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材料成型工艺学上复习资料20132354整理第一章：金属液态成型概述1. 金属液态成型工艺特点？举例说明这些特点。优点：1 适应性强：铸造方法不受零件大小、形状和结构复杂程度的限制。重量：小到几克，大到数百吨；尺度：壁厚从0.5mm到1m左右；长度：从几毫米到十几米；材质：铸造适用于各种合金，如常用的铁碳合金、铜合金、镁合金、铝合金等。 尺寸精度：一般情况下，铸件比锻件，焊接件的尺寸精度高，更接近于零件的尺寸， 可节约大量的金属材料和加工工时。3 成本低：铸件重量在一般机械装备总重量中占比高，而成本占总成本的低。不足： 废品率较高，由于液态金属成型工艺过程涉及的工序较多，每道工序过程难以精确控制； 存在结构缺陷，液态金属成形件一般组织疏松，晶粒粗大，铸件内部有时出现缩孔、缩松、裂纹、偏析等缺陷，导致铸件的某些力学性能降低； 生产环境差，劳动强度高，对周围环境污染严重。第二章：金属液态成形工艺原理1. 液态金属充型过程有哪些水力学特点？ 多相黏性流动。液态金属中存在夹杂物（固相）和气体（气相），金属由固态转变成液态，金属键被部分破坏，原子之间仍然保持一定的结合力，因此液态金属在流动过程中有内摩擦阻力，呈现粘性流动的水利学特点。 不稳定流动。充型过程中液态金属的流速、流态在不断变化，即存在流路截面变化，流路方向变化，流路温度变化。 紊流流动。在浇注系统中，即使 D 很小（如取 0.4 cm），在保证充型的最低流速下，其雷诺数也大于Re临。所以：金属液在浇注系统中的流动为 紊流流动。又由于浇注系统流路回转，使紊流程度加重。 （非封闭流动）在“多孔管”流动。浇注系统及铸型的型腔都具有一定的透气性，充型过程中金属液体就像在“多孔管”中流动2. 液态金属充型过程水力学计算的重要性和主要依据是什么？重要性：保证液态金属充型过程中内浇道截面具有一定的流速，使金属液能充满型腔，是合理设计浇注系统的依据。（浇注系统的设计过程就是水力学计算的过程）主要依据：伯努利方程（能量守恒方程），奥赞公式。3. 奥赞公式的意义和成立条件公式为F内=mt2gH均其中F内内浇道的截面积； m充填铸型所需金属液的质量； 金属液密度； 流量系数； t填充时间； H均充型过程平均静压头；意义：是浇注系统计算的基本公式，反应了以上几个变量之间的关系，为合理设计浇注系统提供了依据。成立条件：A. 浇注系统为充满流动：封闭式浇注系统；对于开放式的型腔液面要淹过内浇道。 B. 浇口杯液面保持不变。 C. 型腔内压力与外界相同，即砂型透气性要好，有排气孔4.什么是液态金属充型能力,它与液态金属的流动性有什么区别与联系?液态金属的充型能力：液态金属充满铸型的型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。区别与联系：流动性是合金及金属的流动能力，是决定液态金属充型能力的内因，起主导作用，即 流动性是充型能力的量度； 液态金属的充型能力不仅受流动性的影响，铸型性质、浇注条件、铸型（件）结构等 都会影响金属液的充型能力。如何测量流动性：以螺旋形流动性试样的长度来衡量。5.说明液态金属充型过程停止流动机理是什么？ 对于纯金属，共晶合金或结晶温度范围很窄的合金，流动过程中间卡住。它们的结晶特点是在一定的温度点开始凝固，当具有一定的过热度的液态金属在管道中流动时，靠近管壁的液态金属首先达到凝固温度并开始在管壁上凝固，一般是以柱状晶从管壁向里推进，而中心的过热液态金属可以继续向前流动，而且能够全部或部分地熔化正在生长的柱状晶，当流动的液态金属的过热度散失殆尽，柱状晶一直生长到中心，液态金属因流动前端的后部被堵塞而停止流动。 