铸造工艺工程学考试复习资料.ppt

1 什么是铸造 与其他材料成形工艺相比 铸造工艺有何特点 将液态 熔融 的合金浇入到与零件的形状 尺寸相适应的铸型空腔中 待其冷却凝固 以获得毛坯或零件的生产方法通常称为铸造 优点 a适用范围广b可以制造各种合金铸件c铸件尺寸精度高 与一般焊接件 锻件比较 d成本低廉e可以生产形状复杂的零件缺点 1铸造生产过程比较复杂 2影响铸件质量的因素多 3废品率一般较高 4铸件容易出现各种缺陷 浇不足 缩孔 气孔 裂纹等 2 影响液态金属充型行为的因素包括哪几个方面 从铸造工艺角度考虑 可以通过什么方法改善其充型能力 1金属的流动性2浇注温度3充型压力流动性 充型速度的影响增大速度可以增大流动距离 但是增加流速会增大液体的紊流程度 进而降低流动距离凝固时间对充型距离的影响增大凝固时间可以显著提高流动距离浇注温度 浇注温度提高 粘度降低 流动性提高 同时凝固时间增加 充填路径加大 这两方面促使充型能力提高充型压力 充型压力增大 流动速度提高 充型能力提高3 逐层凝固和糊状凝固的概念是什么 形成这两种凝固方式的条件是什么 这两种凝固方式所获得铸件有何组织结构特征 逐层凝固 纯金属和共晶成分的合金在凝固中因为不存在固液两相并存的凝固区 所以固体与液体分界面清晰可见 一直向铸件中心移动 凝固过程中容易补缩 组织致密 性能好 易出现柱状晶糊状凝固 铸件在结晶过程中 当结晶温度范围很宽 且铸件截面上的温度梯度较小 则不存在固相层 固液两相共存的凝固区贯穿整个区域 易产生缩松 夹杂 开裂 4 什么是金属流动性 如何衡量其流动性 流动性对于铸件的成形有何影响 流动性 液态金属本身的流动能力 金属流动性测试实验 浇注螺旋流动性和真空流动性实验 改善金属的流动性有利于形成薄壁复杂的铸件 排除内部夹杂物和气体 加快凝固中液体的补缩7 铸件中气孔对铸件质量有何影响 形成气孔的主要原因有哪些 气体对铸件质量的影响 降低机械性能 引起裂纹产生 降低韧性 降低流动性 降低气密性形成气孔的主要原因 侵入性气孔 由于铸型表面聚集的气体侵入金属液中而形成的孔洞 析出性气孔 在金属凝固过程中 随着温度降低 气体溶解度降低 气体就会析出 如果析出的气体以分子状态存在 就形成了气泡 应性气孔 金属液与铸型之间 金属与熔渣之间或金属液内部某些元素 化合物之间发生反应产生的气孔 9 如何评价铸件综合质量和铸件技术质量 铸件技术质量分为哪三个等级 各有什么要求 与工业发达国家相比 目前我国铸造生产还存在哪些差距 铸件综合质量 交货期 价格 技术质量铸件技术质量是一个动态的概念 将随着生产水平的发展和市场对质量的要求而节节提高 三个等级 合格品 一等品和优等品 差距 造型工艺 铸造工艺装备 铸造工艺材料 11 试根据砂型铸造的特征 分析对造型材料的基本要求 1 型砂 芯砂应具有一定的强度2 良好的透气性 以消除或减少铸件中的气孔缺陷 3 对铸件收缩的可退让性 为了不使铸件出现裂纹和残余变形 要求铸型在高温下可以丧失部分强度 4 一定的耐火度和化学稳定性 保证在高温液态金属作用下 造型材料不软化 不与液态金属发生化学反应 不产生或少产生反应性气体 5 良好的工艺性能 即在造型 制芯时不粘模 具有好的型 芯 砂流动性和可塑性 在铸件落砂和清理时具有良好的出砂性 6 对于铝 镁合金生产条件下 还要求造型材料具有保护性 以防止合金在浇注和凝固过程中氧化 燃烧 6 砂型铸造铸件成形过程中主要存在哪些缺陷 是如何形成的 如何通过工艺方法避免 1 缩孔产生原因 先凝固区域堵住液体流动的通道 后凝固区域收缩所缩减的容积得不到补充 2 缩松产生原因 