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
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
S1值0.7～1.0 1.0～1.3 1.7～2.0 3.0～4.0 1.3～1.5
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=S1 *公式计算∵已知m=60 取δ=边长/2= 200/2=100
S1按表（2）选取，取S1=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 –P2/2C公式有：
H均=Ho –P2/2C=(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=0.0074cm2
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 (cm2)
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
答：抛沙紧实、射砂紧实、气流冲击紧实。