《铸造工艺学》课后习题答案Word文件下载.docx
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件精度容易保证3、分型面应尽量选用平面4、便于下芯,合箱,检查型腔尺寸。
5、不使
砂箱过高6、受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度7、注意减轻铸件的清理和机械加工量。
6、什么叫浇铸位置
浇铸位置是指:
浇铸时铸件在型腔内所处的状态和位置
7、芯头长些好,还是短些好?
间隙留大些好?
还是不留好?
举例说明
只需满足芯头的基本要求,希望芯头不要太长,过长的芯头会增加砂箱的尺寸增加填砂量,芯头过高,不利于扣箱。
芯头间隙,为了下芯方便通常在芯头和芯座之间留有间隙,间隙
的大小取决于铸型的种类,砂芯的大小,精度及芯座本身的精度。
但应指出1)当一个砂芯
上有多个(不止两个)芯头时,应给出较大的间隙,以免下芯困难2)对于普通的湿型小砂
芯,可不留间隙。
对于垂直小芯头,为了下芯稳固。
甚至可以使用过盈的芯头
8、什么叫压环防压环积砂槽各起什么作用?
什么条件下应用?
不用它们行否?
压环:
在上模样芯头上车削一道半圆凹沟(r=2~5)造型后在上芯座上凸起一环形砂作用:
合箱后它能把砂芯压紧,避免液体金属沿间隙钻入芯头,堵塞通气道。
这种方法只适用于机
器造型的湿型。
防压环:
在水平芯头靠近模样的根部,设置凸起圆环,高度为0.5~2mm,
宽为5~12mm.作用:
造型后相应部分形成不凹的环状缝隙。
下芯合箱时它可以防止此处砂型被压塌。
因而可以防止掉砂缺陷集砂槽:
下芯座模样的边缘上设有一道凸环,造型后砂
型内形成一环凹槽。
作用:
用于存放个别的散落沙粒。
这样可大大加快下芯的速度。
集砂槽一般深2~5mm宽3~6mm
9、解释名词机械加工余量,尺寸公差重复公差各分几个级别铸造的收缩率。
最小铸出孔起模斜度?
机械加工余量:
在铸件工艺设计时预先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属厚度。
机
械加工余量等级由精到粗为ABCDEFGHJ九个等级。
铸件尺寸公差是指铸件各部分允
许的极限偏差。
它取决于铸造工艺方法等的各种因素。
铸件尺寸公差由精到粗分为16级命
名为CT1到CT16铸件质量公差以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量的变动
允许值由精到粗分为16级命名为MT1到MT16铸件的收缩率:
铸造收缩率K的定义
K=(LM-LJ/LJ)X100%LM为模样(芯盒)工作面的尺寸LJ铸件尺寸最小铸出孔:
有些特殊要求的孔,如弯曲孔,无法实行机械加工,则一定要铸出起模斜度:
为方便
起模,在模样,芯盒的出模方向留有一定的斜度以免损坏砂型砂芯这个斜度为起模斜度。
10、优良的浇铸系统能起到什么作用?
1)把液体金属引入型腔,保证金属液有一定的流速。
平稳的注满整个型腔2)具有良好的
阻渣能力,金属液进入型腔不会产生飞溅冲刷型壁或砂芯3)能够避免形成夹砂,皱皮,冷
隔等缺陷。
4)金属消耗小并容易清理,可防止吸入气体和金属过度氧化等5)补充液体金属凝固时的体积收缩,并保证能够提供足够的补缩金属液避免缩孔和缩松。
11、为什么说砂型铸造中,不能出现负压流动?
因为型砂的透气性好,因此在砂型铸造中,型砂内部的压力不会低于外界气压,故不会出现
负压流动。
12、怎样才能防止浇口杯内出现水平漩涡流动?
