(完整版)铸造工艺学习题(含答案)

(完整版)铸造工艺学习题(含答案)一、铸造合金流动性与充型能力综合题1.（单选）在相同过热度的条件下，下列四种铝合金中流动性最好的是A.ZL101B.ZL104C.ZL201D.ZL301答案：B2.（单选）用螺旋试样测定流动性时，若金属液从浇口到停止流动的实际长度为785mm，型腔截面为8mm×8mm，浇注温度为720℃，则该合金的“流动系数”最接近A.28B.32C.36D.40答案：C3.（填空）将Al7Si0.4Mg合金熔体过热80℃浇注成厚4mm、宽20mm的板状试样，型温为25℃，实测最大流程为520mm，则其“比流动能”为______J·kg⁻¹。（保留整数，已知ρ=2650kg·m⁻³，c=963J·kg⁻¹·K⁻¹，ΔT=80K）答案：204.（计算）某灰铸铁件（HT300）平均壁厚15mm，要求最薄处不得出现浇不足。已知碳当量CE=4.2%，浇注温度1380℃，型砂水分4.2%，型温40℃，求允许的最小静压头H。（经验公式：L=0.45T+0.03H−0.8CE+0.2ΔT，其中L为最大流程m，T壁厚mm，ΔT过热度K）答案：由L≥0.3m，反算得H≥185mm5.（简答）试从界面换热系数角度解释，为什么湿型铸造的铝件比干型更易出现“冷隔”缺陷？答案：湿型水分高，铝液表面瞬间生成Al₂O₃·H₂O膜，界面换热系数h由干型的800W·m⁻²·K⁻¹骤降至400W·m⁻²·K⁻¹，薄壁处金属液前沿温度梯度增大，凝固壳提前形成，后续金属液无法融合，遂出现冷隔。6.（综合）某厂生产汽车油底壳（AZ91D镁合金，投影面积0.18m²，平均壁厚2.5mm），采用低压砂型铸造，要求充型时间≤0.8s。已知升液管直径60mm，液面到浇口高度差500mm，求所需加压速率v_p（MPa·s⁻¹），并判断现有设备最大0.06MPa·s⁻¹是否满足。答案：由伯努利方程得v=√(2gH)=3.13m·s⁻¹，Q=v·A=0.0088m³·s⁻¹，型腔体积V=0.18×0.0025=0.00045m³，t=V/Q=0.051s<0.8s；加压速率v_p=ρgΔH/Δt=1765×9.81×0.5/0.051=0.17MPa·s⁻¹>0.06MPa·s⁻¹，故设备能力不足。二、凝固收缩与缩孔缺陷控制7.（单选）当合金凝固区间由50℃扩大到110℃时，其体积收缩率变化趋势为A.增大B.减小C.先增后减D.基本不变答案：A8.（单选）在球墨铸铁中，提高镁残留量至0.06%以上，对缩孔体积的影响是A.显著增大B.显著减小C.先减后增D.无规律答案：A9.（填空）设Al12Si合金液相线温度为585℃，固相线温度为575℃，凝固收缩系数β=3.5%，若冒口补缩效率为25%，则理论上100kg铸件需冒口金属______kg。（保留一位小数）答案：14.010.（计算）某碳钢件（0.35%C）冒口模数M_r=2.5cm，铸件模数M_c=1.8cm，补缩距离系数k=4.5，求有效补缩范围L。（经验式：L=k·√(M_r·M_c)）答案：L=4.5×√(2.5×1.8)=9.5cm11.（简答）说明“模数法”与“补缩液量法”在冒口设计中的本质区别。答案：模数法以凝固时间相等为判据，保证冒口晚于铸件凝固；补缩液量法以体积收缩补偿为核心，要求冒口提供足够金属液，两者出发点分别为“时间”与“体积”，设计结果可能不一致，需双重验证。12.（综合）某大型镍铝青铜螺旋桨（质量2800kg，最大壁厚120mm）采用顶注式保温冒口，冒口高度与直径比1:1，要求无缩松。已知合金收缩率7%，冒口补缩效率30%，求冒口最小直径D。（提示：先求所需补缩金属量，再按圆柱形冒口体积公式反算）答案：补缩金属量=2800×7%/30%=653kg；冒口体积V=653/8200=0.0797m³；由H=D，得πD³/4=0.0797，D=0.53m，取550mm。三、铸造应力、变形与裂纹13.（单选）在T型灰铸铁梁中，拉应力最大值通常出现在A.浇注位置顶面B.浇注位置底面C.转角热节处D.冷却最快薄壁段答案：A14.（单选）采用“同时凝固”原则对铝铸件进行工艺设计，其主要目的是A.降低残余应力B.提高硬度C.细化晶粒D.减少气孔答案：A15.（填空）设线收缩率1.2%，弹性模量E=1.1×10⁵MPa，若铸件从600℃冷却到20℃被完全阻碍，则产生的热应力为______MPa。（α=1.8×10⁻⁵K⁻¹）答案：11416.（计算）某框形铸件外廓1000mm×800mm×50mm，材质为ZG230450，开箱温度650℃，室温20℃，求自由收缩量ΔL。