沿着整个铸件高度开设的垂直缝隙状内浇道，平稳地进入型腔，这种浇注系统称为缝隙式浇拄系统。

三.简答（32分）

1 分型分型面的选择。

（1）最好将整个铸件安置在同一半型中成型，若铸件不能在同一半型内成型时，应力求将铸件上机械加工面或若干重要的加工面与机械加工初基准面安置在同一个半型内成型。(1分)

（2）应尽量减少分型面的数目。分型面少，铸件精度容易保证。机器造型的中小件，一般只许可一个分型面，以便充分发挥造型机的生产率。凡不能出砂的部位均采用砂芯，而不允许用活块或多分型面。(2分)

(3)应尽量不用或少用砂芯，在必须采用砂芯时，除了要保证砂芯位置稳定、装配和检查方便外，还应力求将砂芯安置在同一个半型内，以保证铸件的某些重要尺寸精度。(2分)

(4)分型面应尽量选择平面。平宜分型面可简化造型过程和模板制造，易于保证铸件精度。如铸件形状确需采用不平分型面时，应尽量选择规则的曲面，如圆柱面或折面。(1分)

(5)注意减轻铸件清理相机械加工量。铸型分型面最好避免选在铸件非加工表面和机加工初基准面上。因为，前者会增加铸件清理的劳动量并有损铸件表面美观，而后者将合影响铸件划线和加工的尺寸精度。(2分)

2 简述芯头的设计原则:

（1）芯头尺寸的确定(1分)

（2）芯头斜度的确定(2分)

（3）芯头与芯座的配合间隙的确定(2分)

（4）芯头定位结构的设计(2分)

（5）特殊芯头的设计(1分)

3 对浇注系统的基本要求什么？（12分）

(1)应在一定的浇注时间内，保证充满铸型。保证铸件轮廓清晰，防止出现浇不足缺陷。(2分)

(2)应能控制液体金属流入型腔的速度和方向，尽可能使金属液平稳流入型腔，防止发生冲击、飞溅和旋涡等不良现象，以免铸件产生氧化夹渣、气孔和砂眼等缺陷。(2分)

(3)应能把混入金属液中的熔渣和气体挡在浇注系统里，防止产生夹渣和气孔缺陷。(2分)

(4)应能控制铸件凝固时的温度分布，减少或消除铸件产生缩孔、缩松、裂纹和变形等缺陷。(2分)

(5)浇注系统结构应力求简单，简化造型、减少清理工作量和液体金属的消耗。(2分)

上述要求是概括了铸件生产工艺而提出来的。但对于某一种结构形式的浇注系统而言，不一定能全部满足上述要求。所以，一定要在充分认识和掌握浇注系统的普遍规律的基础上，针对铸件的具体条件，分析生产工艺的主要矛盾和矛盾的主要方面，以设计出正确的浇注系统。(2分)

4简述浇口杯的作用是什么？（4分）

承接来自浇包的金属液，防止金属两飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离渣滓和气泡，阻止其进入型腔；增加充型压力头。只有浇口杯的结构正确，配合恰当的浇注操作，才能实现上述功能。(4分)

四.论述（48分）

1冒口有下述作用?

(1)补偿铸件凝固时的收缩。即将冒口设置在铸件最后凝固的部位，由冒口中的合金液补偿其体收缩，使收缩形成的孔洞移入冒口，防止铸件产生缩孔、缩松缺陷。(2分)

(2)调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序。铝、镁合金铸件及铸钢件的生产中，一般都使用较大的冒口，冒口内蓄积了大量的液态金属并且散热很慢，对凝固前的温度调整和凝固的温度分布产生一定

的影响。现在普遍采用保温冒口及将冒口置于横浇道、内浇道上，采用将冒口和缝隙浇道连通及开设辅助浇道充填冒口等工艺措施以提高和保持冒口内金属液的温度，这对铸件在凝固阶段形成向着冒口方向的顺序凝固有明显的作用。(7分)

(3)排气、集渣。(1分)

(4)利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况。(2分)

2论述型芯的种类及其应用?