1)使用深度大的浇口杯,深度应大于直浇道上端直径的5倍2)应用拔塞,浮塞,铁隔片
等方法,使浇口杯内液体达到深度要求时再向直浇道提供洁净的金属。
3)在浇口杯底部
安置筛网砂芯或雨淋砂芯来抑制水平漩涡4)在浇口杯设置“闸门”堤坝等降低浇铸高度
以避免水平漩涡,并促使形成垂直漩涡。
垂直漩涡有利于熔渣气泡浮至液体的表面,对档渣
和冲入的气泡有利。
为此,浇包嘴宜设计得长些为好5)此外还可以采用逆向浇铸液流不
要冲着直浇道
13、怎样发挥横浇道阻渣作用
1)横浇道应呈充满液态,即满足充满条件2)流速应尽可能低3)内浇道的位置关系要正
确a内浇道距直浇道应足够远,使渣团有条件浮起到超过内浇道的吸动区b有正确的横
浇道末端延长段c封闭式浇铸系统的内浇道应位于横浇道的下部,且和横浇道同一底面d
封闭式浇注系统的横浇道应高而窄,一般取高度为宽度的2倍e内浇道应远离横浇道的弯
道;
用直的横浇道;
内浇道同横浇道的链接,呈锐角时初期进渣较多;
呈钝角时增加紊流程
度。
14、上小下大的直浇道能否呈充满态流动为什么?
能呈充满态流动因为金属液具有一定的粘度,另外还受到一定的阻力和渣、气体的影响,
使其满足充满条件,故能呈充满态。
15、为什么说传统的“开放式”浇注系统不一定是不充满的浇铸系统?
理由何在?
因为传统的“开放式”浇注系统存在多处沿程阻力和局部阻力,所以不一定是不充满的浇注
系统。
16、浇注系统的基本类型有哪几种各有何特点?
封闭式浇注系统,开放式浇注系统封闭式浇注系统的特点:
优点;
较好的阻渣能力,防
止金属卷入气体,消耗金属少清理方便。
主要缺点:
进入型腔的金属液高速,产生喷溅和
冲砂使金属氧化,使型内金属发生扰动涡流和不平静开放式浇注系统:
优点:
进入型腔流速小充型平稳,冲刷力小,金属氧化轻,主要缺点:
阻渣效果稍差内浇道较大,金属消耗略多。
按内浇道在铸件上的位置分类,可分为四类:
顶柱式浇注系统,底柱式浇注系统,中间式浇
注系统,台阶式浇注系统顶柱式浇注系统特点优点:
容易充满,可减少薄壁件浇不到,
冷隔方面的缺陷,充型后上部温度高于底部,有利于铸件自下而上的顺序凝固和冒口补缩冒口尺寸小节约金属;
内浇道附近受热较轻;
结构简单,易于清理缺点:
易造成冲砂缺陷;
金属液下落过程中接触空气,出现激溅,氧化,卷入空气等现象,使充型不平稳,易产生砂孔,铁豆,气孔和氧化夹杂物缺陷;
大部分浇铸时间,内浇道工作在非淹没状态,相对地说,
横浇道阻渣条件较差底柱式浇注系统的特点:
优点:
内浇道基本上在淹没状态下工作,充型平稳;
可避免金属
液发生激溅氧化及由此而形成的铸件缺陷;
无论浇口比是多大,横浇道基本工作在充满状态
下,有利于阻渣;
型腔内的气体容易顺序排出。
缺点是:
充型后金属的温度分布不利于顺
序凝固和冒口补缩;
内浇道附近容易过热,导致缩孔缩松和结晶粗大等缺陷;
金属液面在上升中容易结皮,难于保证高大的薄壁铸件充满,易形成浇不到冷隔等缺陷;
金属消耗较
大。
中间式浇注系统特点:
兼有顶柱式和底柱式湿型浇铸系统的优缺点。
阶梯式浇注系统特点:
金属液首先由最底层内浇道充型,随着型内液面上升,自下
而上地顺序地流经各层内浇道。
因而充型平稳,型腔内气体排出顺利。
充型后上部金属液温
度高于下部,有利顺序凝固和冒口的补缩,铸件组织致密。
易避免缩孔,缩松,冷隔,及浇不到等铸件缺陷缺点:
造型复杂,有时要求几个水平分型面,要求正确的计算和结构
设计,否则容易出现上下各层内浇道同时进入金属液的“乱浇”现象,或底层进入金属液过多,形成下部湿度高的不理想的温度分布。
17、什么是奥赞公式?
