铸造设备与自动化的试题与复习

填空

1.射砂筒的进气方式有（顶上进气）和（均匀进气）两种。

2.机械起模的方式有（顶箱起模）和（翻转起模）两种。

3.气动微震机构可分为（弹簧垫式）和（气垫式）两种。

4.按生产线布置，可将铸型输送机分为（封闭式）和（开放式）两种。

5.按照工作原理的不同，浇注机械可分为（倾转式）、（底注式）、（气压式）和电磁泵式）四类。

6.筛分设备的主要作用是筛除其中的（芯块）、（砂块）和（其他非金属杂物

考试题：紧实度：指型砂被紧实的程度，通常用单位体积内型砂的质量表示

震击实砂：将型砂填入砂箱，工作台将砂箱连同型砂举升到一定高度，并让其自由下落，工作台与机体发生撞击。撞击时，型砂的下落速度变成很大的冲击力，作用在下面的砂层上，使型砂层层得到紧实。

脱箱造型：在造型后能先将砂型脱去，使砂箱不进入浇注、落砂、回送循环的造型方法。

铸造生产线：根据生产铸件的工艺要求，将主机和辅机按照一定的工艺流程，用运输设备联系起来，并采用一定的控制方法所组成机械化、自动化造型生产体系，并在该生产体系中，进行铸型浇注、冷却落砂以及空箱返回等工作，从而完成铸件生产过程。

流态化：气体通过固体颗粒流动，使固体颗粒呈现出类似于流体状态。 1.慢速压实过程中，砂型内的应力是如何分布的？

答：压实开始时，箱壁上的摩擦阻力使压板边角处应力升高，在压板下沿着砂箱壁形成一个高应力环形区。这时，型砂的内摩擦力与压板的向下推力结合，形成一个向下向中心的作用力。

2、根据射砂过程及砂粒自射孔射出的过程，影响砂粒射出的因素有哪些？是如何影响的？

如何防止答：(1)射砂气压及气压梯度，用流通截面足够大的快速进气阀门；(2) 型砂性能与射砂筒中型砂的紧实，防止出现穿孔、搭棚和空吹现象；(3)锥形射头与射孔大小，射芯机的射头大都做成锥盆形，射孔不能过小。

3、根据图1中震击气缸工作时的三个位置描述震击气缸的震击循环过程？1-震击活塞2-进气孔3-排气孔（1）管路气压过低，或工作负荷过大；提高管路气压。（2）进气孔太小，进气过慢；调整进气孔尺寸。

4、发生双重撞击的原因有哪些？如何排除？

震击开始时，压缩空气通过活塞1中的空腔，经气缸壁上的环形间隙，从气缸孔2进入气缸，缸内气压上升，推动活塞向上运动。活塞向上升起一段距离后，空气的气路别切断，气缸不再进气。这时，由于气缸中的气压仍然比较高，它一面膨胀一面推动活塞继续上升。活塞又走过一小段距离(称作膨胀行程)后，将排气孔3打开，气缸内的压缩空气便迅速排出。这时气缸内气压降低，但是活塞尚具有向上的惯性，因而仍然继续上升。惯性使活塞再上升一段距离(排气工作行程)后，上升惯性丧失开始下落。下落时，先关闭排气孔3，一直落到活塞以相当大的速度与工作台发生撞击，这时进气孔被打开，气缸又开始进气。震击工作台受撞击时回弹力的作用，加上气缸内气压的作用，活塞及工作台重又上升，一个震击循环结束，新的循环重又开始，形成重复的震击。

5、水平分型脱箱造型与垂直分型无箱造型相比有哪些优点？

答：1)水平分型下芯和下冷铁比较方便；2）水平分型时，直浇道与分型面相垂

直，模板面积有效利用率高3）水平分型时，如采用射压等方法，可以避免模样比较高，在模样下面射砂阴影处所得的紧度较低，压实后紧实度不均匀的缺点；

4)水平分型时，铁液压力主要取决于上半型的高度，较易保证铸件质量；5)水平分型可以保持原来的工艺特点，模板改装比较方便。

6、用方框图画出湿型砂处理系统的组成布置图，并说明砂处理系统机械化的组成？

答：（2）砂处理系统的机械化是由满足各工序要求的工艺设备、工序与工序间的运输设备，以及给料、定量、储存等辅助装置组成，它也包括为实现这些工序的控制系统，为防止环境污染的除尘系统