型芯依据制作的材料不同可分为以下几类；

(1)砂芯；用石英砂等材料制作的型芯，称为砂芯，砂芯制作容易、价格便宜，可以制出各种复杂的形状．砂芯强度和刚度一般能满足使用要求，铸件收缩时阻力小，铸件清理方便，在砂型铸造中得到广泛的应用，在金属型铸造、低压铸造等铸造工艺中，对于形状复杂的内腔孔洞，也用砂芯来形成。(4分)

(2)金属芯：在金属型铸造、压力铸造等工艺方法中，广泛应用金届材料制作的型芯。金属芯强度和刚度好，得到的铸件尺寸精度高；但对铸件收缩的阻力大．对于形状复杂的孔腔则抽芯比较困难，选用时应引起足够重视。(4分)

(3)水溶性型芯；用水溶性盐类制作型芯或作为粘结剂制作的型芯为水溶芯。此类型芯有较高的常温强度和高温强度，低的发气性，好的抗粘砂性，铸件浇注后用水即可方便地溶失型芯。水溶芯在砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等工艺方法中都得到一定的应用。(2分)

近代航空发动机上的空心叶片等铸件用熔模铸造方法制造时，其空心内腔常用陶瓷型芯。它是以矿物岩等无机物为原料、在混合及成型后，经过一定的高温焙烧而制成的质地坚硬的制品。铸件清理后，陶瓷型芯用碱水煮等方法溶失掉．也属可溶性型芯。(2分)

3铸造工艺规程的内容包括哪些？

(1)型砂和芯砂的成分、制备工艺及其性能要求。一般情况下，各厂都有自己的型砂和芯砂的技术标准，如元特殊要求时，在工艺规程中只需填写所选定的型砂或芯砂的编号，其余均按技术标准的规定，不必具体说明。(3分)

(2)造型、造芯过程所需要的模具、设备及性能要求。(1分)

(3)造型、合箱与浇注工艺卡片，并画出工艺简固，表示有关的形状、尺寸、装配检查部位及检验测具和样板等。(2分)

(4)砂芯制造工艺卡片，说明砂芯制造中的工艺问题，画出砂芯草图，表示砂芯的形状和主要尺寸、芯骨、

冷铁的位置、形状与数量、通气孔的形状及位置、样板的形状及其检查部位、砂芯的烘干工艺规范等。(2分)

(5)铸件情理及热处理工艺卡片。(1分)

(6)铸件检验卡片，说明检验项目，具体检验方法及使用设备、工件均按铸件检验技术标准的规定。如果工厂没有台金熔炼的技术标准或采用某种新牌号的合金，则铸造了艺规程和工艺卡片中还应包括合金熔炼操作工艺。(3分)

4加工余量的选择与那些因素有关?

(1)铸造合金的种类：不同的铸造合金具有不同的物理、化学、铸造以及切屑性能，铸件的表面质量和生产成本也不相同，所以铸件的机械加工余量的选择也应该有所不同。(2分)例如，铸件表层组织致密、力学性能好，在能满足表面粗糙度和尺寸精度要求的前提下，应尽量减少加工余量。这对于壁厚效应较大的镁、铝铸件和气密性要求较高的铸件具有更大的意义。(2分)对于熔点高的台金(钢、铁)铸件，由于其表面粘结有坚硬的砂粒或白口层(铸铁件)，加工余量过小将会大大降低刀具的寿命。同时对于贵重合金材料的铸件加工余量应相应缩小些，以降低生产成本。(2分)

(2)铸造方法和生产批量：铸造方法不同，得到的铸件表面粗糙度和尺寸精度也不同，所以铸件的加工余量也应不同。(2分)

(3)铸件尺寸大小相加工精度要求：铸件尺寸越大，形状越复杂和加工精度要求越高则铸件的机械加工余量就越大。(2分)

(4)铸件加工面在浇注时的位置；由于在浇注时朝下或垂直位置的铸件表面质量较高，所以这些表面的加工余量比朝上安放的表面小。(2分)