铸造工艺学复习题答案（吴士平部分）
以这个为准吧其他的作参考
（比较重要）浇注系统的分类
一、浇注系统按浇道设臵在铸件的不同高度处分类
1.顶注式浇注系统——浇道设臵在铸件的最高处；
2.中间注入式浇注系统——浇道设臵在铸件侧面，从铸件中间高度引入；
3.底注式浇注系统——浇道设臵在铸件最低处侧面或底部；
４.阶梯式浇注系统——浇道设臵在铸件一侧不同高度多层式引入；
二、按浇注系统各基本组元截面积的比例分类
1.封闭式浇注系统——这种浇注系统各组元中总截面积最小时浇道，也就是说浇道成了该系统中的阻流截面。统常写成F直＞F横＞F
2.开放式浇注系统——一般说来，这种浇注系统就是F 直＜F横＜F，即是系统中的阻流截面在直浇道下端或者在它附近的横浇道上，以期直浇道充满。
5 横浇道作用、形状特点
作用：(将金属液引入到浇道，阻挡熔渣、气体、砂粒进入型腔)
1使金属液以均匀而足够的量平稳的流入浇口
2其结构开放式有利于渣及非金属夹杂物上浮并滞留在
其顶部，而不随流进入型腔，故又称为撇渣道。
因此希望金属液流流动平稳有利于撇渣形状特点：
①浇道要有延长段
②要有足够长度、足够高度
③在浇道入口处存在“吸动作用区”
6（关键）浇注系统充满的条件是什么？为什么要充满浇注系统？实际金属即使不满足浇注条件依然充满
如何解释？
砂型浇注系统的充满条件表示为金属流的压力P高于
型壁的气流压力Pa。为什么要充满浇注系统？？？？
若把液态金属视为理想流体，此时只有S直>S横>S 才
能满足充满条件，这就是传统的浇注系统充满理论。而实际液态金属是有粘度的，不能作为理想流体去研究，实际流体的流动阻力影响是不容忽视的。因此，即使不满足浇注条件依然充满。
7（会）浇注系统开设的原则中，有时“从铸件的薄壁处引入”，“从铸件的厚壁处引入”，二者是否矛盾？
1)从铸件的薄壁处引入
这种方法适用于薄壁而轮廓尺寸又大的铸件。（因为可以实现同时凝固，应力小，适合收缩不大的灰铁铸件）
2)从铸件的厚壁处引入
创造顺序凝固，有利补缩铸件，（适合有一定壁厚差而凝固时合金的收缩量较大的铸件，如铸钢件）
9（会）如何设计铸钢件浇注系统？
铸钢的特点：熔点高，易氧化，流动性差，在凝固中收缩大，易产生如缩孔、缩松、热裂和变形及缺陷。设计要点：①、遵循方向性（顺序）凝则，浇口多设在冒口下，配给使用冷铁、收缩筋等；
②、使用柱塞包浇注时，直浇道设计成不充满的开放式，以保证钢液不溢出（即包口为最小截面积）；
③、中小件多采用底注，大件多采用阶梯式；
④、浇注系统简单、截面尺寸大，以保证快浇。
13（关键）冒口的种类有哪些？
1）按冒口在铸件上的位置分?
1顶冒口：位于铸件的最高处
2侧冒口：设臵在铸件的热节点处
3补贴冒口：方向凝固
4局部冒口?
2）按冒口结构分?①矩形冒口②圆柱形冒口③球型冒口 3）按冒口腔与大气之间关系?①明冒口②暗冒
口大气压力冒口③发气压力冒口
14（关键）冒口的有效补缩距离有哪几个部分组成？
冒口的有效补缩距离是致密的冒口区和致密的末端区之和（包括冒口补所缩距离和末端的边角效应之和,当有冷铁放臵在冒口间或铸件末端时,会増大冒口补缩区b- 有效补缩
区 c-冒口补缩区e- 末端边角激冷区f- 缩松区
17（关键）提高冒口补缩效率的方法有哪些？(大气压力冒口、保温冒口、发热冒口提高补缩效率原理的异同)
1、提高冒口中金属液补缩压力----大气压力冒口
在暗冒口顶部安装细砂芯，伸入冒口中心，为大气压力冒口。浇注冒口表面结壳，外界大气压力仍可作用至金属液面上，可以增加冒口的补缩压力。
2、延长冒口中金属液保持时间----保温冒口、发热冒口：
使用保温材料、发热材料作冒口套。异同点:均使补缩
效率提高, 大气压力冒口通过大气压力而发热冒口、保
温冒口通过延长冒口凝固时间来提高补缩效率
21（关键）什么是压环、防压环、积砂槽？各起什么作用？
压环：指在上模样芯头上车削一道半圆凹沟,造型后在上芯座上凸起一环形砂,合型后它能把砂芯压紧,只适用于机器造型湿型. 作用:合型后把砂芯压紧,避免液体金属沿间隙钻入芯头,堵塞通气道
防压环：指在水平芯头靠近模样根部设臵的凸起圆环,高度0.5～2㎜,宽5～12㎜作用：造型后,相应部位形成一下凹的环状缝隙,下芯,合型时可防止此处砂型被压塌,因而可防止掉砂缺陷
集砂槽：在下芯座模样边缘上设一道凸环, 造型后,砂型形成一环形凹槽作用:存放个别散落砂粒,而不致于使砂芯放不到底面上,且极大加快了下芯速度（存放遗漏的散落残砂或小砂块,避免芯头与芯座因残砂垫起而位臵不正）
22（关键）铸造工艺参数包括哪些？为什么需要设臵机械加工余量？
铸造工艺参数包括：铸造收缩率、机械加工余量、起模斜度、最小铸出孔的尺寸、工艺补正量、分型负数、反变形量
加工余量：指为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金属层厚度。
设计机械加工余量的原因：铸件本身精度、表面粗糙度相
对较低,且一些基本尺寸和结构有具体相关标准选用,对于
铸件加工表面,必须留有适当的机械加工余量才能使铸件机加后获得光洁表面和精确尺寸,以符合图纸要求。
浇注系统充满理论
砂型具有透气性，从这种特殊边界条件出发。可知只有金属流的压力P高于型壁的气流压力Pa时，才呈充满状态。这时型壁对金属流有约束作用，除了砂粒承受金属的压力外，砂粒间的微孔所形成的毛细管压力和孔的气体压力，共同阻止金属液深入孔隙；而液流压力P下降到等于型壁的气体压力Pa时，金属液流开始脱离型壁出现非充满状态。因此，砂型浇注系统的充满条件表示为：
P>Pa 3－4－6
下面分析直浇道、横浇道充满条件。于是,上式可转化为3-4-11 横浇道充满条件公式
同理，在直浇道的任意高度z-z面和浇道的i-i面之间应用伯努利方程、砂型充满条件和连续方程，可导出直浇道的充满条件及判别式：
可以看出，：若把液态金属视为理想流体，则全部阻力系数均等于零，流量系数μ＝1。只有S直>S横>S才能满足充满条件，这就是传统的浇注系统充满理论。众所周知，实际液态金属是有粘度的，不能作为理想流体去研究，实际流体的流动阻力影响是不容忽视的。
浇注系统开设的原则 1) 从铸件的薄壁处引入
这种方法适用于薄壁而轮廓尺寸又大的铸件。
（因为可以实现同时凝固，应力小，适合收缩不大的灰铁铸件）
2) 从铸件的厚壁处引入创造顺序凝固，有利补缩铸件，（适合有一定壁厚差而凝固时合金的收缩量较大的铸件，如铸钢件）
３) 浇道尽可能不开在铸件重要部位局部过热，粗大(组织) 易缩松
４) 浇道要引导液流不正面冲击铸型、砂芯等
５) 浇注系统位臵选择，应该使金属液在型腔流动路径尽可能短，还应考虑不妨碍铸件收缩
６) 浇道应开在加工表面
2、铸造优缺点
优点：
1）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂腔的零件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。
2）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。工业上常用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm到1m左右。
3）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直接利用废机件，故铸件成本较低。