当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温度梯度较小时 凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存的区域 随着树枝晶长大 该区域被分割成许多孤立的小熔池 各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充 最后形成了形状不一的分散性孔洞即缩松 另外 缩松还可能由凝固时被截留在铸件内的气体无法排除所致 防止措施 采取顺序凝固的办法避免缩孔 缩松的出现 3 裂纹与变形冷裂 铸件处于弹性状态 铸造应力超过合金的强度极限时产生的裂纹 冷裂的防止 减小铸造应力 提高合金的力学性能 调整化学成分 净化金属液 减少铸造缺陷 消除残余应力 热裂 一般认为 热裂是在凝固的末期 固相线附近出现的 此时 由于铸件中结晶的骨架已经形成并开始收缩 但晶粒间还有一定量的液相存在 且这时铸件强度和塑性极低 收缩稍受阻碍即可开裂 裂纹和变形的防止1 采用正确的铸造工艺 正确设计浇注系统 补缩系统等 2 铸件形状设计要求简单 对称和厚薄均匀 3 对铸件进行热处理 4 铸件中的气孔气体的来源1 熔炼过程2 铸型对于湿砂型 其中的水分在高温金属液的热作用下会产生大量蒸汽 即使烘干的铸型 浇注前也会吸收空气中的水分 且其中的粘土在金属液的热作用下结晶水还会分解 一些由有机材料制成的砂型或砂芯 有机物的燃烧也能产生大量的气体 防止a 减少金属液含气量b 对金属液进行除气处理浮游去气 真空去气 冷凝去气c 阻止气体析出提高冷却速度 提高凝固外压5 铸造合金中的夹杂物来源 内在夹杂物fes mns 外来夹杂物炉料 燃料 炉衬 铸型防止 a控制杂质来源b去除金属液中夹杂物 加溶剂和集渣剂 过滤 浇注系统 8 铸件中的夹杂物是如何形成的 如何控制合金熔炼工艺 以减少铸件夹杂物缺陷 非金属氧化物的来源 内生夹杂物 脱氧 脱硫产物 s o n等元素以低熔点共晶或化合物形式析出 外来夹杂物 金属与外界物质相互作用而生成的夹杂 金属液被大气氧化生成的氧化物 减少和排除夹杂物的途径1 正确选择合金成分 严格控制易氧化元素的含量2 加溶剂3 采用复合脱氧剂 可生成密度小 熔点低的液态脱氧产物 利于上浮 排除 4 采用真空或在保护气氛下熔炼和浇注5 避免浇注 充型时发生的飞溅和涡流6 过滤法 通过过滤器 再注入型腔 7 型砂中控制水分 加入煤粉 铸型表面撒剂 形成还原性气氛 10 为什么说铸型工作条件恶劣 铸型接触区是一个什么概念 金属与铸型接触区有何相互作用 他们对铸件质量分别带来什么影响 铸型接触区 铸型与金属液直接相接触及受到其影响的部分 可称为接触区 铸型与金属的相互作用及影响 热作用 高温液态金属浇入铸型后 由于金属与铸型间存在很大的温差而发生强烈的热交换 在金属表层结成具有足够强度的硬壳之前 若铸型接触区与内层分离或出现表面掉砂 则有可能导致表面产生夹砂或表面缩沉等缺陷 机械作用 在浇注过程中 液态金属会对铸型型壁产生冲击和冲刷作用 铸型还将承受液态金属的静压力 铸件凝固收缩时也将受到铸型和砂芯的机械阻碍作用 这些力的作用有可能造成铸件砂眼 裂纹 变形及尺寸超差等缺陷 化学作用 液态金属对铸型的热作用将使铸型在高温下析出气体 引起铸型中各种附加物 有机物的燃烧 分解和升华 可能使铸件产生气孔 12 湿型砂一般常用哪些原材料混碾而成 他们对铸件质量分别带来什么影响 原材料 1 原砂橄榄石砂烧结点比硅砂低 不被金属润湿 具有化学惰性 耐火温度高 与钢液接触时 能形成致密烧结层 可防止铸件粘砂及毛刺 