宽结晶温度范围合金，流动过程前端阻塞。结晶特点是在一定的温度范围内开始凝固。具有一定过热度的液态金属在管道中流动，不断接触管壁的液态金属前端首先达到凝固温度，并开始有部分的固相以枝晶析出。此时液态金属中虽然有部分固相，但还可以继续向前流动，但流动阻力越来越大，流动速度逐渐减慢。当液态金属前端区域的固相析出量在15-20%左右时，在流动的前端被堵塞而停止流动。（所以用结晶温度较宽的合金铸造时，应适当提高浇注温度，对液态金属进行净化处理，改善铸型条件，才能获得表面质量好的铸件）（所以结论是：纯金属、共晶合金的流动时间相对较长，流动性好，充型能力强；结晶温度范围较宽的合金流动时间相对较短，流动性差，充型能力弱。）影响停止流动/充型能力的因素: 合金本身性能、铸型条件、浇注工艺。（提高充型能力的）措施：合金方面：选择共晶或结晶温度范围窄的合金，提高液态金属的纯净度。 铸型方面：刷保温涂料。 浇注工艺：适当提高浇注温度，调整浇注位置，提高浇注压头。6.金属凝固动态曲线意义是什么？定义：根据凝固体断面各位置的温度与时间的关系曲线，在位置与时间的坐标图上绘制成的凝固体典型温 度的连线图称为凝固动态曲线。如何获得：在凝固体断面间隔一定距离放置热电偶，由仪器直接记录Tt曲线，将其投影到位置时间图中，将不同位置、不同时间达到同一温度的各点连接起来，即得凝固动态曲线。意义：根据凝固动态曲线，可以推断凝固体断面不同时刻的凝固状态和凝固区的宽窄（范围），由凝固区的宽窄可判断断面的凝固方式，不同的凝固方式对铸件组织状态和缺陷产生有直接影响。 由凝固动态曲线，可以确定某一位置。在某一时刻处于哪个相区（L相区，L-S相区，S 相区），从而合理制定浇注工艺。课后附题：金属液态成形方法中，哪种方法生产的铸件尺寸精度高？哪种方法生产的铸件产量最大？答：压力铸造（有色金属）和熔模铸造（钢）尺寸精度最高；砂型成形生产的铸件产量最大。7金属凝固方式有哪几种，影响金属凝固动态曲线的因素是什么？由结晶过程的固液两相区的尺度范围来决定，有逐层凝固方式。体积凝固方式。中间凝固方式。影响金属凝固动态曲线的因素： 金属本身的凝固特点。凝固温度范围（液相线和固相线之间的温度差），这是金属或合金的成分决定的。 外界条件。凝固体断面的温度分布及随时间的变化情况。这由合金的热物理性能、铸型（或结晶器）的热物理性能及其冷却强度、凝固体尺寸和结构所决定。对铸件凝固质量的影响： 逐层凝固方式：流动性能好，易获得健全的凝固体，液体补缩性好，凝固体组织致密，形成集中缩孔倾向大（可用冒口消除），热裂倾向小。气孔倾向小，应力大，宏观偏析严重。 体积凝固方式：流动性能不好，不易获得健全的凝固体，液体补缩性不好，凝固体组织不致密，集中缩孔倾向小，热裂倾向大，气孔倾向大，应力小，宏观偏析不严重。 中间凝固方式：介于两者之间。第三章：金属液态砂型成形工艺1. 砂型铸造时，铸件铸型界面存在哪些作用，这些作用对铸件质量（表面、内部、尺寸） 的影响？热作用传热、传质。在金属和砂型间有热交换、水分和气体迁移、砂型膨胀。铸件容易产生夹砂结疤缺陷。机械作用冲击、冲刷、静压力。如果砂型表层强度不够，金属液将冲坏型壁，使铸件产生表面缺陷；如果砂型整体强度不够，型壁在金属液静压力作用下发生移动，铸件产生尺寸误差缺陷（胀箱、肥大）。化学和物理化学作用造型材料本身、造型材料与液态金属发生化学和物理化学反应。