模铸工特殊工艺考核试卷及答案

模铸工特殊工艺考核试卷及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在熔模铸造中，为降低型壳残留强度，下列哪种添加剂最常用于面层涂料？（）A.硅酸乙酯B.聚乙烯醇C.醋酸锆D.酚醛树脂答案：B2.采用水玻璃硅溶胶复合型壳时，为抑制“白霜”缺陷，最经济有效的措施是（）A.提高室温B.降低环境湿度C.加入0.3%非离子表面活性剂D.增加氨干时间答案：C3.模铸Al7Si0.3Mg合金时，为获得αAl+共晶Si的完全变质组织，Sr的最佳加入量范围是（）A.0.005%～0.015%B.0.02%～0.06%C.0.08%～0.12%D.0.15%～0.20%答案：B4.熔模铸造用蜡模在注蜡后产生“缩陷”缺陷，其本质是（）A.固态相变收缩B.液态收缩C.凝固收缩D.蜡料热胀冷缩不均答案：B5.对于φ200mm×400mm的厚大不锈钢熔模铸件，设置冒口时，模数应满足（）A.M冒口≥1.1M铸件B.M冒口≥1.3M铸件C.M冒口≥1.5M铸件D.M冒口≥2.0M铸件答案：C6.在真空差压铸造中，升液阶段若出现“翻泡”现象，最先应检查（）A.升液管垂直度B.真空度梯度C.金属液含氢量D.密封圈老化答案：B7.采用冷铁细化ZG35CrMo轮缘组织时，冷铁工作面需涂刷（）A.锆英粉醇基涂料B.石墨水基涂料C.氧化锌醇基涂料D.铬铁矿水基涂料答案：A8.下列哪种无损检测方法对熔模铸件热裂最敏感？（）A.XrayB.工业CTC.声发射D.渗透探伤答案：C9.对于镍基高温合金叶片，陶瓷型芯的烧成收缩率应控制在（）A.0.2%～0.4%B.0.5%～0.8%C.1.0%～1.2%D.1.5%～1.8%答案：B10.在石膏型精密铸造中，为消除CaSO4·2H2O脱水相变应力，最佳升温区段为（）A.80～120℃B.120～180℃C.180～220℃D.220～260℃答案：A11.当采用SLA3D打印树脂模时，后固化紫外光波长应选择（）A.315nmB.365nmC.405nmD.455nm答案：C12.对于TiAl合金叶片，陶瓷型壳面层材料首选（）A.钇稳定氧化锆B.熔融石英C.电熔刚玉D.硅酸锆答案：A13.在低压铸造铝合金轮毂时，为减少“针孔”缺陷，除气转子转速宜控制在（）A.50～100r/minB.150～200r/minC.250～300r/minD.350～400r/min答案：B14.熔模铸造水玻璃型壳氨干时，氨气浓度超过多少会急剧降低型壳强度？（）A.5%B.10%C.15%D.25%答案：D15.采用EPC消失模铸造铸铁件时，模样密度一般控制在（）A.0.010～0.015g/cm³B.0.020～0.025g/cm³C.0.030～0.035g/cm³D.0.040～0.045g/cm³答案：B16.对于单晶高温合金，螺旋选晶器的起晶角最佳值为（）A.15°B.25°C.35°D.45°答案：B17.在熔模铸造中，为抑制“橘皮”缺陷，面层涂料粉液比应（）A.降低5%B.提高5%C.提高10%D.不变答案：B18.当采用真空熔炼+离心铸造生产高氮奥氏体不锈钢时，氮合金化最佳加入方式是（）A.氮气加压熔炼B.FeCrN中间合金C.Si3N4粉体D.氮化锰答案：A19.对于薄壁复杂镁合金熔模铸件，为降低热裂倾向，浇注温度应（）A.提高30℃B.降低30℃C.提高60℃D.降低60℃答案：B20.在陶瓷型壳背层引入短切碳纤维的主要目的是（）A.提高透气性B.提高高温强度C.降低热膨胀D.提高导热性答案：C二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列哪些因素会加剧熔模铸件产生“飞翅”缺陷？（）A.型壳强度不足B.浇注温度过高C.模组设计间隙过小D.压头速度过快E.型壳焙烧不透答案：A、B、D22.