材料成型过程质量控制铸造部分

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金属液充型能力影响因素（几类，具体因素）？ (1) 内部因素 金属密度 ρ 1；金属比热容 c1；金属导热系数 λ 1；金属的结晶潜热 L；金属的粘度 η ； 金属的表面张力 σ Байду номын сангаас 金属的结晶特点 (2) 外部因素铸型的蓄热系数 b2； 铸型的密度 ρ 2； 铸型的比热容 c2； 铸型的导 热系数 λ 2；铸型的温度 ；铸型的涂料层 ；铸型的发气性和透气性 (3) 工艺因素 浇注温度 t 浇 ； 静压头 H； 浇注系统的压头损失Σ h 浇； 外力场 （压力、真空、离心、振动等)； 浇注时铸坯的位置 (4) 结构因素 铸坯折算厚度 R； 铸坯形状复杂程度
该区是先形成凝固壳， 又被完全熔化。 第 III 区是末被完全熔化而保留下来的一部分固相区， 在该区的终点金属液耗尽了过热热量。 在 IV 区， 液相和固相具有相同的温度——结晶温度。 由于在该区的起点处结晶开始较早，断面上结晶完毕也较早，往往在它附近发生堵塞。前端 液态金属凝固收缩，形成吸力，产生喇叭状缩孔 。 宽结晶温度范围合金 如图 2－5a 所示，宽结晶温度范围的合金停止流动的过程可以分为以下几个阶段： (a)有过热，纯液态流动 。 (b)温度低于液相线，析出晶体。析出的晶体顺流前进，并不断长大。前端冷却快， 晶粒粗大。 (c)前端晶粒达到一定数量，结成一个连续的网络，阻碍后边的液态金属流动，流动 停止。所联成的网受到后面液态金属向前的推力，造成前突特征。
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水玻璃硬化方法有哪些？硬化机理是什么？ 1) 硬化方法 a) 二氧化碳硬化法：将二氧化碳通入到型砂中。 b) 水玻璃自硬砂：在水玻璃中加入固态或液态的固化剂而使之硬化。 c) 水泥自硬砂：水泥是重要的建筑材料，与水混合后可以胶凝、硬化，因而可以 作为自硬砂的粘结剂。 硬化机理 a) 水玻璃砂的化学硬化 胶体凝聚的主要方法是在溶胶中加入少量电解质例的如加入少量的酸， 溶胶中 氢离子浓度的浓度增加。对于水玻璃来说，氢离子增加，它的交换能力大，与 吸附层中钠离子进行交换，使胶粒大量吸附氢离子，导致胶粒负电荷降低，甚 至全部中和。胶粒的稳定因素破坏了，胶粒便可凝聚，使溶胶变成凝胶。加入 酸，使浓度增加，还可促使更多的硅酸钠水解，形成更多的硅酸 硅酸凝胶是硅酸溶胶聚合成的，呈网状结构，在网格中包住了大部分水分子， 使溶胶失去了流动性。 b) 水玻璃砂的物理脱水 凡是能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干、吹干燥的压缩空气、真空脱水 等都可使水玻璃硬化，这主要是破坏了溶液中的水化薄膜。
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画图表示壳芯制芯工艺过程。
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何为水玻璃模数，模数调整计算？ 模数： 指其中二氧化硅和氧化钠的克分子比值。 它表明水玻璃中二氧化硅和氧化钠的相 对含量。
调整计算： X = 13.3 B = 12.9C M
B ） M M，要求达到模数；X，每千克水玻璃应加入过氧化钠的克数；Y，每千克水玻璃应加入 氯化铵的克数；B，原水玻璃中二氧化硅百分数；C，原水玻璃中氧化钠百分数。 Y = 1.73（C −
