2013-2014铸造实用工艺学考题问题详解
2013-2014学年第一学期铸造工艺学试题（A卷）
一、选择题
1. 为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（B）
A. 顺序（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（A）
A. 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，不容易产生缩孔、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、导轨等结构，除了铸造性和切削性优良外，还因为（B）
A. 抗拉强度好
B. 抗压强度好
C. 冲击韧性好
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. 下列零件适合于铸造生产的有（A）
A. 车床上进刀手轮
B. 螺栓
C. 自行车中轴
8. 普通车床床身浇注时，导轨面应该（B）
A. 朝上
B. 朝下
C. 朝左侧
9. 为提高合金的流动性，生产中常采用的方法（A）
A. 适当提高浇注温度
B. 加大出气口
C. 延长浇注时间
10. 浇注温度过高时，铸件会产生（B ）
A. 冷隔
B. 粘砂严重
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＞
金属液表面包括表面张力在内的反压力∑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
。
2. “铸造收缩率”K ＝ %100L -L L J
J M ? ；起模斜度是指 为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯，
这个斜度，称为起模斜度。 。
3. 高岭土的化学式是 O H SiO O 223222Al ?? ；膨润土的化学式是
O nH O H SiO O 222324Al ??? 。它们的晶体都是
晶层排列 结构的硅酸盐，其晶体结构中都包含着 铝氧四面体晶片
和 铝氧八面体晶片 两种基本结构单位，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原因，而 固态收缩 收缩是铸件
产生变形、裂纹的根本原因。
6. 铸钢铸造性能差的原因主要是 熔点高，流动性差 和 收缩大 。
7. 影响合金流动性的主要因素是 液态合金的化学成分 。
8. 铸造生产的优点是 成形方便 、 适应性强 和
成本较低 。缺点是 铸件力学性能较低，铸件质量不够稳定 、
和 废品率高 。
三、判断题
（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. 铸铁的流动性比铸钢的好。
（错）5. 铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂零件的毛坯。
（错）6. 收缩较小的灰铁铸件可以采用定向（顺序）凝固原则来减少或消除铸
造内应力。
（错）7. 相同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. 采用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出现水分迁移现象时，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行导热，未被吸收的热通过干砂区传导至蒸发界面使水分汽化；二是靠蒸汽相传递。蒸汽的迁移依赖于蒸汽的压力梯度。2）干砂区的外侧为蒸发界面及水分凝聚区，没有温度梯度。3）铸件表面温度与干砂区的厚度及蓄热系数有关。
2. 湿型砂中为何常加入煤粉？它能起到哪些作用？在铸钢件生产中是否需要加入煤粉？为什么？
答：（1）. 煤粉的作用：在铁液的高温作用下，煤粉产生大量还原性气体，防止金属液被氧化，并使铁液表面的氧化铁还原，减少了金属氧化物和造型材料进行化学反应的可能性。
1）煤粉受热形成的半焦充填堵砂型表面颗粒间的孔隙，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，从而可以减少因砂型受热膨胀而产生的铸
件缺陷。
3）煤粉在受热时产生的碳氢化物挥发分在650-1000℃高温下与还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，这层光泽碳阻止了型砂与铁液的界面反应，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原因
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，常会出现那些问题？
答：壳芯砂常用酚醛树脂作粘结剂、用乌洛托品[（CH2）6N4]作硬化剂，在壳
型、壳芯生产中，常会出现脱壳、起模时壳破裂、表面疏松、表面变形和翘曲、强度低、夹层等；而在浇注时产生的问题有：容让性、溃散性问题，浇注时型、芯破裂，铸件产生桔皮面、气孔，皮下气孔，铸件表面粗糙粘砂等问题。
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，并力求采用平面。
（2）应尽量减少分型面的数量，并尽量做到只有一个分型面。
（3）应尽可能减少活块和型芯的数量，注意减少砂箱高度。
（4）尽量把铸件的大部分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. 为什么对砂芯进行分级？生产上一般怎样划分？
答：砂芯主要用来形成铸件的内腔、孔洞和凹坑等部分，在浇注时，它的大部分表面被液态金属包围，经受铁液的热作用、机械作用都较强烈，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管理，依据砂芯形状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：包括良好的流动性、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；一定的透气性：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原因及防治措施。
答：夹砂形成的主要原因有：1）铸型表面砂层受热发生膨胀，在砂层表面产生压缩应力，如砂粒不能重新排列，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，铸型表面很薄的干燥层后产生高水层，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）减少型砂受热后的膨胀量以减少膨胀应力和提高砂型强度，以砂型表面脱离本体而拱起。2）在工艺方面采取措施
8. 普通铸钢用型大多采用水玻璃砂型，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：目前广泛采用的CO2-钠水玻璃砂，大都由纯净的人造（或天然）的石英砂加入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），全部面砂或局部采用镁砂，铬铁矿砂，橄榄石砂，锆
砂等特种砂代替石英砂比较有利。要求具有一定的湿态强度和可塑性的，可加入1%~3%的蓬润土或3%~6%的普通粘土，或加入部分粘土砂。为改善出砂性，有的芯砂中往往还加入1.5%的木屑，或加入5%的石棉粉，或加入其他附加物等。（3分）
(2)制作方法：钠水玻璃砂可按照配方使用各种混砂机混制。混好的砂放在有盖的容器中，或者覆盖湿的麻袋，以免砂中的水分蒸发或与空气中的CO2接触。钠水玻璃砂流动性好，可采用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，都是加入能直接或间接影响上述反应平衡点的气态、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达到硬化。（1分）a失水发生由液态到固态的转变：凡是能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干，吹热空气或干燥的压缩空气，真空脱水，微波照射以及加入产生放热反应的化合无等都可以使钠水玻璃硬化。（2分）
b化学反应，形成新的产物：钠水玻璃在加入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行。（2分）
五、问答题
1.阐述应用奥赞(Osann)公式进行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基础上设计浇注系统，用奥赞(Osann)公式进行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) 决定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，为了保证金属液能充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须有一最小值ＨＭ，（称为剩余压力头，ＨＭ＝Ｈ０－Ｐ）。
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，应缩短浇注时间或改变浇注位置。
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，请分析成因和防止办法。
答：（一）铸钢件皮下气孔的成因
（1）氢引起的皮下气孔如果钢液脱氧不好，而在金属的硬皮（或氧化膜）附近氢的浓度又高，则有可能发生2[H]+FeO→H2O+Fe的反应，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原因主要有：
1）液中含有少量的铝，并发生反应2Al+3H2O→Al2O3+6[H]
2）炉衬，铁液包未烘干，在湿型中流动时间过长。与水蒸气发生反应产生初生氢。