缺点：
1）铸造组织疏松、晶粒粗大，部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。
2）铸件质量不够稳定。
第一节浇注系统设计
§3-1 浇注系统概念
一、什么是浇注系统
在铸型上用以把金属液体从浇包引入到型腔所经过的一系列通道称为浇注系统。
将金属液体正确引入铸型型腔，对保证铸件的质量起重要作用，一般铸件由于浇注系统设臵错误而造成的铸件废品的，约占铸件总废品的30%，使金属液的消耗增加；铸件成本增加
二、浇注系统的主要作用
1. 保证金属液体平稳地、无冲击地充满型腔；
2. 防止熔渣随同金属液体进入型腔；
3. 防止金属液卷入气体带入型腔；
4. 防止铸件产生渣眼、沙眼、气孔缺陷；
金属液引入型腔位臵会影响铸型与铸件的温度分布，对铸件缩孔、缩松、应力的产生有直接影响
三、浇注系统的组成
浇口杯——承接浇包中的液体金属。
直浇道——将金属液由浇口杯引入到横浇道。
横浇道——将金属液引入到浇道，阻挡熔渣、气体、砂粒进入型腔。
浇道——将金属液体引入型腔。
按浇注系统各基本组元截面积的比例分类
1. 封闭式浇注系统——这种浇注系统各组元中总截面积最小时浇道，也就是说浇道成了该系统中的阻流截面。统常写成 F直＞F横＞F
特点：浇注系统易被金属液充满，撇渣能力好，可防止气体卷入。但由于浇道流出的金属液体受该系统中有效压头的直接作用，因此流速较大，有时会发生喷射现象，因而，不适宜用于易氧化的有色金属件或压头大的件，也不宜用于用柱塞包浇注的铸钢件。
2. 开放式浇注系统——一般说来，这种浇注系统就是F直＜F横＜F，即是系统中的阻流截面在直浇道下端或者在它附近的横浇道上，以期直浇道充满。
特点：它主要适用于易氧化的有色金属铸件，球铁铸件和柱塞包浇注的型铸钢件。开放式浇注系统在一定比例和一定条件下，也是可以充满的
在铝镁合金逐渐上通常的比例是 F直:F 横:F=1 : 2 : 4
直浇道转入横浇道是一个急转弯，如果金属液流速大，将出现严重的紊流和冲刷铸型，设臵浇口窝起缓冲作用，减少对铸型的冲刷，还可以流动分布。
横浇道
主要作用：①除了是金属液以均匀而足够的量平稳的流入浇口外，
②其结构开放式还要有利于渣及非金属夹杂物上浮并滞留在其顶部，而不随流进入型腔，故又称为撇渣道。因此希望金属液流流动平稳有利于撇渣。（常用办法利用水力学中局部阻力和沿程阻力的概念来设计横浇道）。
横浇道的结构也有很大的作用：①横浇道要有延长段（图3-2-21）；
②要有足够长度、足够高度（图3-2-22）；渣一般上浮，V2=2r2(ρ液-ρ杂)/gη液体在横浇道流动分为V1 、
V2 V1为液流速度，V2为上浮速度渣在V1 V2复合作用下运动，应保证金属液入浇道以前让渣浮到横浇道顶部，留在横浇道。当V1即金属液流速过快时，紊流加大→渣上浮阻力加大→临界流速约为悬浮速度，渣越小，悬浮速度越小，则危险性越大（越易进入浇道）。
③在浇道入口处存在“吸动作用区”（图3-2-23）；这个区域围略大于浇道横截面积，并且与浇道多层金属液流速V有关。吸动区作用围随浇道横截面积的增大及浇道
（图3-2-24）与横浇道的高度比 h/h横的增大而增大加剧。
（图3-2-25）将浇道/横浇道联接处作了修改（图3-2-26）在浇道前面压缩流线，防止初始金属液慢慢流入浇道。浇道的作用是控制金属液充填铸型的速度和方向，调节铸型各部分的温度和铸件的凝固顺序。
冒口的作用为了使铸件在凝固的最后阶段得到补缩，防止缩孔、缩松、裂纹、变形等产生，则在铸件上设臵冒口。
冒口－储备足量的液态金属，又可排气、集渣。铸造合金凝固时，均产生体积收缩，凝固后均会形成孔洞－缩孔、缩松。
三、冒口的设计原则
（一）设臵冒口的必要性
（二）、冒口位臵选择原则
1 方向性（顺序）凝固，要使凝固进行方向超香
冒口
2 一般在热节上方，厚壁部分设臵；
3 冒口应比铸件晚凝固，最后凝固才能补缩；
4 冒口在满足补缩条件下，尺寸尽量小，
5 防止裂纹产生，冒口不设在铸件应力集中处（阻碍收缩），防止引起裂纹；
6 尽可能地将冒口设在方便和容易消除冒口残根的地方；
7 冒口的补缩距离要大于冒口的有效补缩围。
（三）确定冒口的种类和类型
在选定冒口的种类和类型时要考虑设臵冒口的效果和造型及去除冒口时是否方便。图3－13是常采用的几种冒口形式（四）决定冒口的尺寸
（1）一般来说，冒口系统（冒口和冒口颈）的凝固应晚于铸件的凝固。
（2）冒口要能根据设计的要求提供足够的金属来补偿铸件的液态收缩，凝固收缩以及由于型腔扩大而增加的
体积。而且要力求铸件的成品率高。
（3）冒口和铸件受补缩部位之间，要保持一定的温度梯度和凝固梯度，以保证补缩通道畅通。
（五）校验方向性（顺序）凝固和多冒口的综合效果
由于冒口的有无及其位臵、大小等将直接影响铸件的温度
场，从而影响凝固的进行状态。此外，在多冒口的情况下还有可能发生相互间的干扰。因此需要校验是否不产生缺陷。（四）提高冒口补缩效率的方法
一般通用冒口占铸件重30 －50％耗费金属材料,为此：
提高冒口中金属液补缩压力－大气压力冒口延长冒口中金属液保持时间－保温冒口、发热冒口
1) 大气压力冒口在暗冒口顶部安装细砂芯，伸入冒口中心，为大气压力冒口。浇注冒口表面结壳，外界大气压力仍可作用至金属液面上，可以增加冒口的补缩压力。? 2) 保温冒口?使用保温材料、发热材料作冒口套。?⑴冒口套：耐火材料－石英砂、镁砂、铬铁矿砂?保温材料－膨胀珍珠岩、瓷棉、发泡石膏?发热剂－铝粉、氧化铁粉? 2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe+208×4184J ?粘结剂－膨润土、水玻璃、酚醛树脂
⑵保温冒口套实例: 膨胀珍珠岩复合保温冒口套
珍珠岩8-10%，铝矾土27-28%，水泥23-25%，瓷棉38-40%，适量水
(3)易割冒口一）冷铁为了增加铸件局部冷却速度，在型腔或表面安放金属块，增加金属冷却作用，把这种起激冷作用的金属块称为冷铁。冷铁分为冷铁、外冷铁。
冷铁安放在铸型壁或型腔，其材质要求与铸件材质相同并要
求二者能很好的融合为一体；外冷铁安放在砂型（芯）壁上，不溶入铸件。
?冷铁作用：?
⑴加快铸件热节部分的冷却速度，使铸件趋于同时凝固，
有利于防止铸件变形或出现裂纹。并有可能减少偏析。?
⑵与冒口配合使用，使铸件局部冷却加速，强化了铸件
顺序凝固的条件，有利于冒口补缩和扩大冒口补缩围。这样不仅有利于防止铸件产生缩孔、缩松缺陷，还有可能减少冒口的数目或体积及补贴的斜度，提高工艺出品率。
⑶加快铸件某些特殊部位的冷却速度，以期达到提高
铸件表面硬度和耐磨性、细化基体组织的目的。
?⑷在难于设臵冒口或冒口不易补缩到的部位放臵冷铁以减少或防止出现缩孔、缩松。
?⑸对球铁，用冷铁进行激冷可以增大铸件表面和中心的温度梯度，有利于提高石墨化膨胀的利用程度和提高冒口补缩效果。
?外冷铁－直接外冷铁、间接外冷铁
?外冷铁是自铸件外壁施加激冷作用，它不与铸件表面溶接，可以回收重用。所以外冷铁的材料以选择导热性好、有足够高的熔点的为好。
?直接外冷铁－金属激冷材料直接与铸件相接触称为直接外冷铁
?间接外冷铁－金属激冷材料通过一薄层非金属材料（如砂子、涂料等厚度在10－15mm）与铸件相接触称为间接冷铁
?要求：?