7、与常用的碾轮混砂机比较，转子混砂机有哪些特点？

答：1）转子混砂机的混砂工具对物料施以冲击力、剪切力和离心力，使物料处于激烈运动状态；2）转子混砂工具只要设计合理，就可以完全埋在料层中工作，将能量全部传给物料；因而料层比同盘径碾轮混砂机高，一次加料量可以大为增加；3）混合速度快，混匀效果好；4）转子混砂工具一直使物料处于松散的运动状态，这既有利于物料间穿插、碰撞和摩擦，也减轻混砂工具的运动阻力；5）转子混砂机可用较少的盘径尺寸，满足较多的产量要求，可以大大简化系列设计，减轻制造工作量。6）转子混砂机结构简单

目录

1紧实度

2型砂紧实度测量的方法

3对砂型紧实的工艺要求

4慢速压实过程结束后砂型内紧实度如何分布 (1)

5使压实实砂紧实度均匀化的方法 (2)

6微震实砂法使砂型压实效果提高原因

7描述射砂过程各阶段特点

8射砂法实砂过程中砂粒是如何自孔射出

9影响砂粒射出的因素有哪些,是如何影响的,如何防止 (3)

10为什么射头做成锥盆形

11射砂法实砂是如何使砂紧实结合图解释分布原因

12影响芯砂在芯盒中紧实因素

13射孔大小如何影响型芯紧实度 (4)

14气流实砂法的工作原理及优缺点

15气流冲击紧实法的工作原理和过程 (5)

16影响抛砂紧实的主要因素

17起模时砂胎需要克服哪些阻力？

18根据图震击汽缸在工作中的三个位置描述震击气缸的震击循环过程 (6)

19影响震击循环的因素

20发生双重撞击的原因有哪些，如何排除

21低压微震压实造型机优点有

22高压造型机自动更换模板装置有以下几个作用 (7)

23分别解释热形盒和冷形盒的概念:

24垂直分型无箱射压造型机特点是 (8)

25水平分型与垂直分型相比有以下一些优点

26造型生产线

27造型生产线的辅机有哪些

28造型生产线布置原则 (9)

29什么叫串联式布线及并联式布线,各有何特点 (10)

30惯性撞击式落砂机特点

31流化区 (11)

32与常用碾轮机相比，转子混砂机特点

33砂铁比的大小和变化对回用砂有什么影响.在设计和使用砂处理系统时，如何考虑因砂铁比变化带来的一些问题

34试论述砂再生的技术，经济和社会意义 (12)

1紧实度：指型砂被紧实的程度，通常用单位体积内型砂的质量表示型砂紧实度的数值：十分松散的型砂0.6-1.0g/cm3，从砂斗填到砂箱的松散砂1.2-1.3g/cm3一般紧实的型砂1.55-1.7g/cm3高压紧实后的型砂1.6-1.8g/cm3非常紧实的型砂1.8-1.9g/cm3

2型砂紧实度测量的方法：用一钢管或特制的钻头把被测部分的型砂取出来，称出其质量并计算其体积，求出紧实度，在实际生产中采用砂型硬度计型砂强度计原理：将一个直径为3.2mm长为9mm的测头压入砂型中所需的贯入阻力，折算成砂型强度，所得的值大体上与型砂的抗压强度相近

3对砂型紧实的工艺要求:（1）砂型紧实后要具有足够的紧实度，除了要使砂型能经受住搬运或翻转过程中的震动而不损毁外，更重要的是要使砂型型腔表面能抵抗住浇注时金属溶液的压力（2）紧实后的砂型应是起模容易，起模容易，回弹力小，起模能保持铸型精度，特别是不发生损坏，脱落等现象（3）砂型应具备必要的透气性，避免浇注时产生气孔慢速压实过程中砂型内应力如何分布:压实开始时，箱壁上的摩擦阻力使压板边角处应力升高，在压板下沿着砂箱壁形成一个高应力环形区。这时，型砂的内摩擦力与压板的向下推力结合，形成一个向下向中心的作用力。

4慢速压实过程结束后砂型内紧实度如何分布：慢速压实开始时，箱壁上的摩擦阻力使压板边角处应力升高，在压板下沿着砂箱壁形成一个高应力环形区。这时，型砂的内摩擦力与压板的向下推力结合，形成一个向下向中心的作用力。详细描述高速压实过程型砂被紧实过