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）；减少铁液和水汽相接触地时间和量；浇铸时型内具有较强的还原气氛（如型砂中加入煤粉）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，含氮树脂受热迅速分解出包括氨气在内的许多成分的气体，其中活性氨气在金属—铸型界面瞬间分解为初生态的[N]和[H]. 当氮富集程度达到临界值时,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,微小缩孔和型,芯表面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,可知注意排气和减少树脂分解的气氛与金属界面接触时间; 加入占砂质量的2%-3%的黑色或红色氧化铁粉;严格控制氮的含量;降低砂中树脂的加入量, 以及采用低氮.无氮呋喃树脂等,不过树脂砂芯,砂型表面通常均要涂敷涂料,如果涂料具有高度高温气密性,或呈烧结玻璃体,即使铸钢件采用含氮达3%甚至5%-7%的树脂均应该是可行的.（2分）(二)球铁的皮下气孔
实践经验表明,镁含量是影响皮下气孔的重要因素.在相同的铸型条件下,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,铸件中就容易出现皮下气孔,而且铁液中如果残留镁量高,则皮下气孔严重.有人认为界面上发生如下反应:Mg+H2O→MgO+2[H]↑ MgS+H2O→MgO+H2S↑ 如果浇铸系统设计
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: 最主要的是控制铸型中的水分;其次是保证铁液平稳地充满砂型型腔;提高浇注温度以利于气体扩散,使铸件表层局部含气量降低,减少皮下气孔发生的几率;型砂中加入煤粉之类的附加物以增加铸型中气氛的还原性,延缓或降低界面上进行的某些化学反应.（1分）
3. 浇注系统的基本类型有哪几种? 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能力，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、涡流和不平静。因此，主要应用于不易氧化的各种铸铁件。对容易氧化的轻合金铸件，采用漏包浇注的铸钢件和高大的铸铁件，均不宜使用。
2.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采用开放式浇注系统，但直浇道不能呈充满态，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容易充满，可减少薄壁件浇不到、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；内浇道附近受热较轻；结构简单，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，出现激溅、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；大部分浇注时间，内浇道工作在非淹没状态，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顺序凝固和冒口补缩；内浇道附近容易过热，导致缩孔、缩松和结晶粗大等缺陷；金属液面在上升中容易结皮，难保证高达的薄壁铸件充满，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，故极为方便，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、顺序地流经各层内浇道。因而充型平稳，型腔内气体排出顺利。充型后，上部金属液温度高于下部，有利于顺序凝固和冒口的补缩，铸件组织致密。易避免缩孔、缩松。冷隔和浇不到等铸造缺陷利用多内浇道，可减轻内浇道附近的局部过热现象。主要缺点是：造型复杂，有时要求几个水平分型面，要求正确的计算和结构设计。
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，与铸件结构、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的高低等各种因素有关，简称为冒口补缩距离。（2分）
3）（5分）
板件及杆件铸钢冒口的补缩距离
a) 板形件b)杆形件
阶梯形铸钢件冒口补缩距离
1-冒口2-铸件
l1=3.5T2l2=3.5T3-T1l3=3.5T3-T1+110mm
冷铁对冒口补缩距离的影响
a)板件b) 杆件
1-冒口2-冷铁3-铸件
5. 铸造零件图如下图所示，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，圆筒形铸件的重要表面是
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。
2013-2014学年第二学期铸造工艺学试题（B 卷）
一、选择题 下
上 上 下
1. 灰口铸铁适合于制造床身、机架、底座、导轨等结构，除了铸造性和切削性
优良外，还因为（B ）
A. 抗拉强度好
B. 抗压强度好
C. 冲击韧性好
2. 为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（ B ）
A. 顺序（定向）凝固
B. 同时凝固
C. 内浇口开在厚壁处
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. 下列零件适合于铸造生产的有（ A ）
A. 车床上进刀手轮
B. 螺栓
C. 自行车中轴
5. 直浇口的主要作用是（A ）
A. 形成压力头，补缩
B. 排气
C. 挡渣
6. 普通车床床身浇注时，导轨面应该（B ）
A. 朝上
B. 朝下
C. 朝左侧
7. 由于（ C ）在结晶过程中收缩率较小，不容易产生缩孔、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
8. 为提高合金的流动性，生产中常采用的方法（A ）
A. 适当提高浇注温度
B. 加大出气口
C. 延长浇注时间
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
C. 铸钢
10. 浇注温度过高时，铸件会产生（ B ）
A. 冷隔
B. 粘砂严重
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＞ 金属液表面包括表面张力在内的反压力∑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 。
2. “铸造收缩率”K ＝ %100L -L L J
J M ；起模斜度是指 为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯，
这个斜度，称为起模斜度。 。
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
式凝固。
4. 铸造生产的优点是 成形方便 、 适应性强 和 成本较低 。缺点是 铸件力学性能较低，铸件质量不够稳定 、 和 废品率高 。
5. 高岭土的化学式是 O H SiO O 223222Al ?? ；膨润土的化学式是 O nH O H SiO O 222324Al ??? 。它们的晶体都是 晶层排列 结构的硅酸盐，其晶体结构中都包含着 铝氧四面体晶片 和 铝氧八面体晶片 两种基本结构单位，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缩松的根本原因，而 固态收缩 收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。
7. 影响合金流动性的主要因素是 液态合金的化学成分 。
8. 铸钢铸造性能差的原因主要是 熔点高，流动性差 和 收缩大 。
三、判断题
（×）1. 铸造热应力最终的结论是薄壁或表层受拉。
（×）2. 铸件的主要加工面和重要的工作面浇注时应朝上。
（√）3. 铸件上宽大的水平面浇注时应朝下。
（×）4. 铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂零件的毛坯。
（×）5. 收缩较小的灰铁铸件可以采用定向（顺序）凝固原则来减少或消除铸
造内应力。
（√）6. 压铸由于熔融金属是在高压下快速充型，合金的流动性很强。
（√）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。
（×）8. 采用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。
（×）9. 熔模铸造所得铸件的尺寸精度高，而表面光洁度较低。
（×）10. 金属型铸造主要用于形状复杂的高熔点难切削合金铸件的生产。
四、简答题
1. 说明在湿型浇注时出现水分迁移现象传热、传质有何特征？不同砂型浇注过程中，从传质角度出发，应注意哪些问题？
1. 阐述用湿型砂铸造时出现水分迁移现象时，其传热、传质有何特征？
答：（1）湿型中出现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行导热，未被吸收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凝聚区，没有温度梯度。
铸件的表面温度与干砂区的厚度及其蓄热系数有关。(1分)
（2）有效地控制铸型中出现的各种传质现象以保证铸型和铸件的质量。
1）注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出现的风干现象；砂型的烘干过程；浇注金属液后湿砂型中出现的水分蒸发、迁移和凝聚现象。（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和呋喃树脂砂中吹入催化剂SO2在型内的扩散、促硬行为。（2分）