S阻=m/pcaV2gHpS阻一一阻流截面积m一流经阻流的金属总质量p一金属液的密度充填全部型腔时,浇注系统阻流截面积的流量系数Hp充填型腔时的平均计算压
力头c一充填型腔时的总时间g一重力加速度
18、设计阶梯式浇铸系统应注意防止哪两种不良现象出现?
怎么防止?
容易出现的两种不良现象为1)上下各层内浇道同时进入金属液的“乱浇”现象2)分配不
均,底层进入金属液过多形成下部温度高的不理想的温度分布防止的方法a多直浇道的
阶梯式b用球塞法控制的阶梯式c控制各组元比例的阶梯式d带缓冲或反直浇道的阶
梯式
19、内浇道设计的基本原则
1、内浇道上在铸件上的位置和数目应服从所选定的凝固顺序或补缩方法2、方向不要冲
着细小砂芯,型壁,冷铁,芯撑必要时采用切线引入。
3内浇道应尽量薄4、对薄
铸件可用多内浇道的浇铸系统实现补缩,这时内浇道尺寸应符合冒口颈的要求。
5、内
浇道避免开设在铸件品质要求很高的部位,以防止金相组织粗大。
6、为了使金属液体
快速而平稳地充型,有利于排气和除渣,各个内浇道中的金属流向应力求一致,防止金属液在型内碰撞,流向混乱而出现过度紊流。
7、尽量在分型面上开设内浇道,使造型方便。
8、对收缩大易形成裂纹的合金铸件,内浇道的设置应尽量不阻碍铸件的收缩
20、封闭式浇注系统与开放式浇注系统内、横浇道各怎么搭接?
为什么?
封闭式浇注系统内浇道应位于横浇道的下部,且和横浇道具有同一底面
开放式:
内浇道应重迭于横浇道之上,且搭接面积要小,但大于内浇道截面积封闭式:
使最初浇入的冷污金属液能靠惯性流越内浇道,纳于末端延长段而不进入型腔;
开
放式:
开放式浇注系统的内浇道比阻流大得多,若将内浇道置于横浇道底部,则横内浇道都
呈非充满流态,无法实现阻渣,故需把内浇道重迭在横浇道上方,用横浇道的顶面及末端延
长段粘附和储留渣滓
21、何为浇口比,吸动区
浇口比指的是浇注系统中直浇道,横浇道,内浇道的截面积之比(即S直:
S横:
S内:
)横浇道内,在内浇道入口周围存在一个区域只要金属液进入该区就会自动流入内浇道,该区
域称为吸动区。
22、横浇道为何要有末端延长端。
第一个内浇道为何不能紧临直浇道?
末端延长段作用:
1)容纳最初浇铸的低温,含气及渣污的金属液,防止其进入型腔;
吸收液流动能,使金属液流入型腔平稳。
末端呈坡形可阻止金属液流到末端时出现折返现象。
内浇道应距直浇道足够远,使渣团有条件浮起到超过内浇道的吸动区。
23、冒口的功用是什么?
常用哪几种冒口?
冒口是铸型内用以储存金属液的空腔,在铸件形成时补给金属,有防止缩孔,缩松,排气和集渣的作用。
常用冒口种类:
明顶冒口,暗顶冒口,侧冒口。
24、铸钢冒口和铸铁(灰铸铁和球铁)冒口在设计原则上有哪些相同点,哪些不同点
相同点:
1)冒口应设在铸件热节上方,侧旁2)冒口应设在铸件最高,最厚部位3)冒口不
应设在铸件的重要的受力大的部位,以防止组织粗大降低强度。
4)冒口应不设在铸件应
力集中处,应注意减轻对铸件的收缩阻碍以免引起裂纹5)尽量用一个冒口同时补缩几个
热节或铸件6)冒口布置在加工面上,可节约铸件精整工时,零件外观好7)不同高度
上的冒口,应用冷铁使各个冒口补缩范围隔开,不同点:
铸钢件补缩距离比铸铁件补
缩距离大
25、用模数法计算冒口的原理
遵守顺序凝固的基本原理,冒口的凝固时间cr应大于等于铸件被补缩部位的凝固时间cc,
遵循公式(Mr/Kr)2M(Mc/Kc)2Mr、Mc分别为冒口模数,铸件模数Kr、Kc
分别为冒口、铸件的凝固系数。
在铸件补缩过程中冒口金属逐渐减少,顶面形成缩孔使
散热表面积增大,因而冒口模数逐渐减少。
铸件模数由于得到炽热金属液的补充模数相对的有所增大。
26、球墨铸铁件的实用冒口有几种?