造型材料自身的分解和化学反应，可改变界面气氛和压力，铸件产生气孔缺陷；金属液与造型材料起化学和物化反应，使铸件产生粘砂、表面成分改变、气孔等缺陷。2. 湿砂型在浇注金属时会发生何种现象，这些现象对砂型有何影响，对铸件质量有何影响？答：水分迁移、砂型膨胀、产生气体、化学反应。影响：水分迁移：在液态金属热作用下，界面处的水分向铸型内部迁移，使砂型形成干砂区、水分饱和凝聚区、水分未饱和凝聚区、正常区4个区域，其中干砂区含水几乎为0，但强度很高；水分饱和凝聚区含水量很多，但强度很低：当水分饱和凝聚区抗压强度低时，会使干砂区向砂型内部移动形成铸件的胀砂缺陷；当水分饱和凝聚区抗拉强度低时，干砂区易脱离进入金属液中，形成夹砂结疤。砂型膨胀：在液态金属热作用下，砂型内外温度不同，形成了温度梯度，同时使砂型各处的热膨胀量不同，干砂区温度最高，热膨胀量最大，但由于铸件与砂箱阻碍作用，使砂型内部产生热应力，砂型表面会翘起或凸起，使铸件产生鼠尾、夹砂结疤、毛翅等膨胀类缺陷。产生气体：（侵入性气体，造型材料自身分解或反应生成的气体；反应性气体，造型材料与金属液发生反应生成的气体）。浇筑时产生的气体会改变铸件砂型表面的气氛，影响铸件凝固过程和铸件质量。如氧化性气氛利于金属液向砂型中渗透，易产生粘砂缺陷，铸件表面易脱碳，而还原性气氛可防止化学粘砂，浇注时产生的大量气体还可使铸件产生气孔缺陷化学反应：对于砂型，金属氧化物与原砂、粘土反应生成硅酸铁降低型砂中有效粘土、原砂的含量，使型砂耐火度和强度降低；对于铸件，化学反应改变了其成分，同时发生化学粘砂，降低其表面质量，增大清理难度，不利于机械加工。3.三砂两孔缺陷的特点，形成机理，影响因素，防止措施。l 夹砂： 特点：型壁表面呈带状凸起后砂层破裂，但未折断 形成机理：浇筑过程中，砂型表面被加热，里外层产生温度差，产生水分迁移现象，形成了干砂区和凝聚区，由于各层的膨胀量不同，干砂区和水分饱和凝聚区将产生相对滑移的趋势，当M区的抗拉强度较低时，干砂区就会凸起导致分层，严重时砂层破裂金属液进入层间孔隙而形成夹砂缺陷 影响因素：干砂区的热应力越小，水分饱和凝聚区的抗拉强度越大，越容易产生 防止措施：造型材料方面：1.使用粒度分散的原砂，并控制起SiO2的含量2.使用Na/Ca基膨润土做粘结剂可以提高热湿拉强度3.加附加物，如煤粉，渣油4.控制型砂含水量，降低含泥量 工艺方面：1.缩短浇注时间，尽快充型2.合理设计浇注系统和浇注位置，大平面避免平浇3.排气通畅4.紧实均匀，不宜过大l 粘砂：（机械/化学粘砂） 特点：砂粒或含砂物质粘附在铸件表面难以清除 形成机理：机械粘砂：根据毛细理论，将型砂表面砂粒间的微孔看成是直径细小的毛细管，金属液 渗入微孔中便形成机械粘砂。 化学粘砂：金属氧化物渗入砂型微孔中并与砂粒起反应 影响因素：机械粘砂：1.金属液凝固时间：浇注温度越高，铸件热节越大，则金属对砂型的热作用时间越 长2.砂型特点，孔尺寸大，激冷能力越弱，蓄热量越小，发气量越小3.界面特性：金属液的表面张力及其与砂型的润湿性影响到粘砂的产生，金属液润湿砂型，则P临降低，金属易于渗入，这是表面张力越大，渗入越深4.金属液静压力：砂型某部位的金属液静压力与铸件高度和浇注位置有关，金属液静压力大的部位容易产生粘砂 化学粘砂：氧化气氛和热作用 防止措施：机械粘砂：1.缩小砂型孔隙：使用细沙或刷涂料2.缩短金属液对砂型的热作用时间：适当降低浇注温度，使用激冷材料3.加附加物改善界面润湿条件4.调整液态金属的静压力化学粘砂：1.控制氧化层，加入附加物产生还原性气氛，降低浇注温度，加入氧化铁粉等氧化剂2.