铸造复习题-全套题目+正确答案.doc

铸造工程基础第一、第二章课外作业1、 试叙铸造生产的基本过程答：有两个基本过程：充填铸型和冷却凝固。这两个基本过程可在重力场或其它力的作用下完成。充填铸型 ( 亦称浇注 ) 主要是一种运动速度变化的机械过程 , 冷却凝固则为结晶和组织变化的热量传递过程。2、 铸造（成形方法）有几种类型？答：有普通砂型铸造 、熔模精密铸造 、压力铸造 、差压铸造、离心铸造、挤压铸造 、金属型铸造 3、 何谓型砂、芯砂、面砂、背砂、湿型、干型、表面干型？答：型砂由原砂、粘结剂、附加物及水配制而成，用于制造铸型的砂子。芯砂由原砂、粘结剂、附加物及水配制而成，用于制造型芯的砂子。面砂特殊配制的在造型时铺覆在模样表面上构成型腔表面层的型砂。背砂在模样上覆盖在面砂背后，填充砂箱用的型砂。湿型不经烘干的粘土砂铸型称为湿型。（主要用于中、小件，成本低，易于实现机械化和自动化生产）干型烘干后的粘土砂铸型称为干型。（主要用于大件,重要件,成本高）表面干型只烘干表面一层（一般510mm，大件20mm以上），可用于中大型件，成本介于干型与湿型之间。4、根据使用的粘结剂不同，常用的型（芯）砂有那些类型？其中那一类型（芯）砂使用最广？答：常用的型（芯）砂有粘土型砂（用粘土作粘结剂）、水玻璃型砂（用水玻璃作粘结剂）、植物油型砂（用植物油作粘结剂）、合脂型砂（用合脂作粘结剂）、树脂自硬型砂（用树脂作粘结剂）。其中粘土型砂使用最广，目前用于造型的型砂，绝大部份是粘土型砂，至于水玻璃砂、植物油砂、合脂砂、树脂砂等，一般只用于制造型芯以及有特殊要求的铸型。 5、石英砂由那几种矿物组成？其耐火度主要由那一种矿物决定？答：组成：石英、长石、云母、铁的氧化物、硫化物和碱金属氧化物; 石英砂的耐火度主要取决于Sio2的含量，欲使石英砂耐火度高，其Sio2的含量应尽可能高，而长石和云母应控制在较低的范围内。6、 石英质原砂的基本技术要求有那些？答：（1）含泥量尽可能低（含泥量高，透气性差，铸件易产生气孔及浇不足等缺陷，且耗费粘结剂多）（2）颗粒度均匀（3）Sio2含量高（Sio2含量愈高，耐火度愈高）（4）应为较均匀的单粒砂 7、何谓普通粘土？何谓膨润土？它们性能上有何差别？为什么？各使用在什么场合？答：粘土是岩石经过长期风化作用分解和沉积而成。由高岭石和蒙脱石组成。普通粘土主要含高岭石类矿物，用符号N表示。；膨润土主要含蒙脱石类矿物，用符号P表示。粘洁性：膨润土 普通粘土耐火度：普通粘土 膨润土 。单位晶层结构的不同是导致它们性能差异的主要原因。 粘土砂湿型和粘土砂表面干型一般选用膨润土。粘土砂干型一般选用普通粘土。或者根据需要，搭配使用。8、 何谓钠水玻璃模数？试叙钠水玻璃模数调整的原理。（要求写出化学反应式）答：模数（M）是指钠水玻璃中SiO2和Na2O的质量分数比值，它表明水玻璃中SiO2和Na2O的相对含量关系。Si(OH)4+2NaOHNa2OSiO2H2O+2H2O 降低模数：加入适量的NaOH水溶液，即增加钠水玻璃中Na2O的含量。提高模数：加入适量的盐酸（HCL）或氯化铵（NH4CL）水溶液，使之与钠水玻璃中的Na2O发生中和发应，钠水玻璃中Na2O的含量就减少了。9、试叙CO2钠水玻璃砂的硬化机理。用钠水玻璃作粘结剂，通过吹入CO2使钠水玻璃硬化。从化学反应式:Na2OMSiO2nH2O+CO2MSiOXH2O+ (n-x)H2O+Na2CO3+Q（放热）可见，由于钠水玻璃溶液中本身存在着水解反应，反应生成NaOH，往钠水玻璃砂中通入CO2气体，由于CO2是酸性氧化物，CO2就与水解产物NaOH作用生成盐和水，不断地将NaOH移去，钠水玻璃的水解反应就不断地进行，生成更多的硅酸分子，硅酸分子间不断失水缩合，就形成了硅酸溶胶。