程:高速压实当压板压向砂型的速度很高时（＞7m/s），

大致可分为三个阶段：1)型砂初步紧实并向下加速运动阶段，紧实开始，压板高速拍击型砂，使砂型顶部的砂层一方面被初步紧实，另一方面被推动向下运动。上面一层型砂得到加速后，立即推动它下面的砂层，同样使其初步紧实及向下运动。这样层层由上而下形成一种紧实波。这种紧实波向下发展速度很快，可以达到压板速度的好几倍。砂层的冲击紧实阶段。当上述砂层紧实波到达模板表面时，高速运动的砂层产生很高的冲击力，使型砂进一步紧实，达到很高紧实度。模板上的砂层紧实后，它上面的砂层受到更上层砂层的冲击，也得到冲击紧实。如此，冲击由下层层向上，砂层也层层得到紧实。、3)压板的冲击紧实阶段。砂层冲击将近结束时，高速运动的压板受阻滞止，产生较大的冲击力，使砂型背面的砂层被充分紧实，压板的质量大时，产生的冲击力也大。

5使压实实砂紧实度均匀化的方法：1.减小压缩比的差别(1)应用成形压板(2)应用多触头压头 2.模板加压与对压法 3.提高压前的型砂紧实度(1)控制型砂紧实率(2)提高填砂紧实度(3)复合实砂或压前将砂预紧实（4）多次加压与顺序加压如何提高压前型砂紧实率：（1）控制型砂的紧实率（2）提高填砂的紧实度（3）复合实砂或压前将砂预紧实震击实砂：将型砂填入砂箱，工作台将砂箱连同型砂举升到一定高度，并让其自由下落，工作台与机体发生撞击。撞击时，型砂的下落速度变成很大的冲击力，作用在下面的砂层上，使型砂层层得到紧实。优点：震击实砂方法所得的砂型紧实度分布，以靠近模板

一面为最高，这对于砂型的抵抗浇注时金属液体压力比较有利，特别是在砂箱高时，型面的硬度也较高，而且型内紧实度分布比较合理，不受模样影响，砂型深凹部都能得到较好的紧实，特别是模样较高或比较复杂的砂型缺点：需要多次撞击，噪声大，生产率低，特别是震击力直接传到机器的基础上，震动很大，甚至会引起厂房与其他设备的震动，妨碍附近其他设备的工作

6微震实砂法使砂型压实效果提高原因：（1）动压实力的效果（2）微震能减少型砂紧实过程中的内外摩擦力，使紧实度分布均匀化射砂法实砂基本工作原理：射砂法将芯砂（或型砂）填入射砂筒中，将芯盒压紧在射砂头之下，然后开启快速进气阀，压缩空气从贮气包快速进入射砂筒，射砂筒内气压急剧提高，压缩空气穿过砂层，推动沙粒，将砂粒夹在气流之中，通过射孔射入芯盒，将芯盒填满，同时在气压的作用下，将砂紧实

7描述射砂过程各阶段特点：（1）射前期：射前期时间很短，大约为0.008-0.011s左右，射砂开始时，筒内气压为50kPA（2）自由射砂阶段：砂粒是以气砂流形式穿过空间填入芯盒，自由射砂阶段时间不长，约为0.3-0.5s，近80-90%的芯（型）砂在这一阶段填入芯盒（3）压砂团紧实阶段:可使芯盒上部的型砂紧实度继续提高

8射砂法实砂过程中砂粒是如何自孔射出：砂粒是有压缩空气高速穿过砂粒间的空隙形成的渗透压推出来的根据射砂过程及砂粒自射孔射出的过程。

9影响砂粒射出的因素有哪些,是如何影响的,如何防止：(1)射砂气压

及气压梯度，用流通截面足够大的快速进气阀门；(2) 型砂性能与射砂筒中型砂的紧实，防止出现穿孔、搭棚和空吹现象；(3)锥形射头与射孔大小，射芯机的射头大都做成锥盆形，射孔不能过小。10为什么射头做成锥盆形：目的在于使射砂筒的气流向射头集中，在射孔处造成大的渗透流速，有利于砂粒的射出，也使气压梯度逐渐向射孔增大，有利于型砂向流化区补充，同时使射砂筒本体内气流的渗透流速减小，降低型砂在射砂筒内受紧实的程度

11射砂法实砂是如何使砂紧实结合图解释分布原因：(1)气砂流受滞止时形成的高气压区（2）压砂团的紧实作用由图可见，所得的紧实度都是芯盒的下部较高，由下往上，紧实度逐渐降低，只有在芯盒最上面，靠近射孔处，紧实度又重新有所提高。图中四条曲线，紧实度分布的规律都相似。从图中还可见，不论上排气还是下排气，芯盒中心部分所得的紧实度都比边缘部分所得的紧实度为高。这两部分的紧实度差，上排气比下排气的为大，特别在芯盒地面上，下排气式样中心与边缘部分的砂型硬度差比较小，而上排气所得的硬度差大