3）浇注有机粘结剂砂型（芯）时，注意造型材料的透气性和发气能力，降低粘结剂分解、燃烧时气体的扩散、逸出或渗入金属液中，形成气孔、或渗碳、渗硫层等。（2分）
2. 为什么对砂芯进行分级？生产上一般怎样划分？
答：砂芯主要用来形成铸件的内腔、孔洞和凹坑等部分，在浇注时，它的大部分表面被液态金属包围，经受铁液的热作用、机械作用都较强烈，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管理，依据砂芯形状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。
3. 何谓型砂的流动性？常采用哪些方法测定型砂流动性？
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能力称为流动性。常采用方法：1）用湿型硬度计测定标准试样两个端面硬度值的差别，硬度差别越小，表明型砂流动性越好。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。
4. 合格的湿型砂应具备的主要性能有哪些？
答：良好的成形性：包括良好的流动性、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；一定的透气性：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。
5. 阐述湿型砂铸造时铸件产生夹砂结疤的主要原因及防治措施。
答：夹砂形成的主要原因有：1）铸型表面砂层受热发生膨胀，在砂层表面产生压缩应力，如砂粒不能重新排列，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，铸型表面很薄的干燥层后产生高水层，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）减少型砂受热后的膨胀量以减少膨胀应力和提高砂型强度，以砂型表面脱离本体而拱起。2）在工艺方面采取措施
6. 普通铸钢用型大多采用水玻璃砂型，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：目前广泛采用的CO2-钠水玻璃砂，大都由纯净的人造（或天然）的石英砂加入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），全部面砂或局部采用镁砂，铬铁矿砂，橄榄石砂，锆砂等特种砂代替石英砂比较有利。要求具有一定的湿态强度和可塑性的，可加入1%~3%的蓬润土或3%~6%的普通粘土，或加入部分粘土砂。为改善出砂性，有的芯砂中往往还加入1.5%的木屑，或加入5%的石棉粉，或加入其他附加物等。（3分）
(2)制作方法：钠水玻璃砂可按照配方使用各种混砂机混制。混好的砂放在有盖的容器中，或者覆盖湿的麻袋，以免砂中的水分蒸发或与空气中的CO2接触。钠水玻璃砂流动性好，可采用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，都是加入能直接或间接影响上述反应平衡点的气态、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达到硬化。（1分）a失水发生由液态到固态的转变：凡是能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干，吹热空气或干燥的压缩空气，真空脱水，微波照射以及加入产生放热反应的化合无等都可以使钠水玻璃硬化。（2分）
b化学反应，形成新的产物：钠水玻璃在加入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行。（2分）
7. 侵入性气孔与反应性气孔的本质区别是什么？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）侵入性气孔与反应性气孔的形成原因不同。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应，生成的气体在型中形核长大，来不及逸出，在铸件表面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，气体逐渐向气泡核中聚集，使气泡长大，压力增大，当气泡长到一定大小时，下部出现腰或颈，最后断开，逃离型壁进入金属液中。（1分）
防止措施：a减少铸型发气量；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）反应性气孔的形成条件：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应，生成较多的气体。（1分）
形成过程：（2分）
a CO形成学说：Fe与金属液中的CO2反应生成CO，CO不溶于金属液，在固相或夹杂物上成核，生成的气体聚集，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反应生成H2O，钢液脱氧不好时，生成的H2O质点为气泡核，气体聚集来不及逸出时，形成气孔；
c氮引起学说：有机粘结剂砂型中，各组分发生反应生成NH3等气体，分解形成[N][H]，吸附、溶解、聚集，打一定量时，金属液温度降低，氮气析出成为气泡核，气体聚集，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应；b尽量减少有机粘结剂的使用，或用涂料或添加剂等；c避免铸型发生吸气；d在保证砂型强度的基础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，并力求采用平面。
（2）应尽量减少分型面的数量，并尽量做到只有一个分型面。
（3）应尽可能减少活块和型芯的数量，注意减少砂箱高度。
（4）尽量把铸件的大部分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，请分析成因和防止办法。
答：（一）铸钢件皮下气孔的成因
（3）氢引起的皮下气孔如果钢液脱氧不好，而在金属的硬皮（或氧化膜）附近氢的浓度又高，则有可能发生2[H]+FeO→H2O+Fe的反应，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原因主要有：
3）液中含有少量的铝，并发生反应2Al+3H2O→Al2O3+6[H]
4）炉衬，铁液包未烘干，在湿型中流动时间过长。与水蒸气发生反应产生初生氢。
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）；减少铁液和水汽相接触地时间和量；浇铸时型内具有较强的还原气氛（如型砂中加入煤粉）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，含氮树脂受热迅速分解出包括氨气在内的许多成分的气体，其中活性氨气在金属—铸型界面瞬间分解为初生态的[N]和[H]. 当氮富集程度达到临界值时,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,微小缩孔和型,芯表面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,可知注意排气和减少树脂分解的
气氛与金属界面接触时间; 加入占砂质量的2%-3%的黑色或红色氧化铁粉;严格控制氮的含量;降低砂中树脂的加入量, 以及采用低氮.无氮呋喃树脂等,不过树脂砂芯,砂型表面通常均要涂敷涂料,如果涂料具有高度高温气密性,或呈烧结玻
璃体,即使铸钢件采用含氮达3%甚至5%-7%的树脂均应该是可行的.（2分）(二)球铁的皮下气孔
实践经验表明,镁含量是影响皮下气孔的重要因素.在相同的铸型条件下,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,铸件中就容易出现皮下气孔,而且铁液中如果残留镁量高,则皮下气孔严重.有人认为界面上发生如下
反应:Mg+H2O→MgO+2[H]↑ MgS+H2O→MgO+H2S↑ 如果浇铸系统设计
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: 最主要的是控制铸型中的水分;其次是保证铁液平稳地充满砂型型腔;提高浇注温度以利于气体扩散,使铸件表层局部含气量降低,减少皮下气孔发生的几率;型砂中加入煤粉之类的附加物以增加铸型中气氛的还原性,延缓或降低界面上进行的某些化学反应.（1分）
2. 阐述应用奥赞(Osann)公式进行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基础上设计浇注系统，用奥赞(Osann)公式进行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) 决定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，为了保证金属液能充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须有一最小值ＨＭ，（称为剩余压力头，ＨＭ＝Ｈ０－Ｐ）。
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，应缩短浇注时间或改变浇注位置。
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，圆筒形铸件的重要表面是内、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。
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，与铸件结构、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的高低等各种因素有关，简称为冒口补缩距离。（2分）
3）（5分）
下
上 上 下
板件及杆件铸钢冒口的补缩距离
a) 板形件b)杆形件
阶梯形铸钢件冒口补缩距离
1-冒口2-铸件
l1=3.5T2l2=3.5T3-T1l3=3.5T3-T1+110mm
