2025年铸造工（高级技师）工艺设计考试试卷

2025年铸造工（高级技师）工艺设计考试试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、填空题（每空2分，共20分）要求：请根据所学知识，将正确答案填入横线处。填错、不填或填满的，均不得分。1.铸造工艺设计时，必须充分考虑铸件的结构工艺性，以保证铸件能够顺利从模具中取出，并且尽量减少_应力集中_和_变形_，这样才能保证铸件的质量和性能。2.在铸造工艺设计中，常用的浇注系统形式有_主浇道_、_横浇道_、_内浇道_和_冒口_，它们的作用是确保液态金属能够平稳、均匀地填充到铸型型腔中，避免产生_气孔_和_冷隔_等缺陷。3.铸造收缩是指液态金属在冷却过程中体积减小的现象，主要包括_液态收缩_、_凝固收缩_和_固态收缩_，这些收缩会导致铸件产生_缩孔_、_缩松_和_翘曲_等缺陷，因此在工艺设计时必须进行合理的补偿。4.铸造合金的流动性是指液态金属在重力或压力作用下充型能力的强弱，流动性好的合金有利于形成_完整_的铸件，避免产生_浇不足_和_冷隔_等缺陷，而流动性差的合金则需要采用_高压浇注_或_加压浇注_等工艺措施。5.铸造工艺设计时，必须充分考虑铸件的结构工艺性，以保证铸件能够顺利从模具中取出，并且尽量减少_应力集中_和_变形_，这样才能保证铸件的质量和性能。二、选择题（每题2分，共20分）要求：请根据所学知识，在每小题的四个选项中，选择一个最符合题意的答案，并将正确选项的字母填入括号内。选错、多选、少选或未选的，均不得分。1.下列哪种缺陷是由于液态金属在冷却过程中体积收缩不均匀导致的？（）A.气孔B.冷隔C.缩孔D.裂纹2.在铸造工艺设计中，常用的浇注系统形式中，哪一种是直接将液态金属引入型腔的通道？（）A.主浇道B.横浇道C.内浇道D.冒口3.下列哪种合金的流动性最好，最适合用于薄壁铸件的铸造？（）A.灰铸铁B.可锻铸铁C.铝合金D.铜合金4.在铸造工艺设计中，为了减少铸件的变形，通常采用哪种措施？（）A.增加铸件的壁厚B.减少铸件的壁厚C.增加铸件的冷却速度D.减少铸件的冷却速度5.下列哪种缺陷是由于液态金属在浇注过程中未完全填充型腔导致的？（）A.气孔B.冷隔C.浇不足D.裂纹6.在铸造工艺设计中，常用的冒口的作用是什么？（）A.浇注液态金属B.排除型腔中的气体C.补偿铸件的收缩D.减少铸件的应力集中7.下列哪种缺陷是由于液态金属在冷却过程中产生应力集中导致的？（）A.气孔B.冷隔C.裂纹D.缩松8.在铸造工艺设计中，为了提高铸件的流动性，通常采用哪种措施？（）A.增加铸件的壁厚B.减少铸件的壁厚C.增加铸件的冷却速度D.减少铸件的冷却速度9.下列哪种缺陷是由于铸件在冷却过程中产生不均匀收缩导致的？（）A.气孔B.冷隔C.缩孔D.翘曲10.在铸造工艺设计中，常用的型芯的作用是什么？（）A.浇注液态金属B.排除型腔中的气体C.形成铸件的内部结构D.减少铸件的应力集中三、判断题（每题2分，共20分）要求：请根据所学知识，判断下列说法的正误，正确的填“√”，错误的填“×”。1.铸造工艺设计时，铸件的结构越复杂，越容易产生缺陷，因此在设计时应尽量简化结构。（）2.浇注系统的设计不合理会导致铸件产生气孔、缩孔、冷隔等缺陷，因此浇注系统的设计是铸造工艺设计中最关键的部分。