控制烧结层，加入附加物不被润湿，使用非石英砂非石英质涂料l 胀砂： 特点：砂型膨胀导致铸件尺寸变大 形成机理：砂型受热膨胀，在金属液浇注凝固后，铸件依照胀的箱凝固，造成铸件尺寸变大，严重时铸件报废（当水分饱和凝聚区的抗压强度较低时会使干砂区向砂型内移动，形成胀砂缺陷） 影响因素：原砂、型砂含水量 防止措施：1选用热膨胀系数小的镁砂或锆砂2增加砂型的排气能力3适当降低砂型的含水量4紧实均匀，紧实度不宜过大l 气孔 特点：浇注时产生的大量气体未来得及排出 侵入性气孔 特点：1 数量少，体积大 2 孔壁光滑，表面氧化 3 梨形、椭圆形 形成机理：在铸件/砂型界面处，P气 P静 + P阻 + P腔时，气体就会侵入到金属液中形成气泡，随着金属液的凝固，来不及上浮的气泡就形成气孔 影响因素：1砂型的发气性、透气性 2液态金属的性质：表面张力，润湿性等 3浇注条件 防止措施：1 控制砂型的发气性减少发气物质，减低发气温度 2 增加砂型的透气性，扎气眼，设置排气道等 3 降低浇注温度l 沙孔 特点：在铸件表面或内部充塞着型砂 形成机理：1 散落砂，未清理干净或合箱搬运中出现掉砂 2 冲砂金属液的冲击或者冲刷使砂型脱落，这些砂块在金属液凝固前未 浮到冒口或积砂孔内，就会产生砂眼 影响因素：落砂、冲砂 防止措施：1 提高型砂的表面强度刷涂料，改进型砂配方2 合理设置浇注系统和冒口，采用缓流，底注式浇注系统，设置排渣冒口 3 严格执行操作规程，清理落砂4.湿砂型的型砂要求具备哪些工艺性能，这些性能对铸件质量有什么影响？工艺性能：四个基本性能：湿态强度、透气性、流动性、可塑性与韧性；一个综合性能：干湿程度。（另外还有抗夹砂结疤能力，抗粘砂能力。）对铸件质量影响： 湿态强度：如果型砂的湿态强度过低，可能造成砂型的破损，甚至塌箱，浇注时型砂表面可能被金属液 冲坏、型壁移动，使铸件产生砂眼、胀箱和跑火缺陷；如果型砂的湿态强度太高，则型砂的退让性差， 易产生裂纹，溃散性也差，使铸件落砂困难，增加了清理工作量。 透气性：如果砂型透气性差，会使铸件产生气孔、浇不足等缺陷，严重的会出现呛火；如果型砂透气性 太好，型砂微孔的尺寸较大，铸件易产生表面粗糙和粘砂缺陷。 流动性：流动性好的型砂可形成紧实度均匀、轮廓清晰、表面光洁的型腔，造型效率高。 可塑性与韧性：可塑性好的型砂，造型、起模、修型方便，铸件表面质量好。韧性好的型砂起模性好， 型砂不易损坏，型腔轮廓清晰造型效率高。 干湿程度：干湿程度过湿，铸件易产生夹砂结疤、气孔、胀砂和浇不足等缺陷；干湿程度过干，则易产 生冲砂和砂眼缺陷；所以要有一个适宜的干湿程度。5.什么叫型砂的最适宜水分，用紧实率判断型砂干湿程度有何优点，如何测定紧实率？答：将紧实率控制在最适宜干湿程度下的型砂水分称为最适宜水分。优点：紧实率对型砂的干湿程度敏感，能够真实反映型砂水分的变化，型砂水分增加，紧实率也 增大。紧实率可以反映型砂成分，型砂中泥分增加则紧实率下降。可以反映混砂效果，混砂均匀度增加则紧实率也增加。紧实率易于测试，将测试装置安装在混砂机上，实时调整水分加入量，实现型砂性能的在 线控制。测定：紧实率是指型砂被紧实前后的体积变化率紧实率=型砂被紧实的体积 型砂紧实前体积100% 紧实率是在三锤制样机上或SYY液压制样机上进行测定，按下式计算：紧实率=紧实距离h试样筒高度H100%由于标准筒高度H=100mm，所以紧实率=h%6.原砂有哪些性能，对型砂性能有何影响？性能主要包括：含泥量、颗粒组成、颗粒形貌、矿物组成和需酸量。对铸件质量的影响：含泥量：直径小于0.022mm的颗粒所占质量份额。