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. 浇注系统的基本类型有哪几种? 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能力，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、涡流和不平静。因此，主要应用于不易氧化的各种铸铁件。对容易氧化的轻合金铸件，采用漏包浇注的铸钢件和高大的铸铁件，均不宜使用。
2.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采用开放式浇注系统，但直浇道不能呈充满态，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容易充满，可减少薄壁件浇不到、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；内浇道附近受热较轻；结构简单，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，出现激溅、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；大部分浇注时间，内浇道工作在非淹没状态，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顺序凝固和冒口补缩；内浇道附近容易过热，导致缩孔、缩松和结晶粗大等缺陷；金属液面在上升中容易结皮，难保证高达的薄壁铸件充满，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，故极为方便，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、顺序地流经各层内浇道。因而充型平稳，型腔内气体排出顺利。充型后，上部金属液温度高于下部，有利于顺序凝固和冒口的补缩，铸件组织致密。易避免缩孔、缩松。冷隔和浇不到等铸造缺陷利用多内浇道，可减轻内浇道附近的局部过热现象。主要缺点是：造型复杂，有时要求几个水平分型面，要求正确的计算和结构设计。
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《铸造工艺学》课后习题答案
《铸造工艺学》课后习题答案 湖南大学 1、什么是铸造工艺设计？ 铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。 2、为什么在进行铸造工艺设计之前要弄清楚设计的依据，设计依据包括哪些内容？ 在进行铸造工艺设计前设计者应该掌握生产任务和要求，熟悉工厂和车间的生产条件这些是铸造工艺设计的基本依据，还需要求设计者有一定的生产经验，设计经验并应对铸造先进技术有所了解具有经济观点发展观点，才能很好的完成设计任务 设计依据的内容 一、生产任务1）铸件零件图样提供的图样必须清晰无误有完整的尺寸，各种标记2）零件的技术要求金属材质牌号金相组织力学性能要求铸件尺寸及重量公差及其它特殊性能要求3）产品数量及生产期限产品数量是指批量大小。生产期限是指交货日期的长短。二、生产条件1）设备能力包括起重运输机的吨位，最大起重高度、熔炉的形式、吨位生产率、造型和制芯机种类、机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力、地坑尺寸、厂房高度大门尺寸等。2）车间原料的应用情况和供应情况3）工人技术水平和生产经验4）模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验 三、考虑经济性对各种原料、炉料等的价格、每吨金属液的成本、各级工种工时费用、设备每小时费用等、都应有所了解，以便考核该工艺的经济性。 3.铸造工艺设计的内容是什么？ 铸造工艺图，铸件（毛坯）图，铸型装配图（合箱图），工艺卡及操作工艺规程。 4.选择造型方法时应考虑哪些原则？ 1、优先采用湿型。当湿型不能满足要求时再考虑使用表干砂型、干砂型或其它砂型。 选用湿型应注意的几种情况1）铸件过高的技术静压力超过湿型的抗压强度时应考 虑使用干砂型，自硬砂型等。2）浇注位置上铸件有较大水平壁时，用湿型易引起 夹砂缺陷，应考虑使用其它砂型3）造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜 选用湿型4）型内放置冷铁较多时，应避免使用湿型 2、造型造芯方法应和生产批量相适应 3、造型方法应适用工厂条件 4、要兼顾铸件的精度要求和生产成本 5-浇注位置的选择或确定为何受到铸造工艺人员的重视？应遵循哪些原则？ 确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的一环，关系到铸件的内在质量、铸件的尺寸精度铸造工艺过程中的难易，因此往往须制定出几种方案加以分析，对此择优选用。 应遵循的原则为：1、铸件的重要部分应尽量置于下部2、重要加工面应朝下或呈直立状态3、使铸件的大平面朝下，避免夹砂伤疤类缺陷4、应保证铸件能充满5、应有利于铸件的补缩6、避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验7、应使合箱位置，浇注位置和铸件冷却位置相一致 5为什么要设计分型面？怎样选择分型面？ 分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。选择分型面的原则：1、应使铸件的全部或大部置于同一半型内2、应尽量减少分型面数目，分型面少，铸件精度容易保证3、分型面应尽量选用平面4、便于下芯，合箱，检查型腔尺寸。5、不使砂箱过高6、受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7、注意减轻铸件的清理和机
《铸造工艺与装备》标准
《铸造工艺及设备》课程标准 030703 一、课程描述 《铸造工艺及设备》是材料成型及控制专业的专业核心课程. 课程内容包括铸造工艺方案设计、砂芯设计、浇注系统设计、冒口设计、铸造工艺装备设计等内容.其任务是使学生掌握铸造工艺方案的确定，学会选择工艺参数、浇冒口设计方法及工艺装备设计的基础知识；各种不同的铸造方法的特点及应用范围，使学生具备工艺理论和基础知识.并结合课程设计使学生掌握现代铸造工艺设计的基本方法.通过学习学生可以掌握铸造生产过程中铸造工艺理论和基本操作技能，促进知识向技能转化，对铸造生产的铸件进行具体设计. 该课所涉及的领域较多，在先修完《机械制图》、《工程材料》、《公差配合及技术测量》、《材料成型原理》、《材料力学》、《pro/E应用》等课程基础上，才能很好的理解和学习. 通过学习能够了解铸造工艺基本流程；能够知道砂型铸造的基本工艺流程，造型材料的技术要求和制备过程，铸型和型芯制造、型芯烘干、合型、紧固、浇注、清理技术；能够初步了解铸铁熔炼过程及冲天炉和感应炉的操作技术；能够知道铸件常见缺陷的形成原因和常规性防止措施方面的知识.通过学习具备从事铸造工型砂制备、造型、熔炼等岗位的基本操作能力；具备从事中等复杂零件铸造工艺及工装设计的能力. 开课时间：第五学期；共计学时90学时；课堂教学60学时（理论学时52学时，实验学时8学时）；学分：6学分.铸造工艺课程设计1周30学时. 二、课程目标 1、素质目标： 1）具有良好的职业道德、爱岗敬业、团队协作能力与实训创新能力； 2）有一定的自我学习能力和吸收新技术、新知识的意识； 3）具有较强的安全和环保意识. 2、知识目标： 1）学会铸造成型技术过程特征及理论基础知识，了解液态金属的充形能力概念、铸件收缩、铸造应力、金属的吸气性、成分偏析、金属与铸型相互作用的结果及其对铸件质量影响等方面的基础知识； 2）学会铸件的结构设计及几何形状特征要求等理论基础知识，掌握铸件结构设计的一般原则、铸件的结构要素设计方法，了解适宜铸造技术的铸件结构设计及几何形状特征和适宜铸造合金性能的铸件结构设计及几何形状特征. 3）学会铸造成；技术过程理论基础，熟悉砂形铸造及特种铸造技术方法，掌握砂型铸造工艺过程及拟定工艺规程，正确选择或配制铸型材料和其他辅助材料能合理； 4）掌握液态金属充填砂型铸型的特点和冒口的作用原理，能够合理拟定有关工艺参数；了解金属浇注系统设计原理；了解金属冷凝过程的结晶及得到的组织与性能，理解铸件成形的影响因素； 5）了解铸铁熔炼过程及冲天炉和感应炉的操作技术； 6）掌握有关试验技术和测试技术； 7）具备资料收集与整理能力，制定、实施工作计划的能力； 8）检查、判断能力； 9）理论知识运用能力. 3、能力目标： 1）能够设计中等复杂铸型工艺及有关工装，能正确选择或配制铸型材料和其他辅助材料，能合理掌握铸造工艺特点、应用、铸件图设计、铸造工艺图设计、铸件质量检验等方法技能；
铸造工艺学问答题