（）3.铸造合金的收缩率越小，铸件越容易产生变形和开裂。（）4.在铸造工艺设计中，冒口的主要作用是排除型腔中的气体，而不是补偿铸件的收缩。（）5.铸件的冷却速度越快，铸件的强度越高，因此应尽量加快铸件的冷却速度。（）6.型芯的主要作用是形成铸件的内部结构，因此型芯的设计对铸件的质量影响不大。（）7.铸造工艺设计时，应尽量采用高压浇注，以提高铸件的流动性。（）8.铸件的应力集中会导致铸件产生裂纹，因此在设计时应尽量减少应力集中。（）9.铸造收缩是指液态金属在冷却过程中体积减小的现象，主要包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩。（）10.铸造工艺设计时，应充分考虑铸件的使用环境，以确保铸件的使用性能。（）四、简答题（每题5分，共25分）要求：请根据所学知识，简要回答下列问题。1.简述铸造工艺设计中，如何减少铸件的变形？在铸造工艺设计中，减少铸件的变形可以从以下几个方面入手：首先，优化铸件的结构设计，尽量简化结构，减少壁厚差和截面变化，以减小铸件内部的应力集中；其次，合理安排浇注系统和冒口的位置，确保液态金属能够均匀地充型，并尽量减少液态金属在型腔中的流动速度，以减小液态金属对铸件产生的冲击力；此外，可以采用分段冷却的方法，即先快速冷却铸件的表层，再逐渐冷却内部，以减小铸件的收缩应力；最后，还可以采用预应力技术，即在铸件冷却前对铸件施加一定的预应力，以抵消铸件冷却时产生的应力，从而减少铸件的变形。2.简述铸造工艺设计中，如何提高铸件的流动性？在铸造工艺设计中，提高铸件的流动性可以从以下几个方面入手：首先，选择流动性好的铸造合金，例如铝合金、镁合金等；其次，优化浇注系统的设计，采用合适的浇注系统形式，例如采用横浇道和内浇道，以减小液态金属在浇注过程中的阻力；此外，可以提高浇注温度，但要注意控制浇注温度，过高或过低的浇注温度都会影响铸件的流动性；还可以采用高压浇注或加压浇注的方法，以提高液态金属的充型能力；最后，可以采用真空吸铸或离心铸造等方法，以进一步改善液态金属的流动性。3.简述铸造工艺设计中，冒口的作用是什么？在铸造工艺设计中，冒口的主要作用是补偿铸件的收缩，即通过冒口吸收液态金属在冷却过程中产生的收缩量，以防止铸件产生缩孔、缩松等缺陷；此外，冒口还可以排除型腔中的气体，以防止铸件产生气孔等缺陷；此外，冒口还可以起到调节铸件冷却速度的作用，即通过冒口的存在，可以使铸件的冷却速度逐渐降低，从而减少铸件的变形和应力集中；最后，冒口还可以作为后续加工的基准，即可以作为铸件加工时的定位基准，以提高加工效率。4.简述铸造工艺设计中，型芯的作用是什么？在铸造工艺设计中，型芯的主要作用是形成铸件的内部结构，即通过型芯可以形成铸件的空腔或孔洞，以满足铸件的使用要求；此外，型芯还可以提高铸件的尺寸精度，即通过型芯可以保证铸件的内部尺寸精度；此外，型芯还可以提高铸件的强度和刚度，即通过型芯可以增加铸件的内部支撑，从而提高铸件的强度和刚度；最后，型芯还可以提高铸件的表面质量，即通过型芯可以保证铸件内部结构的表面质量。5.简述铸造工艺设计中，如何减少铸件的应力集中？