1、材料成型工藝學(xué)（一）復(fù)習(xí)思考題1. 什么是砂型的緊實(shí)度？緊實(shí)度對鑄件的質(zhì)量有什么影響？緊實(shí)度：也就是砂型的密度。1)緊實(shí)度不足則砂型松軟，金屬液易滲入型砂的空隙，造成鑄件表面粘砂、表面粗糙、砂型的變形或脹大，而且鑄件易產(chǎn)生縮松和縮孔。2)緊實(shí)度大則型砂的退讓性不好，透氣性差，鑄件易產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷。通常用濕型進(jìn)行大量、成批生產(chǎn)的條件下，液態(tài)金屬的靜壓力大多低于1kpa。因此，一般將濕型的緊實(shí)度控制在1.6g/cm3左右是合適的。2. 什么叫粘砂，什么是機(jī)械粘砂？什么是化學(xué)粘砂？粘砂：是一種鑄造缺陷，它表現(xiàn)為鑄件部分或整個表面上夾持有型砂或者粘附有一層難于清除的含砂物質(zhì)。分為機(jī)械粘砂和化學(xué)粘

2、砂機(jī)械粘砂：是金屬液滲入到型砂的孔隙中形成的機(jī)械混合物，是一種鑄造缺陷。當(dāng)金屬滲入深度大于砂粒半徑時則形成粘砂。化學(xué)粘砂：金屬氧化物（主要是氧化鐵FeO）與造型材料相互作用的產(chǎn)物為化學(xué)粘砂。（金屬-鑄型界面產(chǎn)生的氧化性氣氛將導(dǎo)致金屬形成氧化物。）3. 什么是氣孔？氣孔的分類？對鑄件質(zhì)量的影響？氣孔：出現(xiàn)在鑄件內(nèi)部或表層，截面形狀呈圓形、橢圓形、腰圓形、梨形或針頭狀，孤立存在和成群分布的孔洞。形狀如針頭的氣孔稱為針孔，一般分散分布在鑄件內(nèi)部或成群分布在鑄件表層。氣孔通常與夾雜物和縮松同時存在，是鑄件中最常見的而且對鑄件性能危害最大的缺陷。氣孔分類：1）卷入氣孔：在澆注、充型過程中因氣體卷入金屬液

3、中而在鑄件內(nèi)形成的氣孔。卷入氣孔一般為孤立的大氣孔，圓形或者橢圓形，位置不定，一般在鑄件的上部。2）侵入氣孔：由型、芯、涂料、芯撐、冷鐵產(chǎn)生的氣體侵入鑄件而形成的氣孔。侵入氣孔多呈梨形或橢圓形，位于鑄件表層或近表層，尺寸較大，孔壁光滑，表面常有氧化色。3）反應(yīng)氣孔：由金屬液與砂型、砂芯在界面上，或由金屬液內(nèi)部某些成分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成的成群分布的氣孔。 反應(yīng)氣孔分內(nèi)生式和外生式兩種。內(nèi)生式：金屬元素與金屬液中化合物或化合物之間反應(yīng)產(chǎn)生的氣孔：C+FeOFe+CO C+OCO FeO+CCO+Fe外生式：金屬與型砂、砂芯、冷鐵等外部因素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，形成氣泡而產(chǎn)生的氣孔。Fe+H2

4、OFeO+H2反應(yīng)性氣孔通常為針孔，位于鑄件表層的反應(yīng)氣孔通常稱為表面針孔或皮下氣孔（表面下1-2mm,直徑1-3mm,長2-10mm），形狀呈針頭狀或細(xì)長腰圓形。4）析出氣孔：由溶解在金屬液中的氣體在鑄件成形過程中析出而形成的氣孔。析出氣孔多呈細(xì)小的圓形、橢圓形或針頭形，成群分布在鑄件的整個斷面或局部區(qū)域內(nèi)，孔壁光亮。氣孔對鑄件質(zhì)量的影響：1） 彌散孔，氣密性 2） 破壞金屬連續(xù)性 3） 較少承載有效面積 4） 氣孔附近易引起應(yīng)力集中，機(jī)械性能 k -1 4. 什么是縮孔？其產(chǎn)生原因是什么？縮孔：鑄件在凝固過程中因補(bǔ)縮不良而在熱節(jié)或最后凝固的部位形成的宏觀孔洞。（縮松：縮松是細(xì)小的分散縮孔。

5、疏松：又稱顯微縮松，是鑄件凝固緩慢的區(qū)域因微觀補(bǔ)縮通道堵塞而在枝晶間及枝晶晶壁間形成的細(xì)小孔洞。）原因：1）合金的液態(tài)收縮和凝固收縮大于固態(tài)收縮，凝固時間過長； 2）澆注溫度不當(dāng)，過高易產(chǎn)生縮孔，過低易產(chǎn)生縮松和疏松； 3）結(jié)晶溫度范圍過大，糊狀凝固傾向大，易形成縮孔和縮松； 4）合金中溶解的氣體過多，在凝固階段析出，阻礙補(bǔ)縮，加重縮松和疏松； 5）合金中沒有或缺少晶粒細(xì)化元素，凝固組織粗大，易形成縮松和疏松； 6）澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等設(shè)置不當(dāng)，鑄件在凝固過程中未能得到有效補(bǔ)充； 7）鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如壁厚變化太突然、孤立 的厚斷面得不到補(bǔ)縮； 8）冒口數(shù)量不足，尺寸太小，形狀不合