实用冒口有四类分别是控制压力冒口,浇铸系统当冒口,直接使用冒口,无冒口补缩法
27、补贴有什么作用?
形成向冒口的补缩通道,实现顺序凝固,增强补缩效果,可消除铸件下部热节处的缩孔,还可延长补缩距离,减少冒口数目。
28、冷铁有何用处?
1)在冒口难以补缩的部位防止缩孔,缩松2)防止壁厚交叉部位及急剧变化部位产生裂纹
3)与冒口配合使用,能加强铸件的顺序凝固条件,扩大冒口补缩距离或范围,减少冒口数
目或体积4)用冷铁加速个别热节的冷却,使整个铸件接近于同时凝固。
既可防止或减轻铸件变形,又可提高工艺出品率5)改善铸件局部的金相组织的力学性能。
如细化基本组织提高铸件表面硬度和耐磨性等。
6)减轻或防止厚壁铸件中的偏析
29、割肋,拉肋各在什么条件下使用?
易产生热烈的铸件铸件在凝固收缩时,承受拉应力的壁称为主壁,与主壁相变形成热节,
并使主壁产生拉应力的壁称为邻壁,邻壁长度和主邻壁厚之间的关系,决定着收缩应力的大
小,依实践经验,当a/b>
(1~2)或a/b>
(2~3),l/bv1时,可以不设割肋超出上述范围就应该设割肋以防热烈。
断面呈UV字形的铸件,铸出后经常出现变形,结果使开口尺寸增大,防止这类铸件变形可设拉肋。
30、铸铁件的收缩有何特点?
在凝固完毕前要经历一次(液体)收缩,体积膨胀和二次收缩过程。
一次收缩,体积膨胀和二次收缩的大小并非确定值而是在很大范围内变化
31、如何确定铸件的关键模数?
关键部分应满足的条件是:
它本身的体积膨胀量能抵偿所有更厚部分的液态收缩量,直到比
它厚的部分开始膨胀为止。
关键部分的膨胀和比它厚的部分的液态收缩只有同时发生,且是
相互关连的,才可能相互抵偿。
这也表示更厚的部分也可以满足关键部分的要求。
32、直接实用冒口有何特点?
主要优点:
1)铸件工艺出品率高2)冒口位置便于选择,冒口颈可很长3)冒口便于去除花费小。
1)要求铸件强度高2)要求严格控制浇铸温度范围土25°
3)对于形状复杂的模数铸件,关键模数不易确定。
33、内冷铁有哪几个熔接阶段?
选择内冷铁应达到哪几个熔接阶段?
内冷铁的熔接过程可分为四个阶段阶段1:
浇铸后,在很短的时间内,冷铁的热升温,
使靠近冷铁表面的金属液过冷。
产生类似纯金属组织的粒状等轴晶。
阶段2:
自粒状等轴
晶表面陆续生长树枝晶,随时间延长,结晶速度减少,直到结晶前沿停止前进,此时,冷铁的温度已上升到固相线附近阶段3:
冷铁作用区温度升高,冷铁周围已形成的树枝晶重新
熔化,冷铁表面达到熔点阶段4:
内冷铁局部或完全熔化,最后由于铸件外壁结晶前沿向
中心推进而使凝固结束。
选择内冷铁到达阶段3
34、选择过大过厚的内冷铁有何问题?