二问答题 1、试述夹砂的特征、形成机理及预防措施。 答（1）特征：是一类表面缺陷，分为夹砂结疤和鼠尾；（2） 形成机理A：砂型表面层因热膨胀产生的应力超出了水分饱和凝聚区的强度；B：型砂的热膨胀超过热应变；C：干燥层的热应力超出水分凝聚区的强度 热膨胀大于凝聚区的热应变；3 预防措施A：造型材料方面，正确选用和配制型砂是防止夹砂的主要措施；B：铸造工艺方面，避免大平面在水平位置浇注；C：铸件结构方面：尽量避免大平面，铸造圆角要合适。不同形状的型腔：其抗夹砂能力是不同的 2、简述CO2硬化的钠水玻璃砂的硬化机理。 答：机理：因为水玻璃中本来就有下列平衡，硅酸钠水解，Na2O·mSiO2·nH2O=2NaOH+mSiO2·nH2O 向水玻璃中吹入二氧化碳时，由于二氧化碳是酸性氧化物其余水解反应 NaoH+CO2=Na2co3+H2O促进水解反应向右进行，硅酸分子增多，其发生缩聚反应≡Si-O-H+H-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O其还会进一步缩聚，形成凝胶。钠水玻璃的物理脱水作用，由（液态到固态）和化学反应（形成新物质）的结果。 3、影响型砂透气性的因素有哪些? 答：砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量、粘结剂种类、加入量和混砂时粘结剂在砂粒上的分布状况以及砂紧实度的影响 4阐述机械粘砂的形成机理、影响因素和防止措施 答：是指铸件的部分或整个表面粘附着一层砂粒和金属的机械混合物，是由于金属渗入铸型表面的微孔形成的。机理:铸型中某个部位受到的金属液的压力大于渗入临界压力。影响因素（1）金属液对铸型表面的润湿性。一般来说润湿角小于90度两者不润湿可防止金属液的渗入，而润湿角大于90度时，两者润湿有利于金属液的渗入，产生粘砂。但洛铁矿砂因能产生固相烧结，生成致密稳定的烧结层从而防止粘砂；（2）型芯表面的微孔尺寸。其与砂的颗粒大小和分散度以及紧实度有关。一般砂粒越细，分散度越大紧实度高且均匀有利于防止金属液的渗入。但浇注温度较高时，细砂粒因耐火度不够可能造成更严重的粘砂，而更高时粗砂粒的粘砂则比细砂粒又要重些；（3）铸型微孔中的气体压力。铸型微孔中的气体压力高，则背压大有利于防止金属液的渗入（4）金属液压力及铸型表面处于液态的时间。金属夜的静压力和动压力是金属液渗入的动力、铸型表面的金属液存在时间长,金属液可深入到型砂的内部。防止措施:(1)减小铸型表面微孔尺寸。如采用细颗粒原砂、表面刷涂料、提高紧实度等(2)铸型中加入能适当提高铸型背压或能产生隔离层的附加物如煤粉等（3）改用非硅质特种原砂。如能产生固相烧结的洛铁矿砂、或热导率大蓄热系数大的锆砂，以降低铸型表面金属液存在的时间（4）此外还可将体浇注温度、降低充型压力等 5、化学粘砂防治措施 答：1尽量避免在铸件和铸型界面产生形成低熔点化合物的化学反应2促进形成易剥离性粘砂层或易剥离的烧结层 6、高温金属浇入铸型后金属和铸型有哪些相互作用 从而又可能出现哪些铸造缺陷 列举5种以上铸造缺陷〕答热作用、机械作用、物理化学作用。缺陷：夹砂结疤、毛刺、粘砂、鼠尾、气孔、型壁移动、胀砂、砂眼、浇不足。 7、壳芯砂常用什么树脂作粘结剂、硬化剂，在壳型、壳芯生产和浇注时，常会出现那些问题？ 答：硬化剂乌洛托品，粘结剂树脂粘结剂。壳型、壳芯生产和浇注时产生的问题：脱壳、起模时膜破裂、表面疏松、壳变形和翘曲、强度低、夹层；浇注时容让性、溃散性问题，浇注时型芯破裂、铸型表面产生橘皮、气孔、皮下气孔。 8、何谓水玻璃"模数"？铸造生产使用水玻璃时 如何提高或降低水玻璃的模数？举例说
铸造工艺学重点
一、铸造工艺设计依据（铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程）（一）生产任务 （1）铸造零件图样提供的图样必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记 （2）零件的技术要求金属材质牌号、金相组织、力学性能要求、铸件尺寸及重量公差及其它的特殊性能要求 （3）产品数量及生产期限产品数量是指批量大小，生产期限是指交货日期的长短。数量大的采取先进技术，应急单件产品应考虑使生产设备尽可能简单 （二）生产条件 1）设备能力2）车间原材料的应用情况和供应情况3）工人技术水平和生产经验4）模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验 （三）考虑经济性 二、设计内容和设计程序 设计内容：铸造工艺图、铸件（毛坯）图、铸型装配图（合箱图）、工艺卡及操作工艺规程 设计程序：1）零件的技术条件和结构工艺性分析2）选择铸造及造型方法3）确定浇注位置和分型面4）选用工艺参数5）设计浇冒口、冷铁和铸肋6）砂芯设计7）在完成铸造工艺图的基础上，画出铸件图8）通常在完成砂箱设计后，画出铸型装配图9）综合整个设计内容制铸造工艺卡 三、铸件结构审查 作用：一）审查零件结构是否符合铸造工艺的要求。二）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施予以防止。 （一）从避免缺陷方面审查铸件结构。1)铸件应有合适的壁厚2）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意壁厚过渡和圆角3）铸件内壁应薄于外壁4）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节5）利于补缩和实现顺序凝固6）防止铸件翘曲变形7）避免浇注位置上有水平的大平面结构 （二）从简化铸造工艺方面改进零件结构1）改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板的结构2）取消铸件外表侧凹3）改进铸件内腔结构以减少砂芯4）减少和简化分型面5）有利于砂芯的固定和排气6）减少清理铸件的工作量7）简化模具的制造8）大型复杂件的分体铸造和简单小件的联合铸造 四、浇注位置的确定（浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置） 1）铸件的重要部分应尽量置于下部2）重要加工面应朝下或呈直立状态3）使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷4）应保证铸件能充满5）应有利于铸件的补缩6）避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验7）应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致 五、分型面的选择（分型面是指两半铸型相互接触的表面）1）应使铸件全部或大部分置于同一半型内2）应尽量减少分型面的数目3）分型面应尽选用平面4）便于下芯、合箱和检查型腔尺寸5）不使砂箱过高6）受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7）注意减轻铸件清理和机械加工量 六、砂芯设计 砂芯的功用：形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位 砂芯应满足以下要求：砂芯的形状、尺寸以及在砂型中的位 置应符合铸件要求，具有足够的强度和刚度，在铸件形成过程 中砂芯所产生的气体能及时排出型外，铸件收缩时阻力小和容 易清砂 确定砂芯形状（分块）及分盒面选择的基本原则：总原则：使 造芯到下芯的整个过程方便，铸件内腔尺寸精确，不致造成气 孔等缺陷，使芯盒结构简单 1）保证铸件内腔尺寸精度2）保证操作方便3）保证铸件壁厚 均匀4）应尽量减少砂芯数目5）填砂面应宽敞，烘干支撑面是 平面6）砂芯形状适应造型、制芯方法 芯头：伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分。 对芯头的要求：定位和固定砂芯，使砂芯在铸型中有准确的位 置，并能承受砂芯重力及浇注时液体金属对砂芯的浮力，使之 不致被破坏；芯头应能及时排出浇注后砂芯所产生的气体至型 外；上下芯头及芯号容易识别，不致下错方向或芯号；下芯、 合型方便，芯头应有适当斜度和间隙。 芯头可分为垂直芯头和水平芯头 芯头组成：芯头长度、斜度、间隙、压环、防压环和积砂槽等 结构 作用：固定型芯，避免型芯漂浮，将芯子中浇注时产生的气体 导出 设计：1、芯头高度：1）对于细而高的砂芯，上下都应留有芯 头，以免在液体金属冲击下发生偏斜，而且下芯头应取高一些。 对于湿型可不留间隙，以便下芯后能使砂芯保持直立，便于合 箱2）对于粗而矮的砂芯，常不可用上芯头（高度为零），这可 使造型、合箱方便3）对于等截面的或上下对称的砂芯，上下 芯头可用相同的高度和斜度，而对需要区分上下芯头的砂芯， 一般应使下芯头高度高于上芯头的 2、芯头斜度：为合箱方便，避免上下芯头和铸型相碰，上芯头 和上芯头座的斜度应大些。对水平芯头，如果造芯时芯头不留 斜度就能顺利从芯盒中取出，那么芯头可不留斜度。芯座—模 样的芯头总是留有斜度的，至少在断面上要留有斜度，上箱斜 度比下箱的大，以免合箱时和砂芯相碰 3、芯头间隙：为下芯方便，通常在芯头和芯座之间留有间隙。 机器造型、制芯时间隙一般较小，而手工造型、制芯则间隙较 大，湿型的间隙小，干砂型、自硬型的间隙大；芯头尺寸大， 间隙大。 七、铸造工艺设计参数 1. 铸件尺寸公差铸件尺寸公差是指铸件各部分尺寸允许的极 限偏差，取决于铸造工艺方法等多种因素 2. 机械加工余量为保证铸件的加工面尺寸和零件精度，应有 加工余量，即在铸件工艺设计时预先增加的，而后在机械加工 时又被切去的金属层厚度，成为机械加工余量，简称加工余量。 3. 铸造收缩率K=[（Lm-Lj）/Lj]*100% Lm—模样（或芯 盒）工作面的尺寸Lj—铸件尺寸 4. 起模斜度为了方便起模，在模样、芯盒的出模方向留有一 定的斜度，以免损坏砂型或砂芯，这个斜度成为起模斜度。 八、浇注系统的组成及各部分的作用（浇注系统是铸型中液态 金属流入型腔的通道的总称） 1.浇口杯：承受来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出， 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；增加充型的压力头 2.直浇道：从浇口杯引导金属向下，进入横浇道、内浇道或直 浇道导入型腔。提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能 克服各种流动阻力，在规定的时间内充满型腔 3.直浇道窝：缓冲作用；缩短直—横拐弯处的高度紊流区；改 善内浇道的流量分布；减小直—横浇道拐弯处的局部阻力系数 和水头损失；浮出金属液中的气泡 4.横浇道：向内浇道分配洁净的金属液；储留最初浇入的含气 和渣污的低温金属液并阻留渣滓；使金属液流平稳和减少产生 氧化夹渣物 5.内浇道：控制充型速度和方向，分配金属，调节铸件各部位 的温度和凝固顺序，浇注系统的金属液通过内浇道对铸件有一 定的补缩作用 九、浇注系统的分类及其优缺点 按阻流断面位置分为封闭式浇注系统和开放式浇注系统 （一）封闭式浇注系统 正常浇注条件下，所有组元能为金属液充满的浇注系统（用于 不易氧化的各种铸铁件） 优点：有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属 少，清理方便 缺点：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、涡流和不平静 （二）开放式浇注系统 在正常浇注条件下，金属液不能充满所有组元的浇注系统（适 用于轻合金铸件和球铁件等） 优点：进入型腔时金属液流速度小，充型平稳，冲刷力小，金 属氧化轻 缺点：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类 （一）顶注式浇注系统 以浇注位置为基准，内浇道设在铸件顶部的（简单式，楔形式， 压边式，雨淋式，搭边式） 优点：容易充型，可减少薄壁件浇不到、冷隔方面的缺陷；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；内浇道附近受热较轻；结 构简单，易于清除 缺点：易造成冲砂缺陷；金属液下落过程中接触空气，出现激 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；大部分浇注时间，内浇道工作在 非淹没状态，相对地说，横浇道阻渣条件较差 （二）底注式浇注系统 内浇道设在铸件底部的 优点：内浇道基本上在淹没状态下工作，充型平稳；可避免金 属液发生激溅、氧化及由此而形成的铸件缺陷；无论浇口比是