①外冷铁与表面接触面光洁、去污锈、刷涂料?
②外冷铁呈45°角型砂与铁过渡冷却?
③与壁相连接处不易有尖角，随形?
④外冷铁厚度过厚铸件易裂，过薄易熔合，激?
冷作用时间短，一般为壁厚的0.5-0.7倍
?冷铁?
冷铁浇注后与铸件熔合在一起，其材料应与铸件材料相同，激冷效果好，作用优于外冷铁，可以消除铸件的缩孔、缩松。但是，重量过小不易消除缩孔、缩松，过大不易熔合
产生裂纹降低性能。
?其重量计算：? G冷＝0.28(G2-G1) ? G 冷冷铁重? G2 铸件厚壁处重量? G1 铸件薄壁处重量
?要求：?
①冷铁应喷砂（丸）处理，去锈污，或镀锡等
?②型放好冷铁，3－4小时浇注，防止吸潮产?生气孔
?③薄壁件不放臵冷铁，承受高温、高压等铸件?不
应该放臵冷铁
?④冷铁上方设出气孔
?⑤加工余量应小于冷铁尺寸，加工后不裸露。?（二）铸筋
铸筋是保证铸件质量的一种工艺措施。
收缩筋 - 为防止铸件产生热裂的称为收缩筋（割筋）清理去除拉筋 - 为防止铸件产生变形的称为拉筋（割筋）热处理后清理去除
1）收缩筋：铸件凝固收缩受型（芯）阻碍，在受拉应力壁上易产生热裂。加筋后，凝固早、强度建立早，可承受较
大的拉应力，防热裂。当 1-2，不设收缩筋承受拉应力壁为主壁，而与之相交形成热节、是主壁产生邻
壁长度L，主邻壁之间关系，拉应力的壁为邻壁，决定收缩应力大小
2）拉筋：若断面呈U形，半圆时，凝固、冷却后出现变形，而防止拉筋（在变形处），热处理后去除。
拉筋厚度小于铸件厚度，保证拉筋先于铸件凝固，拉筋厚
度为铸件厚度的倍。
实际用反变形模样－反变形量C
《铸造工艺学》课后习题答案 湖南大学 1、什么是铸造工艺设计？ 铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。 2、为什么在进行铸造工艺设计之前要弄清楚设计的依据，设计依据包括哪些内容？ 在进行铸造工艺设计前设计者应该掌握生产任务和要求，熟悉工厂和车间的生产条件这些是铸造工艺设计的基本依据，还需要求设计者有一定的生产经验，设计经验并应对铸造先进技术有所了解具有经济观点发展观点，才能很好的完成设计任务 设计依据的内容 一、生产任务1）铸件零件图样提供的图样必须清晰无误有完整的尺寸，各种标记2）零件的技术要求金属材质牌号金相组织力学性能要求铸件尺寸及重量公差及其它特殊性能要求3）产品数量及生产期限产品数量是指批量大小。生产期限是指交货日期的长短。二、生产条件1）设备能力包括起重运输机的吨位，最大起重高度、熔炉的形式、吨位生产率、造型和制芯机种类、机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力、地坑尺寸、厂房高度大门尺寸等。2）车间原料的应用情况和供应情况3）工人技术水平和生产经验4）模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验 三、考虑经济性对各种原料、炉料等的价格、每吨金属液的成本、各级工种工时费用、设备每小时费用等、都应有所了解，以便考核该工艺的经济性。 3.铸造工艺设计的内容是什么？ 铸造工艺图，铸件（毛坯）图，铸型装配图（合箱图），工艺卡及操作工艺规程。 4.选择造型方法时应考虑哪些原则？ 1、优先采用湿型。当湿型不能满足要求时再考虑使用表干砂型、干砂型或其它砂型。 选用湿型应注意的几种情况1）铸件过高的技术静压力超过湿型的抗压强度时应考 虑使用干砂型，自硬砂型等。2）浇注位置上铸件有较大水平壁时，用湿型易引起 夹砂缺陷，应考虑使用其它砂型3）造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜 选用湿型4）型内放置冷铁较多时，应避免使用湿型 2、造型造芯方法应和生产批量相适应 3、造型方法应适用工厂条件 4、要兼顾铸件的精度要求和生产成本 5-浇注位置的选择或确定为何受到铸造工艺人员的重视？应遵循哪些原则？ 确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的一环，关系到铸件的内在质量、铸件的尺寸精度铸造工艺过程中的难易，因此往往须制定出几种方案加以分析，对此择优选用。 应遵循的原则为：1、铸件的重要部分应尽量置于下部2、重要加工面应朝下或呈直立状态3、使铸件的大平面朝下，避免夹砂伤疤类缺陷4、应保证铸件能充满5、应有利于铸件的补缩6、避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验7、应使合箱位置，浇注位置和铸件冷却位置相一致 5为什么要设计分型面？怎样选择分型面？ 分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。选择分型面的原则：1、应使铸件的全部或大部置于同一半型内2、应尽量减少分型面数目，分型面少，铸件精度容易保证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
二问答题 1、试述夹砂的特征、形成机理及预防措施。 答（1）特征：是一类表面缺陷，分为夹砂结疤和鼠尾；（2） 形成机理A：砂型表面层因热膨胀产生的应力超出了水分饱和凝聚区的强度；B：型砂的热膨胀超过热应变；C：干燥层的热应力超出水分凝聚区的强度 热膨胀大于凝聚区的热应变；3 预防措施A：造型材料方面，正确选用和配制型砂是防止夹砂的主要措施；B：铸造工艺方面，避免大平面在水平位置浇注；C：铸件结构方面：尽量避免大平面，铸造圆角要合适。不同形状的型腔：其抗夹砂能力是不同的 2、简述CO2硬化的钠水玻璃砂的硬化机理。 答：机理：因为水玻璃中本来就有下列平衡，硅酸钠水解，Na2O·mSiO2·nH2O=2NaOH+mSiO2·nH2O 向水玻璃中吹入二氧化碳时，由于二氧化碳是酸性氧化物其余水解反应 NaoH+CO2=Na2co3+H2O促进水解反应向右进行，硅酸分子增多，其发生缩聚反应≡Si-O-H+H-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O其还会进一步缩聚，形成凝胶。钠水玻璃的物理脱水作用，由（液态到固态）和化学反应（形成新物质）的结果。 3、影响型砂透气性的因素有哪些? 答：砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量、粘结剂种类、加入量和混砂时粘结剂在砂粒上的分布状况以及砂紧实度的影响 4阐述机械粘砂的形成机理、影响因素和防止措施 答：是指铸件的部分或整个表面粘附着一层砂粒和金属的机械混合物，是由于金属渗入铸型表面的微孔形成的。机理:铸型中某个部位受到的金属液的压力大于渗入临界压力。影响因素（1）金属液对铸型表面的润湿性。一般来说润湿角小于90度两者不润湿可防止金属液的渗入，而润湿角大于90度时，两者润湿有利于金属液的渗入，产生粘砂。但洛铁矿砂因能产生固相烧结，生成致密稳定的烧结层从而防止粘砂；（2）型芯表面的微孔尺寸。其与砂的颗粒大小和分散度以及紧实度有关。一般砂粒越细，分散度越大紧实度高且均匀有利于防止金属液的渗入。但浇注温度较高时，细砂粒因耐火度不够可能造成更严重的粘砂，而更高时粗砂粒的粘砂则比细砂粒又要重些；（3）铸型微孔中的气体压力。铸型微孔中的气体压力高，则背压大有利于防止金属液的渗入（4）金属液压力及铸型表面处于液态的时间。金属夜的静压力和动压力是金属液渗入的动力、铸型表面的金属液存在时间长,金属液可深入到型砂的内部。防止措施:(1)减小铸型表面微孔尺寸。如采用细颗粒原砂、表面刷涂料、提高紧实度等(2)铸型中加入能适当提高铸型背压或能产生隔离层的附加物如煤粉等（3）改用非硅质特种原砂。如能产生固相烧结的洛铁矿砂、或热导率大蓄热系数大的锆砂，以降低铸型表面金属液存在的时间（4）此外还可将体浇注温度、降低充型压力等 5、化学粘砂防治措施 答：1尽量避免在铸件和铸型界面产生形成低熔点化合物的化学反应2促进形成易剥离性粘砂层或易剥离的烧结层 6、高温金属浇入铸型后金属和铸型有哪些相互作用 从而又可能出现哪些铸造缺陷 列举5种以上铸造缺陷〕答热作用、机械作用、物理化学作用。缺陷：夹砂结疤、毛刺、粘砂、鼠尾、气孔、型壁移动、胀砂、砂眼、浇不足。 7、壳芯砂常用什么树脂作粘结剂、硬化剂，在壳型、壳芯生产和浇注时，常会出现那些问题？ 答：硬化剂乌洛托品，粘结剂树脂粘结剂。壳型、壳芯生产和浇注时产生的问题：脱壳、起模时膜破裂、表面疏松、壳变形和翘曲、强度低、夹层；浇注时容让性、溃散性问题，浇注时型芯破裂、铸型表面产生橘皮、气孔、皮下气孔。 8、何谓水玻璃"模数"？铸造生产使用水玻璃时 如何提高或降低水玻璃的模数？举例说
