铸造复习题 全套题目+正确答案

铸造工程基础第一、第二章课外作业

1、试叙铸造生产的基本过程

答：有两个基本过程：充填铸型和冷却凝固。这两个基本过程可在重力场或其它力的作用下完成。充填铸型( 亦称浇注) 主要是一种运动速度变化的机械过程, 冷却凝固则为结晶和组织变化的热量传递过程。

2、铸造（成形方法）有几种类型？

答：有普通砂型铸造、熔模精密铸造、压力铸造、差压铸造、离心铸造、挤压铸造、金属型铸造

3、何谓型砂、芯砂、面砂、背砂、湿型、干型、表面干型？

答：型砂——由原砂、粘结剂、附加物及水配制而成，用于制造铸型的砂子。

芯砂——由原砂、粘结剂、附加物及水配制而成，用于制造型芯的砂子。

面砂——特殊配制的在造型时铺覆在模样表面上构成型腔表面层的型砂。

背砂——在模样上覆盖在面砂背后，填充砂箱用的型砂。

湿型——不经烘干的粘土砂铸型称为湿型。（主要用于中、小件，成本低，易于实现机械化和自动化生产）干型——烘干后的粘土砂铸型称为干型。（主要用于大件,重要件,成本高）

表面干型——只烘干表面一层（一般5—10mm，大件20mm以上），可用于中大型件，成本介于干型与湿型之间。

4、根据使用的粘结剂不同，常用的型（芯）砂有那些类型？其中那一类型（芯）砂使用最广？

答：常用的型（芯）砂有粘土型砂（用粘土作粘结剂）、水玻璃型砂（用水玻璃作粘结剂）、植物油型砂（用植物油作粘结剂）、合脂型砂（用合脂作粘结剂）、树脂自硬型砂（用树脂作粘结剂）。

其中粘土型砂使用最广，目前用于造型的型砂，绝大部份是粘土型砂，至于水玻璃砂、植物油砂、合脂砂、树脂砂等，一般只用于制造型芯以及有特殊要求的铸型。

5、石英砂由那几种矿物组成？其耐火度主要由那一种矿物决定？

答：组成：石英、长石、云母、铁的氧化物、硫化物和碱金属氧化物;

石英砂的耐火度主要取决于Sio2的含量，欲使石英砂耐火度高，其Sio2的含量应尽可能高，而长石和云母应控制在较低的范围内。

6、石英质原砂的基本技术要求有那些？

答：（1）含泥量尽可能低（含泥量高，透气性差，铸件易产生气孔及浇不足等缺陷，且耗费粘结剂多）（2）颗粒度均匀

（3）Sio2含量高（Sio2含量愈高，耐火度愈高）

（4）应为较均匀的单粒砂

7、何谓普通粘土？何谓膨润土？它们性能上有何差别？为什么？各使用在什么场合？

答：粘土是岩石经过长期风化作用分解和沉积而成。由高岭石和蒙脱石组成。普通粘土主要含高岭石类矿物，用符号N表示。；膨润土主要含蒙脱石类矿物，用符号P表示。粘洁性：膨润土＞普通粘土

耐火度：普通粘土＞膨润土。单位晶层结构的不同是导致它们性能差异的主要原因。粘土砂湿型和粘土砂表面干型一般选用膨润土。

粘土砂干型一般选用普通粘土。或者根据需要，搭配使用。

8、何谓钠水玻璃模数？试叙钠水玻璃模数调整的原理。（要求写出化学反应式）

答：模数（M）是指钠水玻璃中SiO2和Na2O的质量分数比值，它表明水玻璃中SiO2和Na2O的相对含量关系。

Si(OH)4+2NaOH→Na2O·SiO2·H2O+2H2O

降低模数：加入适量的NaOH水溶液，即增加钠水玻璃中Na2O的含量。提高模数：加入适量的盐酸（HCL）或氯化铵（NH4CL）水溶液，使之与钠水玻璃中的Na2O发生中和发应，钠水玻璃中Na2O的含量就减少了。