6、理或冒口與鑄件連接不當(dāng)，補(bǔ)縮效果差； 9）內(nèi)澆道過厚或位置不當(dāng)，造成熱節(jié)； 10）合金成分設(shè)計(jì)不當(dāng)，雜質(zhì)含量過多，使凝固溫度間隔增大； 11）砂箱、芯骨剛度差，型芯緊實(shí)度低且不均勻，強(qiáng)度低，使鑄件在產(chǎn)生脹型缺陷的同時，在內(nèi)部形成縮孔和縮松。5. 什么是冷裂？什么叫熱裂？各自的特征如何？冷裂：是鑄件凝固后冷卻到彈性狀態(tài)時，因局部鑄造應(yīng)力大于合金的極限強(qiáng)度而引起的開裂。特征：冷裂往往穿晶擴(kuò)展到整個截面，呈寬度均勻的細(xì)長直線或折線狀，斷口有金屬光澤或輕微氧化光澤。熱裂：是鑄件在凝固末期或終凝后不久，鑄件尚處于強(qiáng)度和塑性都很低的狀態(tài)下，由于鑄件固態(tài)收縮受阻而引起的裂紋。特征：熱裂斷口嚴(yán)重氧化，無金屬光

7、澤，裂紋在晶界萌生并沿晶界擴(kuò)展，呈粗細(xì)不均、曲折而不規(guī)則的曲線。6. 什么是砂眼？形成原因主要有哪些？砂眼：鑄件內(nèi)部或表面包裹砂粒或砂塊的孔洞。常伴有沖砂、掉砂、鼠尾、夾砂結(jié)疤、涂料結(jié)疤等缺陷。形成原因： 1）型腔內(nèi)的浮砂在合型前沒有吹掃干凈； 2）合型后由澆注系統(tǒng)和冒口掉入砂粒或砂塊； 3）由于造型、下芯、合箱等操作不當(dāng)，發(fā)生塌型、擠箱、掉砂、壓壞砂型或砂芯； 4）由于砂型或砂芯膨脹，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，及澆注操作不當(dāng)，造成砂型（芯）開裂、型（芯）砂脫落，產(chǎn)生沖砂、掉砂、鼠尾和夾砂結(jié)疤，脫落的型、芯砂在鑄件內(nèi)形成砂眼； 5）涂料不良，或砂型、涂料不干，澆注時涂層脫落，在造成涂料結(jié)疤的同時，形

8、成涂料夾雜。7. 什么叫濕型？有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ 造型后不需烘干而直接澆注的砂型叫濕型。優(yōu)點(diǎn)： 1）適應(yīng)性強(qiáng) （1)適合于各種合金：鑄鐵、鑄鋼、有色合金。 （2)適用于各種造型方法：手工造型、機(jī)器造型、氣沖造型、高壓造型。 2）經(jīng)濟(jì) （1)價格低廉，且來源廣泛，粘土：100-200元/噸，樹脂：1.3-1.4萬元/噸以上； （2)工序簡單，設(shè)備簡單，混制方便，生產(chǎn)周期短； （3)不需烘干，節(jié)省能源。 3）回用性好，可以反復(fù)多次使用； 4）無味、對人體無害、粉塵少、環(huán)境污染??； 5）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，生產(chǎn)率高。缺點(diǎn)：1）含水量高（一般：3.5-5.5% ），發(fā)氣量大，鑄件易產(chǎn)生氣孔缺陷；（含水

9、少，濕強(qiáng)度低；含水多，易產(chǎn)生氣孔，潰散性差）2）濕型硬度、剛度較低，易造成型壁的移動使鑄件尺寸增大，造成脹砂，鑄件內(nèi)部易出現(xiàn)縮孔、縮松；3）澆注時，產(chǎn)生水分凝聚區(qū)，砂型強(qiáng)度大大降低，易造成夾砂、結(jié)疤等缺陷。4）濕態(tài)強(qiáng)度低，易產(chǎn)生沖砂缺陷；5）回用后粘土、灰分、煤分等增多，耐火度降低； 6）流動性不高，賦形能力差；7）鑄件尺寸精度低。8. 什么叫砂型的透氣性？如何測定砂型的透氣性？透氣性：型砂能讓氣體透過而逸出的能力稱為透氣性。透氣性的測定：先稱取一定量的型砂放入圓筒形標(biāo)準(zhǔn)試樣筒中，在錘擊式試樣機(jī)上錘擊三次，制成標(biāo)準(zhǔn)圓柱試樣，然后放在透氣性測定儀上，測出氣鐘內(nèi)空氣在一定壓力下通過試樣的時間，計(jì)算

10、透氣性。標(biāo)準(zhǔn)法：假設(shè)試樣前、后壓力差為P=P1-P2, 氣體通過高度為H的試樣的速度V為：V=KP/H，K為比例系數(shù)。設(shè)Q為氣體體積（cm3），通過試樣截面積A（cm2）的時間為t(min)，則氣體通過試樣的平均速度可表示為：V=Q/At，Q=KPAt/H上式表明，通過試樣的氣體量Q與氣壓P、試樣的截面積A和氣體通過的時間t成正比，與試樣高度H成反比。由此變換得：K=QH/PAtQ-氣體的體積；H-試樣高度；P-氣體壓力；A-試樣截面積；t-時間。9. 什么叫緊實(shí)率？其測定方法是什么？緊實(shí)率：將被測型砂通過篩子和漏斗裝滿試樣筒（篩孔直徑4.8-6.4mm），刮去多余的型砂后，在錘擊式試樣機(jī)上打

11、擊三次，試樣體積的壓縮程度即為緊實(shí)率。 緊實(shí)率的測定原理：較干的型砂自由流入試樣筒中時，砂粒堆積的比較密實(shí)，即松散密度較高，在相同的錘擊緊實(shí)力作用下，型砂體積減少較少。而較濕的型砂，在未緊實(shí)前密度較低，砂粒的堆積較松散，緊實(shí)后體積減少較多。依據(jù)體積變化的大小可判斷型砂的水分。 C=B/A100%（C緊實(shí)率，A試樣筒的高度，B型砂被緊實(shí)的距離。）最適宜的緊實(shí)率：手工造型和機(jī)器造型：50%，高壓和氣沖造型：40-50%；擠壓造型：35-40%。10. 濕型砂的基本配比是什么？附加物主要有哪些？基本配比：1）緊實(shí)率：50%；2）粘土含量：6-8；3）含水量：4.5-6%；4）原砂：75/150目細(xì)砂

