(完整版)鑄造工藝學(xué)習(xí)題(含答案)一、鑄造合金流動(dòng)性與充型能力綜合題1.（單選）在相同過(guò)熱度的條件下，下列四種鋁合金中流動(dòng)性最好的是A.ZL101B.ZL104C.ZL201D.ZL301答案：B2.（單選）用螺旋試樣測(cè)定流動(dòng)性時(shí)，若金屬液從澆口到停止流動(dòng)的實(shí)際長(zhǎng)度為785mm，型腔截面為8mm×8mm，澆注溫度為720℃，則該合金的“流動(dòng)系數(shù)”最接近A.28B.32C.36D.40答案：C3.（填空）將Al7Si0.4Mg合金熔體過(guò)熱80℃澆注成厚4mm、寬20mm的板狀試樣，型溫為25℃，實(shí)測(cè)最大流程為520mm，則其“比流動(dòng)能”為_(kāi)_____J·kg?1。（保留整數(shù)，已知ρ=2650kg·m?3，c=963J·kg?1·K?1，ΔT=80K）答案：204.（計(jì)算）某灰鑄鐵件（HT300）平均壁厚15mm，要求最薄處不得出現(xiàn)澆不足。已知碳當(dāng)量CE=4.2%，澆注溫度1380℃，型砂水分4.2%，型溫40℃，求允許的最小靜壓頭H。（經(jīng)驗(yàn)公式：L=0.45T+0.03H?0.8CE+0.2ΔT，其中L為最大流程m，T壁厚mm，ΔT過(guò)熱度K）答案：由L≥0.3m，反算得H≥185mm5.（簡(jiǎn)答）試從界面換熱系數(shù)角度解釋?zhuān)瑸槭裁礉裥丸T造的鋁件比干型更易出現(xiàn)“冷隔”缺陷？答案：濕型水分高，鋁液表面瞬間生成Al?O?·H?O膜，界面換熱系數(shù)h由干型的800W·m?2·K?1驟降至400W·m?2·K?1，薄壁處金屬液前沿溫度梯度增大，凝固殼提前形成，后續(xù)金屬液無(wú)法融合，遂出現(xiàn)冷隔。6.（綜合）某廠生產(chǎn)汽車(chē)油底殼（AZ91D鎂合金，投影面積0.18m2，平均壁厚2.5mm），采用低壓砂型鑄造，要求充型時(shí)間≤0.8s。已知升液管直徑60mm，液面到澆口高度差500mm，求所需加壓速率v_p（MPa·s?1），并判斷現(xiàn)有設(shè)備最大0.06MPa·s?1是否滿足。答案：由伯努利方程得v=√(2gH)=3.13m·s?1，Q=v·A=0.0088m3·s?1，型腔體積V=0.18×0.0025=0.00045m3，t=V/Q=0.051s<0.8s；加壓速率v_p=ρgΔH/Δt=1765×9.81×0.5/0.051=0.17MPa·s?1>0.06MPa·s?1，故設(shè)備能力不足。二、凝固收縮與縮孔缺陷控制7.（單選）當(dāng)合金凝固區(qū)間由50℃擴(kuò)大到110℃時(shí)，其體積收縮率變化趨勢(shì)為A.增大B.減小C.先增后減D.基本不變答案：A8.（單選）在球墨鑄鐵中，提高鎂殘留量至0.06%以上，對(duì)縮孔體積的影響是A.顯著增大B.顯著減小C.先減后增D.無(wú)規(guī)律答案：A9.（填空）設(shè)Al12Si合金液相線溫度為585℃，固相線溫度為575℃，凝固收縮系數(shù)β=3.5%，若冒口補(bǔ)縮效率為25%，則理論上100kg鑄件需冒口金屬______kg。（保留一位小數(shù)）答案：14.010.（計(jì)算）某碳鋼件（0.35%C）冒口模數(shù)M_r=2.5cm，鑄件模數(shù)M_c=1.8cm，補(bǔ)縮距離系數(shù)k=4.5，求有效補(bǔ)縮范圍L。（經(jīng)驗(yàn)式：L=k·√(M_r·M_c)）答案：L=4.5×√(2.5×1.8)=9.5cm11.（簡(jiǎn)答）說(shuō)明“模數(shù)法”與“補(bǔ)縮液量法”在冒口設(shè)計(jì)中的本質(zhì)區(qū)別。答案：模數(shù)法以凝固時(shí)間相等為判據(jù)，保證冒口晚于鑄件凝固；補(bǔ)縮液量法以體積收縮補(bǔ)償為核心，要求冒口提供足夠金屬液，兩者出發(fā)點(diǎn)分別為“時(shí)間”與“體積”，設(shè)計(jì)結(jié)果可能不一致，需雙重驗(yàn)證。12.（綜合）某大型鎳鋁青銅螺旋槳（質(zhì)量2800kg，最大壁厚120mm）采用頂注式保溫冒口，冒口高度與直徑比1:1，要求無(wú)縮松。