9、试叙CO2钠水玻璃砂的硬化机理。

用钠水玻璃作粘结剂，通过吹入CO2使钠水玻璃硬化。从化学反应式:Na2O·MSiO2·nH2O+CO2→MSiO·XH2O+ (n-x)H2O+Na2CO3+Q（放热）可见，由于钠水玻璃溶液中本身存在着水解反应，反应生成NaOH，往钠水玻璃砂中通入CO2气体，由于CO2是酸性氧化物，CO2就与水解产物NaOH作用生成盐和水，不断地将NaOH移去，钠水玻璃的水解反应就不断地进行，生成更多的硅酸分子，硅酸分子间不断失水缩合，就形成了硅酸溶胶。

10、铸造生产上使用的有机粘结剂分为那几类？

答：分为天然植物类、石油、化工、化工副产品类、合成树脂类

11、以有机粘结剂配制的芯砂有何特点？

硬化前芯砂具有良好的流动性，便于紧实并获得轮廊清晰的形状，硬化后使砂芯具有较高的干强度，在受金属液高温作用后，有机物燃烧，使砂芯的高温强度和残留强度大大降低，表现出良好的退让性和出砂性，燃烧时产生的CO，H2等还原性气体，能有效地防止铸件粘砂，使铸件表面光洁。

12、制造壳型主要用什么方法？制造壳芯主要用什么方法？

答：壳型制造法：翻斗法;壳芯制造法：吹砂法

13、覆膜砂混制工艺主要有那三种方法？各种方法的特点如何？

答：覆膜砂混制工艺主要有冷法、温法、热法三种

冷法混制工艺树脂加入量多，有机溶剂消耗量大，混砂时间长，各批型砂性能不一，成本高，目前已基本不采用此法。

温法混制工艺介于冷法与热法之间，一般用于小批量生产。

热法混制工艺不消耗溶剂，树脂加入量较少，成本较低，生产率高，适用于大批大量生产。

14、何谓热（温）芯盒制芯法？

热（温）芯盒制芯工艺是在原砂中加入适量的树脂和催化剂，将混制好的树脂砂用射芯机射入加热的金属芯盒中，在芯盒的热作用下树脂与催化剂反应而硬化。这样经过几秒到1分钟左右的时间，即可造出砂芯。

15、自硬冷芯盒法、气硬冷芯盒法与热芯盒法相比，有那些特点？

自硬冷芯盒法的优点：

（1）铸件尺寸精度高

（2）无需加热硬化，节约能源

（3）由于所需粘结剂质量分数少，故降低了成本

（4）劳动强度低，便于实现机械化

（5）旧砂可再生

壳芯法、热芯盒法，这两种造芯方法的主要缺点是：能耗高、芯盒结构复杂，芯盒制造时间长、成本高。此外，制芯过程条件恶劣（高温、有刺激气味），因此这两种制芯方法的应用受到了一定的限制。自硬冷芯盒法虽然克服了上述缺点，但这种方法硬化时间较长，生产率低。气硬冷芯盒法由于通入相应的气体，加速了树脂粘结剂的硬化，因此是一种适宜于高效大批量生产的造芯方法。

16、气化模铸造的实质及特点是什么？

气化模铸造的实质及特点：采用泡沫聚苯乙烯模样代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，在灼热液体金属的热作用下，泡沫塑料模气化、燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获得所需要的铸件。

（1）铸件尺寸精度较高；

（2）增大了设计铸件的自由度；

（3）简化了生产工序，提高了生产率；

（4）减少材料消耗，降低了成本。

不足之处是模样易变形，浇注时产生大量烟气，影响环境卫生，铸件较复杂时，易出现皱皮等缺陷。17、试叙气化模涂料的组成。

由耐火粉料、粘结剂、稠化触变剂、表面活性剂等组成

18试叙熔模铸造的工艺过程。

答：零件图→压型设计及制造→压制熔模及浇口→熔模组合→浸涂料及撒砂→型壳硬化及干燥→熔失熔模（脱蜡）→型壳熔烧→浇注

19、试叙熔模模料的种类及组成。

答：1、蜡基模料：组成：石蜡50%+硬脂酸50%（广泛使用）

2、松香基模料（用于尺寸精度和表面质量要求高的产品）组成：松香、川蜡、地蜡、聚乙烯等。

3、填料模料：在蜡基或松香基模料中加入充填材料即为填料模料。加入充填材料的目的主要是为了改善蜡模的性能，如减少收缩，减少变形等。（常用的固体粉末充填料有：聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙稀醇、合成树脂、橡胶、尿素、炭黑等）