在铸造工艺设计中，减少铸件的应力集中可以从以下几个方面入手：首先，优化铸件的结构设计，尽量简化结构，减少壁厚差和截面变化，以减小铸件内部的应力集中；其次，合理安排浇注系统和冒口的位置，确保液态金属能够均匀地充型，并尽量减少液态金属在型腔中的流动速度，以减小液态金属对铸件产生的冲击力；此外，可以采用分段冷却的方法，即先快速冷却铸件的表层，再逐渐冷却内部，以减小铸件的收缩应力；最后，还可以采用预应力技术，即在铸件冷却前对铸件施加一定的预应力，以抵消铸件冷却时产生的应力，从而减少铸件的应力集中。五、论述题（每题10分，共30分）要求：请根据所学知识，详细论述下列问题。1.详细论述铸造工艺设计中，如何进行铸件的结构工艺性分析？在铸造工艺设计中，进行铸件的结构工艺性分析是一个非常重要的环节，它直接关系到铸件的质量和性能。首先，需要分析铸件的使用环境和使用要求，即需要了解铸件在使用过程中所承受的载荷、温度、湿度等条件，以及铸件的使用性能要求，例如强度、刚度、耐磨性等；其次，需要分析铸件的结构特点，即需要了解铸件的结构形状、尺寸大小、壁厚变化等，以确定铸件在铸造过程中可能产生的缺陷，例如缩孔、缩松、变形、开裂等；然后，需要分析铸件的铸造工艺性，即需要分析铸件的结构是否便于铸造，例如是否便于浇注、是否便于取模、是否便于清理等；最后，需要根据分析结果，对铸件的结构进行优化设计，以减少铸件在铸造过程中可能产生的缺陷，提高铸件的质量和性能。2.详细论述铸造工艺设计中，如何进行浇注系统的设计？在铸造工艺设计中，浇注系统的设计是一个非常重要的环节，它直接关系到液态金属能否顺利地充型到型腔中，以及铸件的质量和性能。首先，需要根据铸件的结构特点和使用要求，选择合适的浇注系统形式，例如对于薄壁铸件，可以采用开放式浇注系统；对于厚壁铸件，可以采用封闭式浇注系统；其次，需要确定浇注系统的尺寸，即需要根据铸件的重量、浇注温度、浇注速度等因素，确定浇注系统各部分的尺寸，例如主浇道、横浇道、内浇道的直径和长度等；然后，需要确定浇注系统的结构，即需要确定浇注系统的布局和形状，例如浇注系统的入口位置、出口位置、转折位置等；最后，需要进行浇注系统的流场分析，即需要通过计算或实验方法，分析浇注系统中的液态金属流动情况，以确定浇注系统的设计是否合理，是否能够满足铸件的生产要求。3.详细论述铸造工艺设计中，如何进行冒口和型芯的设计？在铸造工艺设计中，冒口和型芯的设计也是非常重要的环节，它们直接关系到铸件的质量和性能。首先，对于冒口的设计，需要根据铸件的重量、合金种类、铸造工艺等因素，确定冒口的大小和数量，例如对于重型铸件，需要采用多个冒口；对于轻质合金铸件，可以采用较小的冒口；其次，需要确定冒口的位置，即需要根据铸件的收缩特点，确定冒口的位置，例如对于容易产生缩孔的部位，需要设置冒口；然后，需要确定冒口的形状，即需要根据铸件的结构特点，确定冒口的形状，例如对于薄壁铸件，可以采用圆柱形冒口；对于厚壁铸件，可以采用长方形冒口；最后，需要进行冒口的工艺性分析，即需要分析冒口是否便于制作、是否便于清理等。对于型芯的设计，需要根据铸件的结构特点，确定型芯的数量和形状，例如对于复杂结构的铸件，需要采用多个型芯；其次，需要确定型芯的材料，即需要根据铸件的使用要求和铸造工艺，选择合适的型芯材料，例如对于高温铸件，可以采用耐高温的型芯材料；然后，需要确定型芯的固定方式，即需要根据型芯的形状和尺寸，确定型芯的固定方式，例如对于小型型芯，可以采用销钉固定；对于大型型芯，可以采用螺栓固定；最后，需要进行型芯的工艺性分析，即需要分析型芯是否便于制作、是否便于清理等。