12影响芯砂在芯盒中紧实因素：(1）射砂射出的诸因素，射出顺利，气砂流密度大，速度大(2)射孔大小（3）排气孔的位置和大小

13射孔大小如何影响型芯紧实度：射孔大，砂粒射出容易，而且在芯盒中生成的高气压区作用范围大，加强了气压差和渗透压力的作用，有利于芯盒中心及边缘部分紧实度的均匀化，这都对紧实有利，但射孔也不宜过大，必须与气包容量和射砂阀截面大小相匹配，否则射砂筒出气过快，不能建立较高的气压，反而减弱了使砂粒射出的气

压梯度，不利于砂的射出

14气流实砂法的工作原理及优缺点:气流渗透实砂法（简称气渗紧实法）是先将型砂填入砂箱及辅助框中，并把砂箱及辅助框压紧在造型机的射孔下面，然后，打开快开阀将贮气筒中的压缩空气引至砂型顶部，使气流在很短时间内渗透通过型砂而使型砂紧实的方法。模板上开有排气孔，气流由砂型顶部穿过砂层，经排气孔排出。气体渗透时，在型内所产生的渗透压力使型砂紧实。为了避免高速高压气流从喷孔直射砂型顶部，造成型砂飞溅，气流通过分流板上分散的小孔进入型砂顶部，使气流能较均匀地作用于砂层顶面。优缺点：气渗实砂法虽然能使砂胎深处获得高紧实度，但就整体来说，紧实度尚比较低，特别是砂型的中上部，紧实度不高

15气流冲击紧实法的工作原理和过程：原理：先将型砂填入砂箱及辅助框中，并压紧在气冲喷孔下面，然后迅速打开冲击阀，砂箱顶部空腔气压迅速提高，产生冲击作用，将型砂紧实。气冲紧实前，先将已填砂的砂箱，模板，辅助框等由升降加紧工作台压紧在喷孔下面。气冲紧实时，使阀盘上面空腔的快开排气阀迅速排气，阀盘上面的气压迅速降低，于是阀盘受下面压缩空气的推力，向上推开，使气泡直接与型顶空腔相通，气冲阀打开，气流以极高速进入型顶空腔，砂型顶部气压急剧提高，在0.01s内提高至0.35——0.50Mpa，升压速度〖dp〗_1/dt(p1为型顶空腔处气压)可达80——100Mpa/s。这样急剧升高的气压，作用在型砂顶上，将型砂紧实。气冲紧实过程：1.自上而下的初步紧实及加速运动阶段2.自下而上的冲击紧实阶段

16影响抛砂紧实的主要因素：1.抛砂速度砂团抛出的速度越大，其冲击能量越大，所得砂型紧实度也越高 2.抛砂头移动速度3.供砂速度4.其他因素造型工艺装备的结构，如砂箱箱带的设计，型砂的含水率，抛头离模板的高度等都对抛砂紧实度有影响

17起模时砂胎需要克服哪些阻力？

需要克服的阻力：模样垂直平面CD及EF等上的摩擦阻力，模样水平表面DE 上对型砂的附着力以及砂胎起模时，在深凹部形成的真空吸阻力。如果砂胎沿CF平面的粘结力(加上或减去砂胎的垂力）大于这些阻力的总和就可以顺利起膜。

第二章

18根据图震击汽缸在工作中的三个位置描述震击气缸的震击循环过程：震击开始时，压缩空气通过活塞1中的空腔，经气缸壁上的环形间隙，从气缸孔2进入气缸，缸内气压上升，推动活塞向上运动。活塞向上升起一段距离后，空气的气路别切断，气缸不再进气。这时，由于气缸中的气压仍然比较高，它一面膨胀一面推动活塞继续上升。活塞又走过一小段距离(称作膨胀行程)后，将排气孔3打开，气缸内的压缩空气便迅速排出。这时气缸内气压降低，但是活塞尚具有向上的惯性，因而仍然继续上升。惯性使活塞再上升一段距离(排气工作行程)后，上升惯性丧失开始下落。下落时，先关闭排气孔3，一直落到活塞以相当大的速度与工作台发生撞击，这时进气孔被打开，气缸又开始进气。震击工作台受撞击时回弹力的作用，加上气缸内气压的作用，活塞及工作台重又上升，一个震击循环结束，新的循环重又