4、水溶性模料（主要用以制作型芯）常用的水溶性模料有：尿素、硝酸盐、硫酸盐等。

5、系列配合模料：由专业模料厂专门生产的模料

20、熔模铸造中型壳干燥及硬化的目的是什么？

答：干燥目的是为了使型壳层中高分子聚合物（硅酸胶体）缓慢地转变为紧固的状态，从而将粒、粉状材料结成一个整体。硬化的作用是快速地使硅酸胶体转变。

第3章课外作业

1、铸造工艺设计的主要内容包括那些？应遵循那些原则？

答：铸造工艺设计的主要内容有:

1 、铸造工艺方法的选择

2 、浇注位置的选择

3 、分型面的选择

4 、型芯设计

原则:

1、铸件应有合适的壁厚,且壁厚均匀

2、铸件壁的联结应当逐渐过渡

3、合适的铸造圆角

4、防止铸件出现裂纹和变形

2、铸钢件、灰铁件、 球墨铸铁件、轻合金、锡青铜、磷青

铜、铝青铜浇注系统各有那些特点？

答：铸钢件浇注系统特点 ：熔点高、易氧化、流动性差、收

缩大 。

灰铁件浇注系统特点：流动性好，不易氧化

球墨铸铁件浇注系统特点: 渣多，充型过程要求流动平稳、

通畅

轻合金浇注系统特点:密度小、熔点低，导热系数大，化学性

质活泼，易氧化、易吸气

锡青铜、磷青铜浇注系统特点: 结晶温度范围宽，易形成缩

松，氧化倾向小

铝青铜浇注系统特点:流动性好，体收缩大，结晶温度范围窄，易形成集中缩孔，易氧化生成氧化渣

3、如下图所示的球墨铸铁件，已知浇注总重为60kg ，铸件为边长为200mm 的正方形，干型，直浇道高度为350mm ，浇口杯高度为50mm 。请计算浇注系统各组元的截面积（即直浇道、横浇道，内浇道的截面积）。 已知：铸件总重量m=60kg 铸件边长=200mm H 杯=50mm H 直=350mm

浇注时铸件高度C=200mm ，内浇道以上的铸件高度P=90mm

提示：

（1）球墨铸铁的密度 ρ=7.8kg ·cm -3 （2）S 1值的选择

铸件种类 或工艺要求 大型复杂铸件高应力及大型球铁件 防止侵入气孔和呛火 一般灰 铸铁件 厚壁小件、球铁小件，防止缩孔缩松

铸钢件 S 1值 0.7～1.0 1.0～1.3 1.7～2.0 3.0～4.0 1.3～1.5 （3）、铸铁及铸钢的流量系数μ值

种 类 铸 型 阻 力

大 中 小

湿 型 铸 铁 0.35 0.42 0.50 铸 钢 0.25 0.32 0.42

干 型 铸 铁 0.41 0.48 0.60 铸 钢 0.30 0.38

0.50

解：（1）S 阻=

（2）计算充填时间τ：根据τ=S 1 *

公式计算 ∵已知m=60 取δ=边长/2= 200/2=100

S 1按表（2）选取，取S 1=3.5；∴τ≈63.6（S ）

（3）求流量系数μ值

按表（3）选取 μ=0.6

（4）计算平均压头H 均

∵已知 H 杯=50mm=5cm

H 直 =350mm=35cm

C=200mm=20cm P=90mm=9cm

∴根据 H 均=Ho –P 2/2C 公式有：

H 均=Ho –P 2/2C=(5+35)-92/(2×20)=38(cm)

（6）计算阻流截面积S 阻

据 S 阻= 公式有S 阻=0.0074㎝2

（7）分别求出直浇道、横浇道、内浇道的截面积

内浇道截面积S 内：对于封闭式浇注系统，S 内=S 阻=0.0074cm 2

选取S 直：S 横：S 内=1：0.9：0.8的比例关系，即得：

直浇道截面积S 直：S 直/ S 内=1/0.8

S 直=1/0.8× S 内=0.0093 (cm 2)

横浇道截面积：S横：

S横/ S内= 0.9/0.8

S横=0.9/0.8 × S内=0.0083 (cm2)

答：S内= 0.0074(cm2) ；S横= 0.0083(cm2) ；S直= 0.0093(cm2).