外冷铁有何问题?
内冷铁尺寸过大,其最高温度达不到固相线,在第二阶段铸件凝固过程即令冷铁降温,因而
内冷铁不能和铸件熔合,成了“非熔接内冷铁”,影响铸件的力学性能,甚至可能引起裂纹;
外冷铁的厚度大,激冷作用强,但当厚度达到一定值后,钢的凝固速度将不再增加,因而设
有必要用过厚的外冷铁,浪费材料。
外冷铁面积太大,已凝固层向冷铁中心收缩的应力也大,容易引起热烈。
35、冒口补贴有几种?
金属补贴,加热补贴,发热(保温)块补贴,垂直补贴,水平补贴。
36、提高通用冒口补缩效率的措施是什么?
1)提高冒口中金属液的补缩压力。
如采采用大气压力冒口等2)延长冒口中金属液的保持
时间,如采用保温冒口。
发热冒口等
37、大气压力冒口能否补缩比冒口高的铸件?
能,浇铸后冒口表面结壳,外界大气压力仍可通过砂芯的孔隙作用在内部金属液面上,从而
增加了冒口的补缩压力
38、湿型铸造特点?
为什么采用湿型铸造时外使用单一砂?
有何利弊?
湿型铸造的基本特点是砂型(芯)无需烘干,不存在硬化的过程。
使用单一砂能够简化
型砂的管理和造型的操作过程,提高造型生产率。
生产灵活性大,生产率高,生产
周期短,便于组织流水生产,易于实现生产过程的机械化和自动化;
材料成本低;
节省了烘
干设备、燃料、电力及车间生产面积;
延长了砂箱使用寿命等。
缺点:
容易使铸件产生一
些铸造缺陷,夹砂结疤、鼠尾、粘砂、气孔、砂眼、胀砂等。
39、铸造用原砂,型砂中的含泥量是否就是粘土?
两者有何区别?
不是,含泥量是指原砂或型砂环中直径小于0.02mm(20m)的细小颗粒的含量而言,其
中既有粘土,也包括极细的沙子和其它非粘土质点。
粘土是湿型砂的主要粘结剂。
粘土主要
是由细小结晶质的粘土矿物所组成的土状材料。
40、试说明膨润土,普通粘土的主要矿物成分?
膨润土主要由蒙脱石组矿物组成的,主要用于湿型铸造的型砂粘结剂。
粘土主要是由细
小结晶质的粘土矿物所组成的土状材料。
41、阐述粘土的粘结力是怎样产生的?
湿型砂中的水分对粘结力有何影响?
粘土在水中形成的粘土一水系是胶体,带负电的粘土颗粒将极性水分子吸引在自己的周围,形成胶团的水化膜。
依靠粘土颗粒间的公共水化膜通过其中的水化阳离子所起的“桥”或键
的作用,使粘土颗粒相互联接起来。
湿型砂中的水分过低,则不能形成完整的水化膜,若水
分过高,就会出现自由水,在这两种情况下,湿态粘结力都不大,只有在粘土喝水量比例适
宜时,才能获得最佳的湿态粘结力。
42、湿型中常加煤粉能起哪些作用?
为什么铸钢件用湿型砂中不加煤粉?
1、在铁液的高湿作用下,煤粉产生大量的还原性气体,防止金属液被氧化,并使铁液表面的氧化铁还原,减少了金属氧化物和造型材料进行化学反应的可能性。
2、煤粉受热形成的
半焦充填堵塞砂型表面颗粒间的孔隙,使金属液不能渗入3、煤粉受热后变为胶体具有可塑
性,可以减少因砂型受热膨胀而产生的铸件缺陷。
4、煤粉在受热时产生的碳氧化物挥发分
在650-1000°
高温下于还原性气氢中发生气相热解而在金属和铸型界面上析出一层带有光滑的碳。
称为光亮碳。
会使铸钢件增碳,影响铸件质量,因而型砂中不能含煤粉和煤粉烧损
的残留物。
43、以旧砂为主配制湿型砂,为什么必须补加一定量的新砂,膨润土,煤粉?