开始，形成重复的震击。

19影响震击循环的因素：1)进气行程及膨胀行程若过大，则消耗压缩空气多，而且气压过早升高，减弱震击的力量，反而使震击的效率降低。2)余隙高度若余隙体积过大，气压升高速度减慢，而在排气时，需排出的空气量多，可能导致震击过程减缓，但在另一方面，如果过小，在活塞下行阶段，气压升高较快，使震击能量降低3)管路气压，管路气压高，活塞上升速度快，惯性行程加长，使示功图扩大，增加震击效果。相反地，若气压降低到一定限度以下，或工作负荷过大，震击循环会出现双重撞击现象。4)进气孔和排气孔的大小，如进气孔太小，进气过慢，也容易出现双重撞击现象。同样，进气孔也不能太大，进气太快，气缸尚未发生撞击而缸内气压已升得很高，也会削弱震击的力量。

20发生双重撞击的原因有哪些，如何排除：1）管路气压过低，或工作负荷过大；提高管路气压。2）进气孔太小，进气过慢；调整进气孔尺寸

21低压微震压实造型机优点有：1) 由于机构中有弹簧垫或气垫缓冲，对地基的震动较小；2) 可以实现微震及压震及不同紧实方法组合，有高大模样也能得到很好的紧实，紧实度分布比较均匀；3)工作震动频率相对于震击实砂为高．因而其造型机的生产率比震击造型机高。

22高压造型机自动更换模板装置有以下几个作用：高压造型机的模板和模板框都要求高刚性而十分笨重，绝大多数高压造型机又是四立

柱式的，如要求在工作台上更换模板，十分费力，因而现在高压造型机上都设置有模板更换装置1)能使造型机在不停机的情况下，自动更换横板，不占用机动时间，可以提高机器的利用率；2)在造复杂的铸钢件时，需要在造型前先在模板上进行放置冷铁、活块以及敷盖防粘砂材料等工序，采用模板穿梭及循环装置，可以把这些辅助工序，移至造型机外进行，有利于增加机器的机动时间；3)更换模板不占机动时间，使造型机在进行多品种小批量生产时仍不降低其生产率，使小批量铸件的生产也能用自动化的高压造型生产线；4) 调节生产，模板穿梭及循环机构，可以使生产线轮流造几种不同的砂型，有利于均衡生产线对型砂、砂芯和金属熔液的需要。

23分别解释热形盒和冷形盒的概念: 热形盒法制芯：将铸造用砂，热固性树脂和催化剂合成的砂料射入具有加热装置的芯盒中，加热到180-750c，便贴近芯盒表面的砂料受热，在温度作用下其粘结剂在短时间内硬化形成砂芯，不需要再进行烘干。冷芯盒法;用液态树脂和液态添加剂与铸造用砂混合，然后将砂料射入芯盒中，在向砂芯吹入硬化气体中，使砂芯瞬时硬化，常用气体有三乙胺，三氧化硫，甲醛甲酯，二氧化碳等。。

24垂直分型无箱射压造型机特点是：①用射压方法紧实砂型，所得型块紧实度高而均匀。②型块的两面都有型腔，铸型由两个型块间的型腔组成，分型面是垂直的。③连续造出的型块，互相推合，形成一个很长的型列。浇注系统设在垂直分型面上，由于型块互相推住，在型列的中间浇注时，几块型块与浇注平台之间的摩擦力可以抵住浇注

压力，型块之间仍保持密合，不需卡紧。④一个型块即相当一个铸型，而射和压都是快速造型方法，所以造型机的生产率很高。造小型铸件时，生产率可达300型/h以上。

25水平分型与垂直分型相比有以下一些优点：1)水平分型下芯和下冷铁比较方便；2）水平分型时，直浇道与分型面相垂直，模板面积有效利用率高3）水平分型时，如采用射压等方法，可以避免模样比较高，在模样下面射砂阴影处所得的紧度较低，压实后紧实度不均匀的缺点；4)水平分型时，铁液压力主要取决于上半型的高度，较易保证铸件质量5)水平分型可以保持原来的工艺特点，模板改装比较方便

第三章

26造型生产线：根据生产铸件的工艺要求，将主机和辅机按照一定的工艺流程，用运输设备联系起来，并采用一定的控制方法所组成机械化、自动化造型生产体系，并在该生产体系中，进行铸型浇注、冷却落砂以及空箱返回等工作，从而完成铸件生产过程。

27造型生产线的辅机有哪些:刮沙装置、扎气装置、翻箱机、合型机、落相机、浇注机、捅箱机、落砂机、分箱机、降箱机、转箱机、推箱机构、挡箱机构

28造型生产线布置原则: 1)生产线的布置要根据实际条件和具体要求来决定，切不可一味追求先进性，盲目提高机械化和自动化程度。

2)生产线所连用的铸造工艺必须经过试验，证明是切实可行的，并经过可行性论证。3)生产线应满足生产纲领要求。4)生产线尽量实现浇注机械化，这不仅能使铸造工人从危险和繁重的劳动中解放出