《现代工程训练教程》习题及答案 第8章 铸造

第八章铸造8-1简述砂型铸造的基本原理和特点。砂型铸造是铸造生产中最常用的方法，其工作原理是利用型砂制作铸型，并将熔融金属充填至铸型型腔，待其冷却凝固后形成铸件。铸件一般是尺寸精度不高的零件毛坏，需经切削加工后才能成为零件。由于砂型铸造工艺简单，材料廉价，因此被广泛应用于小型铸件的单件或批量化生产中。8-2简述砂型铸造的工艺流程。（1）造型用型砂和模样制造铸型的过程称为造型。造出的砂型由上砂型、下砂型、型腔、砂芯、浇注系统和砂箱等部分组成。（2）合型将上砂型、下砂型、砂芯等组合成一个完整砂型的操作过程称为合型，又称合箱。合型时，要注意型腔是否清理干净；浇口和排气孔是否通畅；砂型是否会引起涨箱；扣合样箱，确保分型面严实。（3）熔炼浇注金属的熔炼一定要保证熔液温度合理，化学成分稳定，并且在所要求的范围内。（4）落砂清理落砂是用手工或机械方法将铸件从砂箱中取出的过程称为落砂。如果落砂过早，铸件温度过高，铸件在空气中急冷，容易产生变形和开裂；如果落砂过晚，铸件温度过低，铸件冷却收缩会因受到铸型或型芯阻碍而引起铸件变形开裂，并使铸件组织粗大。清理落砂后，将铸件表面上多余型砂、金属等清除的过程称为清理，清理工作包括切除浇、冒口和清除型砂。8-3型砂的组成成分是什么？对型砂的性能要求是什么？型砂的组成型砂是造型的主要材料，一般由原砂、黏结剂、水和附加物按一定比例混合而成。黏土资源丰富，是铸造过程中最为实用的黏结剂，占比约为9%；将水与黏土混合，增加砂粒的黏结作用，并使其具备一定强度和透气性；附加物则是为了改善型砂某些性能而加入的材料，常有煤粉、木屑等。型砂的性能对铸型和铸件的质量起决定性作用。良好的型砂应具备以下性能：1）强度。型砂抵抗外力破坏的能力称为强度。造型过程中，砂型会被搬运和翻转，只有具备足够高的强度才能保证砂型不被破坏。增加黏结剂含量采用细小粒度的原砂，都可提高强度。2）透气性。型砂能让气体通过的能力称为透气性。高温金属液浇注到型腔内部时，铸型残留的气体必须通过型砂排出，否则将会使铸件产生气孔。型砂的透气性主要与原砂的粒度、黏土含量、水分含量和砂型的紧实度有关。原砂的粒度越大，黏土和水分的含量越低，砂型的紧实度越差，则透气性越好。3）耐火度。金属液浇注到型腔内部时，砂型会受到高温的强烈作用，此时型砂具备的抵抗高温热作用的能力称为耐火度。为了提高耐火度，通常会在型砂制备过程中加入二氧化硅。4）可塑性。造型时，型砂在外力作用下塑制成型，当撤出外力取出模型时仍然保持已有形状的能力称为可塑性。可塑性高的型砂，不仅造型方便，其轮廓形状也清晰准确。5）退让性。铸件在冷凝过程中体积会收缩变小，因此要求型砂具备一定被压缩的能力。型砂的退让性不好，会阻碍铸件凝固后的持续收缩，迫使铸件产生内应力，引起开裂。为提高型砂退让性，通常会在型砂制备过程中加入木屑。8-4手捏法检验型砂制备是否完备的判断标准是什么？混制时，按照一定比例依次加入新砂、旧砂、膨润土和煤粉，充分混拌2~3min后加人适量水，再持续混拌10min左右即可完成混制。配置好的型砂必须进行检验。用手抓起一把型砂，紧捏时感到柔软易变形；放开时砂团不松散、不粘手，并且指纹清晰；折断后断面平整均匀且没有碎裂现象，有一定强度，则说明型砂具备一定性能。8-5砂型的基本结构组成是什么？砂型是指在砂型铸造过程中用型砂制作而成、用于金属液浇注的结构。