12、； 5)煤粉含量：大件5-8%，小件3-4%；6）泥分含量：12-16%；7）透氣性：一般在100以下。附加物：煤粉、渣油、淀粉11. 何謂水玻璃？其模數(shù)如何表示？如何控制水玻璃的模數(shù)？水玻璃：是各種聚硅酸鹽水溶液的通稱。模數(shù)：鈉水玻璃中SiO2和Na2O的物質(zhì)的量之比稱為模數(shù)，用M表示：M=nSiO2/nNa2O=1.033wSiO2/wNa2OWSiO2和WNa2O分別為硅酸鈉中SiO2和Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。1)降低模數(shù)：可適當(dāng)加入NaOH，提高水玻璃中Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。反應(yīng)式為：Si（OH）4+2NaOHNa2OSiO2H2O+2H2O2)提高模數(shù)：則可加入HCl，NH4Cl等，以中和

13、部分Na2O，反應(yīng)式為：Na2OmSiO2nH2O+2HCl-mSiO2nH2O+2NaCl+H2ONa2OmSiO2nH2O+2HCl+2NH4Cl-mSiO2（n-1）H2O+ 2NaCl+2H2O+2NH312. 鈉水玻璃砂的基本配比是什么？水玻璃砂的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？鈉水玻璃砂配比： 由純凈的人造（或天然）石英砂，加入4.5-8.0%的鈉水玻璃(質(zhì)量分?jǐn)?shù))配制而成。 對重型的和質(zhì)量要求高的大型鑄鋼件砂型(芯)，全部面砂或局部采用鎂砂、鉻鐵礦砂、橄欖石砂、鋯砂等特種砂代替石英砂。 如果要求鈉水玻璃具有一定的濕態(tài)強(qiáng)度和可塑性,以便脫模后再吹CO2，可加入1-3%膨潤土(質(zhì)量分?jǐn)?shù))或3-6%普通

14、粘土(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，或加入部分粘土砂。 為改善出砂性，有的砂芯中往往吹入1.5%的木屑，或加入5%的石棉粉或其它附加物。優(yōu)點(diǎn)： 1）型（芯）砂流動性好，易緊實(shí)，造型（芯）勞動強(qiáng)度低； 2）簡化造型（芯）工藝，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率； 3）提高鑄件質(zhì)量，減少鑄件缺陷； 4）可在型（芯）硬化后起模，型、芯尺寸精度高； 5）可以取消或縮短烘烤時間，降低能耗，改善工作環(huán)境和工作條件。缺點(diǎn)：1）出砂性差鈉水玻璃砂的主要缺點(diǎn)是潰散性差，導(dǎo)致出砂性差，清理困難。模數(shù)越低，高溫強(qiáng)度和殘留強(qiáng)度越高，清理越困難。出砂后結(jié)塊的型砂給舊砂再生帶來困難。殘留強(qiáng)度：是指將型砂加熱到一定溫度后，再隨爐冷卻到室溫所測出的強(qiáng)度

15、。2）鑄鐵件粘砂 鑄鋼件由于澆注溫度高，鋼水表面易氧化，粘砂層中氧化鐵、氧化錳等含量高，粘砂層易于清除。 但厚大鑄鋼件，鋼水對型砂的熱作用強(qiáng)烈，使鈉水玻璃砂嚴(yán)重?zé)Y(jié)，砂型表面孔多，鋼水進(jìn)入空隙中，造成嚴(yán)重粘砂。 鑄鐵件澆注溫度低，鐵、錳不易氧化，粘砂層是晶體結(jié)構(gòu)，粘砂層不易清除。3）型、芯表面粉化（白霜） 如果水分或吹CO2過多時，鈉水玻璃砂硬化后，放置一段時間，會在砂型、砂芯表面出現(xiàn)像白霜一樣的物質(zhì)，嚴(yán)重降低砂型的表面強(qiáng)度，澆注時極易產(chǎn)生沖砂缺陷。 Na2CO3+H2ONaHCO3+NaOH Na2O+2CO2+H2O2NaHCO34）砂芯抗吸濕性差 用CO2或加熱法硬化的鈉水玻璃砂，裝配在

16、濕型中時如果不及時澆注，砂芯就會吸濕導(dǎo)致強(qiáng)度急劇下降，不僅可能出現(xiàn)蠕變，甚至坍塌。5）其它缺點(diǎn)：1)發(fā)氣量大； 2)熱膨脹大 13. 什么叫殼型（芯）？把砂型和砂芯制成相適應(yīng)的形狀，但只有一定厚度的砂殼，叫殼芯或殼型。14. 何謂覆膜砂？基本配比是什么？覆膜砂制芯的優(yōu)點(diǎn)有哪些？ 覆膜砂:用酚醛樹脂作粘結(jié)劑配制的型（芯）砂叫覆膜砂。殼法覆膜砂用原材料 1)酚醛樹脂：加入量3.5-6%； 2)硬化劑：六亞甲基四胺（CH2）6N4-烏洛托品，加入量為酚醛樹脂重量的10-15%，并按（CH2）6N4：H2O=1：1配成水溶液加入; 3)原砂：一般為石英砂 對表面質(zhì)量要求高的鑄件，特別是鑄件壁很厚實(shí)，易

17、產(chǎn)生粘砂的鑄鋼件，也常用鋯砂。 粒度:70/140目和100/200目。 4)附加物 (1)硬脂酸鈣：加砂重的0.25-0.35%，防止覆膜砂存放期間結(jié)塊，增加流動性，使型、芯表面質(zhì)量致密，制模時易于頂出； (2)石英粉：占砂重的2%，提高覆膜砂的高溫強(qiáng)度。 (3)氧化鐵粉：加入砂重的1-3%，提高型、芯的熱塑性，防止鑄件產(chǎn)生毛刺和皮下氣孔。覆膜砂的混制工藝：以原砂為100，熱塑性酚醛樹脂為3.5-6，烏洛托品10-15和硬脂酸鈣（砂重的0.25-0.35%），石英粉（砂重的2%）。優(yōu)點(diǎn)：1)混制好的覆膜砂可以較長期貯存（三個月以上）；2)無需搗砂，能獲得尺寸精確的型、芯； 3)砂型、砂芯強(qiáng)度