铸造工艺学考题（考试总结） 一，冷铁：为增加铸件局部冷却速度，在型腔部及工作表面安放的金属块 作用： ①在冒口难于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和力学性能。如细化基体组织，提高铸件表面硬度和耐磨性。 ⑥减轻和防止厚壁铸件中的偏析。 二，分型面及选择原则 分型面是两半铸型接触的的表面，分型面在很大程度上影响铸件的尺寸精度，成本和生产率。 选择原则： ①应使铸件全部或大部分位于同一砂型 ②应尽量减少分型面的数目 ③分型面应尽量选用平面 ④便于下芯，合箱和检查型腔尺寸 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注意减轻铸件清理和机械加工量 三钠水玻璃砂硬化机理 硬化机理：因为水玻璃中本来就有下列平衡，硅酸钠水解， Na2O·mSiO2·nH2O=2NaOH+mSiO2·nH2O 向水玻璃中吹入二氧化碳时，由于二氧化碳是酸性氧化物其余水解反应NaoH+CO2=Na2co3+H2O促进水解反应向右进行，硅酸分子增多，其发生
缩聚反应≡Si-O-H+H-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O其还会进一步缩聚，形成凝胶。钠水玻璃的物理脱水作用，由（液态到固态）和化学反应（形成新物质）的结果。 目前铸造生产中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或间接影响上述反应平衡点的气态、液态或粉状硬化剂，与OH-作用，从而降低pH值，或靠失水，或靠上述两者的复合作用来达到硬化。（1分）a失水发生由液态到固态的转变：凡是能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干，吹热空气或干燥的压缩空气，真空脱水，微波照射以及加入产生放热反应的化合无等都可以使钠水玻璃硬化。（2分） b化学反应，形成新的产物：钠水玻璃在加入酸性或具有潜在酸性的物质时，其pH值降低，稳定性下降，使得其水解和缩聚过程加速进行。（2分） 目前存在的问题及解决方法： ①出砂性差——a）在钠水玻璃中加入附加物；b）减少钠水玻璃的用量；c）减低易熔融物质的含量；d）采用以石灰石作原砂的钠水玻璃CO2自硬砂。 ②铸铁件粘砂——a）刷涂料，最好使用醇基涂料；b）一般铸铁件也可以在钠水玻璃中加入适量的煤粉或者适量具有填料性能的高岭土式粘土 ③型、芯表面粉化（白霜）——a）控制钠水玻璃的水分不要偏高，吹CO2的时间不宜过长，型、芯不要放置太久；b）据有关工厂的经验，在钠水玻璃中加入占砂质量1%左右，密度为1.3克∕立方厘米的糖浆，可以有效防止粉化。 ④砂芯抗吸湿性差——a）在钠水玻璃砂中加入锂水玻璃或在钠水玻璃中加入Li2CO3、CaCO3、ZnCO3等无机附加物；b）在钠水玻璃中加入少量有机材料或加入具有表面活性剂作用的有机物，粘结剂。 ⑤此外，还存在发气量大（注意排气；先烘干砂芯再浇注）、旧砂再生和回用困难、热膨胀（加入质量分数4%的高岭土粘土形式的铝土）等问题。 四. 阐述用湿型砂铸造时出现水分迁移现象时，其传热、传质有何特征？ 答：1）热通过两种方式传递，一是通过温度梯度进行导热，未被吸收的热通过干砂区传导至蒸发界面使水分汽化；二是靠蒸汽相传递。蒸汽的迁移依赖于蒸汽的压力梯度。2）干砂区的外侧为蒸发界面及水分凝聚区，没有温度梯度。3）铸件表面温度与干砂区的厚度及蓄热系数有关。 五. 浇注系统的基本类型有哪几种? 各有何特点？ 答：1.封闭式浇注系统
UNIT1 1、铸造生产中使用量最大的原砂是以石英为主要矿物成分的天然硅砂。含泥量指原砂中直径小于 0.02mm的细小颗粒的含量，其中有粘土、极细的砂子、其他非粘土质点。原砂粒度包括砂粒的粗细程度与 砂粒粗细分布的集中程度。 2、说明符合的含义： ZGS98—40/100; ZGS98—140/70：ZGS96—140/70（87.3%） 3、铸造粘土分为哪两大类？什么是彭润土的活化处理？如何选用铸造粘土？ 4、型砂中除了含有原砂、粘土、水等材料外，通常还特意加入一些材料，如煤粉、渣油、淀粉等，目的是 使型砂具有特定的性能，改善铸件的表面质量；高温作用下失去结构水、丧失粘结能力成为死粘土。 5、型砂和芯砂烘干的目的什么？（除去水分、降低发气量，提高强度和透气性） 6、钠水玻璃的重要参数是哪几个？（模数、密度、浓度、粘度）钠水玻璃的硬化方法有几种？（物理硬化 ----自然干燥或加热和吹压缩空气；化学硬化----插管法和盖罩法等两种）。 7、钠水玻璃砂CO2硬化后表层出现“白霜”称为粉化。白霜的主要成分是NaHCO3。 8、呋喃Ⅰ型树脂砂和呋喃Ⅱ型树脂砂均为热芯盒呋喃树脂砂。呋喃Ⅰ型树脂砂主要用于铸铁件，呋喃Ⅱ型 树脂砂属于无儋树脂主要用于铸钢件和球铁件。（为什么？） 9、混制植物油砂时，先加水后加油的目的是什么？（是粉料和砂先被水润湿，再加油时更易于其在砂中的 分布，同时避免粘土和糊精等粉料吸附许多的油。） 10、合脂芯砂中加入彭润土、糊精、淀粉等物质的作用是什么？（提高合脂芯砂的湿强度） 11、涂料一般由耐火粉料、粘结剂、悬浮剂、载液、助剂等构成。 UNIT2 1、简述造型、造芯、配型、吃砂量几个基本概念。 2、活块可用销钉或燕尾槽与模样主体相连接；砂芯由砂芯主体和芯头两部分组成，为提高砂芯的强度和刚度，制造时砂芯内部放置芯骨，为使砂芯排气畅通，砂芯中可开设排气通道，配型时砂芯表面常刷一层耐火涂料。 3、简述活块造型的过程。 4、实物造型常利用废旧零件代替模样造型。 5、当旋转铸件的尺寸较大，可采用刮板造型，这种方法适用于单件或小批量生产。 6、机器造型一定是采用模板造型。 7、简述铸型紧固的几种方法（小型铸件的铸型采用压铁；大中型铸件的铸型采用卡子、螺栓）。 UNIT3 1、简述合金的流动性与液态金属充型能力的联系（答题时注意两者之间的关系和区别）。 2、简述浇注条件对液态金属充型能力的影响。 3、什么是铸件的模数？ 4、什么是浇注系统？它由哪几部分组成？各自的作用是什么？ 5、铸件的内浇道开设的原则是什么？ 6、系统可按两种方法分类：一是按内浇道在铸件上开设的位置不同分类，二是按浇注系统各组元截面 比例关系的不同分类。 7、什么是封闭式浇注系统，什么是开放式浇注系统？什么是浇注时间？ 8、简述球铁、可锻铸铁、铸钢等几种合金铸件浇注系统的特点。 UNIT4 1、什么是凝固，什么是凝固过程？ 2、铸件在凝固的过程中，除纯金属、共晶合金外，其断面上一般存有三个区域：固相区、凝固区、液 相区。 3、铸件的凝固方式一般为：逐层凝固、体积凝固、中间凝固。铸件的凝固方式是根据铸件截面上的凝 固区域大小划分的。凝固区域大小是由合金的结晶温度范围和铸件截面上的温度梯度决定的。