第四章课外作业

1.碳在铸铁中的存在形式有哪几种？

答：1、固溶于金属基体

2、以化合状态(Fe3C）存在。（条件是：冷却速度快）

3、以结晶状态（石墨）存在。（条件是：缓慢冷却）

2.何谓碳当量？何谓共晶度？

答：1）、为了定量分析如Si和P对铁碳合金相图形状的影响，将这些元素的量折算成碳的增减，称之为碳当量。

2）、铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值称为共晶度。

3.何谓铸铁的一次结晶？何谓铸铁的二次结晶？

答：铸铁的一次结晶是指铸铁由液态到固态的凝固结晶过程。铸铁除了一次结晶以外，还有二次结晶，铸铁凝固结束后，在固态下继续冷却到室温的过程中，铸铁的组织还要发生一系列的相变，这称为二次结晶

4、以含碳量为W

c =2.4%,W

c

=4.26%,W

c

=4.49%三种合金为例（见Fe-C双重相图），在缓慢冷却的条件下，

试分析它们的一次结晶过程。

答：1、W

c

=2.4%的合金为亚共晶铸铁:

其结晶的第一阶段为初生奥氏体的析出，第二阶段为剩余铁水的共晶结晶。形成奥氏体和石墨组成的共晶团．

2、W

c

=4.26%的合金为共晶铸铁：

只有共晶结晶，形成奥氏体和石墨组成的共晶团。

3、W

c

=4.49%的合金为过共晶铸铁：

结晶的第一阶段为一次石墨的析出，第二阶段是剩余铁水的共晶结晶。形成奥氏体和石墨组成的共晶团．5、何谓孕育处理？

答：在铁液中加入少量材料，促使形成结晶核心以改善金属组织和性能的方法。

6、常用的球化处理方法有那几种？

答：有冲入法、压力加镁法、转包法、型内球化法

7、铸铁常见的基体组织有那几种？

答：石墨化退火→铁素体为主的基体组织（F＞85%）（铁素体球铁，高塑性韧性）

正火→珠光体为主的基体组织（P＞85%）（珠光体球铁，高强度）

等温淬火→贝氏体的基体组织（超高强度，较好的塑性韧性）

8、何谓铸铁的共析转变？

答：当铸铁冷却到状态图的共析线以下，并具有一定过冷度时，即开始共析转变。过饱和的奥氏体析出共析石墨并转变为铁素体或珠光体。到底转变为铁素体呢？还是转变为珠光体呢？主要取决于铸铁的冷却速度。

9．试述为什么工业上使用的铝-硅合金（含Si量超过4% ）要进行变质处理。

答：铸造Al-Si合金性能优越，用量极广，但当含Si量超过4% 时，它的Si相会呈粗片状或针状分布，影响到合金的机械性能，通常，抗拉强度σb不超过140MPa，延伸率δ小于3％因此需要进行变质处理，提高其机械性能。

10．铸造铝合金如何分类？

答1.铸造铝硅合金2.铸造铝铜合金3. 铸造铝镁合金4. 铸造铝锌合金

11．铸造铜合金如何分类？

答：（一）铸造青铜包括：1. 铸造锡青铜2. 铸造铝青铜3. 铸造铅青铜

（二）铸造黄铜包括：1. 铸造普通黄铜2. 铸造特殊黄铜

12．含锡量对锡青铜机械性能有何影响？

答：当Wsn＜5~6%时，随着含锡量的增加,抗拉强度σb增加，伸长率δ增加；当Wsn＞5~6%时，随着含锡量的增加,抗拉强度σb增加，伸长率δ降低；当Wsn ＞20%时，随着含锡量的增加,抗拉强度σb降低，伸长率δ降低