18、高、重量輕、易搬運(yùn)；4)透氣性好，可用細(xì)的原砂得到光潔的鑄件表面；5)無需砂箱；6)覆膜砂消耗量小；7)型、芯可以長期貯放。15. 什么是零件的鑄造工藝特性？為什么要對零件進(jìn)行鑄造工藝性分析？鑄造工藝性： 零件的本身結(jié)構(gòu)應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求，既便于整個鑄造工藝過程的順利進(jìn)行，又利于保證產(chǎn)品的質(zhì)量。鑄造工藝性分析的作用： 1.審查零件結(jié)構(gòu)是否符合鑄造生產(chǎn)的工藝要求； 2.在既定的零件結(jié)構(gòu)條件下，考慮在鑄造過程中可能出現(xiàn)的主要缺陷，在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)采取的工藝措施。16. 從避免缺陷方面審查零件結(jié)構(gòu)應(yīng)注意哪些問題？1） 鑄件應(yīng)有合理的壁厚；2）鑄件壁的連接應(yīng)逐漸過渡；3）結(jié)構(gòu)圓角的設(shè)計(jì)；4）內(nèi)壁厚度應(yīng)

19、小于外壁；5）壁厚應(yīng)力求均勻；6）避免水平大平面；7）有利于順序凝固；8） 鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止熱裂和變形。17. 從簡化鑄造工藝過程的角度審查零件結(jié)構(gòu)應(yīng)注意哪些問題？1）鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于起模、簡化工藝、節(jié)省造型和制模工時；2）應(yīng)減少、簡化分型面，盡量采用平直分型面；3）減少砂芯數(shù)量，盡量不用和少用砂芯；4）取消不必要的圓角；5）有利于砂芯的固定和排氣；6）復(fù)雜鑄件采用分體鑄造，簡單小件采用聯(lián)合鑄造。18. 何謂鑄件的澆鑄位置？確定鑄件澆注位置時應(yīng)注意什么問題？ 澆注位置：澆注時鑄件在型內(nèi)所處的位置（即哪個面朝上?） 澆注位置應(yīng)依據(jù)鑄件的質(zhì)量要求、大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、合金性能、生產(chǎn)批量、現(xiàn)場條件及綜合效

20、益等方面評估，很大程度上著眼于順序凝固。 澆注位置確定 需考慮的原則：1.鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或呈側(cè)立面；2.鑄件的大平面朝下，或采用傾斜澆注；3.應(yīng)保證鑄件能充滿；4.有利于實(shí)現(xiàn)順序凝固；5.保證砂芯定位穩(wěn)固、排氣通暢和下芯、檢驗(yàn)方便；6.應(yīng)使合箱位置、澆注位置和冷卻位置相一致。19. 什么是分型面？選擇分型面時的注意事項(xiàng)？分型面：兩半鑄型相互接觸的表面。分型面的確定最好與澆注位置的選擇同時考慮，兩者協(xié)調(diào)，使工藝簡單，保證鑄件質(zhì)量。 一般說來，應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和現(xiàn)場條件，結(jié)合澆注位置選擇。選擇分型面時需注意的原則：1使全部或大部分鑄件，或?qū)⒓庸せ鶞?zhǔn)面、重要加工面處于

21、同一鑄型內(nèi)；2盡量減少分型面的數(shù)量，不用或少用活塊；3盡量減少砂芯的數(shù)量，采用砂胎、吊砂取代砂芯；4盡量選用平直分型面；5不使某一砂箱過高，分型面應(yīng)在鑄件最大截面處；6有利于下芯、合箱和檢驗(yàn)型腔尺寸；7對受力件，分型面不應(yīng)削弱鑄件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。20. 什么叫砂芯？確定砂芯分塊的原則是什么？砂芯：用來形成鑄件的內(nèi)腔、各種成型孔及外形不易起模的部分，砂型局部要求特殊性能的部分有時也用砂芯。1）保證鑄件的精度，下芯和檢驗(yàn)方便，鑄件內(nèi)腔尺寸要求嚴(yán)格的部分應(yīng)由整芯或同一半砂芯形成，不宜分為幾個砂芯；2）大而復(fù)雜的砂芯簡化為小而簡單的；3）不能削弱砂芯的強(qiáng)度，定位準(zhǔn)確、排氣通暢；4）盡量減少砂芯的數(shù)量；5）

22、分型面與分盒面一致；6）填砂面寬敞、烘干支撐面最好為平面。除上述原則外，還應(yīng)注意使每塊砂芯有足夠的斷面，有一定的強(qiáng)度和剛度，能順利排出砂芯中的氣體，使芯盒結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和使用，砂芯形狀適應(yīng)于所選用的造型、造芯方法。21. 什么叫澆注系統(tǒng)？典型的澆注系統(tǒng)有哪幾部分組成？.澆注系統(tǒng)：引導(dǎo)液態(tài)金屬進(jìn)入型腔的一系列通道的總稱。.基本結(jié)構(gòu)：澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道。22. 澆注系統(tǒng)的功能是什么？1） 使液態(tài)金屬在規(guī)定的時間內(nèi)平穩(wěn)地充滿型腔，即不沖擊型芯、不激濺、不氧化、不卷氣，能順利排除型腔內(nèi)氣體；2）有效地去除金屬液中的夾雜和氣體；3）實(shí)現(xiàn)合理的凝固原則：順序凝固、同時凝固、綜合凝