2013-2014学年第一学期铸造工艺学试题（A卷） 一、选择题 1. 为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（B） A. 顺序（定向）凝固 B. 同时凝固 C. 内浇口开在厚壁处 2. 直浇口的主要作用是（A） A. 形成压力头，补缩 B. 排气 C. 挡渣 3. 在各种铸造方法中，砂型铸造对铸造合金种类的要求是（C ） A. 以碳钢、合金钢为主 B. 以黑色金属和铜合金为主 C. 能适用各种铸造合金 4. 由于（C）在结晶过程中收缩率较小，不容易产生缩孔、缩松以及开裂等缺陷，所以应用较广泛。 A. 可锻铸铁 B. 球墨铸铁 C. 灰铸铁 5. 灰口铸铁适合于制造床身、机架、底座、导轨等结构，除了铸造性和切削性优良外，还因为（B） A. 抗拉强度好 B. 抗压强度好 C. 冲击韧性好 6. 制造模样时，模样的尺寸应比零件大一个（C） A. 铸件材料的收缩量 B. 机械加工余量 C. 铸件材料的收缩量＋机械加工余量 7. 下列零件适合于铸造生产的有（A） A. 车床上进刀手轮 B. 螺栓 C. 自行车中轴 8. 普通车床床身浇注时，导轨面应该（B） A. 朝上 B. 朝下 C. 朝左侧 9. 为提高合金的流动性，生产中常采用的方法（A） A. 适当提高浇注温度 B. 加大出气口 C. 延长浇注时间 10. 浇注温度过高时，铸件会产生（B ） A. 冷隔 B. 粘砂严重 C. 夹杂物 二、填空题 1. 侵入性气孔的形成条件是当金属-铸型界面上气体压力p气＞ 金属液表面包括表面张力在内的反压力∑p，机械粘砂的形成条件是铸型中某个部位受到的金属液的压力P金＞渗入临界压力 。
一名词解释 1、（铸造用原砂中的）泥份：将颗粒直径小于等于20um的称为泥份 2、钙膨润土活化处理：根据粘土的阳离子交换性质，可进行活化处理，使之转化为钠基膨润土，从而提高其粘结性和抗夹砂能力 3、铸件工艺出品率：铸件毛重比上铸件带浇注系统的重量 4：冒口：铸型内用以存储金属液的空腔，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 5、浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道，通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道等单元组成 6、铸造收缩率：铸件在凝固过程中，它的各部分尺寸一般都要缩小，铸件尺寸缩小的百分率； 7、起模斜度：为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒脱出，在模样或芯盒平行于起模方向设置的斜度； 8、角形系数：原砂的实际比表面积与理论比表面积的比值； 9、（有机粘结剂）比强度：指每 1%的粘结剂可获得的芯砂干拉强度； 10、封闭式浇注系统：前者从浇口杯底孔到内浇道的断面积逐渐缩小，其阻流断面正好是内浇道的浇注系统； 11开放式浇注系统: 指从浇口杯底孔到内浇道的断面积逐渐加大，阻流断面在直浇道上口的浇注系统； 12、粘土型砂: 以粘土为粘结剂的型砂； 13、紧实率: 湿砂型用1mpa的压力下压实或在锤击式制样机上打击三次，其实样体积在打击前后体积变化的百分率，用其试样前后高度变化的百分率来表示，即紧实率=（筒高-紧实距离）/筒高 14：水玻璃“模数”：钠水玻璃中SiO2和Na2O的物质的量之比称为模数，用M来表示，即M=n(SiO2)/n(Na2O)=1.033w(SiO2)/w(Na2O) 15、破碎指数:湿型砂标准抗压试样放在铁砧上受到一个自1m高度自由落下的50mm、510g 铜球的冲击,破碎的型砂,碎的通过网眼为12.7mm的筛网,留在筛网上大块型砂的质量占试样原质量的比值即为破碎指数; 16、铸件的浇注位置:浇注时铸件在型内所处的状态和位置; 17、化学粘砂:铸件的部分或整个表面上粘附一层由金属氧化物和造型材料相互作用而形成的低熔点化合物; 18、机械粘砂: 铸件的部分或整个表面上粘附了一层沙粒和金属的混合物,它是沙粒渗入铸型表面的微孔而形成的; 19、型砂的流动性:型砂在外力和自重的作用下,沿模样和砂粒之间相对移动的能力;
《铸造工艺学》课程期末考试（A ）参考答案 学院: 材料科学与工程学院 专业：材料成型及控制工程 考试时间：6月20日 9:00～11:00 1. 10t 以下铸铁件浇注时间的计算公式为 τ=s 1√δG 3 。 2. 车床床身（灰铸铁）的最佳浇注位置是导轨面朝 下 。 3. 横浇口挡渣时，液态金属的流速越 小 ，越有利渣上浮。 4. 按冒口在铸件位置上分类，冒口有 明 冒口与 暗 冒口之分。 5. 可锻铸铁一般采用 封闭式 式浇注系统，要求按 顺序 凝固原则设计。 6. 模板上的金属模按与模底板结合的方式有 装配式 和 整铸式 两种。 7. 模样在模底板上的装配形式基本上有 平放式 和 嵌入式 两种。 8. 浇注系统按位置分类，主要有 顶 注式、 底 注式、 中 注式和 阶梯 注式等四种形式。 9. 活块常用的定位固定方法有 燕尾式 、 滑销式 、 榫式 。 10. 浇口杯中液体产生 垂直 涡流时，有利渣上浮到浇口杯中液体表面。 11. 在条件允许的情况下，收缩肋在 清理 时去除；拉肋在 消除内应力的热处理 之后去除。 1. 直浇道形状上部直径大下部直径小的倒锥形，可以防止吸气，利于造型。（√） 2. 确定浇注位置时，大平面应向上。（×） 3. 发热暗冒口比发热明冒口补缩效率高。（√） 4. 开放式浇注系统朝着铸件方向的截面积增加，易产生喷射效应（×） 5. 内浇道设置的方向以顺铁水流动方向倾斜为最好。(× ) 1. 浇注位置 一、填空题（每空1分，共21分） 二、判断题（每空2分，共10分） 三、名词释义（每题3分，共15分）
2. 芯头 3. 分型面 4. 补贴 5. 集砂槽 1. 说明如下横浇道结构的浇注系统的挡渣原理。（10 分） （1）阻流式浇注系统：靠近直浇道的横浇道 段上，有一节断面狭小的阻流部分，液体通过 阻流断面之后进入断面突然扩大部分，流股也 突然扩大，但流量并未改变，因此流速减小， 有利于杂质上浮。 （2）离心集渣包：金属液以切线方向进入圆形的集渣包，离心集渣包的出口截面积小于入口，方向和液流旋转方向相反，使金属液充满集渣包，而浮起的渣团不流出集渣包。 2. 下面哪个砂芯设计方式比较合理，说明理由。（5分） 四、识图题（共30分）