用镁橄榄石替代硅砂生产高锰钢铸件的表面质量好 还可避免工人接触有害硅粉末 锆砂组分为锆英石 另含有铁的化合物 锆砂的热膨胀性能较低 能避免铸件产生夹砂 结疤等缺陷 此外 热导率 蓄热系数 密度都比硅砂高 铸件的冷却速度快 可以细化晶粒 提高力学性能 化学稳定性高 且不被熔融技术或金属氧化物浸湿 有利于阻止金属液侵入铸型孔隙 防止化学粘砂 减少机械粘砂缺陷 铬铁矿砂 冷却速度一致 表面质量更好2 粘土 膨润土 普通粘土 粘土是湿型砂的主体粘结剂 粘土被水湿润后具有粘结性和可塑性 烘干后硬结 具有干强度 重新润湿后 粘结性和可塑性又能恢复而具复用性 但在被烧枯后不能再加水恢复其塑性 3 水4 附加物煤粉 渣油 淀粉等附加材料 使型砂具有特定的性能 改善铸件的表面质量 13 湿型砂铸造有何特点 理解湿型砂基本性能要求 铸造特点 砂型不须烘干 不存在硬化过程 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 节省烘干设备 燃料 电力和车间生产面积 延长砂箱使用寿命 采用湿型铸造容易产生一些铸造缺陷 如夹砂结疤 粘砂 气孔 砂眼 涨砂等 性能要求 水分和紧实率 控制水分 获得需要的湿态强度和韧性 透气性 紧实的型砂能让气体通过而已出的能力称为透气性 砂型的排气能力 一方面靠冒口和穿透或不穿透的排气孔 另一方面决定于型砂的透气性 湿态强度 砂型必须具备一定的强度以承受各种外力的作用 流动性 型砂在外力及自重作用下 沿模样和砂粒之间相对移动的能力称为流动性 17 为何有双重相图的存在 双重相图的存在对铸铁件生产有何实际意义 双重相图的存在原因 稳定平衡的fe c相图中的共晶温度和共析温度比介稳定平衡的高一些 共晶温度高出6oc 共晶温度高出9oc 产生变化的根本原因是由于自由能变化引起的 从结晶动力学 晶核的形成与长大过程 角度来说 以含c4 3 的共晶成分液体在低于共晶温度的凝固为例 在液体中形成含c6 67 的渗碳体晶核要比形成含c100 的石墨晶核容易 而且渗碳体是间隙型的金属间化合物 并不要求铁原子从晶核中扩散出去 因此 在某种条件下 奥氏体加石墨的共晶转变的进行还不如莱氏体共晶转变那样顺利 热力学观点上看 fe fe3c相图只是介稳定的 fe c相图才是最稳定的 从动力学观点看 在一定条件下 按照fe fe3c相图转变也是可能的 因此就出现了二重性 意义 不同含碳量的铁碳合金在不同温度和不同冷速度下会生成不同的相 由于石墨呵渗碳体往往会同时出现在一个铸件上 因而要研究双重相图以及各种组织的形式18 硅对双重相图有何影响 对于合金材料有何实际意义 硅对双重相图影响 共晶点和共析点含碳量随硅含量的增加而减少 硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三相共存区 说明铁 碳 硅三元合金的共析和共晶转变是在一个温度区间内完成的 对于合金材料的实际意义 共晶和共析温度范围改变了 硅对稳定系和介稳定系的共晶温度的影响是不同的 硅含量越高 奥氏体加石墨的共晶温度高出奥氏体加渗碳体的共晶温度越多 由于硅的增高 共析转变的温度提高更多 因此 有利于铁素体基体的获得 硅含量增加 还缩小了相图上的奥氏体区 硅含量10 奥氏体趋于消失 19 试说明碳当量的含义 及对理解合金性质的意义 碳当量 根据各元素对共晶点实际碳量的影响 将这些元素的量折算成碳量的增减 谓之碳当量 以ce表示对理解合金性质的意义 铸铁偏离共晶点的程度还可用铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值来表示 这个比值称为共晶度 