含泥量增多，透气性下降，易产生气孔缺陷；其他条件相同时，含泥量增多，抗压强度提高；若泥分中不含黏土矿物，含泥量增多，型砂变脆，起模性变差。颗粒组成：包括两个概念：砂粒粗细程度和砂粒粗细分布的集中程度，砂粒越集中，热膨胀大，易产生膨胀类缺陷。颗粒形貌：对湿砂型而言,通常选用圆形砂,有利于粘结剂更有规则和均匀的分布,使砂粒间能形成较好的粘结膜,另一方面,圆形砂流动性好,易紧实,可得到较高湿态强度和适宜的透气性. 矿物组成:石英砂的矿物成分主要是石英,，二氧化硅含量越高，型砂的耐火度越高。需酸量：需酸值是原砂中含有的与酸反应的物质表征，需酸值高，会影响树脂砂的硬化性能和终强度。7.粘土的矿物成分，粘土矿物晶体结构的基本结构单位，膨润土的结构特点和性能。成分：各类粘土矿物主要是含水铝酸盐mAl2O3nSiO2xH2O 高岭石：Al2O32SiO22H2O 蒙脱石：Al2O34SiO2H2OnH2O基本结构单元：硅氧四面体、铝氧八面体。普通粘土（高岭石）：1:1型两层结构的粘土矿物，由一层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成；膨润土（蒙脱石）：2:1型三层结构的粘土矿物，由两层硅氧四面体，中间夹着一层铝氧八面体组成。膨润土吸水膨胀性大、加热体积变化大、粘结性大。纳基膨润土和钙基膨润土能提高型砂韧性和抗夹砂结疤能力，钙基膨润土还可以使型砂易混碾、流动性好、溃散性好。8.湿砂型的型砂含有哪些成分，回用砂中为什么要加入新砂、黏土和煤粉？l 成分：有效黏土、有效煤粉、有害成分、泥分。l 对型砂性能、铸件质量影响：有效黏土：有效黏土含量过高，型砂流动性下降，砂型紧实不均匀；有效黏土含量不足，砂型强度降低，铸件易产生冲砂、夹砂结疤缺陷。有效煤粉：有效煤粉含量主要影响粘砂、夹砂结疤的防止效果，含量太少时效果不明显。有害成分：包括失效黏土、煤粉残焦和灰分等。有害成分降低型砂强度、透气性，造成砂粒鲕化，导致型砂耐火度下降，粘砂倾向增大；但同时砂型可塑性增加，夹砂结疤倾向减小。泥分：包括型砂中的有效黏土，有效煤粉，有害成分以及原砂中的泥分。含泥量高，型砂的透气性和耐火性下降；含水量增加，将增加铸件产生气孔和粘砂缺陷的倾向。含泥量低，表明型砂中的有效黏土和有效煤粉量少，型砂的强度下降，增加铸件产生夹砂结疤和砂眼缺陷的倾向。l 砂型经过浇注，型腔的表面层受到金属液的强烈热作用，型砂成分将发生变化，如黏土和煤粉的烧损、泥分的增加等。所以回用砂中要补加一定量的新砂、黏土和煤粉，以保证型砂性能不变，也就是要控制型砂的成分。另外，补加一定量新砂可以防止砂粒过度鲕化。9.酸催化剂树脂自硬砂有何特点，使用何种树脂和催化剂，如何控制自硬砂的硬化速度和硬化强度？（此题要求记下硬化曲线，并能自己理解说出来）l 特点：型（芯）砂常温固化，无需加热，节省能源， 可使用塑料模、木模；型（芯）砂强度高，溃散性好；即可造型，又能制芯；铸件尺寸精度高，表面质量好；对原砂质量要求高，树脂、固化剂价格高；旧砂可再生回用，利于降低成本；型砂性能对环境（温度、湿度）敏感；特别适合单件小批中大铸件的生产。 l 树脂：呋喃树脂、热固性酚醛树脂。（根据呋喃树脂的多少，分为无氮呋喃树脂、低氮呋喃树脂、中氮呋喃树脂和高氮呋喃树脂。 ） l 催化剂：硫酸乙酯、苯磺酸、对甲苯磺酸、磷酸等显性催化剂。（合理选择催化剂，催化剂的酸性越强，树脂砂的硬化反应越快，终强度越低。）l 从以下方面控制自硬砂的硬化速度和硬化强度(1) 原砂的性能:原砂需干、净、圆、需酸值低，可以在保证硬化速度的前提下，有较高的硬化强度。