本次试卷答案如下一、填空题1.应力集中变形解析：铸造工艺设计中，结构工艺性主要考虑的是如何避免铸件在冷却和受力时产生应力集中和变形，以保证铸件质量和性能。应力集中会导致局部强度降低，容易产生裂纹；变形则会影响铸件的尺寸精度和使用性能。2.主浇道横浇道内浇道冒口气孔冷隔解析：浇注系统是铸造工艺中的核心部分，主浇道、横浇道、内浇道和冒口是基本组成部分，它们协同作用确保液态金属平稳充型。不合理的设计会导致气孔（气体未排出）、冷隔（金属未完全填充）等缺陷。3.液态收缩凝固收缩固态收缩缩孔缩松翘曲解析：铸造收缩是体积减小的过程，分为三个阶段，不均匀收缩会导致缩孔（局部未充满）、缩松（内部蜂窝状缺陷）和翘曲（变形）。设计时需合理补偿。4.流动性好浇不足冷隔解析：流动性好的合金充型能力强，不易产生浇不足（未完全填充）和冷隔。流动性差的合金需高压浇注或加压浇注。5.应力集中变形解析：结构工艺性要求铸件易于脱模且受力均匀，避免应力集中和变形，这是保证质量的关键。二、选择题1.C解析：缩孔是因收缩未补足导致的局部凹陷，源于体积收缩不均。气孔是气体未排出，冷隔是未完全融合，裂纹是应力过大。2.C解析：内浇道是直接引入型腔的通道，控制金属流速和充型时间。主浇道和横浇道主要用于分配金属。3.C解析：铝合金流动性好，适合薄壁铸件。灰铸铁和可锻铸铁流动性较差。4.B解析：减少壁厚差和截面变化可降低冷却不均导致的变形。增加壁厚或冷却速度反而加剧变形。5.C解析：浇不足是因充型未完成，冷隔是未完全融合，气孔是气体未排出，裂纹是应力过大。6.C解析：冒口主要补偿收缩，其他选项非其核心作用。7.C解析：裂纹是应力集中导致，其他缺陷非此原因。8.B解析：减少壁厚差可均化冷却，提高流动性。增加壁厚或冷却速度反而不利于充型。9.D解析：翘曲是收缩不均导致的变形，其他缺陷非此原因。10.C解析：型芯形成内部结构，其他选项非其核心作用。三、判断题1.√解析：复杂结构冷却不均易产生缺陷，设计时应简化以减少应力集中和变形。2.×解析：浇注系统设计重要，但非最关键，合金选择、冷却控制等同样关键。3.×解析：收缩率小变形小，但过小可能导致应力集中。设计需平衡。4.×解析：冒口主要补偿收缩，其次排除气体。5.×解析：过快冷却导致应力大、变形，应分段冷却。6.×解析：型芯直接影响内部结构精度和强度，设计至关重要。7.×解析：高压浇注增加成本，非首选，优化设计更经济。8.√解析：应力集中是裂纹主因，设计应避免。9.√解析：铸造收缩分三阶段，是体积减小的主要原因。10.√解析：使用环境决定材料、工艺，影响性能。四、简答题1.减少铸件变形的方法：优化结构（简化、均化壁厚）、合理布局浇注系统和冒口（均匀充型、降低冲击）、分段冷却（先表后里）、预应力补偿（抵消收缩应力）。解析：变形源于冷却不均和应力不均，设计需从结构、充型和冷却三方面协同解决。2.提高流动性的方法：选流动性好的合金（如铝合金）、优化浇注系统（横浇道、内浇道）、提高浇注温度（适度）、高压浇注、真空吸铸、离心铸造。解析：流动性需合金、系统、温度、压力多因素配合，以实现平稳充型。3.冒口的作用：补偿收缩（防缩孔