10、 铸造生产上使用的有机粘结剂分为那几类？答：分为天然植物类、石油、化工、化工副产品类、合成树脂类11、以有机粘结剂配制的芯砂有何特点？硬化前芯砂具有良好的流动性，便于紧实并获得轮廊清晰的形状，硬化后使砂芯具有较高的干强度，在受金属液高温作用后，有机物燃烧，使砂芯的高温强度和残留强度大大降低，表现出良好的退让性和出砂性，燃烧时产生的CO，H2等还原性气体，能有效地防止铸件粘砂，使铸件表面光洁。12、制造壳型主要用什么方法？制造壳芯主要用什么方法？答：壳型制造法：翻斗法;壳芯制造法：吹砂法13、覆膜砂混制工艺主要有那三种方法？各种方法的特点如何？答：覆膜砂混制工艺主要有冷法、温法、热法三种冷法混制工艺树脂加入量多，有机溶剂消耗量大，混砂时间长，各批型砂性能不一，成本高，目前已基本不采用此法 。温法混制工艺介于冷法与热法之间，一般用于小批量生产。热法混制工艺 不消耗溶剂，树脂加入量较少，成本较低，生产率高，适用于大批大量生产。 14、何谓热（温）芯盒制芯法？热（温）芯盒制芯工艺是在原砂中加入适量的树脂和催化剂，将混制好的树脂砂用射芯机射入加热的金属芯盒中，在芯盒的热作用下树脂与催化剂反应而硬化。这样经过几秒到1分钟左右的时间，即可造出砂芯。 15、自硬冷芯盒法、气硬冷芯盒法与热芯盒法相比，有那些特点？自硬冷芯盒法的优点： （1）铸件尺寸精度高 （2）无需加热硬化，节约能源 （3）由于所需粘结剂质量分数少，故降低了成本 （4）劳动强度低，便于实现机械化 （5）旧砂可再生 壳芯法、热芯盒法，这两种造芯方法的主要缺点是：能耗高、芯盒结构复杂，芯盒制造时间长、成本高。此外，制芯过程条件恶劣（高温、有刺激气味），因此这两种制芯方法的应用受到了一定的限制。自硬冷芯盒法虽然克服了上述缺点，但这种方法硬化时间较长，生产率低。气硬冷芯盒法由于通入相应的气体，加速了树脂粘结剂的硬化，因此是一种适宜于高效大批量生产的造芯方法。16、气化模铸造的实质及特点是什么？气化模铸造的实质及特点：采用泡沫聚苯乙烯模样代替普通模样，造好型后不取出模样就浇入金属液，在灼热液体金属的热作用下，泡沫塑料模气化、燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置，冷却凝固后即可获得所需要的铸件。（1）铸件尺寸精度较高；（2）增大了设计铸件的自由度；（3）简化了生产工序，提高了生产率；（4）减少材料消耗，降低了成本。不足之处是模样易变形，浇注时产生大量烟气，影响环境卫生，铸件较复杂时，易出现皱皮等缺陷。 17、试叙气化模涂料的组成。由耐火粉料、粘结剂、稠化触变剂、表面活性剂等组成18试叙熔模铸造的工艺过程。答：零件图压型设计及制造压制熔模及浇口熔模组合浸涂料及撒砂型壳硬化及干燥熔失熔模（脱蜡）型壳熔烧浇 注 19、试叙熔模模料的种类及组成。答：1、蜡基模料：组成：石蜡50%+硬脂酸50%（广泛使用）2、松香基模料（用于尺寸精度和表面质量要求高的产品）组成：松香、川蜡、地蜡、聚乙烯等。3、填料模料：在蜡基或松香基模料中加入充填材料即为填料模料。加入充填材料的目的主要是为了改善蜡模的性能，如减少收缩，减少变形等。（常用的固体粉末充填料有：聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙稀醇、合成树脂、橡胶、尿素、炭黑等）4、水溶性模料（主要用以制作型芯）常用的水溶性模料有：尿素、硝酸盐、硫酸盐等。5、系列配合模料： 由专业模料厂专门生产的模料20、熔模铸造中型壳干燥及硬化的目的是什么？答：干燥目的是为了使型壳层中高分子聚合物（硅 酸胶体）缓慢地转变为紧固的状态，从而将粒、粉状材料结成一个整体。硬化的作用是快速地使硅酸胶体转变。 第3章课外作业1、铸造工艺设计的主要内容包括那些？应遵循那些原则？