(2) 树脂和催化剂:树脂含N量不同，其高温性能也不同，树脂的黏度不同会影响硬化过程，催化剂的酸性越强，硬化反应越快，但终强度也越低，催化剂加入量不足，硬化慢，强度低; 过高又会使树脂膜焦化，强度明显下降。(3)环境的温度和湿度:温度高硬化反应快，强度不高;湿度高，反应慢。(4)根据硬化特性曲线，希望可使用时间较长，起模时间要短，t3/t5越大越好。 所以要合理选择原砂,加入适量树脂和适合的催化剂及用量，在环境温度和湿度适宜时尽量缩减混砂时间，从而控制硬化速度和硬化强度。10.说明夹砂结疤产生的机理及主要防止措施。产生机理:浇注过程中，砂型表面被金属液烘烤加热(主要是热辐射)，使砂型产生温度差，产生水分迁移现象，形成了干砂区和水分饱和凝聚区。由于砂型里外层温度不同而使各层的膨胀量不同，当干砂区膨胀受阻时就形成较大的热压应力。在这种情况下，干砂区和水分饱和凝聚区将产生相对滑移的趋势，当水分饱和凝聚区的抗拉强度较低时，干砂区就会凸起导致分层，严重时砂层破裂，金属液进入层间空隙形成夹砂缺陷，如果金属液将凸起的砂层冲断，在砂层折断部位就形成结疤缺陷。l 主要防止措施:造型材料方面:(l)使用粒度分散的原砂，并控制起SiO2的含量;(2)使用Na/Ca基膨润土做粘结剂可以提高热湿拉强度:(3)加附加物，如煤粉，渣油; (4)控制型砂含水量，降低含泥量。工艺方面:(1)缩短浇注时间，尽快充型: (2)合理设计浇注系统和浇注位置，大平面避免平浇 (3)排气通畅; (4)紧实均匀，不宜过大。11.侵入性气孔的形成条件是什么？防止侵入性气孔产生的措施有哪些？l 形成条件：在铸件/砂型界面处，P气 P静 + P阻 + P腔，气体就会侵入到金属液中形成气泡，随着金属液的凝固，来不及上浮的气泡就会形成气泡。l 防止措施：1.控制砂型的发气性，如减少造型材料中的发气物质，使用发气速度慢、发气温度高的 造型材料。 2.增加砂型的透气性，如扎气眼，设置排气道，使用透气性好的背砂等. 3.降低浇注温度。 P气 铸件/砂型截面处气泡（气核）的压力； P静 界面处气泡（气核）位置的液态金属静压力，P静=gh; P阻 气泡（气核）进入液态金属中的阻力，P阻=2r, 为液态金属表面张力，r 为气泡（气核）半径 P腔 型腔中金属液面压力，当型腔与外界相通时为大气压12.什么叫机械粘砂、化学粘砂？形成机理和影响因素是什么？ 机械粘砂:金属渗入砂型微孔中，将砂粒钩联下来。l 形成机理:根据毛细理论，将型砂表面砂粒间的微孔看成是直径细小的毛细管，金属液 渗入微孔中便形成机械粘砂。l 渗入条件:P金 P临=P气-P腔-2cosrl 影响因素1) 金属液凝固时间。浇注温度越高，铸件热节越大,则金属对砂型的热作用时间越长2) 砂型特点。孔尺寸大，激冷能力越弱.蓄热量越小，发气量越小3) 界面特性。金属液的表面张力及其与砂型的润湿性影响到粘砂的产生.金属液润湿砂型，则P临降低，金属易于渗入，这时表面张力越大，渗入越深。4) 金属液静压力。砂型某部分的金属液静压力与铸件高度和浇注位置有关，金属液静压力大的部位容易产生粘砂。 化学粘砂:金属氧化物渗入砂型微孔中并与砂粒起反应l 形成机理:化学粘砂的形成包括两部分：1.粘砂层的形成；2.粘砂层与铸件的结合 。 高温氧化生成的氧化铁构成粘砂层中的金属氧化层，硅酸铁等低熔点化合物构成了粘砂层中的烧结层。粘砂层的结合部位有两处：铸件与氧化层，氧化层与烧结层。l 影响因素：氧化气氛和热作用。第四章：金属液态成型特种工艺1.连铸坯的凝固过程有何特点？电磁搅拌技术对连铸坯质量有什么主要影响？特点：钢液表面有保护渣，主要通过结晶器散热；结晶器上部有渣膜（润滑膜）保护，不与钢液直接接触。