23、固方式；4）提供足夠的壓力頭獲得輪廓清晰的鑄件；5）避免氧化和形成二次渣；6）結(jié)構(gòu)簡單、造型方便，金屬消耗少。23. 澆口杯的作用是什么？為防止水平渦流在澆口杯中常采取哪些措施？澆口杯的作用：1）承接來自澆包中的金屬液，便于澆注；2）緩和金屬液的沖擊，將金屬液平穩(wěn)導(dǎo)入直澆道；3）擋渣，防止氣體卷入； 4）提高充型壓力頭。措施： 1）澆口杯中金屬液面的高度：H6d直上，而且澆口杯與直澆道要采用圓角連接, r0.25d直上；2）采用縱向逆澆，設(shè)置底坎、擋板和閘門等；3）采用特殊結(jié)構(gòu)的澆口杯：拔塞式、浮塞式、鐵隔片式、閘門式等。24. 直澆道的作用是什么？設(shè)計(jì)直澆道應(yīng)注意哪些問題？直澆道的作用：1）

24、將液態(tài)金屬從澆口杯引入橫澆道和內(nèi)澆道； 2）提供足夠的壓力頭，使金屬液能夠克服沿程阻力在規(guī)定的時間內(nèi)充滿鑄型。直澆道設(shè)計(jì)原則：1）入口處的連接圓弧連接，r0.25d直上2）直澆道的形狀上大下小的錐形即設(shè)計(jì)錐度：根據(jù)公式：則：v2v1, 可使P2P1，流體呈正壓流動；3）蛇形直澆道則使h1-2,增大，保證P2P1；4）設(shè)直澆道窩作用： 緩和金屬液的沖擊； 縮短高度紊流區(qū)，使金屬液平穩(wěn)導(dǎo)入橫澆道； 改善橫澆道內(nèi)的壓力分布，使內(nèi)澆道流量均勻； 有利于夾渣和氣泡上浮至橫澆道頂部。直澆道窩的深度：為一個橫澆道的高度或等于直澆道的直徑。直澆道窩的直徑：為2個橫澆道的寬度。25. 橫澆道的作用是什么？橫澆道

25、起擋渣作用的條件是什么？作用：1）將金屬液均勻、平穩(wěn)地引入內(nèi)澆道；2）擋渣，又稱撇渣道。橫澆道起擋渣作用的條件：1）橫澆道必須呈充滿狀態(tài)；2）液流的紊流攪拌作用?。?）液流速度小于臨界懸浮速度；4）橫澆道有合理的長度和高度，即L橫/h橫5-6，h橫/h內(nèi)5-6；5）末端要延長，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理。26. 內(nèi)澆道的作用是什么？在內(nèi)澆道-橫澆道的連結(jié)上需要注意什么問題？ 內(nèi)澆道的作用：1）調(diào)節(jié)鑄型、鑄件的溫度分布和凝固順序；(溫差：頂注310，底注慢澆220，底注快澆80，階梯式澆注25）2）控制充型速度和方向，改善流量分布；3）協(xié)助橫澆道擋渣。內(nèi)澆道與橫澆道的搭接：1）交接角應(yīng)大于90度。 交接角：

26、橫澆道中液流方向與內(nèi)澆道中液流方向間的夾角。2）搭接方式封閉式澆注系統(tǒng)：內(nèi)澆道應(yīng)該設(shè)置在橫澆道的底部，且底面與橫澆道的底面應(yīng)在同一平面上；開放式澆注系統(tǒng)：內(nèi)澆道應(yīng)該設(shè)置在橫澆道的頂部，底面與橫澆道的頂面應(yīng)在同一平面上，內(nèi)澆道與橫澆道的搭接長度小于內(nèi)澆道的高度，搭接面積略大于內(nèi)澆道的截面積。夾雜進(jìn)入型腔的或然率=（內(nèi)-橫搭接面積）/橫澆道頂面總面積27. 什么是“封閉式”、“開放式”澆注系統(tǒng)？分別說明其優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合？.封閉式澆注系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)的阻流斷面為內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)。（表達(dá)式： F直F橫F內(nèi) 或 F直F橫F內(nèi) 或 F橫F內(nèi) 阻流斷面：澆注系統(tǒng)中斷面積最小的部分。） 開放式澆注系統(tǒng)：澆注系

27、統(tǒng)的阻流斷面在直澆道下端或在它附近的橫澆道上，以期直澆道充滿的澆注系統(tǒng)。表達(dá)式：F直F橫F內(nèi)。封閉式澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）橫澆道充滿快，擋渣能力強(qiáng)；2）金屬液消耗少；3）結(jié)構(gòu)簡單，造型、清理方便。缺點(diǎn)：1）金屬液充型速度快，易噴濺、氧化；2）易沖壞型腔、砂芯。應(yīng)用：中、小型鑄鐵件，不易氧化的有色合金鑄件，翻包澆注的鑄鋼件和高大鑄件。常用斷面比：濕型小件：F直:F橫:F內(nèi)=1.15:1.1:1大型鑄件：F直:F橫:F內(nèi)=1.4:1.2:1 開放式澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1）金屬液流速低，充型平穩(wěn)；2）對型、芯的沖擊小，金屬氧化輕。缺點(diǎn)：1）開放比較大時液態(tài)金屬難以充滿澆注系統(tǒng)的所有組元，特別是

28、橫澆道，所以擋渣能力差；2）金屬液消耗多。應(yīng)用：易氧化的有色合金鑄件、球鐵件、漏包澆注的鑄鋼件。鋁合金和鎂合金的常用比例：F直:F橫:F內(nèi)=1：2：428. 試述頂注式，底注式和階梯式澆注系統(tǒng)各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？頂注式澆注系統(tǒng)定義：按鑄件澆注時的位置，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件頂部的澆注系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)： 1）易充滿型腔，可避免澆不足和冷隔等缺陷； 2）頂部溫度高，底部溫度低，有利于實(shí)現(xiàn)順序凝固和冒口補(bǔ)縮（一般澆口通過冒口）； 3）結(jié)構(gòu)簡單，造型方便；4）金屬消耗少。缺點(diǎn)：1）金屬液的沖擊力大，易飛濺。因此，充型過程不平穩(wěn)，易導(dǎo)致金屬氧化、卷氣，鑄件易產(chǎn)生砂眼、冷豆、氣孔等；2）擋渣能力差。應(yīng)用：結(jié)構(gòu)簡單、壁厚比較