关于单晶叶片定向凝固过程，下列说法正确的有（）A.抽拉速度增加，一次枝晶间距减小B.温度梯度提高，雀斑缺陷倾向降低C.过热温度升高，杂晶概率增加D.模壳温度升高，取向偏离度减小E.引晶段高度不足会导致“取向飘移”答案：A、B、E23.在钛合金熔模铸造中，为抑制“α脆化层”，可采取（）A.型壳面层加入Y2O3B.浇注前通入纯氩洗炉C.降低型壳预热温度D.铸件表面喷丸酸洗E.采用CaO稳定氧化锆答案：A、B、D24.下列哪些检测手段可用于评估型壳高温透气性？（）A.阿基米德法B.压汞法C.稳态气流法D.毛细管法E.真空衰减法答案：C、E25.对于大型薄壁铝合金熔模铸件，为防止“塌箱”，可采取（）A.型壳背层增加莫来石砖B.模组增设陶瓷撑芯C.降低脱蜡温度梯度D.采用阶梯式浇注E.增加型壳层数至8层答案：B、C、D26.在真空熔炼镍基合金时，加入MgZr中间合金的主要目的有（）A.脱氧B.改善晶界碳化物形貌C.提高初熔温度D.细化γ′相E.降低热裂倾向答案：A、B、E27.下列哪些缺陷与熔模铸造脱蜡工艺直接相关？（）A.型壳鼓胀B.型壳裂纹C.面层剥落D.型壳“水印”E.化学粘砂答案：A、B、C、D28.对于高温合金细晶铸造，下列工艺参数组合可获得ASTM2～4级晶粒的有（）A.过热80℃+孕育剂0.2%B.电磁搅拌+低温浇注C.型壳预热1100℃+快冷D.脉冲磁场+抽拉速度3mm/minE.型壳加入1%TiC颗粒答案：A、B、E29.在熔模铸造CAE模拟中，为提高缩孔预测精度，需输入的关键边界条件有（）A.界面换热系数B.固相分数温度曲线C.型壳高温强度D.金属液粘度温度函数E.冒口保温套导热系数答案：A、B、D、E30.下列哪些措施可降低熔模铸件表面粗糙度Ra至3.2μm以下？（）A.面层涂料粉液比提高8%B.采用0.5μm级熔融石英粉C.型壳焙烧峰值温度1180℃D.铸件表面喷丸玻璃丸0.1mmE.真空浇注+氩气保护答案：A、B、D三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.熔模铸造中，水玻璃型壳的常温强度一定高于硅溶胶型壳。（）答案：×32.对于镍基单晶叶片，提高温度梯度可完全消除“雀斑”缺陷。（）答案：×33.在石膏型铸造中，二水石膏脱水生成半水石膏的相变温度约为180℃。（）答案：×（正确为约120℃）34.采用真空差压铸造时，升液速度越慢，越有利于减少氧化夹杂。（）答案：√35.熔模铸造中，型壳背层引入3%石墨粉可提高其高温透气性。（）答案：√36.对于薄壁钛合金铸件，型壳预热温度越高，越易产生“粘砂”缺陷。（）答案：√37.在EPC消失模铸造中，模样密度越高，铸件表面碳缺陷越轻。（）答案：×38.采用离心铸造生产高氮钢时，氮含量沿壁厚方向呈外高内低分布。（）答案：√39.对于Al5Cu合金，加入0.3%Zr可完全消除热裂倾向。（）答案：×40.在熔模铸造中，型壳焙烧后随炉冷却至室温可最大限度释放残余应力。（）答案：×四、填空题（每空1分，共20分）41.熔模铸造硅溶胶型壳面层常用耐火粉为________，其D50粒径控制在________μm以内。答案：熔融石英；1542.对于镍基高温合金，γ′相的化学式为________，其体积分数一般控制在________%。答案：Ni3(Al,Ti)；45～5543.水玻璃型壳氨干时，氨气与型壳中________发生反应生成________，使型壳硬化。答案：Na2O·nSiO2；硅胶44.在真空熔炼钛合金时，为降低间隙元素含量，需控制真空度≤________Pa，熔炼温度≤________℃。答案：5×10⁻²；172045.采用离心铸造高氮奥氏体不锈钢，离心机转速n（r/min）与G因子关系式为________，通常取G=________。答案：G=1.12×10⁻³·n²·r；60～8046.