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树脂砂制芯方法及特点。 用合成树脂制芯主要有以下几种方法：壳芯法、热芯盒法、冷芯盒法及冷硬法。 这些工艺方法匀有以下特点： 1. 型芯直接在芯盒中硬化，不需进烘炉烘干，可取消烘炉。 2. 硬化反应快，大大提高了生产效率，节约了车间面积。 3. 制芯工艺过程简单，便于实现机械化和自动化。 4. 型芯是在硬化后取出，变形小，精度高，从而提高了铸件的尺寸精确度，可以 减少加工余量。 壳芯法：壳芯工艺是一种精密的制芯工艺，它是将含有酚醛树脂的芯砂（简称壳芯 砂）填入已加热至的金属芯盒中，保持一定时间秒）后，靠近芯盒壁处的壳芯砂受 热，树脂熔化而将砂粒粘结在一起，沿芯盒内腔形成具有一定厚度的壳，将多余的 壳芯砂倒出，继续加热一段时间（秒） ，开启芯盒，把壳芯顶出，即得到壁厚仅几 毫米毫米）中空的薄壳型芯。制作一个壳芯的周期仅一二分钟。 原材料消耗少，硬化速度快，生产率高；这种方法制成的壳芯，表面光洁，尺寸精 确，透气性及岀砂性、退让性好，强度大，吸湿性小，可长期存放。 热芯盒法：热芯盒法是用射芯机以 5～7 个大气压的压缩空气，将湿态树脂砂射入 加热至一定温度 180～260℃的芯盒内，经几十秒至几分钟即可从热芯盒中取出具 有足够强度的型芯。 热芯盒型芯与壳芯相比， 其制芯工艺过程简单， 硬化周期更短， 而且型芯从芯盒中取出后，利用余热自身能继续硬化，因此具有更高的生产率；热 芯盒型芯用树脂粘结剂比壳芯用的树脂粘结剂来源丰富，成本低，用量少。此外热 芯盒树脂砂的混制工艺也较简单。 形成型芯不需再进烘炉烘干， 具有缩短生产周期的优点， 它为快速生产尺寸精度高 的中、小砂芯（砂芯最大壁厚一般为 50—75mm）提供了一种非常有效的方法，特 别适用于汽车、拖拉机或类似行业的大批量铸件生产。但此方法有以下缺点：能耗 高，发气多，使操作者感到不适；因为芯盒要加热到较高温度，要用金属制作，制 造工艺相对较复杂；芯砂厚度受限制，特别是截面有突变时，容易出现某些截面硬 化过度，另一些截面硬化不足现象，因而砂芯破损率大。 冷芯盒法： a) 气硬冷芯盒法：气硬冷芯盒法是将树脂砂填入芯盒，而后吹气硬化制成砂芯。 由于热芯盒法、壳芯法均需加热，芯盒的设计和制造比较复杂，且易损坏，而 且制芯时需在高温及强烈刺激性气味下操作； 又因原材料较贵且供应不充分等， 限制了它们的应用。气硬冷芯盒法则弥补了它们的不足。 b) 自硬冷芯盒法：冷硬树脂砂是指采用合成树脂作粘结剂，在催化剂的作用下， 常温下发生化学反应而固化的型砂因型砂不需加热就能自行硬化， 所以也称自 硬树脂砂。
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宽结晶温度范围和窄结晶温度范围合金停止流动机理？
纯金属和窄结晶温度范围合金停止流动的过程可以分为以下几个阶段: (a) 过热量未完全散失前为纯液态流动（图 2-4a)。 (b) 冷的前端在型壁上凝固结壳（图 2-4ｂ)。 (c) 后边的金属液在被加热的管道中流动，冷却强度下降。如图２—４ｃ所示，由 于液流通过 I 区终点时，尚有一定的过热度，将已经凝固的壳重新熔化，为第 II 区。所以，
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浇注后根据湿砂型中温度、 水分及强度变化分为哪几个区域？简述各个区域的特点、 温 度、水分及强度变化。 第一区域——干燥区。它是从金属与铸型的界面到温度为 100℃的地方。该区的温度高 于 100℃，自由水分都被蒸发，因而水分含量很少。水分蒸发产生大量气体，所以又称 发气区．在不利的条件下，气体可能侵入液体金届中，产生侵入性气孔缺陷。该区域透
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紧实率、过筛性。 紧实率：型砂被紧实前后体积的变化率。紧实率可以判断型砂湿度多少：湿度大，紧实 率大；湿度小，紧实率小。 过筛性： 型砂通过专用圆筒滚动筛的能力称为过筛性， 并用通过筛孔的型砂重量占原重 量的百分数表示。 过筛性对型砂湿度反映很敏感。 过筛性为 70～80%时相当于最适宜水 分范围，过筛性小于 60%水分就偏高，过筛性大于 90%，水分就偏低。