以sc表示 22 说明铸铁固态相变过程中 共析转变时形核和长大特征 据分析 形核会因为凝固条件的差异存在不同 如白口铸铁共析转变可能是fe3c领先析出 灰铸铁则是先发生碳的脱熔 然后析出铁素体 然后进入共析阶段 在铁素体 fe3c生长过程中 各自的前沿和侧面分别有碳和铁的富集 在生长前沿产生溶质元素的交替扩散 使晶体先前或者通过搭桥或分枝的方式沿其侧面交替生长 形成新片层 此外 先析出的领先相虽然长自与晶核有位相关系的某个奥氏体晶体 却长入与他们无特定位相关系的另一个奥氏体晶粒中 20 分析铁合金的一次结晶过程 说明共晶团形成机制 共晶团数量对铸件质量有何影响 铁合金的一次结晶过程 灰口铸铁的一次结晶为例 初析渗碳体 石墨的结晶 初析奥氏体的结晶 共晶凝固过程共晶团形成机制 共晶团是指铸铁的共晶转变过程中 由铁液中结晶出来的石墨 奥氏体所构成的集合体 灰铸铁共晶团数量决定于共晶转变时的成核及成长条件 冷却速度及过冷度愈大 非均质晶核越多 生长速度越慢 则形成共晶团数量越多 共晶团数量对铸件质量有何影响 共晶团数量的增加可以减少白口倾向 力学性能略有提高 但是由于共晶凝固的膨胀力 因而是铸件胀大的倾向增加 从而增加了缩松倾向 21 分析讨论片状石墨 球状石墨 蠕虫状石墨的长大过程和形成条件 片状石墨 a型 均匀分布无方向性片状 小的 冷却速率 过冷度 石墨晶核比较多 即石墨形核能力较强 的条件下结晶形成的石墨形态 对基体割裂作用较小 分布比较均匀 分枝不发达 尺寸较大 c型 粗大厚片状 过共晶 小的 冷却速率 过冷度 粗大的初析石墨与比较细小的石墨共存 球状石墨 长大过程 经镁或铈处理之后的球墨铸铁 熔体和石墨棱面的界面能高于熔体与石墨基面的界面能 为石墨沿c轴生长创造了条件 球状石墨成长的过程中 仍然存在着大量晶体缺陷 在球状石墨的生长过程中 特别的 螺旋位错的存在 在晶体表面造成的螺旋台阶的旋出口是碳原子作为开始生长的最有利位置 形成条件 铁液凝固时必须有较大的过冷度 较大的铁液与石墨间的界面张力 加入任何一种球化剂 mg ce y la等 都会使铁液过冷度加大 而且也会影响铁液的表面张力 蠕虫状石墨 长大过程 蠕虫状石墨主要是在共晶凝固过程中从铁液中直接析出的 最初形态呈小球状或聚集状 经过畸变 并经没有被奥氏体全包围的长出口 在与铁液直接接触的条件下长大而成 即小球墨 畸变球墨 蠕虫状石墨 也可能是小片状 然后在界面前沿 由于蠕化元素的局部富集而逐渐变成蠕虫状石墨 14 无机粘结剂砂的材料构成 有何特点 钠水玻璃砂有何特点 主要用途是 特点 型砂流动性好 易于紧实 故造型劳动强度低 硬化快 硬化强度较高 可以简化造型工艺 缩短生产周期 提高劳动生产率 可在型 芯 硬化后起模 型 芯 尺寸精度高 可取消或缩短烘烤时间 降低能耗 改善工作环境和工作条件 提高铸件质量 减少铸件缺陷 钠水玻璃砂特点 价格便宜 来源充足 铸造用水玻璃是一种粘稠的硅酸钠水溶液 呈碱性 是各种聚硅酸盐水溶液的总称 水玻璃在液态时具有粘性 并在一定条件下能转变为凝胶状态 因而可用作型砂和芯砂的粘结剂 模数和密度是衡量水玻璃的两个重要指标 他直接影响水玻璃的一系列性能 主要用途 水玻璃砂以水玻璃为粘结剂的一种型砂 广泛用于铸钢件的生产 15 有机粘结剂砂有何特点 能列举主要的有机粘结剂砂类型 热芯盒和冷芯盒砂有何工艺特点和使用特点 特点 有机粘结剂砂主要用于砂芯配制 有利于型芯内部气体顺利排出铸型 同时出砂性能好 可制作一些结构形状复杂的砂芯 类型 有植物油砂 合脂砂和树脂砂 热芯盒法制芯要求流动性好 硬化速度快 硬化温度范围宽 强化硬度高 可使用时间长 