对于大型薄壁铝合金熔模铸件，型壳预热温度一般比合金液相线低________℃，保温时间按________min/mm计算。答案：80～100；1.547.在熔模铸造中，为抑制“橘皮”缺陷，面层涂料粘度应控制在________s（4杯），粉液比提高________%。答案：18～22；5～848.对于单晶高温合金，一次枝晶间距λ1与抽拉速度v、温度梯度G的关系式为________，通常λ1控制在________μm。答案：λ1=K·v⁻⁰·²⁵·G⁻⁰·⁵；250～35049.熔模铸造水玻璃型壳，背层常用耐火材料为________，其Al2O3含量≥________%。答案：莫来石；4550.在钛合金熔模铸造中，为抑制“α脆化层”，型壳面层加入________，其加入量控制在________%。答案：Y2O3；3～5五、简答题（每题6分，共30分）51.简述熔模铸造中“型壳鼓胀”缺陷的形成机理及预防措施。答案：形成机理：脱蜡时蜡模受热膨胀，型壳内外温差导致热应力超过型壳高温强度，产生塑性变形；预防措施：1.控制脱蜡升温速度≤5℃/min；2.型壳背层增加3%石英砂增强；3.采用高压蒸汽脱蜡，压力0.6MPa，温度≤170℃；4.模组设计排气孔，降低内压。52.说明镍基单晶叶片定向凝固过程中“雀斑”缺陷产生的原因及控制方法。答案：原因：温度梯度不足，溶质富集导致局部密度反转，形成对流通道，富集Re、W等元素；控制：1.提高温度梯度至G≥40K/cm；2.降低抽拉速度v≤3mm/min；3.过热至150℃以上减少成分过冷；4.优化引晶段几何，减少杂晶；5.采用高纯原料降低杂质。53.列举三种提高熔模铸件尺寸精度的先进工艺，并说明其原理。答案：1.SLA3D打印树脂模，尺寸公差±0.05mm，消除压型误差；2.型壳背层加入0.5%碳纤维，降低焙烧膨胀系数30%；3.采用真空差压浇注，减少气孔致尺寸变形；4.CAE模拟预测收缩，提前修正模具缩尺。54.简述真空差压铸造铝合金轮毂的工艺流程及关键参数。答案：流程：模具预热→涂料喷涂→合模→抽真空→升液→充型→差压结晶→卸压开模→取件；关键参数：型温400℃，铝液720℃，真空度85kPa，升液速度120mm/s，差压0.4MPa，保压时间90s，冷却水流量80L/min。55.说明钛合金熔模铸造中“α脆化层”的形成机制及抑制措施。答案：机制：高温钛与型壳中SiO2反应生成Ti5Si3+TiO，形成硬脆α层；抑制：1.面层采用Y2O3、ZrO2化学惰性材料；2.型壳预热≤850℃；3.浇注前通入纯氩洗炉，氧分压≤10⁻¹⁹Pa；4.铸件表面喷丸+酸洗去除0.1mm表层。六、综合计算题（共30分）56.某镍基高温合金单晶叶片，轮廓尺寸为150mm×80mm×20mm，平均壁厚2.5mm，合金液相线1350℃，固相线1280℃，密度8.3g/cm³，比热0.46kJ/(kg·℃)，潜热250kJ/kg，型壳预热温度1100℃，环境温度20℃，型壳与合金界面换热系数h=800W/(m²·℃)。（1）计算合金总热容量（kJ）；（6分）（2）若采用顶端冒口补缩，求冒口最小模数（cm）；（6分）（3）若抽拉速度v=3mm/min，温度梯度G=45K/cm，估算一次枝晶间距λ1（μm）。（6分）（4）若改用真空差压铸造，充型时间0.8s，计算最大充型速度（m/s）并判断是否产生“射流”缺陷（临界速度0.5m/s）。（6分）（5）提出一种降低λ1至200μm以内的工艺方案并给出参数。（6分）答案：（1）体积V=150×80×20=240cm³，质量m=240×8.3=1992g=1.992kg显热Q1=1.992×0.46×(13501280)=64.1kJ潜热Q2=1.992×250=498kJ总热容量Q=64.1+498=562.1kJ（2）铸件模数M=V/A=240/2×(150×80+150×20+80×20)=240/33200=0.72cm