29、小，高度不大的鑄件及對致密度要求高的中小型厚壁鑄件。2.底注式澆注系統(tǒng)：內(nèi)澆道開設(shè)在鑄件澆注位置底部或底側(cè)的澆注系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：1）充型平穩(wěn)，金屬氧化輕；2）對型、芯沖擊小，利于排氣；3）充滿快，擋渣能力強(qiáng)；缺點(diǎn): 1）不利于順序凝固；2）造型麻煩，金屬消耗大；3）易產(chǎn)生氧化渣，產(chǎn)生冷隔、澆不足等缺陷，頂部有大平面時易產(chǎn)生砂眼；應(yīng)用：易氧化的有色合金、鑄鋼件以及要求高、形狀復(fù)雜的鑄鐵件。階梯式澆注系統(tǒng)：在鑄件澆注位置的幾個高度上開設(shè)有內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：1）對型、芯沖擊小，充型平穩(wěn)；2）有利于補(bǔ)縮和渣、氣上?。?）溫度分布均勻，可避免局部過熱。缺點(diǎn)：1）造型復(fù)雜；2）金屬消耗大；3）清理困難。

30、應(yīng)用：高大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量要求高的鑄件。關(guān)鍵問題：避免“亂引注”現(xiàn)象。29. 奧贊公式是如何推導(dǎo)出來的？式中各項(xiàng)的意義？詳見課件30. 平均壓頭的計(jì)算公式是什么？對頂注、底注和中間注入式澆注系統(tǒng)H均各為多少？H均=H0 - (C為鑄件高度；P內(nèi)澆道以上鑄件高度；為金屬液密度； H0為內(nèi)澆道以上金屬液的靜壓頭；S為鑄件的斷面積。)對封閉式澆注系統(tǒng)頂注式：P=0，H均=H0 ；底注式：P=C，H均=H0-C/2；中間注入式：P=C/2，H均=H0-C/8。31. 階梯式澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法？階梯式澆注系統(tǒng)的計(jì)算方法和步驟如下：1.內(nèi)澆道層數(shù)取決于鑄件的高度：2.實(shí)現(xiàn)分層引注的條件：1）聯(lián)接各層內(nèi)澆道

31、的分配直澆道中的金屬液必須呈自由液面；2）分配直澆道中自由液面以下的有效壓頭h有效必須小于相鄰兩層內(nèi)澆道之間的距離H0。3. 澆注系統(tǒng)的計(jì)算1）阻流截面積的計(jì)算2）分配直澆道的截面積F分直：3）內(nèi)澆道截面積的計(jì)算。具體包括計(jì)算方法看課件32. 什么是冒口？冒口起補(bǔ)縮作用的條件是什么？冒口：鑄型中能儲存一定的金屬液，可以對鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮的專門工藝“空腔”稱之為冒口。冒口的作用：1）主要作用就是補(bǔ)縮鑄件;2）出氣和集渣。要達(dá)到補(bǔ)縮的目的，冒口必須滿足以下基本條件：1）冒口的凝固時間必須大于或至少等于鑄件（或鑄件被補(bǔ)縮部分）的凝固時間；2）冒口中必須儲存足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件（或鑄件被補(bǔ)縮部分）的收縮；

32、3）冒口與鑄件被補(bǔ)縮的部位之間必須存在良好的補(bǔ)縮通道。33. 冒口位置的選擇應(yīng)考慮哪些問題？1）冒口應(yīng)盡量放在鑄件補(bǔ)縮部分的上部或熱節(jié)點(diǎn)的旁邊。2）冒口應(yīng)放置在鑄件最高最厚的部位，以便利用金屬液的自重力補(bǔ)縮。 3）在鑄件不同高度上有熱節(jié)需要補(bǔ)縮時，可按不同水平面放置冒口，并配合使用冷鐵。 4）冒口應(yīng)盡可能不阻礙鑄件的收縮，不應(yīng)放在應(yīng)力集中處，以免引起裂紋；5）力求用一個冒口同時補(bǔ)縮一個鑄件的幾個熱節(jié)或幾個鑄件的熱節(jié)。 6）冒口最好布置在需進(jìn)行機(jī)械加工的表面，以減少精整工件的工時。7）為加強(qiáng)鑄件的順序凝固，應(yīng)盡可能使內(nèi)澆道靠近或通過冒口，以造成對冒口有利的溫度分布。8）應(yīng)避免在重要部位放置冒口，

33、因冷卻緩慢，晶粒粗大，造成性能下降。34. 何謂冒口的有效補(bǔ)縮距離？畫圖說明形狀和冷鐵因素對低碳鋼有效補(bǔ)縮距離的影響？冒口有效補(bǔ)縮距離的概念：為了防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松，冒口必須保證鑄件實(shí)現(xiàn)順序凝固，在鑄件凝固的過程中始終保持暢通的補(bǔ)縮通道，這樣的冒口中的金屬液才能源源不斷的補(bǔ)給鑄件，否則冒口再大，也達(dá)不到補(bǔ)縮的目的。冒口的有效補(bǔ)縮距離：致密的冒口作用區(qū)與致密的末端區(qū)之和稱為冒口的有效補(bǔ)縮距離，即 b=冒口區(qū)+末端區(qū)= c+e1）形狀因素的影響 2) 冷鐵因素的影響 詳細(xì)見課件35. 什么是補(bǔ)貼？簡述輪緣和輪轂補(bǔ)貼的作圖步驟？補(bǔ)貼：所謂補(bǔ)貼就是人為的在靠近冒口的鑄件壁上逐漸增加的厚度，稱為冒口