已知合金收縮率7%，冒口補(bǔ)縮效率30%，求冒口最小直徑D。（提示：先求所需補(bǔ)縮金屬量，再按圓柱形冒口體積公式反算）答案：補(bǔ)縮金屬量=2800×7%/30%=653kg；冒口體積V=653/8200=0.0797m3；由H=D，得πD3/4=0.0797，D=0.53m，取550mm。三、鑄造應(yīng)力、變形與裂紋13.（單選）在T型灰鑄鐵梁中，拉應(yīng)力最大值通常出現(xiàn)在A.澆注位置頂面B.澆注位置底面C.轉(zhuǎn)角熱節(jié)處D.冷卻最快薄壁段答案：A14.（單選）采用“同時(shí)凝固”原則對(duì)鋁鑄件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，其主要目的是A.降低殘余應(yīng)力B.提高硬度C.細(xì)化晶粒D.減少氣孔答案：A15.（填空）設(shè)線收縮率1.2%，彈性模量E=1.1×10?MPa，若鑄件從600℃冷卻到20℃被完全阻礙，則產(chǎn)生的熱應(yīng)力為_(kāi)_____MPa。（α=1.8×10??K?1）答案：11416.（計(jì)算）某框形鑄件外廓1000mm×800mm×50mm，材質(zhì)為ZG230450，開(kāi)箱溫度650℃，室溫20℃，求自由收縮量ΔL。（α=1.3×10??K?1）答案：ΔL=1000×1.3×10??×630=8.2mm17.（簡(jiǎn)答）為何球鐵件比灰鐵件更易出現(xiàn)“低溫裂紋”？答案：球鐵彈性模量高（1.7×10?MPavs0.9×10?MPa），線收縮率大（1.3%vs0.9%），且共晶膨脹量小，收縮應(yīng)力峰值高，當(dāng)溫度降至400℃以下時(shí)，殘余應(yīng)力超過(guò)低溫脆性斷裂強(qiáng)度，遂產(chǎn)生裂紋。18.（綜合）某機(jī)床床身（HT250，長(zhǎng)3m）采用樹(shù)脂砂型，兩導(dǎo)軌面加工余量各5mm，為防止彎曲變形，設(shè)計(jì)“反撓度”值應(yīng)為多少？（經(jīng)驗(yàn)公式：f=K·L2·ΔT×10??，K=0.8，ΔT=500℃）答案：f=0.8×30002×500×10??=3.6mm，取4mm。四、砂型（芯）工藝與工裝設(shè)計(jì)19.（單選）下列哪種型砂粘結(jié)劑在澆注時(shí)發(fā)氣量最低A.鈉水玻璃CO?硬化B.酚醛樹(shù)脂自硬C.酯硬化水玻璃D.熱芯盒樹(shù)脂答案：C20.（單選）采用殼型工藝生產(chǎn)小鋼件，最適宜的樹(shù)脂覆膜砂固化溫度是A.180℃B.220℃C.260℃D.300℃答案：C21.（填空）某水玻璃砂中Na?O含量為1.4%，SiO?/Na?O摩爾比為2.4，則其水玻璃加入量為_(kāi)_____%。（已知水玻璃含Na?O9%，SiO?29%）答案：5.522.（計(jì)算）芯盒排氣槽深度0.15mm，寬度5mm，數(shù)量8條，若射砂速度為30m·s?1，砂粒平均粒徑0.2mm，求排氣槽總面積是否滿足Q=0.015m3·s?1的排氣要求。（氣體密度1.2kg·m?3，允許流速≤50m·s?1）答案：?jiǎn)尾勖娣e=0.15×5=0.75mm2，總面積=6mm2=6×10??m2；所需面積=Q/v=0.015/50=3×10??m2，實(shí)際不足，需擴(kuò)大至20條或加深至0.3mm。23.（簡(jiǎn)答）解釋“熱芯盒”與“冷芯盒”在尺寸精度上的差異根源。答案：熱芯盒固化時(shí)模具膨脹，冷卻至室溫后芯子收縮，尺寸呈“正”偏差；冷芯盒室溫固化，無(wú)熱脹冷縮，且樹(shù)脂收縮小，故尺寸精度高一級(jí)（CT8vsCT6）。24.（綜合）某發(fā)動(dòng)機(jī)缸體水套芯（復(fù)雜曲面板狀，砂芯質(zhì)量45kg）采用冷芯盒制芯，要求射砂時(shí)間2s，固化時(shí)間35s，求所需胺催化劑消耗量。（經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：0.8g胺/kg砂）答案：45×0.8=36g。五、熔煉與處理技術(shù)25.（單選）在沖天爐熔煉中，提高風(fēng)溫至400℃，對(duì)鐵液過(guò)熱度的貢獻(xiàn)約為A.10℃B.20℃C.30℃D.40℃答案：B26.