结晶器下部已凝固成壳，中间有气隙；钢坯内部有很深的液心；铸坯断面多为向心柱状晶。结晶器采用电磁搅拌：促进钢水的运动，加速结晶器内外传热，消除了初生坯壳局部生长不均匀的现象，并促进夹杂物上浮，防止裂纹、凹陷等缺陷的产生，对连铸坯的表面及皮下质量有着良好的作用。而且还可以提高铸坯等轴晶率和减轻铸坯的中心偏析 二冷段采用电磁搅拌：凝固界面前沿钢水运动快，这种强烈的运动冲刷使枝晶的生长受到抑制，因此由于冷却不均匀形成的枝晶快速生长搭桥现象消除了，“小铸锭”现象也随之消除，内部缩孔缩松偏析也就不存在了 凝固末端电磁搅拌：可以改善大方坯中心区域的V形偏析和中心缩松。总之，在电磁搅拌作用下，无论是结晶器内，二冷区及二冷末端，都起了促进铸坯内钢液流动的作用，因此加强了铸坯的热交换，使传热和传质发生了很大变化，使凝固的最终组织的得到了改善。2.连铸坯的主要缺陷有哪几种类型？影响连铸坯表面和内部质量的因素是什么？有何防止措施？表面缺陷。包括裂纹、气孔、夹渣、震痕、凹陷和成分偏析；内部缺陷。包括裂纹、气孔、夹渣、中心缩孔和中心缩松、成分偏析。表面：（表面缺陷主要考虑结晶器内）结晶器的传热性、结晶器的振动、保护渣等状态，结晶器的倒锥度、 钢水在结晶器内形成初凝固壳的状态是决定铸坯表面质量的关键；内部：（内部缺陷主要考虑结晶器外）特别是二冷段的工序，如强烈的水冷作用，弯曲、矫直或辊子压力的 作用措施：（结晶器、保护渣、电磁搅拌 连铸工艺（浇钢温度、拉坯速度、二冷强度和均匀性）A.提高表面质量：控制结晶器的传热，使初凝固壳均匀； 控制结晶器的振动，采用小幅高频振动；使用性能好的保护渣； 优化结晶器结构；采用电磁搅拌； 采用软接触电磁连铸。B.提高内部质量：控制二冷段的传热，使铸坯均匀凝固，提高等轴晶率；降低浇钢的过热度；使用性能好的保护渣，防止钢水二次氧化和污染；控制拉速，保证连铸机正常运行；电磁搅拌（二冷段和末端区）。3.金属型铸造有何优越性，为什么金属型铸造未能广泛取代砂型铸造？优点：铸件机械性能比砂型铸件高，抗蚀性能和硬度亦显著提高。这是由于铸件在凝固时冷却速度快，铸件表层结晶组织致密；铸件的精度和表面粗糙度等级比砂型铸件高，质量和尺寸稳定；铸件的工艺出品率高，一般可节约金属液153%。；节省造型材料，减轻环境污染，改善劳动条件；生产效率高，容易实现机械化和自动化；金属型铸造的工序简单，使铸件产生铸造缺陷的因素减少。缺点：金属型制造复杂，成本高；金属型不透气，激冷能力强，容易产生铸件浇不足、铸铁件白口等缺陷；金属型无退让性，阻碍铸件收缩；工艺过程需要严格控制。金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度、铸件在铸型中的凝固时间及使用的涂料等，对铸件质量的影响非常敏感；金属型铸造生产的铸件结构、重量、尺寸等受到限制。存在充型能力和模具寿命问题。4.为什么用金属型生产铸铁件时常出现白口组织，该如何预防？（提高充型能力的问题）答：金属型激冷能力强，金属液冷却速度过快。以碳化物形式析出,而不是石墨,故形成白口。预防：降低冷却速度。刷涂料和保温材料、提高铸型温度； 适当提高浇注温度、提高浇注压力； 提高金属液纯净度。5.说明快速成形技术的基本原理。快速成形技术融合了哪些现代技术和学科？原理：三维模型，二维分解；二维造型，三维组合。 对于一个新的概念设计或是产品原型，任何三维零件都可看成是许多二维平面沿某一坐标方向叠加而成，因此可先将CAD系统内三维实体模型离散成一系列平面几何信息，再采用粘接、熔结、聚合作用或化学反应