自硬冷芯盒法可以提高铸件的尺寸精度 降低表面粗糙度 可以节约能源 节约车间面积 降低砂中的树脂的质量分数 从而降低了成本 大大减轻劳动强度 便于实现机械化 旧砂可再生 防止二次公害 砂芯可用时间短 脱模时间长 不利于高效大批量造芯 用于铸造灰铁件和非铁合金铸件 16 砂型紧实的方法包括哪些 说明各种工艺的特点 砂型紧实的方法 压板加压 模底板加压和对压加压三类 详细方法 压实砂紧实度均匀度方法 成形压板 多触头压实 压膜造型 对压压实各种工艺的特点 震击紧实 震击紧实紧实度分布不均匀 噪声大对地基和环境生产有害干扰 微震紧实 是带有缓冲装置的震击机构 其紧实质量和效率都有提高 对地基的震动大大减小 主要形式 单纯微震 微震加压实 压震 压实与微震同时进行 预震加压震射砂紧实 加砂 射砂 排气紧实 23 灰铸铁的金相组织及性能特点是什么 灰铸铁金相组织 基体 f p 片状石墨 少量非金属夹杂物灰铸铁强度性能较差 力学性能特点 具备一定的强度 硬度较高 塑形 韧性几乎为零 低的缺口敏感性 良好的减震性 良好的润滑能力 良好的导热能力 24 冷却速度是如何影响铸铁组织的 冷却速度 壁厚效应 浇注温度 造型材料冷却速度越大 形成teg 稳定系的平衡结晶组织的时间越短 甚至于消失 而莱氏体共晶的亚稳定系组织形成存在时间越长 25 那些因素会影响铸铁组织结构特征 提高灰铸铁性能的主要途径是什么 当前灰铸铁研究及生产中最受人们关注的问题是什么 3 预存石墨晶核 孕育处理 铁水的过热和静置 炉料遗传性 微量元素 影响因素 1 冷却速度 2 化学成分 提高灰铸铁性能的主要途径1 合理选定化学成分保持碳当量不变的情况下 适当提高si c比2 冶金质量的炉前检验 化学成分快速分析 热分析法 三角试样26 孕育处理是如何影响铸铁的组织和性能的 通过孕育处理促进石墨化 降低白口倾向 降低断面敏感性 控制石墨形态 消除过冷石墨 适当增加共晶团数和促进细片状珠光体的形成 从而达到改善铸铁的强度性能及其他性能的目的 27 提高si c比 铸铁的凝固特性 组织结构和材质性能有何变化 初析奥氏体量增加 加固基体 石墨量减少 减少了石墨的缩减及切割作用 固溶于铁素体中的硅量增加 强化铁素体 提高了共析转变温度 珠光体稍有粗化 对强度性能不利 由于硅量增加 铁液的白口倾向降低 29 简述冲天炉和感应电炉的构造及其熔炼原理 冲天炉原理 通过鼓风 底焦强烈燃烧 产生的高温炉气沿炉体高度方向上升 使其上面一层铁液在向下滴落的过程中 穿过红热的底焦层而被过热 最后铁液汇集在前炉中 随着熔化过程的进行 底焦逐渐被烧失 因而使底焦上平面下降 而底焦则补充底焦的烧失 将底焦上平面恢复到原来的一定的高度 从而维持熔炼过程正常而持续地进行 无芯感应电炉原理 坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流 并因此产生热量 而将其自身熔化和使铁液过热 有芯感应电炉原理 需要加入其它熔炉熔化的铁液 在环形铁心内产生的交变磁场使熔沟内的铁液过热 并利用熔沟中铁液与其上面熔池中铁液的循环作用而加热全部铁液 31 比较说明冲天炉熔炼和感应炉熔炼的特点 铁液熔炼的基本要求 优质高产低耗长寿操作便利 冲天炉 1 熔化率高 热效率高 成本较低和连续熔化等优点 2 设备比较简单 3 容易增碳和增硫 4 铁液温度不易大幅度提高 感应炉 1 熔炼过程中不会有增碳和增硫现象 2 熔炼过程中过程中可以造渣覆盖铁液 在一定程度上能防止铁液中硅 锰及合金元素的氧化 并减少铁液从炉气中吸收气体 3 可以正确的控制和调节铁液的温度和成分 同时也可减少污染 4 电能消耗大 