答：铸造工艺设计的主要内容有:1 、铸造工艺方法的选择2 、浇注位置的选择3 、分型面的选择4 、型芯设计原则:1、铸件应有合适的壁厚,且壁厚均匀2、铸件壁的联结应当逐渐过渡3、合适的铸造圆角4、防止铸件出现裂纹和变形 2、铸钢件、灰铁件、 球墨铸铁件、轻合金、锡青铜、磷青铜、铝青铜浇注系统各有那些特点？答：铸钢件浇注系统特点 ：熔点高、易氧化、流动性差、收缩大 。灰铁件浇注系统特点：流动性好，不易氧化球墨铸铁件浇注系统特点: 渣多，充型过程要求流动平稳、通畅轻合金浇注系统特点:密度小、熔点低，导热系数大，化学性质活泼，易氧化、易吸气 锡青铜、磷青铜浇注系统特点: 结晶温度范围宽，易形成缩松，氧化倾向小铝青铜浇注系统特点:流动性好，体收缩大，结晶温度范围窄，易形成集中缩孔，易氧化生成氧化渣3、如下图所示的球墨铸铁件，已知浇注总重为60kg，铸件为边长为200mm的正方形，干型，直浇道高度为350mm，浇口杯高度为50mm。请计算浇注系统各组元的截面积（即直浇道、横浇道，内浇道的截面积）。已知：铸件总重量m=60kg 铸件边长=200mm H杯=50mm H直=350mm浇注时铸件高度C=200mm，内浇道以上的铸件高度P=90mm提示：（1）球墨铸铁的密度 =7.8kgcm-3（2）S1值的选择铸件种类或工艺要求大型复杂铸件高应力及大型球铁件防止侵入气孔和呛火一般灰铸铁件厚壁小件、球铁小件，防止缩孔缩松铸钢件S1值0.71.01.01.31.72.03.04.01.31.5（3）、铸铁及铸钢的流量系数值种 类铸 型 阻 力大中小湿 型铸 铁0.350.420.50铸 钢0.250.320.42干 型铸 铁0.410.480.60铸 钢0.300.380.50解：（1）S阻=（2）计算充填时间：根据=S1 *公式计算已知m=60 取=边长/2=200/2=100S1按表（2）选取，取S1=3.5；63.6（S）（3）求流量系数值按表（3）选取 =0.6（4）计算平均压头H均 已知 H杯=50mm=5cm H直 =350mm=35cm C=200mm=20cm P=90mm=9cm根据 H均=Ho P2/2C公式有： H均=Ho P2/2C=(5+35)-92/(220)=38(cm)（6）计算阻流截面积S阻据 S阻= 公式有S阻=0.00742（7）分别求出直浇道、横浇道、内浇道的截面积内浇道截面积S内：对于封闭式浇注系统，S内=S阻=0.0074cm2 选取S直：S横：S内=1：0.9：0.8的比例关系，即得： 直浇道截面积S直：S直/ S内=1/0.8 S直=1/0.8 S内=0.0093 (cm2) 横浇道截面积：S横： S横/ S内= 0.9/0.8 S横=0.9/0.8 S内=0.0083 (cm2)答：S内 = 0.0074(cm2) ；S横 = 0.0083(cm2) ；S直 = 0.0093(cm2). 第四章 课外作业1. 碳在铸铁中的存在形式有哪几种？答：1、固溶于金属基体2、以化合状态(Fe3C）存在。（条件是：冷却速度快）3、以结晶状态（石墨）存在。（条件是：缓慢冷却）2. 何谓碳当量？何谓共晶度？答：1）、为了定量分析如Si和P对铁碳合金相图形状的影响，将这些元素的量折算成碳的增减，称之为碳当量。2）、铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值称为共晶度。3. 何谓铸铁的一次结晶？何谓铸铁的二次结晶？答：铸铁的一次结晶是指铸铁由液态到固态的凝固结晶过程。铸铁除了一次结晶以外，还有二次结晶，铸铁凝固结束后，在固态下继续冷却到室温的过程中，铸铁的组织还要发生一系列的相变，这称为二次结晶4、以含碳量为W=2.4%,W=4.26%,W=4.49%三种合金为例（见Fe-C双重相图），在缓慢冷却的条件下，试分析它们的一次结晶过程。