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分析各个因素对粘土砂性能及铸件质量的影响。 粘土砂的性能：强度、透气性、发气性、耐火度、退让性、可塑性与韧性、流动性、不 粘模性。 强度：型砂抵抗外力破坏的能力成为强度，型砂应该具有一定强度，以承受各种外力作 用。 如果型砂强度不足， 铸型在搬运、 合箱和浇注过程中容易损坏， 使得铸件产生砂眼、 跑火、 胀砂等缺陷； 铸型强度也不宜过高， 否则透气性太低， 铸件容易产生气孔等缺陷。 影响型砂强度的主要因素有粘土的种类及加入量、含水量、原砂的颗粒特性、型砂的紧 实度和混砂工艺等。 湿强度： 1) 粘土及水分：当型砂中水分含量适当时，随着粘土加入量增加，型砂湿强度提高， 但到某一数值时，继续加入粘土，湿强度增加很少；粘土种类对型砂的湿强度影响 也很大，当加入量相同时，膨润土砂的湿强度比普通粘土高；当粘土含量不变时， 型砂的湿强度随水分的增加而提高，达到最大值后，继续加水分，湿强度又降低。 2) 原砂颗粒特性：当粘土加入量足够和水分适当的条件下，原砂颗粒愈细，型砂质点 间接触面积愈大，型砂的湿强度就愈高；砂粒的均匀率越差，湿强度越高；多角形 砂较难紧实，其湿压强度比圆形砂低，若加大紧实力或增加紧实次数，则其湿压强 度可能高于圆形砂。 3) 型砂紧实度：在水土比不变的条件下，随着紧实度的提高，湿强度提高，但达到某 一数值后，继续增加紧实力湿强度变化不大，透气性降低。 干强度：影响干强度的因素主要有粘土加入量，含水量和烘干规范。在一定范围内，增 加水分有利于粘土分布和膨胀，使干强度提高。但当水分增加到某一数值时，如继续增 加，干强度变化不大。 高温强度：随着温度升高型砂的高温强度不断增加，当加热温度为 950～1000℃时达到 最大值。 表面强度：采用颗粒分散的原砂、增加粘土量、采用膨润土代替普通粘土等可以提高表 面强度；表面喷涂料可以提高表面强度。 热湿拉强度： 影响热湿拉强度的主要因素是粘土的种类及加入量， 随着粘土加入量增加 提高，膨润土比普通粘土高。 透气性：如果型砂的透气性差，将使得铸件产生气孔、浇不足等缺陷。 1) 原砂颗粒特性：砂粒的直径越大，透气性越好，元啥的均匀率越差，型砂的透气性 越差。原砂颗粒的形状对透气性也有影响。一方面，尖角形及多角形对空气阻力大 比圆形的大， 不利于空气通过； 另一方面， 尖角形及多角形不利于紧实， 孔隙较大， 有利于空气通过。后者是主要因素。 2) 水分：当粘土含量不变，水分含量太少，砂型透气性差；当透气性达到峰值后，继 续增加水分，透气性降低。 3) 粘土：一般来说，型砂透气性随着粘土加入量增加而降低。
气性好，强度高。 第二区域——水分饱和凝聚区。铸型中温度为 100℃的区域。这个区域的水分含量高达 10 一 15％， 为正常水分的 2—3 倍。 这些水分是干燥区产生的水蒸气在这儿凝聚起来的， 但水分到一定程度后会达到饱和， 水蒸气则流向更里层的水分凝聚区凝结， 所以该区域 称水分饱和凝聚区。由于该区域水分过高，使砂粒间出现自由水，破坏了粘土腹的粘结 性能，使型砂强度降低。一船只为正常区强度的 3／1—1／10。多余的水分也堵塞了砂 粒间的孔照，使型砂的透气性大大降低。该区的透气性低，干燥区产生的气体不能迅速 排除出去， 提高了界面上气体的剩余压力。 在不利的条件下， 有可能侵入液体金肩中． 使 铸件产生气孔缺陷。 第三区域——过渡区，也叫水分不饱和凝聚区。它是从铸型中温度为 100℃至室温的区 域。干燥区来的水蒸气在此区域凝结。故这个区域的水分含量比正常区的稍高，但其分 布是不均匀的，随着至型腔表面矩离的增加而减少，直至趋向正常的水分，因此称为过 渡区。水分饱和凝聚区和过渡区总称为水分凝聚区。水分凝聚区的含水量．为型砂原含 水量和固水分迁移而增加的含水量之和。 由水分迁移而增加的含水量． 可近似地按水蒸 气凝聚而增加的含水量计算。 第四区域——正常区， 它是从铸型温度为室温至砂箱壁处。 该区域未受液体金屑热作用 的影响，其温度、水分、强度和透气性都保持正常的状态。