13．试比较锡青铜和铝青铜的性能及应用。

答：锡青铜的性能及应用：耐磨性好（有耐磨铜合金之称），在大气、海水及低浓度的碱性溶液中抗腐蚀性能极高（比纯铜、黄铜都高.但锡青铜存在枝晶间的分散性缩孔，致密性差，在高压下容易渗漏,故不宜制作气密性要求高的零件) 。常用于制作海上船舶和矿山机械的耐磨件。铝青铜的性能：(1）高的机械性能（不仅强度高，塑性也高，高于锡青铜一倍以上，与铸钢相当或超过铸钢）（2）优良的化学稳定性（比锡青铜更耐腐蚀）（3）高的致密性（锡青铜存在枝晶间的分散性缩孔，致密性差，在高压下容易渗漏）（4）由于不含锡，成本低.

14．复合材料如何定义？复合材料如何分类？金属基复合材料由什么组成？

答：复合材料的定义：将两种或两种以上性质截然不同的物质加以优化组成的新材料。复合材料有很多种分类方法，如按性能分（分为常用复合材料和先进复合材料）、按用途分（分为结构复合材料和功能复合材料）、还有按基体材料分类。按基体材料分类，可分为：1.聚合物基复合材料聚合物基复合材料（以有机聚合物如热固性树脂、热塑性树脂、橡胶等为基体）2.金属基复合材料

（以铝、镁、钛、钢铁等金属为基体）3.无机非金属基复合材料（以陶瓷材料如氮化物、碳化物、硼化物、硅化物等为基体）金属基复合材料由基体和增强体两部分组成

15．指出各类金属的熔炼设备是什么。

答：1、铸铁：冲天炉2.铸钢：电弧炉，感应电炉，真空电炉，等离子炉，电渣炉 3.有色金属：电阻坩锅炉，焦炭坩锅炉，煤气坩锅炉，焦炭反射坩锅炉，柴油坩锅炉

16．各类金属精炼的主要内容（目的）是什么？

答：1、铸铁：脱硫 2、铸钢：脱磷，脱碳，脱硫，脱氧 3、铸造非铁合金：1. 铸造铝合金：去氢 2. 铸造铜合金：脱氧

17．试述铸铁、铸钢、铸造铝合金、铸造铜合金的各种精炼方法。

答：（一）铸铁→脱硫脱硫方法：1. 炉内脱硫（随同炉料一起加入石灰、电石白云石等脱硫剂） 2. 炉外脱硫（在浇包中加入苏打、电石、石灰等脱硫剂）

|（二）铸钢精炼方法：1.吹氩精炼（脱氧）2.吹氩氧精炼（脱碳）3.真空氧氩精炼（脱碳）4.真空氧氩转炉精炼（脱碳）5.钢包炉精炼（脱碳）

（三）铸造铝合金去氢方法：1.通入氯气2.压入氯盐（ZnCL，MnCL，六氯乙烷，无毒精炼剂）

（四）铸造铜合金脱氧方法：1. 扩散脱氧（加木炭、CaC、MgB等于金属液面。此法速度慢）2. 沉淀脱氧（压入磷铜。此法速度快,但成本高）

18、试比较铸造铜合金扩散脱氧、沉淀脱氧两种方法的优缺点。

答：扩散脱氧法：将脱氧剂加到液面上，使得在界面上进行脱氧反应，脱氧剂有木碳，碳化钙，硼化镁和硼渣此法速度慢

沉淀脱氧法：金属液中压入磷铜。此法速度快,不产生污染铜合金的脱氧磷和锂，但成本高

第五章作业

1、粘土砂紧实的方法有那些？试叙各种紧实方法的原理。

答：粘土砂紧实的方法：压实紧实、震击紧实、震压实紧实、抛砂紧实、射砂紧实、气流冲击紧实

2、试分析使用压实紧实的方法时，图示砂型中各点紧实度如何，为什么？

答：紧实度B>A>C

中心部位:紧实度上下均匀.

靠近箱壁或箱角处:紧实度上高下低.

3、试分析使用震击紧实的方法时，图示砂型中各点紧实度如何，为什么？

答：紧实度c>b>a

震击紧实型砂紧实度的分布规律：下紧上松

4、有那些紧实方法可以祢补压实紧实和震击紧实的不足？

答：抛沙紧实、射砂紧实、气流冲击紧实。