造型材料：用于造型制芯的各种原砂、粘结剂、添加剂以及由各种原材料所组成型砂和芯砂的材料。角形系数：铸造用硅砂的实际比表面积与理论比表面积的比值。烧结点：原砂颗粒表面或沙粒间的混杂物开始熔化的温度。比强度：每1%的粘结剂可获得的芯砂干拉强度。可使用时间：自硬树脂砂混砂后能够制作出合格砂芯的那一段时间。脱模时间：从混砂结束开始在芯盒内制的砂芯硬化到能满意地将砂芯从芯盒中取出，而不致发生砂芯变形所需的时间间隔。溃散性：铸件浇注并凝固后，砂型、砂芯被打碎的难易程度，也叫除砂性。1、涂料作用？优质涂料应具有的性质？一）1）砂型和砂芯是微孔——多孔隙体系，涂敷涂料，既填塞了砂型和砂芯表面空隙，也在铸型和金属液之间建立起一道有效的耐火屏障，避免铸件表面粗糙、机械粘砂、化学粘砂，使铸件表面粗糙 度得到很好的改善。2）涂 敷涂料也可防止或减少铸 件产生与砂子有关的其他 铸造缺陷或质量问题。3） 用涂料来产生冶金效应， 改善铸件局部的表面性能 和内在质量。二）1）好 的悬浮性及再搅拌性。2） 有一定的触变性。3）好 的覆盖能力。4）具有适 当的渗透性。5）具有良 好的粘结强度和耐激热性。 6）好的抗粘砂性。7）低 的发气性。8）好的贮存 性。9）各种原材料资源 丰富，成本低廉，并能满 足劳动卫生方面的要求。2、 列举常用吹二氧化碳的方 法。吹气速度及时间对砂 的硬度和强度有什么影响？ 答：方法：1、插管法（大 型砂型或砂芯）2、盖罩 法（较小型砂或砂芯）3、 通过模样吹气法4、脉冲 吹气法5、真空CO2 僵化 法，又叫VRH-CO2 僵化法 或真空置换僵化法。影响： 低流速有利于钠水玻璃化 学反应，可以得到较高的 初始强度与硬度，但降低 终强度并促进放热；高流 速促进脱水及吸热物理反 应，是化学反应迟缓，可 得到较高的力学性能及较 好的存放性。从吹气时间 看，如果低流速且长时间 吹气，将得到强度低、表 面酥脆的型和芯，这就是 所谓的过吹。3、什么是 热砂问题？热砂问题有什 么不良影响？请论述解决 措施和途径。答：热砂： 一般型砂温度高于室温10 度以上成为热砂。影响：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 件表面的光洁程度；3、热 砂使型砂表面容易脱水， 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。措施：1、加强 落砂、过筛、运输和混砂 过程中的通风，利用旧砂
铸造工艺学复习题答案（吴士平部分） 以这个为准吧其他的作参考 （比较重要）浇注系统的分类 一、浇注系统按浇道设臵在铸件的不同高度处分类 1.顶注式浇注系统——浇道设臵在铸件的最高处； 2.中间注入式浇注系统——浇道设臵在铸件侧面，从铸件中间高度引入； 3.底注式浇注系统——浇道设臵在铸件最低处侧面或底部； ４.阶梯式浇注系统——浇道设臵在铸件一侧不同高度多层式引入； 二、按浇注系统各基本组元截面积的比例分类 1.封闭式浇注系统——这种浇注系统各组元中总截面积最小时浇道，也就是说浇道成了该系统中的阻流截面。统常写成F直＞F横＞F 2.开放式浇注系统——一般说来，这种浇注系统就是F直＜F横＜F，即是系统中的阻流截面在直浇道下端或者在它附近的横浇道上，以期直浇道充满。 5 横浇道作用、形状特点 作用：(将金属液引入到浇道，阻挡熔渣、气体、砂粒进入型腔) 1使金属液以均匀而足够的量平稳的流入浇口
2其结构开放式有利于渣及非金属夹杂物上浮并滞留在 其顶部，而不随流进入型腔，故又称为撇渣道。 因此希望金属液流流动平稳有利于撇渣形状特点： ①浇道要有延长段 ②要有足够长度、足够高度 ③在浇道入口处存在“吸动作用区” 6（关键）浇注系统充满的条件是什么？为什么要充 满浇注系统？实际金属即使不满足浇注条件依然充满 如何解释？ 砂型浇注系统的充满条件表示为金属流的压力P高于 型壁的气流压力Pa。为什么要充满浇注系统？？？？ 若把液态金属视为理想流体，此时只有S直>S横>S 才能满足充满条件，这就是传统的浇注系统充满理论。而实际液态金属是有粘度的，不能作为理想流体去研究，实际流体的流动阻力影响是不容忽视的。因此，即使不满足浇注条件依然充满。 7（会）浇注系统开设的原则中，有时“从铸件的薄壁处引入”，“从铸件的厚壁处引入”，二者是否矛盾？ 1)从铸件的薄壁处引入 这种方法适用于薄壁而轮廓尺寸又大的铸件。（因为可以实现同时凝固，应力小，适合收缩不大的灰铁铸件） 2)从铸件的厚壁处引入
一、名词解释 铸造：采用熔炼方法，将金属熔化成液态在砂型、陶瓷型、金属型等铸型中直接成形的加工方法。 铸造工艺学：是研究铸件成形方法的一门学科，包括铸造工艺方案及参数设计、铸型材料和铸造方法、铸型及芯的制造、合金熔体充型的过程及原理与浇注系统设计、补缩系统原理及设计。 技术审查：审查零件工艺性、生产条件是否能满足铸造零件的规模、精度要求和技术要求。 零件的工艺性：零件的结构是否合理如铸件壁厚分布是否合理、厚度是否大于最小壁厚，铸件壁的联结处的联结方式是否合理，薄厚壁是否均匀过渡，拐角处是否圆角过渡，是否利于起模，是否有利于清砂。 浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的具体位置。 铸造工艺参数：指需要确定的工艺数据，具体包括铸造线收缩率、机械加工余量、拔模斜度、最小铸出尺寸、工艺补正量、分型负数、分芯负数和反变形量。 铸造线收缩率:指铸件在凝固过程中所产生的长度方面的缩小，表达式为％模件 模100L L -L ?=ε 机械加工余量：指在铸件加工表面上留出的，准备切去的铸件表层厚度。往往和铸件尺寸公差配合使用。加工余量值由两部分构成，一部分是尺寸公差CT 值，另一部分为要求的铸件机械加工余量RMA 值。 起模斜度：为了利于起模或脱芯，在模样或芯盒的出模方向设有一定的斜度，以避免损坏铸型和芯子。 最小铸出孔及槽：对于一些较小的孔和槽，如果采用铸造方法生成，往往会产生问题，如：精度、粘砂，有时铸出的孔和槽产生偏差后再用机加工方法校正反而不如直接铸死再进行机加工，故通常采用的方法是不将较小的孔和槽铸出。 工艺补正量：有时模样和芯盒的尺寸准确无误，但是铸出工件的尺寸仍不符合图样要求，对于这种情况通常采用工艺补正的方法解决。 分型负数：分型面在制造过程中往往因为修整、烘烤等原因以及防止跑火在合箱时在分型面上铺垫的石棉绳、泥条或油灰条等，这样在分型面处增加了铸件尺寸，为了保证铸件尺寸精度，通常采用在分型面处减去一定的模样尺寸。通常与铸件大小、工艺习惯以及铺垫材料有关。 反变形量：铸件在造型以及成形过程中发生翘曲、收缩等现象使得铸件产生变形。在工艺设计时，需要设置一个反变形量，使得铸件在成形后减少乃至消除变形。 吃砂量：模样或者铸型内腔内外表面与砂箱的内壁、顶面、底面或箱挡之间的距离；型腔之间的最小间距；芯骨至砂芯表面的砂层厚度。 铸型材料：包括永久型材料和造型材料。永久型材料一般用于永久型铸型，采用导热性良好、力学性能好的金属、合金或石墨等材料制成。 造型材料:砂型铸造中铸型和砂芯所用的材料，包括铸造用砂、粘结剂、涂料和其他辅助材料。 铸造用砂的热物理特征：比热、导热性、蓄热特性和热膨胀性。 蓄热系数：λρc b =，c 为材料的比热，λ为材料的导热系数，ρ为材料的密度。蓄热系数越大，铸件冷却速度越快，材料的结晶组织越细。
南阳理工学院课程考试 参考答案与评分标准 考试课程：铸造工艺学 学年学期：2013-2014-2 试卷类型：A 考试时间：120分钟 一、名词解释：（每题2分，共10分） 1. 分型面：分型面是两半铸型相互接触的表面，其目的是为了取出模样。一般设置在铸件投影面积最大处。 2. 芯头：芯头是指砂芯上伸出铸件以外不与金属液体相接触的那部分砂芯。 3. 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。 4. 铸造加工余量：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。 5. 补贴：为了保证冒口补缩通道畅通，另外加在铸件上的部分，称为补贴。补贴可防止铸件缩孔和缩松等缺陷，要在铸件清理、加工时去除。 二、问答题：（每题7分，共42分） 1．什么是铸造工艺设计？ 2．什么是铸件的工艺出品率？提高冒口补缩效率的途径有哪些？ 3．砂型由哪几部分组成，各部分主要起什么作用？ 4．浇注系统由哪几部分组成？并简要说明各部分的作用。 5．冷铁的主要作用有哪些？对外冷铁的安放有何要求？ 6．解释奥赞公式中各符号的含义，并简要说明应用该公式设计浇注系统的步骤。 （奥赞公式为： ） 1. 答：铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。 2. 答：铸件的工艺出品率是指，铸件质量占生产铸件消耗的金属液质量之比，它用“铸件质量/（铸件质量+浇注系统质量+冒口质量）”来计算。提高冒 口中金属液的补缩压力：大气压力冒口，型时作出锥顶砂或在暗冒口顶部插砂 S = 阻