材料科学与工程学院材料成型及控制工程(080203)专业人才
材料科学与工程学院 材料成型及控制工程(080203)专业人才培养方案 一、专业简介及培养目标 (1)专业简介：材料成型及控制工程专业创办于2006年，2007年开始招收本科生，从属的材料科学与工程学科是江西省"九五"至"十二五"重点学科，江西省第一、第二批示范硕士点,是学校博士点建设支撑学科单位。经过多年的建设，已形成年龄结构合理、学历层次有序的教学科研队伍，现教研室有专兼职教师12人，江西省学科带头人及骨干教师3人。材料成型及控制工程专业立足于服务钢铁、钨、铜铝等金属材料固态、液态成型领域产业，形成了材料设计与组织性能控制理论及应用的特色研究方向。毕业生就业形势良好，面向南京钢铁、新余钢铁、萍钢、沙钢、江铃、江钨、江铜等大型企业输送了大量优秀毕业生。 (2)专业培养目标：本专业培养具备以钢铁、钨、铜铝等金属为背景的材料成型及控制工程有关的基础知识与应用能力，能够从事与钢铁、钨、铜铝等材料固态及液态成型相关领域的科学研究、技术开发、工艺设计、生产技术管理等方面的工作，适应市场经济发展的富有创新精神和创新意识，具有深厚人文素养的应用型、复合型、技能型的高级工程技术人才。 二、专业培养标准 1．掌握材料成型及控制工程专业及相关领域所需的学科基础知识，具备良好的政治素养、人文素养和科学精神，并能够熟练应用一门外语和计算机。 1.1掌握从事工程技术工作所需的数学、物理知识的能力。 1.2 具备良好的政治素养、人文精神和科学精神, 能够在材料成型实践中理解并遵守材料成型职业道德和规范，履行责任。 1.3熟练掌握一门外语, 具有跨文化交流、竞争和合作能力。 1.4具备利用计算机解决复杂工程问题的能力。 2.具备扎实的材料成型及控制工程专业核心知识、专业技能以及分析、研究、解决复杂的工程实际问题的能力，能承担企业高级工程技术岗位的要求。具有从事与本专业有关的产品与工艺研究、设计、开发和生产组织与管理的能力。 2.1掌握金属材料及其成型理论学科基础知识，具有分析、判断和解决材料学科中的工程问题的能力。 2.2掌握钢铁材料制备基础知识，具有制定钢铁材料生产关键工艺参数的能力。 2.3掌握金属材料固态成型原理、工艺及设备，具有模具设计与开发、设备选型和参数制定的能力。
铸造工艺学考题
铸造工艺学考题（考试总结） 一，冷铁：为增加铸件局部冷却速度，在型腔部及工作表面安放的金属块 作用： ①在冒口难于补缩的部位防止缩孔缩松。 ②防止壁厚交叉部位及急剧变化部位产生裂纹。 ③与冒口配合使用，能加强铸件的顺序凝固条件，扩大冒口补缩距离或围，减少冒口数目或体积。 ④用冷铁加速个别热节的冷却，使整个铸件接近于同时凝固，既可防止或减轻铸件变形，又可提高工艺出品率。 ⑤改善铸件局部的金相组织和力学性能。如细化基体组织，提高铸件表面硬度和耐磨性。 ⑥减轻和防止厚壁铸件中的偏析。 二，分型面及选择原则 分型面是两半铸型接触的的表面，分型面在很大程度上影响铸件的尺寸精度，成本和生产率。 选择原则： ①应使铸件全部或大部分位于同一砂型 ②应尽量减少分型面的数目 ③分型面应尽量选用平面 ④便于下芯，合箱和检查型腔尺寸 ⑤不使砂箱过高 ⑥受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度 ⑦注意减轻铸件清理和机械加工量 三钠水玻璃砂硬化机理 硬化机理：因为水玻璃中本来就有下列平衡，硅酸钠水解， Na2O·mSiO2·nH2O=2NaOH+mSiO2·nH2O 向水玻璃中吹入二氧化碳时，由于二氧化碳是酸性氧化物其余水解反应NaoH+CO2=Na2co3+H2O促进水解反应向右进行，硅酸分子增多，其发生
缩聚反应≡Si-O-H+H-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O其还会进一步缩聚，形成凝胶。钠水玻璃的物理脱水作用，由（液态到固态）和化学反应（形成新物质）的结果。 目前铸造生产中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或间接影响上述反应平衡点的气态、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达到硬化。（1分）a失水发生由液态到固态的转变：凡是能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干，吹热空气或干燥的压缩空气，真空脱水，微波照射以及加入产生放热反应的化合无等都可以使钠水玻璃硬化。（2分） b化学反应，形成新的产物：钠水玻璃在加入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行。（2分） 目前存在的问题及解决方法： ①出砂性差——a）在钠水玻璃中加入附加物；b）减少钠水玻璃的用量；c）减低易熔融物质的含量；d）采用以石灰石作原砂的钠水玻璃CO2自硬砂。 ②铸铁件粘砂——a）刷涂料，最好使用醇基涂料；b）一般铸铁件也可以在钠水玻璃中加入适量的煤粉或者适量具有填料性能的高岭土式粘土 ③型、芯表面粉化（白霜）——a）控制钠水玻璃的水分不要偏高，吹CO2的时间不宜过长，型、芯不要放置太久；b）据有关工厂的经验，在钠水玻璃中加入占砂质量1%左右，密度为1.3克∕立方厘米的糖浆，可以有效防止粉化。 ④砂芯抗吸湿性差——a）在钠水玻璃砂中加入锂水玻璃或在钠水玻璃中加入Li2CO3、CaCO3、ZnCO3等无机附加物；b）在钠水玻璃中加入少量有机材料或加入具有表面活性剂作用的有机物，粘结剂。 ⑤此外，还存在发气量大（注意排气；先烘干砂芯再浇注）、旧砂再生和回用困难、热膨胀（加入质量分数4%的高岭土粘土形式的铝土）等问题。 四. 阐述用湿型砂铸造时出现水分迁移现象时，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行导热，未被吸收的热通过干砂区传导至蒸发界面使水分汽化；二是靠蒸汽相传递。蒸汽的迁移依赖于蒸汽的压力梯度。2）干砂区的外侧为蒸发界面及水分凝聚区，没有温度梯度。3）铸件表面温度与干砂区的厚度及蓄热系数有关。 五. 浇注系统的基本类型有哪几种? 各有何特点？ 答：1.封闭式浇注系统
铸造工艺学1
什么是铸造工艺设计？ 铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。 2、为什么在进行铸造工艺设计之前要弄清楚设计的依据，设计依据包括哪些内容？ 在进行铸造工艺设计前设计者应该掌握生产任务和要求，熟悉工厂和车间的生产条件这些是铸造工艺设计的基本依据，还需要求设计者有一定的生产经验，设计经验并应对铸造先进技术有所了解具有经济观点发展观点，才能很好的完成设计任务 设计依据的内容一、生产任务1）铸件零件图样提供的图样必须清晰无误有完整的尺寸，各种标记2）零件的技术要求金属材质牌号金相组织力学性能要求铸件尺寸及重量公差及其它特殊性能要求3）产品数量及生产期限产品数量是指批量大小。生产期限是指交货日期的长短。 二、生产条件1）设备能力包括起重运输机的吨位，最大起重高度、熔炉的形式、吨位生产率、造型和制芯机种类、机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力、地坑尺寸、厂房高度大门尺寸等。2）车间原料的应用情况和供应情况3）工人技术水平和生产经验4）模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验 三、考虑经济性对各种原料、炉料等的价格、每吨金属液的成本、各级工种工时费用、设备每小时费用等、都应有所了解，以便考核该工艺的经济性。 3.铸造工艺设计的内容是什么？ 铸造工艺图，铸件（毛坯）图，铸型装配图（合箱图），工艺卡及操作工艺规程。 4.选择造型方法时应考虑哪些原则？ 1、优先采用湿型。当湿型不能满足要求时再考虑使用表干砂型、干砂型或其它砂型。 选用湿型应注意的几种情况1）铸件过高的技术静压力超过湿型的抗压强度时应考 虑使用干砂型，自硬砂型等。2）浇注位置上铸件有较大水平壁时，用湿型易引起 夹砂缺陷，应考虑使用其它砂型3）造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜 选用湿型4）型内放置冷铁较多时，应避免使用湿型 2、造型造芯方法应和生产批量相适应 3、造型方法应适用工厂条件 4、要兼顾铸件的精度要求和生产成本 5-浇注位置的选择或确定为何受到铸造工艺人员的重视？应遵循哪些原则？ 确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的一环，关系到铸件的内在质量、铸件的尺寸精度铸造工艺过程中的难易，因此往往须制定出几种方案加以分析，对此择优选用。 应遵循的原则为：1、铸件的重要部分应尽量置于下部2、重要加工面应朝下或呈直立状态3、使铸件的大平面朝下，避免夹砂伤疤类缺陷4、应保证铸件能充满5、应有利于铸件的补缩6、避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验7、应使合箱位置，浇注位置和铸件冷却位置相一致 5为什么要设计分型面？怎样选择分型面？ 分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。选择分型面的原则：1、应使铸件的全部或大部置于同一半型内2、应尽量减少分型面数目，分型面少，铸件精度容易保证3、分型面应尽量选用平面4、便于下芯，合箱，检查型腔尺寸。5、不使砂箱过高6、受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7、注意减轻铸件的清理和机械加工量。 6、什么叫浇铸位置 浇铸位置是指：浇铸时铸件在型腔内所处的状态和位置 7、芯头长些好，还是短些好？间隙留大些好？还是不留好？举例说明
