制造工程基礎(chǔ)作業(yè)1參考答案:砂型鑄造工藝問(wèn)題1：為什么純金屬或共晶成分的鑄造合金在凝固后容易產(chǎn)生集中縮孔？而結(jié)晶溫度范圍寬的鑄造合金在凝固后容易形成縮松？答：因?yàn)榧兘饘倩蚬簿С煞值蔫T造合金屬于恒溫凝固，液體金屬逐步凝固，最后凝固的部分由于液體收縮導(dǎo)致液體金屬不足，從而形成一個(gè)孔洞，也就是縮孔。而結(jié)晶溫度范圍較寬的鑄造合金在凝固過(guò)程中，高熔點(diǎn)的金屬首先析出，形成枝晶，液態(tài)金屬被枝晶相互隔離，繼續(xù)凝固時(shí)由于凝固收縮卻無(wú)法得到液體金屬的補(bǔ)充而形成許多微小的分散縮孔，也就是縮松。問(wèn)題2：如果一個(gè)直澆道長(zhǎng)25cm，頂部直徑12cm，直澆道底部期望的澆注速率為650cm3/s，金屬液應(yīng)該從什么位置傾倒？直澆道底部的直徑應(yīng)該是多少？（忽略液體流動(dòng)過(guò)程中的摩擦損失，并且始終保持大氣壓）這樣設(shè)計(jì)的直澆道會(huì)不會(huì)發(fā)生吸氣，為什么？答：（1）因?yàn)榻饘僖旱牧鲃?dòng)符合連續(xù)性法則，即各處的液體流量保持為常量（即澆注速率一致），即假設(shè)A1為直澆道頂部的截面積，根據(jù)已知條件可知，直澆道頂部的液體流動(dòng)速度為：金屬液起始傾倒點(diǎn)的速度為零，取直澆道頂端為參考平面，根據(jù)伯努力簡(jiǎn)化方程可知，從傾倒點(diǎn)到直澆道頂部的高度h0為：所以需要從距離直澆道頂端0.0168cm的位置傾倒。（2）取直澆道底部為參考平面，根據(jù)伯努力簡(jiǎn)化方程，則直澆道底部液體的流動(dòng)速度v2為：同樣，因?yàn)榻饘僖旱牧鲃?dòng)符合連續(xù)性法則，即各處的液體流量保持為常量（即澆注速率一致），可求得直澆道底部直徑d2如下：（3）如果直澆道按照上述尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以保證直澆道頂部與底部有相同的液體體積流量，所以不會(huì)造成吸氣。問(wèn)題3：三個(gè)體積相同但是形狀不同的金屬鑄件，分別是球形、立方體和圓柱形，圓柱形的高度等于直徑，請(qǐng)問(wèn)在凝固時(shí)，哪個(gè)鑄件凝固速度最快，哪個(gè)鑄件凝固速度最慢？答：鑄件的凝固時(shí)間可以由契夫里諾夫公式確定，即由公式可知，當(dāng)澆鑄條件一致時(shí)，凝固速度取決于鑄件的體積-表面積之比，比值越低，凝固的越慢，所以首先計(jì)算三個(gè)鑄件的體積-表面積之比。球：所以：立方體：，所以：圓柱體：，所以：因?yàn)椋?，球的體積－表面積之比大于圓柱體，圓柱體大于立方體，所以立方體的凝固速度最快，球體的凝固速度最慢。問(wèn)題4：請(qǐng)問(wèn)如圖1（a）（b）所示兩種鑄造缺陷的形成原因，并且請(qǐng)進(jìn)一步給出改進(jìn)措施？圖1（a）圖1(b)答：圖１（ａ）中出現(xiàn)了裂紋缺陷，形成原因可以從兩方面考慮，其一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的考慮，由于直角轉(zhuǎn)彎結(jié)構(gòu)在交角處的內(nèi)接圓角較大形成熱節(jié)，同時(shí)容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，使出現(xiàn)裂紋這樣的收縮類缺陷，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成圓角，同時(shí)壁的相互連接處設(shè)法采取漸變過(guò)渡的方式；其二，如果對(duì)于砂型鑄造，應(yīng)保證鑄型具有一定的潰散性，對(duì)于不具備潰散性的鑄型（如金屬鑄型），應(yīng)在鑄件凝固后及早打開鑄型取出鑄件。圖１（ｂ）中出現(xiàn)了縮孔