1.合金液体的浇注温度越高，液态合金的流动性越好，合金的收缩 率越大。 2.尽量将铸件的大部或全部置于同一箱内，以减少因分型面造成的 尺寸偏差。 3.型芯是为了获得铸件的内腔和孔洞。 4.特种铸造是除砂型铸造外的其他铸造方式的统称。通常有熔模铸 造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、消失模铸造。 5.壳芯法的粘结剂是酚醛树脂，硬化剂是乌洛托品；热芯盒法的粘 结剂是呋喃树脂，硬化剂是有潜伏性的氯化铵。 6.锻压是锻造和冲压的统称。 7.湿型砂是目前应用最广泛的砂型，主要由原砂、粘结剂（粘土）、 水、附加物四部分组成。 8.在浇筑过程中，如果发生型壁移动，则铸件容易形成缩孔和缩松。 9.制造砂型和砂芯的材料，分别成为型砂和芯砂，统称为造型材料。 10.为保证铸件质量，造型材料的要求是：有足够的强度、有一定的 透气性、退让行、耐火性。 11.为填充型腔和冒口开设于铸型中的系列统称为浇注系统，通常包 括浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道。 12.逐渐各部分壁厚差异过大时，在薄壁处易导致浇不到、冷隔。 13.凝固方式，根据凝固区域宽度不同，一般有糊状凝固、顺序凝固、 中间凝固三种类型。
1.热芯盒法温度高，表面易烧焦发酥，会引起铸件的质量问题。 2.铸钢件的铸型用非石英砂。 3.加入煤粉主要是为了提高铸铁件的表面质量，防止粘砂、结疤、 夹砂，从而提高铸件表面质量。 4.硅烷可以做偶联剂，在树脂和沙砾这两种性质差异很大的材料的 表面架一个“中间桥梁”，从而获得良好的结合。 5.冒口的作用是排气、补缩。 6.铸造的特点：成本低，适应性广，铸件表面质量差。 7.浇注系统中有挡砂作用的是：横浇道。 8.非石英砂用于大型铸钢件。 9.常温下，粘土在湿型中的粘结机制主要是“表面联结”。高温下主 要是“桥联结”。 10.蒙脱石的单位景层之间结合力微弱，水分子和水溶液中的离子或 其他极性分子容易进入单位晶层与单位晶层之间。 11.采用高密度造型可以提高铸件尺寸，逐渐精度，大大改善表面粗 糙度，且使逐渐更加致密，力学性能更高，加工余量减少，铸件质量减轻，劳动条件改善，生产率大大提高。 12.盖罩法是用木板或金属制成罩盖，扣在修好的型上，吹入CO2气 体使其硬化。它适用于较小砂型或砂芯。 插管法是将带小孔的空心金属杆直接插入砂型中，吹入CO2气体，待型硬化后，将杆取出。此法适用大型砂型或砂芯。
《铸造工艺学》课后习题答案 大学 1、什么是铸造工艺设计？ 铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。 2、为什么在进行铸造工艺设计之前要弄清楚设计的依据，设计依据包括哪些容？ 在进行铸造工艺设计前设计者应该掌握生产任务和要求，熟悉工厂和车间的生产条件这些是铸造工艺设计的基本依据，还需要求设计者有一定的生产经验，设计经验并应对铸造先进技术有所了解具有经济观点发展观点，才能很好的完成设计任务 设计依据的容 一、生产任务1）铸件零件图样提供的图样必须清晰无误有完整的尺寸，各种标记 2）零件的技术要求金属材质牌号金相组织力学性能要求铸件尺寸及重量公差及其它特殊性能要求 3）产品数量及生产期限产品数量是指批量大小。生产期限是指交货日期的长短。二、生产条件 1）设备能力包括起重运输机的吨位，最大起重高度、熔炉的形式、吨位生产率、造型和制芯机种类、机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力、地坑尺寸、厂房高度大门尺寸等。 2）车间原料的应用情况和供应情况 3）工人技术水平和生产经验 4）模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验 三、考虑经济性对各种原料、炉料等的价格、每吨金属液的成本、各级工种工时费用、设备每小时费用等、都应有所了解，以便考核该工艺的经济性。 3.铸造工艺设计的容是什么？ 铸造工艺图，铸件（毛坯）图，铸型装配图（合箱图），工艺卡及操作工艺规程。 4.选择造型方法时应考虑哪些原则？ 1、优先采用湿型。当湿型不能满足要求时再考虑使用表干砂型、干砂型或其它砂型。 选用湿型应注意的几种情况1）铸件过高的技术静压力超过湿型的抗压强度时应考 虑使用干砂型，自硬砂型等。 2）浇注位置上铸件有较大水平壁时，用湿型易引起 夹砂缺陷，应考虑使用其它砂型 3）造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜 选用湿型 4）型放置冷铁较多时，应避免使用湿型 2、造型造芯方法应和生产批量相适应 3、造型方法应适用工厂条件 4、要兼顾铸件的精度要求和生产成本 5-浇注位置的选择或确定为何受到铸造工艺人员的重视？应遵循哪些原则？ 确定浇注位置是铸造工艺设计中重要的一环，关系到铸件的在质量、铸件的尺寸精度铸造工艺过程中的难易，因此往往须制定出几种方案加以分析，对此择优选用。 应遵循的原则为：1、铸件的重要部分应尽量置于下部 2、重要加工面应朝下或呈直立状态3、使铸件的大平面朝下，避免夹砂伤疤类缺陷 4、应保证铸件能充满 5、应有利于铸件的补缩 6、避免用吊砂，吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯，合箱及检验 7、应使合箱位置，浇注位置和铸件冷却位置相一致 5为什么要设计分型面？怎样选择分型面？ 分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。选择分型面的原则：1、应使铸件的全部或大部置于同一半型 2、应尽量减少分型面数目，分型面少，铸件精度容易保证 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
《铸造工艺学》课程课外练习题[1]
UNIT1 1、铸造生产中使用量最大的原砂是以石英为主要矿物成分的天然硅砂。含泥量指原砂中直径小于 0.02mm的细小颗粒的含量，其中有粘土、极细的砂子、其他非粘土质点。原砂粒度包括砂粒的粗细程度 与砂粒粗细分布的集中程度。 2、说明符合的含义： ZGS98—40/100; ZGS98—140/70：ZGS96—140/70（87.3%） 3、铸造粘土分为哪两大类？什么是彭润土的活化处理？如何选用铸造粘土？ 4、型砂中除了含有原砂、粘土、水等材料外，通常还特意加入一些材料，如煤粉、渣油、淀粉等，目的 是使型砂具有特定的性能，改善铸件的表面质量；高温作用下失去结构水、丧失粘结能力成为死粘土。 5、型砂和芯砂烘干的目的什么？（除去水分、降低发气量，提高强度和透气性） 6、钠水玻璃的重要参数是哪几个？（模数、密度、浓度、粘度）钠水玻璃的硬化方法有几种？（物理硬 化----自然干燥或加热和吹压缩空气；化学硬化----插管法和盖罩法等两种）。 7、钠水玻璃砂CO2硬化后表层出现“白霜”称为粉化。白霜的主要成分是NaHCO3。 8、呋喃Ⅰ型树脂砂和呋喃Ⅱ型树脂砂均为热芯盒呋喃树脂砂。呋喃Ⅰ型树脂砂主要用于铸铁件，呋喃Ⅱ 型树脂砂属于无儋树脂主要用于铸钢件和球铁件。（为什么？） 9、混制植物油砂时，先加水后加油的目的是什么？（是粉料和砂先被水润湿，再加油时更易于其在砂中 的分布，同时避免粘土和糊精等粉料吸附许多的油。） 10、合脂芯砂中加入彭润土、糊精、淀粉等物质的作用是什么？