技师专业论文
技师专业论文 浅谈铸钢件50T铅锅制造操作过程及对铸件质量的影响 姓名： 工种： 鉴定等级： 单位： 日期：
目录 一、引言 (1) 二、地坑造型 (1) 1、砂床的制备 (1) 1.1挖坑 (1) 1.2埋轴座上车板 (2) 1.3铺排气层 (2) 1.4填砂舂实 (2) 2、车板造型过程 (2) 2.1埋浇注系统 (2) 2.2成型 (3) 2.3修型 (3) 2.4吹气 (3) 三、盖箱砂芯制造 (3) 1、芯骨设制 (3) 1.1支箱上芯车板 (3) 1.2焊芯骨 (3) 1.3退让性、透气性 (4) 2、砂芯车制 (4) 四、合箱操作 (4) 1、精整砂型 (4) 2、验型 (5)
3、合型 (5) 4、压铁 (5) 五、结论 (6) 参考文献 (6)
【内容摘要】：合理的工艺，正确的操作铅锅的外型及砂芯，才能保证铸件的质量，做出优质的铅锅。 【关键词】：强度，透气性，退让性，溃散性，铸件质量。 一、引言 在实践和学习中，合理的工艺，正确的操作铅锅的外型及砂芯，才能保证铸件的质量，做出优质的铅锅。 50T铅锅它半球状圆筒，法兰组成的5.5m3的铸件，整体壁厚为50mm,内可熔炼50吨铅，铅锅制造外型是采用地坑车板来完成，砂芯是用芯骨固定在砂箱上焊成硬芯骨用车板车制成。铅锅是体积大、高度高（直径：2650mm、高：1500mm）表面积比较大。优势吊芯合箱，在高温浇注下浇注时间比较长，受到冲刷及烘烤比较厉害，容易产生夹砂，粘砂，气孔等缺陷。在冷却过程中由于收缩阻力大，易产生裂纹，因此，在铅锅制作中，制造工艺要求比较严格。地坑造型要求砂坑有足够的强度，能承受铸件自重合合箱时上箱吊芯压力及浇注后液体金属的重心。砂芯芯骨设计一定要有稳定性和足够强度，才能保证吊运翻转。砂芯和好的强度，才能有效防止逐渐产生气孔粘砂、变形。裂纹等缺陷。 二、地坑造型 1、硬砂床的制备 1.1挖坑： 在确定的地方先挖一个比形样大的坑，使型坑四周的型砂能很方便的舂实，坑的深度比型样高出300~500mm。
铸造工程学汇总
铸造工程学 1.铸造：铸造就是将熔融的液态金属或合金浇注到与零件的形状（尺寸）相适应的预先制备好的铸型空腔中使之冷却、凝固，而获得毛坯或零件的制造过程称为铸造生产，简称铸造。 2.冷铁：为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的金属块称为冷铁。 3.冒口冒口是铸型内设置的一个储存金属液的空腔。 4.分型面两半铸型相互接触的表面。 5.浇注位置浇注时铸件在铸型中的位置。 6.熔模铸造；熔模铸造工艺是液体金属在重力作用下浇入由蜡模熔化后形成的中空型壳中成形，从而获得精密铸件的方法，又称为失蜡铸造。 7.气化模铸造；气化模铸造又称消失模铸造或实型铸造，是用泡沫聚苯乙烯塑料模样代替普通模样，造好型后不取出模样，直接浇注金属液。在灼热液体金属的热作用下，泡沫塑料模气化、燃烧而消失，金属液取代原来泡沫塑料模所占据的空间位置，冷却凝固后即可获得理想铸件的一种铸造方法。 8.压力铸造；压力铸造（简称压铸）是在高压作用下将液态或半液态金属以极高的速度压入充填压型，并在压力下凝固而获得铸件的方法。 9.低压铸造低压铸造是液体金属在压力作用下，完成充型及凝固过程而获得铸件 的一种铸造方法。由于作用的压力较低（一般为20?70k Pa）,故称为低压铸造。 10.差压铸造；差压铸造又称反压铸造、压差铸造。是在低压铸造的基础上，铸型外罩个密封罩，同时向坩埚和罩内通入压缩空气，但坩埚内的压力略高，使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下结晶。
11.挤压铸造；挤压铸造是对定量浇入铸型型腔中的液态金属施加较大的机械压力，使其成形、结晶凝固而获得零件毛坯的一种工艺方法。 12.离心铸造；离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中，使之在离心力的作用下，完成充填和凝固成形的一种铸造方法。 13.金属型铸造；金属型铸造又称硬模铸造，是在重力作用下，将液体金属浇入金属铸型充填并随后冷却凝固成形，以获得铸件的一种铸造方法。 14.金属流动性：液态金属本身的流动能力。 17.顺序凝固；使液态金属的热量沿着一定的方向排出，或通过对液态金属施行某方向的快速凝固，从而使晶粒的生长向着一定的方向进行，最终获得有单方向晶粒组织或单晶组织的铸件。 18.同时凝固；铸件相邻各部位或铸件各处凝固及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后差异及明显的方向性，称同时凝固。 19.均衡凝固均衡凝固就是利用收缩和膨胀的动态叠加，通过工艺措施使单位时间的收缩与补缩、收缩与膨胀按比例进行的凝固原则。 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。液态金属充满铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力称为液态金属的充型能力。 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。凝固是铸件形成过程的核心问题，在很大程度上决定了铸件的铸态组织和某些铸造缺陷的形成，并且对铸件质量特别是铸态力学性能起决定作用，因此铸造技术的重要内容就是凝固过程的控制。 影响铸件凝固方式的主要因素: 合金的结晶温度范围, 铸件的温度梯度
《铸造工艺学》课程课外练习题
UNIT1 1、铸造生产中使用量最大的原砂是以石英为主要矿物成分的天然硅砂。含泥量指原砂中直径小于 0.02mm的细小颗粒的含量，其中有粘土、极细的砂子、其他非粘土质点。原砂粒度包括砂粒的粗细程度与 砂粒粗细分布的集中程度。 2、说明符合的含义： ZGS98—40/100; ZGS98—140/70：ZGS96—140/70（87.3%） 3、铸造粘土分为哪两大类？什么是彭润土的活化处理？如何选用铸造粘土？ 4、型砂中除了含有原砂、粘土、水等材料外，通常还特意加入一些材料，如煤粉、渣油、淀粉等，目的是 使型砂具有特定的性能，改善铸件的表面质量；高温作用下失去结构水、丧失粘结能力成为死粘土。 5、型砂和芯砂烘干的目的什么？（除去水分、降低发气量，提高强度和透气性） 6、钠水玻璃的重要参数是哪几个？（模数、密度、浓度、粘度）钠水玻璃的硬化方法有几种？（物理硬化 ----自然干燥或加热和吹压缩空气；化学硬化----插管法和盖罩法等两种）。 7、钠水玻璃砂CO2硬化后表层出现“白霜”称为粉化。白霜的主要成分是NaHCO3。 8、呋喃Ⅰ型树脂砂和呋喃Ⅱ型树脂砂均为热芯盒呋喃树脂砂。呋喃Ⅰ型树脂砂主要用于铸铁件，呋喃Ⅱ型 树脂砂属于无儋树脂主要用于铸钢件和球铁件。（为什么？） 9、混制植物油砂时，先加水后加油的目的是什么？（是粉料和砂先被水润湿，再加油时更易于其在砂中的 分布，同时避免粘土和糊精等粉料吸附许多的油。） 10、合脂芯砂中加入彭润土、糊精、淀粉等物质的作用是什么？（提高合脂芯砂的湿强度） 11、涂料一般由耐火粉料、粘结剂、悬浮剂、载液、助剂等构成。 UNIT2 1、简述造型、造芯、配型、吃砂量几个基本概念。 2、活块可用销钉或燕尾槽与模样主体相连接；砂芯由砂芯主体和芯头两部分组成，为提高砂芯的强度和刚度，制造时砂芯内部放置芯骨，为使砂芯排气畅通，砂芯中可开设排气通道，配型时砂芯表面常刷一层耐火涂料。 3、简述活块造型的过程。 4、实物造型常利用废旧零件代替模样造型。 5、当旋转铸件的尺寸较大，可采用刮板造型，这种方法适用于单件或小批量生产。 6、机器造型一定是采用模板造型。 7、简述铸型紧固的几种方法（小型铸件的铸型采用压铁；大中型铸件的铸型采用卡子、螺栓）。 UNIT3 1、简述合金的流动性与液态金属充型能力的联系（答题时注意两者之间的关系和区别）。 2、简述浇注条件对液态金属充型能力的影响。 3、什么是铸件的模数？ 4、什么是浇注系统？它由哪几部分组成？各自的作用是什么？ 5、铸件的内浇道开设的原则是什么？ 6、系统可按两种方法分类：一是按内浇道在铸件上开设的位置不同分类，二是按浇注系统各组元截面 比例关系的不同分类。 7、什么是封闭式浇注系统，什么是开放式浇注系统？什么是浇注时间？ 8、简述球铁、可锻铸铁、铸钢等几种合金铸件浇注系统的特点。 UNIT4 1、什么是凝固，什么是凝固过程？ 2、铸件在凝固的过程中，除纯金属、共晶合金外，其断面上一般存有三个区域：固相区、凝固区、液 相区。 3、铸件的凝固方式一般为：逐层凝固、体积凝固、中间凝固。铸件的凝固方式是根据铸件截面上的凝 固区域大小划分的。凝固区域大小是由合金的结晶温度范围和铸件截面上的温度梯度决定的。
2013-2014铸造工艺学考题答案