33 铸造工艺设计的设计依据主要有哪几个方面 a生产任务1 铸造零件图样 2 零件的技术要求 3 产品数量及生产期限 b生产条件 1 设备能力 2 车间原材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 c考虑成本对各种原材料 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 以便考核该项工艺的经济性35 什么是零件结构的铸造工艺性 分析和研究零件结构工艺性的总体目标是什么 应该从那些方面入手 铸造工艺性指的是零件的结构应符合铸造生产的要求 易于保证铸件品质 简化铸造工艺过程和降低成本 对产品零件图进行分析的目的 1 审查零件结构是否符合铸造生产的工艺要求 2 在既定零件结构条件下 考虑在铸造过程中可能出现的主要缺陷 在工艺设计中应采取的工艺措施 入手 避免缺陷方面 简化铸造工艺方面36 在拟定铸造工艺方案时 如何选择造型和制芯方法 优先选用湿型 湿型中金属凝固较快 铸件表面光洁 省略了铸型干燥或表面烘干 节约了工时和能耗 降低了成本 湿型不能满足需要时在考虑用表面干砂型 干砂型或其他砂型 铸件过高 铸件有较大平面 大型复杂铸件 型内冷铁较多 1 造型方法的选择与生产批量相匹配 2 与生产条件和企业环境相适应 3 兼顾铸件精度要求和成本 39 说明芯头和芯座的区别 各有什么作用 在设计芯头时 应考虑哪些内容 芯头的结构组成包括哪些 各发挥怎样的作用 芯头 伸出铸件以外不与金属接触的砂芯部分 作用 1 定位和固定砂芯 承受砂芯重力及浇注时液体金属对砂芯的浮力 使之不被破坏 2 及时排出浇注后砂芯所产生的气体至铸型外 3 上下芯头及芯号容易识别 不致下错方向或芯号 4 下芯 合型方便 芯头应有适当斜度和间隙 芯座 铸型中放置芯头的空腔 作用 设计芯头 1 砂芯位置不应由太多的定位点决定2 将每个砂型中的砂芯个数减到最小 以减少机器周期时间 保持高生产率 3 考虑砂芯的易脆性 4 保证砂芯易于输送和处理 5 砂芯头的前表面必须有间隙用于放置刮落的砂芯头的结构组成 芯头长度 斜度 间隙 压环 防压环和积砂槽等 a芯头长度 便于操作b斜度 便于取出c间隙 下芯方便d压环 合箱后它能把砂芯压紧 避免金属液沿间隙钻入芯头e防压环 下芯 合箱时 它可防止此处砂型被压塌 因而可以防止掉砂f积砂槽 用来存放个别的散落砂粒 这样就可以加快下芯速度44 浇注系统按照各组元截面积的比例关系分为哪几类 试比较封闭式和开放式浇注系统的各自优缺点 封闭式浇注系统优点 充满快 在浇注后不久就有好的挡渣能力 可以减少金属液的消耗 在铸型中也较好安排 便于清理 可以防止气体卷入金属液中 适合于中小型铸铁件 缺点 流速较大 有时甚至向型腔产生喷射现象使合金液发生氧化 不适合于易氧化的非铁金属铸件或压头高的铸件 开放式浇注系统特点 挡渣能力很差 熔渣和气体容易进入型腔 造成废品 同时消耗的金属液也较多 内浇道的金属液流速不高 流动平稳 冲刷力小 金属液受氧化的程度轻 主要用于易于氧化的合金铸件 半封闭式浇注系统封闭 开放式浇注系统 43 试述浇注系统各组元的作用 各组元的主要作用是什么 具有挡渣作用的组元是什么 试说明挡渣的原理 如何避免在直浇道中卷入气体 1浇口杯作用 用来承受来自浇包的金属液流并引入直浇道 防止过浇而溢出 避免流股直冲直浇道 减少液流对铸型的冲击 有一定的挡渣作用 当砂箱高度低 压头不够时 又可用以增加金属液的静压头 挡渣原理 金属液沿斜壁流下 其流速的减低和流向的改变 形成垂直方向的涡流 