（提高合脂芯砂的湿强度） 11、涂料一般由耐火粉料、粘结剂、悬浮剂、载液、助剂等构成。 UNIT2 1、简述造型、造芯、配型、吃砂量几个基本概念。 2、活块可用销钉或燕尾槽与模样主体相连接；砂芯由砂芯主体和芯头两部分组成，为提高砂芯的强度和刚度，制造时砂芯内部放置芯骨，为使砂芯排气畅通，砂芯中可开设排气通道，配型时砂芯表面常刷一层耐火涂料。 3、简述活块造型的过程。 4、实物造型常利用废旧零件代替模样造型。 5、当旋转铸件的尺寸较大，可采用刮板造型，这种方法适用于单件或小批量生产。 6、机器造型一定是采用模板造型。 7、简述铸型紧固的几种方法（小型铸件的铸型采用压铁；大中型铸件的铸型采用卡子、螺栓）。 UNIT3 1、简述合金的流动性与液态金属充型能力的联系（答题时注意两者之间的关系和区别）。 2、简述浇注条件对液态金属充型能力的影响。 3、什么是铸件的模数？ 4、什么是浇注系统？它由哪几部分组成？各自的作用是什么？ 5、铸件的内浇道开设的原则是什么？ 6、系统可按两种方法分类：一是按内浇道在铸件上开设的位置不同分类，二是按浇注系统各组元截面 比例关系的不同分类。 7、什么是封闭式浇注系统，什么是开放式浇注系统？什么是浇注时间？ 8、简述球铁、可锻铸铁、铸钢等几种合金铸件浇注系统的特点。 UNIT4 1、什么是凝固，什么是凝固过程？ 2、铸件在凝固的过程中，除纯金属、共晶合金外，其断面上一般存有三个区域：固相区、凝固区、液 相区。 3、铸件的凝固方式一般为：逐层凝固、体积凝固、中间凝固。铸件的凝固方式是根据铸件截面上的凝 固区域大小划分的。凝固区域大小是由合金的结晶温度范围和铸件截面上的温度梯度决定的。
2013-2014 学年第一学期铸造工艺学试题（ A 卷） 、选择题 1.为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（B ） A. 顺序（定向）凝固 B. 同时凝固 C. 内浇口开在厚壁处 2.直浇口的主要作用是（A ） A. 形成压力头，补缩 B. 排气 C. 挡渣 3.在各种铸造方法中，砂型铸造对铸造合金种类的要求是（C ） A. 以碳钢、合金钢为主 B. 以黑色金属和铜合金为主 C. 能适用各种铸造合金 4.由于（C ）在结晶过程中收缩率较小，不容易产生缩孔、缩松以及开裂等缺陷，所以应用较广泛。 A. 可锻铸铁 B. 球墨铸铁 C. 灰铸铁 5.灰口铸铁适合于制造床身、机架、底座、导轨等结 构，除了铸造性和切削性优良外，还因为（B） A. 抗拉强度好 B. 抗压强度好 6.制造模样时，模样的尺寸应比零件大一个（C ） A. 铸件材料的收缩量 B. 机械加工余量 C. 铸件材料的收缩量＋机械加工余量 7.下列零件适合于铸造生产的有（A ） A. 车床上进刀手轮 B. 螺栓 8.普通车床床身浇注时，导轨面应该（B ） A. 朝上 B. 朝下 9.为提高合金的流动性，生产中常采用的方法（A ） A. 适当提高浇注温度 B. 加大出气口 10.浇注温度过高时，铸件会产生（B ） A. 冷隔 B. 粘砂严重 、填空题 1.侵入性气孔的形成条件是当金属- 铸型界面上气体 压力p 气 > 金属液表面包括表面张力在内的反压力∑ p ，机械粘砂的形 成条件是铸型中某个部位受到的金属液的压力P 金 > 渗入临界压力 2. “铸造收缩率” K＝LM L - J LJ 100% ；起模斜度是指 C. 冲击韧性好 C. 自行车中轴 C. 朝左侧 C. 延长浇注时 间 C.
铸造工艺学》课后习题答案 湖南大学 1、什么是铸造工艺设计 铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。 2、为什么在进行铸造工艺设计之前要弄清楚设计的依据，设计依据包括哪些内容在进行铸造工艺设计前设计者应该掌握生产任务和要求，熟悉工厂和车间的生产条件这些是铸造工艺设计的基本依据，还需要求设计者有一定的生产经验，设计经验并应对铸造先进技术有所了解具有经济观点发展观点，才能很好的完成设计任务 设计依据的内容 一、生产任务1）铸件零件图样提供的图样必须清晰无误有完整的尺寸，各种标记2 ）零 件的技术要求金属材质牌号金相组织力学性能要求铸件尺寸及重量公差及其它特殊性能要 求3 ）产品数量及生产期限产品数量是指批量大小。生产期限是指交货日期的长短。 二、生产条件1 ）设备能力包括起重运输机的吨位，最大起重高度、熔炉的形式、吨位生产率、造型和制芯机种类、机械化程度、烘干炉和热处理炉的能力、地坑尺寸、厂房高度大门尺寸等。2 ）车间原料的应用情况和供应情况3 ）工人技术水平和生产经验4 ）模具等工艺装备制造车间的加工能力和生产经验 三、考虑经济性对各种原料、炉料等的价格、每吨金属液的成本、各级工种工时费用、设备每小时费用等、都应有所了解，以便考核该工艺的经济性。 3. 铸造工艺设计的内容是什么 铸造工艺图，铸件（毛坯）图，铸型装配图（合箱图），工艺卡及操作工艺规程。 4. 选择造型方法时应考虑哪些原则 1、优先采用湿型。当湿型不能满足要求时再考虑使用表干砂型、干砂型或其它砂型。 选用湿型应注意的几种情况1）铸件过高的技术静压力超过湿型的抗压强度时应考 虑使用干砂型，自硬砂型等。2 ）浇注位置上铸件有较大水平壁时，用湿型易引起夹砂缺陷，应 考虑使用其它砂型3 ）造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜选用湿型4 ）型内放置冷铁较
铸造工艺学 1、选择分型面要遵循哪些原则？ 答：1．应使铸件全部或大部置于同一半型内 2．应尽量减少分型面的数目 3．分型面应尽量选用平面 4．便于下芯、合箱和检查型腔尺寸 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．注意减轻铸件清理和机械加工量 2、砂芯有哪些功用？ 砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔洞和铸件外形不能出砂的部位。砂芯局部要求特殊性能的的部分，有时也用砂芯。 3.2砂芯应满足哪几项基本要求？ 砂芯的形状、尺寸及在砂型中的位置应符合铸件要求，具有足够的强度和刚度，在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时排出型外，铸件收缩时阻力小和容易清砂。 3.3*设置砂芯的基本规则是什么？ ①保证铸件内腔尺寸精度； ②保证操作方便； ③保证铸件壁厚均匀； ④应尽量减少砂芯数目； ⑤填砂面应宽敞，烘干支撑面是平面
⑥砂芯形状适应造型、制芯方法。 3.4芯头有哪三大功能？ 芯头可以固定砂芯，使砂芯在铸型中有准确的位置；砂芯能承受砂芯重力及浇注时液体金属对砂芯的浮力；芯头能及时排出浇注后砂芯所产生的气体至型外。 3.5*芯头结构中由哪几项组成？它们各自起什么作用？ 芯头结构包括芯头长度、斜度、间隙、压环、防压环和集砂槽。芯头长度使芯头和铸件之间形成承压面积，避免砂芯在液体金属冲击下发生偏斜；芯头斜度使合箱方便，避免上下芯头和铸型相碰；芯头间隙使下芯方便，避免擦砂；芯头压环造型后在上芯座上凸起一环型砂，合箱后把砂芯压紧，避免液体金属沿间隙钻入芯头，堵塞通气道；防压环是在水平芯头靠近模样的根部设置凸起圆环，造型后相应部位部位形成下凹的环状缝隙，下芯合箱时可防止此处砂型被压塌，防止掉砂缺陷；集砂槽用来存放散落的砂粒，加快下芯速度。 3.6核算芯头承压面积时，要注意什么？ 芯头的承压面积应足够大，以保证在金属液的最大浮力作用下不超过铸型的许用压应力。若受砂箱等条件限制，不能增加芯头尺寸，可采用提高芯座抗压强度的方法如在芯座部分附加砂芯、铁片、耐火砖等，在许可的情况下，附加芯