2013-2014学年第一学期铸造工艺学试题（A卷） 一、选择题 1. 为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（B） A. 顺序（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（A） A. 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，不容易产生缩孔、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、导轨等结构，除了铸造性和切削性优良外，还因为（B） A. 抗拉强度好 B. 抗压强度好 C. 冲击韧性好 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. 下列零件适合于铸造生产的有（A） A. 车床上进刀手轮 B. 螺栓 C. 自行车中轴 8. 普通车床床身浇注时，导轨面应该（B） A. 朝上 B. 朝下 C. 朝左侧 9. 为提高合金的流动性，生产中常采用的方法（A） A. 适当提高浇注温度 B. 加大出气口 C. 延长浇注时间 10. 浇注温度过高时，铸件会产生（B ） A. 冷隔 B. 粘砂严重 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＞ 金属液表面包括表面张力在内的反压力∑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 。
最新铸造工艺学期末考试复习汇总
一.绪论 1，材料成形工艺（有时也称材料成形技术），是将材料制造成所需形状及尺寸的毛坯或成品的所有加工方法或手段的总称。 2 成形方法的选择原则 1）适用性原则满足使用要求；适应成形加工性能。2）经济性原则获得最大的经济效益。3）与环境相宜原则环境保护问题，对环境友好。 3成形方法选择的主要依据 （1）产品功能及其结构、形状尺寸和使用要求等；2）产量；3）生产条件 铸造 1概念：铸造是将液态金属在重力或外力作用下充填到铸型腔中使之冷却、凝固，从而获得所需形状及尺寸的毛坯或零件的方法，所铸出的产品称为铸件。 金属液态成形金属液态成型近净形化生产 2 分类通常从铸型材料、充型和凝固等方面对铸造进行分类。 1）按铸型材料、充型和凝固条件铸造方法分为砂型铸造（用砂型作铸型在重力下充型和凝固的铸造方法）和特种铸造（在铸型材料、充型和凝固等方面与砂型铸造有显著差别的铸造方法的统称） 2）按液态合金充型和凝固条件铸造方法分为重力铸造（如砂型铸造、壳型铸造、陶瓷型铸造、熔模铸造、金属型铸造）和非重力铸造（如压力铸造、低压铸造、挤压铸造和离心铸造）。 3）按铸型材料铸造方法分为一次型铸造（如砂型铸造、壳型铸造和熔模铸造，铸型材料为非金属材料）和永久型铸造（如金属型铸造、压力铸造和低压铸造，铸型材料为金属材料）。 4特点 1）优点 （1）适用范围广合金种类、铸件的形状和大小及质量几乎不受限制； （2）铸件具有一定的尺寸精度通常比普通锻件高，熔模铸件可达到无加工余量；（3）成本较低原材料来源广，价格低廉；铸件与零件形状和尺寸相近，节省材料。2）缺点 （1）铸件晶粒粗大，组织疏松，易产生缩孔和气孔等缺陷； （2）铸件力学性能较低，尤其是冲击韧性较低； （3）生产工序多，铸件质量难以精确控制。
铸造工艺说明书
1 铸造工艺设计 1.1 铸造工艺方案的确定 1.1.1浇注位置的确定 铸件的浇注位置是指浇筑时铸件在铸型中所处的位置。浇注位置是根据铸件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特性、铸造方法以及生产车间的条件决定的。个人收集整理勿做商业用途 正确的浇注位置应能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯和清理方便。 该铸件浇注位置应在铸件边缘，内浇道应在分型面上。 1.1.2 分型面的确定 铸造分型面是指铸型组元间的接合面。合理地选择分型面，对简化铸造工艺、提高生产率、降低成本、提高铸件质量等都有直接关系。分型面的选择应尽量与浇注位置一致，尽量使两者协调起来，使铸造工艺简便，并易于保证铸件质量。个人收集整理勿做商业用途 1.应使铸件全部或大部置于同一半型内； 2.应尽量减少分型面的数目； 3.分型面应尽量选用平面； 4.便于下芯、合箱和检查型腔尺寸； 5.不使砂箱过高； 6.受力件的分型面的选择不应削弱铸件的结构强度； 7.注意减轻铸件清理和机械加工量。 该铸件的分型面的选择如图1-1所示 图1-1 铸件的分型面 1.2 工艺参数 1.2.1 机械加工余量 GB/T6414-1999《铸件尺寸公差与机械加工余量》中规定，要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件，且该值应根据最终机械加工成品铸件的最大轮廓尺寸和相应的尺寸范围选取。个人收集整理勿做商业用途 要求的机械加工余量等级有10级，称之为A、B、C、D、E、F、G、H、J和
K级共10个等级。 查表，可知灰铸铁加工余量等级E~G级，可知，加工余量为3.0mm。 1.2.2 铸件线收缩率与模样放大率 铸件线收缩率又称为铸件收缩率或铸造收缩率，是指铸件从线收缩开始温度（从液相中析出枝晶搭成的骨架开始具有固态性质时的温度）冷却到室温时的相对线收缩量，以模样与铸件的长度差除以模样长度的百分比表示：个人收集整理勿做商业用途 式中1L：模样长度； L：铸件长度。 2 铸件的线收缩率ε是考虑了各种影响因素之后的铸件的实际收缩率，它不仅与铸造金属的收缩率和线收缩起始温度有关，而且还与铸件的结构、铸型种类、浇冒口系统结构、砂型和砂芯的退让性等因素有关。个人收集整理勿做商业用途综合考虑：可选灰铸铁线收缩率1.0%。 1.2.3 起模斜度 当铸件本身没有足够的结构斜度，应在铸件设计或铸造工艺实际是给出铸件的起模斜度，以保证铸件的起模。起模斜度可采取增加铸件壁厚的方式来形成。在铸件上加起模斜度，原则上不应超出铸件的壁厚公差要求。个人收集整理勿做商业用途 α。 根据零件要求，起模斜度? =2 1.2.4 最小铸出孔槽 机械零件上往往有很多孔、槽和台阶，一般应尽可能在铸造时铸出。这样既可节约金属、减少机械加工量、降低成本，又可使铸件壁厚比较均匀，减少形成缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向。但是当铸件上的孔、槽尺寸太小，而铸件的壁厚又较厚和金属压力较高时，反而会使铸件产生粘砂，造成清理和机械加工困难。有的孔、槽必须采用复杂而难度较大的工艺措施才能铸出，而实现这些措施还不如用机械加工的方法制出更为方便和经济。有时由于孔距要求很精确，铸出的孔如有偏心，就很难保证加工精度。因此在确定零件上的孔和槽是否铸出时，必须既考虑到铸出这些孔和槽的可能性，又要考虑到铸出这些孔和槽的必要性和经济
铸造工艺学总结终极版
第一章铸造工艺设计概论 一：设计依据：1.生产任务（a铸造的零件图样b零件的技术要求c产品的数量及生产期限）2生产条件（a设备的能力b车间原材料的应用情况和供应情况c工人的生产经验和技术水平d模具等工艺制备制造车间的加工和生产经验）3考虑经济性。 二：设计内容和程序：1铸造工艺图（a零件的工艺分析b造型及铸造方法的选择c确定浇注位置和分型面d选工艺参数e设计浇冒口，冷铁和铸肋f砂芯设计）2铸件图，3铸型装配图，4工艺卡。 第二章铸造工艺方案的确定(为看懂图例，理解原理准备）一：从避免缺陷方面审查逐渐结构：a合理的壁厚b铸件的结构不应造成严重的收缩阻碍（过渡和圆角）c内壁小于外壁d 壁厚均匀，减小肥厚的部分e利用补缩实现顺序凝固f防止铸件翘曲变形g避免浇注系统的大平面。二：从简化铸造工艺方面改进零件结构：a改进妨碍起模的凸台，凸缘和肋板的结构b取消侧凹c改进铸件内腔的结构和减少砂芯d减少和简化分型面e有利于砂芯的固定和排气f减少清理铸件的工作量g简化模具制造h大型复杂件的分体铸造和简化小件的联合制造。三：浇注位置的确定：a铸件的重要部分应尽量置于下部b重要加工面应朝下或呈直立状态c使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷d应保证铸件能充满e应有利于铸件的补缩g避免用吊砂，掉芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验h应使合箱位置，浇注位置和铸件冷却位置相一致。 四：分型面的选择：a应使铸件全部或大部置于同一半型内b尽量减少分型面的数量c分型面应尽量选用平面d便于下芯，合箱和检查型腔尺寸e不使砂箱过高f受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度g注意减轻铸件清理和机械加工 第三章砂芯设计及铸造工艺设计参数 一：砂芯的作用：形成铸件的内腔，孔和铸件外形不能出砂的部位。二：芯头的组成：芯头长度，芯头斜度，芯头间隙，压环，防压环和积砂槽。三：铸件尺寸公差：定义：铸件各部分尺寸允许的极限偏差。影响因素：铸件设计要求的精度，机械加工要求，铸件数量和批量，铸造金属及合金种类，采用的铸造设备及工装，铸造工艺方法四：铸件重量公差：定义：以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值机械加工余量：定义;铸件工艺设计时先增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。影响因素：铸造合金种类，铸造工艺方法、生产批量，设备及工装的水平。五：起模斜度：定义：为了方便起模。在摸样，芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。六：铸造收缩率：K=(Lm—Lj)/Lj x100% Lm:模样或芯盒工作面尺寸；Lj：铸件尺寸影响因素：合金种类和成分，铸件冷却、收缩时受到的阻力的大小、冷却条件的差异。 ：浇注系统设计 一：浇注系统的组成及各部分的作用？ 1.浇口杯（外浇口）：承接浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，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。 2.直浇道：从浇口杯引导金属向下，进入横浇道、内浇道或直接导入型腔。提供足够的压力头，使金属液在重力作用下能克服各种流动阻力，在规定时间内充满型腔。 3.直浇道窝：金属液对直浇道底部有强烈的冲击作用，并产生涡流和高度紊流区，常引起冲砂、渣孔和大量氧化夹杂物等铸造缺陷。其可改善金属液流动情况。 4.横浇道：a.向内浇道分配洁净的金属液；b.储留最初浇入的含气和渣污的低温金属液并阻留渣滓c.使金属液流平稳和减少产生氧化夹杂物。 5.内浇道：控制充型速度和方向，分配金属，调节铸件各部位的温度和凝固顺序，浇注系统的金属液通过内浇道对铸件有一定的补缩作用。二：浇注系统的类型和优缺点？封闭浇注系统：优点：有