答：1、W=2.4%的合金为亚共晶铸铁:其结晶的第一阶段为初生奥氏体的析出，第二阶段为剩余铁水的共晶结晶。形成奥氏体和石墨组成的共晶团2、W=4.26%的合金为共晶铸铁： 只有共晶结晶，形成奥氏体和石墨组成的共晶团。3、W=4.49%的合金为过共晶铸铁：结晶的第一阶段为一次石墨的析出，第二阶段是剩余铁水的共晶结晶。形成奥氏体和石墨组成的共晶团5、 何谓孕育处理？答：在铁液中加入少量材料，促使形成结晶核心以改善金属组织和性能的方法。6、 常用的球化处理方法有那几种？答：有冲入法、压力加镁法、转包法 、型内球化法7、 铸铁常见的基体组织有那几种？答：石墨化退火铁素体为主的基体组织（F85%）（铁素体球铁，高塑性韧性）正火珠光体为主的基体组织（P85%）（珠光体球铁，高强度）等温淬火贝氏体的基体组织（超高强度，较好的塑性韧性） 8、 何谓铸铁的共析转变？答：当铸铁冷却到状态图的共析线以下，并具有一定过冷度时，即开始共析转变。过饱和的奥氏体析出共析石墨并转变为铁素体或珠光体。到底转变为铁素体呢？还是转变为珠光体呢？主要取决于铸铁的冷却速度。9试述为什么工业上使用的铝-硅合金（含Si量超过4% ）要进行变质处理。答：铸造Al-Si合金性能优越，用量极广，但当含Si量超过4% 时，它的Si相会呈粗片状或针状分布，影响到合金的机械性能，通常，抗拉强度b不超过140MPa，延伸率小于3因此需要进行变质处理，提高其机械性能。10 铸造铝合金如何分类？答1.铸造铝硅合金2.铸造铝铜合金3. 铸造铝镁合金4. 铸造铝锌合金11 铸造铜合金如何分类？答：（一）铸造青铜 包括：1. 铸造锡青铜2. 铸造铝青铜3. 铸造铅青铜（二）铸造黄铜 包括：1. 铸造普通黄铜2. 铸造特殊黄铜12 含锡量对锡青铜机械性能有何影响？答：当Wsn56%时，随着含锡量的增加,抗拉强度 b增加，伸长率增加；当Wsn56%时，随着含锡量的增加,抗拉强度 b增加，伸长率降低；当Wsn 20%时，随着含锡量的增加,抗拉强度 b降低，伸长率降低13 试比较锡青铜和铝青铜的性能及应用。答：锡青铜的性能及应用：耐磨性好（有耐磨铜合金之称），在大气、海水及低浓度的碱性溶液中抗腐蚀性能极高（比纯铜、黄铜都高.但锡青铜存在枝晶间的分散性缩孔，致密性差，在高压下容易渗漏,故不宜制作气密性要求高的零件) 。常用于制作海上船舶和矿山机械的耐磨件。铝青铜的性能：(1）高的机械性能（不仅强度高，塑性也高，高于锡青铜一倍以上，与铸钢相当或超过铸钢）（2）优良的化学稳定性（比锡青铜更耐腐蚀）（3）高的致密性（锡青铜存在枝晶间的分散性缩孔，致密性差，在高压下容易渗漏）（4）由于不含锡，成本低. 14 复合材料如何定义？复合材料如何分类？金属基复合材料由什么组成？答：复合材料的定义：将两种或两种以上性质截然不同的物质加以优化组成的新材料。复合材料有很多种分类方法，如按性能分（分为常用复合材料和先进复合材料）、按用途分（分为结构复合材料和功能复合材料）、还有按基体材料分类。按基体材料分类，可分为：1.聚合物基复合材料聚合物基复合材料（以有机聚合物如热固性树脂、热塑性树脂、橡胶等为基体）2.金属基复合材料（以铝、镁、钛、钢铁等金属为基体）3.无机非金属基复合材料（以陶瓷材料如氮化物、碳化物、硼化物、硅化物等为基体） 金属基复合材料由基体和增强体两部分组成15 指出各类金属的熔炼设备是什么。答：1、铸铁：冲天炉2.铸钢 ：电弧炉，感应电炉 ，真空电炉 ，等离子炉，电渣炉 3.有色金属：电阻坩锅炉，焦炭坩锅炉 ，煤气坩锅炉，焦炭反射坩锅炉，柴油坩锅炉16 各类金属精炼的主要内容（目的）是什么？ 答：1、铸铁：脱硫 2、铸钢：脱磷，脱碳 ，脱硫，脱氧 3、