（單選）下列哪種元素最強(qiáng)烈阻礙球墨鑄鐵球化A.SB.PC.SiD.Mn答案：A27.（填空）用鎂處理鐵液時(shí)，若目標(biāo)殘余鎂0.045%，原鐵液含硫0.025%，則理論需加鎂量為_(kāi)_____%。（燒損30%，Mg/S=1:0.76）答案：0.07428.（計(jì)算）某3t中頻爐熔煉ZG15CrMo，爐料配比如下：廢鋼65%、生鐵15%、回爐料20%，已知鉻、鉬燒損分別為8%、5%，目標(biāo)成分Cr1.0%、Mo0.5%，求需加入的鉻鐵（65%Cr）和鉬鐵（60%Mo）質(zhì)量。（爐料總重3t）答案：設(shè)鉻鐵xkg，鉬鐵ykg；列方程：0.65×0+0.15×0.02+0.2×0.01+0.65x/3000=1.0/0.92，解得x=46kg；同理y=26kg。29.（簡(jiǎn)答）說(shuō)明“倒包沖入法”與“喂絲法”在球化處理中的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：倒包沖入簡(jiǎn)便、成本低，但鎂吸收率40%、煙塵大；喂絲法鎂吸收率70%、再現(xiàn)性好，設(shè)備復(fù)雜、成本高，適合大批量自動(dòng)化。30.（綜合）某廠生產(chǎn)風(fēng)電球鐵件（QT70010），需鐵液量12t/h，采用堤壩包沖入法，鎂處理劑含Mg8%，燒損35%，脫硫率80%，原鐵液S0.025%，求每小時(shí)鎂處理劑消耗量。答案：脫硫耗Mg=12000×0.025%×0.8×24/32=18kg；球化耗Mg=12000×0.045%=5.4kg；總Mg=23.4kg；處理劑=23.4/8%/0.65=450kg。六、特種鑄造工藝31.（單選）低壓鑄造中，升液階段若加壓速率過(guò)快，最易導(dǎo)致A.氧化夾渣B.縮孔C.冷隔D.粘砂答案：A32.（單選）熔模鑄造采用硅溶膠型殼，其常溫強(qiáng)度主要來(lái)源于A.硅溶膠自身B.耐火粉料C.硅凝膠骨架D.聚合物增強(qiáng)答案：C33.（填空）某壓鑄件（ADC12）平均壁厚2.0mm，投影面積150cm2，選2500kN冷室機(jī)，經(jīng)驗(yàn)比壓為60MPa，則壓射沖頭直徑宜選______mm。（取整）答案：6334.（計(jì)算）某熔模鑄件（不銹鋼，質(zhì)量1.2kg）采用三層型殼，每層厚度2mm，求型殼總質(zhì)量。（型殼密度1.8g·cm?3，收縮忽略）答案：表面積A=√(m/ρ)×k=√(1200/7.8)×16=200cm2，體積V=3×0.2×200=120cm3，質(zhì)量=216g。35.（簡(jiǎn)答）解釋金屬型鑄造中“涂料厚度梯度”對(duì)組織的影響。答案：厚處冷卻慢，晶粒粗大；薄處激冷，晶粒細(xì)；梯度設(shè)計(jì)可人為造成定向凝固，減少縮松，提高致密性。36.（綜合）某真空壓鑄鋁合金件（A356）要求含氫量≤0.12mL/100g，熔煉溫度720℃，保溫時(shí)間40min，求所需真空度。（經(jīng)驗(yàn)式：lgC_H=?0.5lgP+2.3，C_H單位mL/100g，P單位Pa）答案：0.12=?0.5lgP+2.3，lgP=4.36，P=23kPa，即真空度≥77kPa。七、數(shù)字化與綠色鑄造37.（單選）在ProCAST中，采用“Niyama判據(jù)”預(yù)測(cè)縮松時(shí)，臨界值通常設(shè)為A.0.1B.0.5C.1.0D.2.0答案：C38.（單選）鑄造過(guò)程碳排放計(jì)算中，下列哪項(xiàng)屬于范圍3排放A.型砂再生電耗B.焦炭燃燒C.廠外廢鋼運(yùn)輸D.中頻爐損耗答案：C39.（填空）某廠年產(chǎn)2萬(wàn)t鑄鐵件，單位綜合能耗520kgce·t?1，若全部改用感應(yīng)電爐，能耗降至380kgce·t?1，則年減排CO?______t。（1kgce=2.47kgCO?）答案：2×(520?380)×2.47=691640.（計(jì)算）基于生命周期評(píng)價(jià)，生產(chǎn)1t鋁合金鑄件，原鋁占比60%，再生鋁40%，求碳足跡。（原鋁碳排12tCO?·t?1，再生鋁0.6tCO?·