有利于杂质的上浮2直浇道作用是从浇口杯向下引导金属液进入浇注系统的其他组元或直接导入型腔 并提供足够的压力头 直浇道一般不能挡渣 3横浇道作用 1 向内浇道分配洁净的金属液 2 储留最初浇入的含气和渣污的低温金属液并阻流渣滓 3 使金属液流平稳和减少产生氧化夹渣物 是浇注系统最后一道挡渣关口 挡渣原理 横浇道内向前流动的金属液 在内浇道附近除了有继续向前的运动速度外 还有一个向内浇道流动的速度 于是内浇道会将横浇道中的金属液 吸 进去 即 吸动作用 吸动区范围大小与内浇道中的液流速度成正比例 还随内浇道断面的增大及内浇道 横浇道高度比值得增大而增大 4内浇道的作用是引导金属液进入型腔 本身不能挡渣 但是合理的结构尺寸与与横浇道的连接方式将有利于横浇道的挡渣 卷气 1 入口处的连接 采用圆角 其半径为直浇道上端直径的0 25倍 这样可以减少气体的卷入和冲砂的危2 直浇道的形状 上大下小的锥形 有利于在直浇道中呈正压流动 能防止吸气或非充满状态而带气 3 直浇道与横浇道的连接 要增设直浇道窝的结构防止冲砂和卷气 使金属液的紊乱程度降低 46 什么是冒口 实现冒口补缩的基本条件是什么 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 排气和集渣的作用的专门工艺空腔 习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口 冒口补缩的基本条件 1冒口凝固时间大于或等于铸件 被补缩部分 的凝固时间 2有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩 补偿浇注后型腔扩大的体积 3在凝固期间 冒口和被补缩部位之间存在补缩通道 扩张角向着冒口 47 什么是冒口的有效补缩距离 对于冒口设计有何实际意义 冒口的有效补缩距离为冒口作用区与末端区长度之和 它是确定冒口数目的依据 与铸件结构 合金成分及凝固特性 冷却条件 对铸件质量要求的高低等多种因素有关 37 砂芯设计的主要工作内容是什么 如何决定砂芯的形状 分块和数目 工作内容 1 确定砂芯的形状和个数 2 芯头的结构和核算芯头大小 3 下芯顺序 4 砂芯的通气与加强 总原则 使造芯到下芯的整个过程方便 不致造成气孔等缺陷 铸件内腔尺寸精确 使芯盒结构简单基本原则 一 保证铸件内腔尺寸精确 二 保证操作方便 三 保证铸件壁厚均匀 四 应尽量减少砂芯数目 五 填砂面应宽敞 烘干支撑面是平面 六 砂芯形状适应造型 制芯方法38 铸件结构斜度和起模斜度有何区别 铸造工艺参数设计中的起模斜度是指什么 对铸件结构尺寸有何影响 一般来说 起模斜度有哪几种形式 他们的适用范围是怎样的 铸件的结构斜度 铸件结构所具有的斜度为了方便起模 在模样 芯盒的出模方向留有一定斜度 以免损坏砂型或砂芯 这个斜度称为起模斜度 形式 增加铸件尺寸法 增加和减少铸件尺寸法 减少铸件尺寸法选用 在铸件加工面上采用 增加铸件尺寸法 在铸件不与其它零件配合的非加工面上采用 增加铸件尺寸法 增加和减少铸件尺寸法 减少铸件尺寸法 在铸件与其它零件配合的非加工面上采用 增加和减少铸件尺寸法 减少铸件尺寸法40 铸造收缩率的意义是什么 有何实际应用 试比较各类合金的铸造收缩率 铸造收缩率的意义 铸件在凝固和冷却过程中 体积一般要发生收缩 即体收缩 固态下的收缩量通常以长度表示 成为线收缩 一模样和铸件的长度差除以模样长度的百分数表示 实际应用 对于大量生产的铸件 一般应在试生产过程中 对铸件多次划线 测定铸件各部分的实际收缩率 反复修改木模 直至铸件尺寸符合铸件图样要求 然后再以实际铸造收缩率设计制造金属模 对于单件 