34、補(bǔ)貼，簡稱補(bǔ)貼。輪緣補(bǔ)貼的作法： 1）按比例畫出輪緣和輪輻（最好用1:1），并添上加工余量；2）畫出熱節(jié)點(diǎn)內(nèi)切圓直徑dy，考慮砂尖角效應(yīng)需作必要的擴(kuò)大，通常為： dy=dy +（10-30mm）；3）如圖所示，自下而上的畫圓，并使d1=1.05dy， d2=1.05d1，d1和d2的圓心分別在dy和d1的圓周上，而且與輪緣內(nèi)壁相切；4）畫一條曲線與各圓相切，所得曲線是補(bǔ)貼所需的外形曲線。輪轂補(bǔ)貼的作法： 對于輪轂，由于其要求不如輪緣那么高，所以做補(bǔ)貼時不需改變內(nèi)切圓的直徑，加補(bǔ)貼的方法與輪緣相同，只是滾圓的直徑不變。36. 什么是模數(shù)？意義是什么？簡單幾何體的模數(shù)如何計(jì)算？模數(shù)的概念：鑄件在體

35、積相同的情況下，表面積越大，散熱就越快，凝固時間就越短；反之，表面積越小，凝固時間就越長。模數(shù)的定義式：模數(shù)=鑄件的體積/散熱表面積，即：M=V/A 模數(shù)是反映鑄件體積與散熱表面積對凝固時間影響的參數(shù)。模數(shù)大，凝固時間長，模數(shù)小，凝固時間短。簡單幾何體的模數(shù)計(jì)算公式大平板：M=a/2（a-板厚）；正方形桿：M=a/4 （a-邊長）；矩形截面桿：M=ab/2（a+b）（a、b-邊長）；長方體：M=abc/2（ab+bc+ac）（a、b、c-邊長） 立方體或球體：M=a/6 (a-邊長或內(nèi)切圓直徑）37. 試分別敘述冒口設(shè)計(jì)中“模數(shù)法”和“縮管法”的原理與步驟？模數(shù)法計(jì)算冒口的步驟 計(jì)算鑄件的模數(shù)

36、對有多個形狀，尺寸不同的熱節(jié)點(diǎn)，應(yīng)在每個熱節(jié)點(diǎn)安放冒口，分別算出其模數(shù)。 計(jì)算相應(yīng)部分冒口的模數(shù) 確定縮孔率包括液態(tài)收縮和凝固收縮。這兩部分體收縮率的大小直接影響縮孔體積。一般碳鋼隨著碳量的增加體積收縮率增加，含碳量相同時澆注溫度越高，值越大。 表達(dá)式，=C+X，X =KiXi Xi合金元素的含量； Ki修正系數(shù)。 確定冒口的具體尺寸和形狀查標(biāo)準(zhǔn)冒口表； 根據(jù)冒口的有效補(bǔ)縮距離，校核冒口數(shù)目； 根據(jù)公式，校核冒口的最大補(bǔ)縮能力；依據(jù)： e（V件+V冒）+V s = V冒h 忽略VS；可得：V件=V冒（h- e）/ e 校核冒口的工藝出品率：工藝出品率 = 鑄件毛重/(鑄件毛重+冒口總重)100

37、%縮管法計(jì)算步驟與原理：1）計(jì)算鑄件（或鑄件被補(bǔ)縮部分）的體積V件和模數(shù)M件；2）計(jì)算鑄件（或鑄件被補(bǔ)縮部分）所需補(bǔ)縮金屬液的體積。它等于縮管的體積VP=VV件；V為各種合金的實(shí)際體收縮率，可查表。如果幾個鑄件共用一個冒口，則總的補(bǔ)縮量為V=VPN。N - 鑄件數(shù)目3）求縮管高度和直徑一般情況下，當(dāng)冒口直徑Dr不大，且冒口高度Hr與冒口直徑Dr之比為1時，HP/DP=2.5；冒口直徑大，而且冒口高度Hr與冒口直徑Dr之比為1.5時， HP/DP =4；對白口鑄鐵HP/DP=2.5 。所以,Vp=p/4Dp2Hp= p/4（2.54）Dp2=（2 p）Dp3又因?yàn)?Vp=er Vc=er mc/

38、rc 冒口小，Hr/Dr =1, 冒口大，Hr/Dr =1.5 4）求保溫厚壁值W保溫鑄件補(bǔ)縮的必要條件是M保M件。將保溫壁展開，可視為平板。則M保=W/2，W=2M保。若求出M件就可以得到W的數(shù)值。對于簡單形狀鑄件： 板形件： W2M件=2a/2= a（a為板件厚度）； 棒形件： W 2M件= 2D/4（D為棒形件直徑）； 立方體： W2M件=2a/6（a為立方體邊長）。5）確定冒口直徑： Dr =2W+ DP 6）確定冒口的高度：Hr=HP+HM+HB =（2.5-4）DP+HM+HBHM的作用是在冒口補(bǔ)縮的最后階段保證金屬液有足夠的壓頭來補(bǔ)縮鑄件的最后凝固部分，保證縮管底部高出鑄件受補(bǔ)縮

39、的最高點(diǎn)P的水平面以利于補(bǔ)縮。當(dāng)鑄件在上箱時，HM的最小值就是鑄件最高點(diǎn)水平面至冒口頸頂面的距離d。如鑄件全部在下箱，則HM=0。 HB是冒口頸頂部往下的一段冒口部分，是金屬液進(jìn)入鑄件的通道。長方形冒口頸：HB（1.52）W,正方形或圓柱形冒口頸HB1.5b（b-邊長）或1.5D(D直徑）7）確定冒口頸尺寸：冒口頸太短時將導(dǎo)致散熱不良使鑄件產(chǎn)生縮孔和裂紋以及冒口頸與垂直壁聯(lián)接時在鑄件上造成新的熱節(jié)問題。 38. 試述大氣壓力冒口、發(fā)熱保溫冒口和易割冒口的特點(diǎn)。發(fā)熱保溫冒口：利用保溫劑和發(fā)熱劑等專門材料制成發(fā)熱套，構(gòu)成冒口型腔內(nèi)表面，澆注后發(fā)熱套材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)激烈發(fā)熱，使冒口金屬液溫度提高，凝