其基本组成包含下砂型、下砂箱、分型面、上砂型、上砂箱、通气孔、型腔通气孔、型芯通气孔、浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道、型腔、型芯、芯骨、芯座等。8-6浇注系统的组成和作用分别是什么？金属液流入型腔的通道称为浇注系统，由外浇口、直浇道、横浇道和内浇道组成。对部分特殊铸件而言，浇注系统还包括冒口。冒口是存储液态金属的空腔，主要作用是补缩，防止缩孔、缩松、排气和集渣缺陷。8-7简述最常用的几种造型工具及其作用。（1）底板是用来固定安装模样，造型时用来托住模样、砂箱和砂型。（2）舂砂锤主要是用来捶打紧实、舂平砂型表面，也可在取模时用来轻轻敲击模样，使之顺利取出。（3）通气针的主要作用是在砂型上扎出通气孔。（4）起模针主要用于从砂型中取出模样。（5）皮老虎用来吹去模样上的分型砂及散落在型腔内的散砂、灰土等。（6）镘刀也称刮刀，主要用来修理砂型的较大平面，也可开挖浇注系统、冒口，切割大的沟槽，以及在砂型插钉时把钉子揿入砂型。（7）秋叶也称双头铜勺，主要用来修整砂型曲面或窄小的凹面。（8）提钩也称砂钩，主要用来修整砂型中深而窄的底面和侧壁，以及提出掉落在砂型中的散砂。（9）半圆也称竹片梗，主要用来修整砂型垂直弧形的内壁和底面。（10）砂箱是由金属或木材制成的坚实方形框子，有准确的定位和锁紧装置。砂箱通常由上箱和下箱组成，上下箱之间通过销子定位。（11）浇道棒既可以用于直浇道的造型制作，也可用于搅拌造砂或捶实局部结构的砂型。（12）刮板主要是用来刮除高出砂箱的型砂，一般由平直木板制成，长度长于砂箱宽度。8-8列举5种常见的铸件缺陷及其产生的原因。（1）气孔气孔属于孔洞类缺陷，其表面比较光滑，主要呈梨形、圆形和椭圆形，一般不存在于铸件表面，大孔常孤立存在，小孔则成群出现。（2）缩孔凝固过程中由于补缩不良而产生的孔洞，形状极不规则，孔壁粗糙并带有枝状晶，常出现在铸件最后凝固的部位。（3）热裂铸件凝固后在较高温度下形成的裂纹，其断画严重氧化，无金属光译，裂口沿晶粒边界产生和发展，外形曲折而不规则。（4）表面粗糙铸件表面毛糙、凹凸不平，其微观几何特征超出铸造表画粗糙度的测量上限，但尚未形成粘砂缺陷。（5）夹砂铸件表面产生的疤片状金属突起物。其表面粗糙，边缘锐利，有一小部分金属和铸件本体相连，疤片状凸起物与铸件之间夹有一层砂。8-9简述熔模铸造的基本原理及应用。熔模铸造是一种精密铸造，通常是用易熔材料（如蜡）制成模样，在模样表面包覆耐火涂料，经硬化干燥后制成型壳，并通过加热熔去模样再经高温焙烧获得耐火型壳，将金属液注入型壳，待冷凝后获得铸件的方法。熔模铸造没有分型面，无须起模，因而能获得表面质量和尺寸精度很高的铸件，适用于铸造形状结构复杂、难以切削加工的中小型零件，零件质量不超过25kg。8-10简述压力铸造的基本原理及应用。压力铸造，简称压铸，是一种在高压作用下将金属液高速充入型腔并凝固的成形方法。高压（5~150MPa）和高速（5~100m/s）是金属液充填成形过程的两大特点，也是压铸区别于其他铸造方法的重要特征。基于这一优势，压铸既可以铸造出形状复杂的薄壁铸件，也可以直接铸出各种螺纹、齿轮。经压铸铸出的零件，尺寸精度高，表面质量好，一般不再需要金属切削加工，可直接用于装配。8-11简述离心铸造的基本原理及应用。离心铸造是将金属液注入高速旋转的铸型内，并在离心力作用下凝固成形的方法。离心铸造在生产空心旋转类铸件时，可省