小批量生产的大型铸件 铸造收缩率的选取必须有丰富的经验 同时要结合使用工艺补正量 适当放大加工余量等措施来保证铸件尺寸达到合格 28 铁液熔炼的基本要求是什么 对冲天炉熔炼的基本要求可以概括为 优质 高产 低耗 长寿和操作便利 30 能够根据要求拟定铸铁合金熔炼工艺 铸铁的熔炼及浇注 应保证在规定的化学成分和合适的温度下进行 以冲天炉熔炼铸铁为例 1 熔炼炉料 生铁锭 回炉铁 废钢等金属料 配以硅铁 锰铁等调整其比例可得到一定含碳量和化学成分的铸铁 2 燃料 常用燃料为焦炭 3 熔剂 常用熔剂有石灰石 caco3 或莹石 caf2 其目的为造渣 4 浇注温度 在一定的温度范围内 浇注温度越高 合金液体的流动性越好 但当超过一定界限后由于合金液体吸气多 氧化严重 流动性反而降低 浇注温度一般控制在液相线以上 约有150 的过热度 共晶铸铁 1150 1300摄氏度 铸钢 1520 1620摄氏度32 铸造工艺设计的概念是什么 铸造工艺设计的工作任务包括那些内容 铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点 技术要求 生产批量和生产条件等 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 内容a铸造工艺图b铸件图c铸型装配图d铸造工艺卡34 铸件铸造工艺设计流程是如何安排的 铸造工艺图 1 零件的技术条件和结构工艺性分析 2 选择铸造及造型方法 3 确定浇注位置和分型面 4 砂芯设计 5 选用工艺参数 6 设计浇注系统 冒口 冷铁和铸肋 铸件图 7 在完成铸造工艺图的基础上 画出铸件图 铸型装配图 8 通常在完成砂箱设计后画出铸造工艺卡 9 综合整个设计内容48 提高冒口的补缩效率可以提高铸件出品率 如何提高冒口的补缩效率 列举主要的特种冒口类型 说明特种冒口补缩效率提高的原理 要提高铸件的补缩效率 最有效的途径是 提高冒口中金属液的补缩压力 在不增加冒口重量甚至减少冒口重量的情况下延长冒口中金属凝固时间 特种冒口包括加压冒口 大气压力冒口 发气压力冒口 加热冒口 发热保温冒口 加氧冒口 电弧加热冒口 等 41 浇注系统按照内浇道进入型腔的位置分为哪几类 试比较顶注式和底注式浇注系统各自优缺点 1顶注式浇注系统 缺点 对铸型的冲击大 流股与空气接触面积大 金属液会产生激溅 氧化 易造成砂眼 铁豆 气孔 氧化夹渣等缺陷 优点 有利于加强凝固的顺序性和顶部冒口对铸件的补缩 可以减少轴向缩松的倾向及冒口的体积 金属液从顶部充填型腔易于充满 对薄壁铸件可减少浇不足 冷隔等缺陷 浇注系统的结构可以简单而紧凑 便于造型 金属的消耗量也少 适用于结构比较简单而且高度不大的薄壁铸件 以及致密性要求高 需用顶部冒口补缩的中小型厚壁铸件 2底注式浇注系统 优点 充型平稳 不会产生激溅 铁豆 型腔中的气体易于排除 金属氧化少 同时型腔中液面升高后可使横浇道较快充满 较好挡渣 缺点 1 底注式的高温金属液从底部进入型腔中所造成的温差与靠重力补缩的顺序相反 所以对补缩不利 当铸件较高时更加明显 2 充型上升平稳 当铸件较高时 金属液在上升过程中长时间与空气接触 表面容易形成氧化皮 这会妨碍金属液内的气体排出 影响铸件的表面质量 因此 底注式浇注系统主要适合于高度不大 结构复杂的铸件 3中间注入浇注系统4阶梯式浇注系统42 在浇注系统设计过程中 为何要核算金属液在型腔内的上升速度 浇注时间等 浇注速度可以在一定程度上控制铸型和铸件各部分的温差 应根据铸件结构复杂程度 合金性质和铸型类别等方面确定快浇 慢浇或正常浇注 对于薄壁复杂件 具有大平面的铸件