40、固時間延長。易割冒口：在冒口根部放置一塊由耐火材料或油砂芯制成的冒口隔片，隔片中有一小于冒口直徑的補(bǔ)縮圓孔，形成暗冒口根部的縮頸，使冒口易于從鑄件上去除。大氣壓力冒口：39. 何謂冷鐵和鑄筋？冷鐵和鑄筋的作用是什么？ 通常在靠近鑄件需要快冷的部分放置金屬塊以實(shí)現(xiàn)激冷的目的。把這種起激冷作用的金屬塊稱為冷鐵。分為內(nèi)冷鐵和外冷鐵冷鐵的作用 1）加快鑄件熱節(jié)部分的冷卻速度，使鑄件趨于同時凝固，有利于防止鑄件變形或出現(xiàn)裂紋，并有可能減少偏析。2）與冒口配合使用，使鑄件局部區(qū)域冷卻加速，強(qiáng)化鑄件方向性凝固條件。3）加快鑄件某些特殊區(qū)域的冷卻速度，以期達(dá)到提高鑄件表面硬度和耐磨性，細(xì)化基體組織的目的。4）

41、在難于設(shè)置冒口或冒口不易補(bǔ)縮到的部位放置冷鐵以減少或防止出現(xiàn)縮孔和縮松。鑄筋是保證鑄件質(zhì)量的一種工藝措施，按其作用分為兩類： 一類是防止鑄件產(chǎn)生熱裂的收縮筋，又稱割筋，一類是防止鑄件產(chǎn)生變形的拉筋。 收縮筋一般在清理時除掉，而拉筋一般在消除內(nèi)應(yīng)力熱處理后才能去掉。1.收縮筋：一般在連接壁部分的1/3處設(shè)置，筋間距可按鑄件壁厚的3-5倍選取，筋的長度以能連接熱節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的鑄件壁為準(zhǔn)，并設(shè)在受拉的一側(cè)。收縮筋的厚度必須比鑄件壁薄，這樣才能先于鑄件凝固，具備一定的強(qiáng)度，起到防止出現(xiàn)熱裂的功能。2.拉筋：鑄件斷面呈U字形或弓形的開后形狀時，常因收縮變形而使開口增大，因此生產(chǎn)中需采用拉筋來防止。拉筋的厚度

42、比鑄件厚度薄些，對大、中型鑄鋼件，一般地，拉筋厚度為壁厚的40-60%。40. 什么叫焊接？熔焊、壓焊和釬焊的定義是什么？焊接：通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種加工方法。熔焊：焊接過程中將焊接接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。壓焊：焊接過程中必須對焊件施加壓力（加熱或不加熱）完成焊接的方法。釬焊：采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)但低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連續(xù)焊接的方法。41. 焊接三要素是什么？(1)熱源：要求能量集中，溫度高，以保證金屬快速熔化，減小高溫對金屬

43、的影響。焊接熱源除了電弧以外，還有等離子弧、電子束和激光束等；(2)熔池的保護(hù)與凈化：熔池的保護(hù)通常采用熔渣、惰性氣體、真空等措施，將熔池與大氣隔離，防止焊縫金屬氧化和雜質(zhì)進(jìn)入焊縫。熔池的凈化是降低焊縫中的氧、硫、磷等元素的含量。在焊前應(yīng)仔細(xì)清除鐵銹、水分、油污等雜質(zhì)；(3)填充金屬：一方面要保證填滿焊縫，另一方面可向焊縫過渡有益的合金元素，以彌補(bǔ)金屬的燒損，并且調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成分，滿足性能要求。42. 影響焊縫成形的的主要工藝因素有哪些？1）焊接電流。 2)電弧電壓。 3）焊接速度。 4）電流種類和極性。 5）鎢極端部形狀、焊絲直徑和伸出長度。 6)坡口和間隙。 7)電極傾角。 8)工件

44、傾角和焊縫空間位置。9)工件材料和厚度。43. 什么叫埋弧焊和氬弧焊？各自特點(diǎn)如何？ 埋弧自動焊：電弧在焊劑層下燃燒以進(jìn)行焊接的方法。特點(diǎn)：1）埋弧焊可以采用較大的焊接電流，生產(chǎn)效率高。2）保護(hù)效果好，焊縫質(zhì)量高。3）勞動條件好。4）埋弧焊依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護(hù)條件，因此，主要適用于水平位置焊縫焊接。但可采用特殊機(jī)械裝置，保證焊劑堆敷在焊接區(qū)不落下，從而實(shí)現(xiàn)了埋弧橫焊、立焊和仰焊，還有用磁性焊劑的埋弧橫焊和仰焊。5）埋弧焊焊劑的成分主要是MnO，SiO2等金屬及非金屬氧化物，與電弧焊一樣，難以用來焊接鋁、鈦等氧化性強(qiáng)的金屬及其合金。6）只適于長焊縫的焊接。由于機(jī)動靈活性差，焊接設(shè)備也比手弧

45、焊復(fù)雜，短焊縫顯示不出生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。7）埋弧焊電弧的電場強(qiáng)度較大，電流小于100A時，電弧的穩(wěn)定性不好，因此不適合焊接厚度小于1mm的薄板。熔化極氬弧焊：用焊絲作電極及填充金屬，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行電弧焊接。特點(diǎn)：1）具有較寬的電流調(diào)節(jié)范圍。（2） 有利于實(shí)現(xiàn)全位置焊接。（3）有利于控制焊接質(zhì)量。44. 什么叫摩擦焊、激光焊和擴(kuò)散焊？各自特點(diǎn)如何？摩擦焊：利用焊件接觸斷面相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中相互摩擦產(chǎn)生的熱使端部達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的方法。摩擦焊的特點(diǎn)（1）接頭質(zhì)量好且穩(wěn)定：摩擦焊溫度一般都低于焊件金屬的熔點(diǎn)，熱影響區(qū)很小，接頭組織致密，不易產(chǎn)生氣孔、夾雜等缺陷。摩擦焊的廢品率只有閃光對焊的1；（2）焊件尺寸精度高：摩擦焊焊件變形小，可以實(shí)現(xiàn)直接裝配焊接；（3）焊接生產(chǎn)率高：摩擦焊操作簡單