补加量如何确定?
距表面一定深度之内的粘土在高温作用下,失去结构水,丧失了粘结能力,成为失效粘土,这部分的型砂约占整个砂型重的2%~5%。
实效粘土的一部分在高湿作用下包裹在砂粒表面
上,烧结形成一层牢固的膜,不能用水流掉,成为砂粒的一部分这层膜又称为惰性膜,型砂
经历无数次循环混制和浇注受热,惰性膜将多层重叠包覆,使砂粒直径增大。
这个过程可称
为稣化现象。
所以每次回用旧砂时都需要加入一些新砂以冲淡旧砂,避免稣化物过高,每次
混砂时都要加入适量膨润土,用来代替被烧损和部分烧损的膨润土,也用来粘结进入砂系统
的新砂和砂芯旧砂。
煤粉等碳质附加物受热后也同样分解,失去挥发性物质。
残留的焦炭是
多孔性的,它降低了型砂中石英含量和膨胀性,同时提高了型砂的需水量。
其数量取决于铸
件的壁厚。
浇注湿度,砂铁比和铸件在型中的冷却时间,也取决于品种和质量加入适量的膨
润土和煤粉。
44、什么是型砂中的热砂问题?
有何不良影响?
请论述解决的途径和可能的措施?
湿型铸铁件落砂后型砂湿度一般达70~180°
。
铸钢件则可达90~260°
C。
机械化流水生产
的车间。
一班中型砂可能周转3~6次。
如果处理不当就会出现型砂湿度过高的问题。
一般型
砂温度高于室温10°
C以上称为热砂热砂的不良影响为:
1)砂温高,水分容易蒸发,
使型砂紧实率不易控制2)热砂蒸发处的水蒸气,会凝结在冷的皮带,砂斗和模板表面上,
使型砂的运送和起模困难,还会降低铸件便面光洁度。
3)热砂使砂型表面容易脱水,降低
表面强度,浇注时引起冲砂和砂眼缺陷4)热砂发出的水蒸气会凝聚在冷铁和砂芯上,使
铸件产生气孔。
解决热砂的主要措施:
1)加强落砂,过筛,运输和混砂过程的通风,利
用旧砂中水分蒸发吸收热量,降低旧砂温度。
2)根据旧砂温度自动调节增湿量,然后使用
沸腾冷却装置。
冷却提升机。
搅拌冷却装置等冷却设备降低旧砂湿度3)增大砂铁比,增
加型砂周转量和减少型砂循环次数。
4)为了防止热砂粘附模板,还可将模板加热,减少温
差,避免水汽凝结在模板上
45、原砂的颗粒形状,角型系数,烧结点?
原砂的颗粒形状从角形到半角形,不圆,但无锯齿状不平处,到圆形分为六种按圆球度分为三级。
角形系数是铸造用硅砂的实际表面积与理论比表面积的比值。
原砂的烧结点指的是
原砂颗粒表面或砂粒间的混杂物开始熔化的温度
46、粘土颗粒表面带电的原因?
带何种电荷?
粘土颗粒表面带有负电荷,原因:
1)破键粘土片状结晶受到破坏边缘处的Al—O,Si—O
离子键断裂而造成不饱和键2)晶体内部离子置换在成矿过程中,单位晶层内八面体的
A13+部分地被Mg2+、Fe2+所置换,硅氧四面体的Si4+被A13+所置换,使单位晶层电
荷不平衡,而呈现较大的负电性。
3)粘土颗粒表面外露的氢氧基上氢的置换
47、粘土的活化,过活化,反活化
Ca2+一蒙脱石+Na2CO3——Na2+一蒙脱石+CaCO3过活化:
Ca2+一蒙脱石+Na2CO3Na+一蒙脱石+CaCO3(Na2CO3过量)
反活化:
Na+蒙脱石+Ca2Ca2—蒙脱石+Na++Ca2+(加入钙离子)
48、型砂的透气性,流动性,紧实率?
紧实的型砂能让气体通过而通出的能
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