（α=1.3×10⁻⁵K⁻¹）答案：ΔL=1000×1.3×10⁻⁵×630=8.2mm17.（简答）为何球铁件比灰铁件更易出现“低温裂纹”？答案：球铁弹性模量高（1.7×10⁵MPavs0.9×10⁵MPa），线收缩率大（1.3%vs0.9%），且共晶膨胀量小，收缩应力峰值高，当温度降至400℃以下时，残余应力超过低温脆性断裂强度，遂产生裂纹。18.（综合）某机床床身（HT250，长3m）采用树脂砂型，两导轨面加工余量各5mm，为防止弯曲变形，设计“反挠度”值应为多少？（经验公式：f=K·L²·ΔT×10⁻⁶，K=0.8，ΔT=500℃）答案：f=0.8×3000²×500×10⁻⁶=3.6mm，取4mm。四、砂型（芯）工艺与工装设计19.（单选）下列哪种型砂粘结剂在浇注时发气量最低A.钠水玻璃CO₂硬化B.酚醛树脂自硬C.酯硬化水玻璃D.热芯盒树脂答案：C20.（单选）采用壳型工艺生产小钢件，最适宜的树脂覆膜砂固化温度是A.180℃B.220℃C.260℃D.300℃答案：C21.（填空）某水玻璃砂中Na₂O含量为1.4%，SiO₂/Na₂O摩尔比为2.4，则其水玻璃加入量为______%。（已知水玻璃含Na₂O9%，SiO₂29%）答案：5.522.（计算）芯盒排气槽深度0.15mm，宽度5mm，数量8条，若射砂速度为30m·s⁻¹，砂粒平均粒径0.2mm，求排气槽总面积是否满足Q=0.015m³·s⁻¹的排气要求。（气体密度1.2kg·m⁻³，允许流速≤50m·s⁻¹）答案：单槽面积=0.15×5=0.75mm²，总面积=6mm²=6×10⁻⁶m²；所需面积=Q/v=0.015/50=3×10⁻⁴m²，实际不足，需扩大至20条或加深至0.3mm。23.（简答）解释“热芯盒”与“冷芯盒”在尺寸精度上的差异根源。答案：热芯盒固化时模具膨胀，冷却至室温后芯子收缩，尺寸呈“正”偏差；冷芯盒室温固化，无热胀冷缩，且树脂收缩小，故尺寸精度高一级（CT8vsCT6）。24.（综合）某发动机缸体水套芯（复杂曲面板状，砂芯质量45kg）采用冷芯盒制芯，要求射砂时间2s，固化时间35s，求所需胺催化剂消耗量。（经验数据：0.8g胺/kg砂）答案：45×0.8=36g。五、熔炼与处理技术25.（单选）在冲天炉熔炼中，提高风温至400℃，对铁液过热度的贡献约为A.10℃B.20℃C.30℃D.40℃答案：B26.（单选）下列哪种元素最强烈阻碍球墨铸铁球化A.SB.PC.SiD.Mn答案：A27.（填空）用镁处理铁液时，若目标残余镁0.045%，原铁液含硫0.025%，则理论需加镁量为______%。（烧损30%，Mg/S=1:0.76）答案：0.07428.（计算）某3t中频炉熔炼ZG15CrMo，炉料配比如下：废钢65%、生铁15%、回炉料20%，已知铬、钼烧损分别为8%、5%，目标成分Cr1.0%、Mo0.5%，求需加入的铬铁（65%Cr）和钼铁（60%Mo）质量。（炉料总重3t）答案：设铬铁xkg，钼铁ykg；列方程：0.65×0+0.15×0.02+0.2×0.01+0.65x/3000=1.0/0.92，解得x=46kg；同理y=26kg。29.（简答）说明“倒包冲入法”与“喂丝法”在球化处理中的优缺点。答案：倒包冲入简便、成本低，但镁吸收率40%、烟尘大；喂丝法镁吸收率70%、再现性好，设备复杂、成本高，适合大批量自动化。30.（综合）某厂生产风电球铁件（QT70010），需铁液量12t/h，采用堤坝包冲入法，镁处理剂含Mg8%，烧损35%，脱硫率80%，原铁液S0.025%，求每小时镁处理剂消耗量。答案：脱硫耗Mg=12000×0.025%×0.8×24/32=18kg；球化耗Mg=12000×0.045%=5.4kg；总Mg=23.4kg；处理剂=23.4/8%/0.65=450kg。六、特种铸造工艺31.（单选）低压铸造中，升液阶段若加压速率过快，最易导致A.氧化夹渣B.缩孔C.冷隔D.粘砂答案：A32.（单选）熔模铸造采用硅溶胶型壳，其常温强度主要来源于A.硅溶胶自身B.耐火粉料C.硅凝胶骨架D.聚合物增强答案：C33.（填空）某压铸件（ADC12）平均壁厚2.0mm，投影面积150cm²，选2500kN冷室机，经验比压为60MPa，则压射冲头直径宜选______mm。（取整）答案：6334.（计算）某熔模铸件（不锈钢，质量1.2kg）采用三层型壳，每层厚度2mm，求型壳总质量。（型壳密度1.8g·cm⁻³，收缩忽略）答案：表面积A=√(m/ρ)×k=√(1200/7.8)×16=200cm²，体积V=3×0.2×200=120cm³，质量=216g。35.（简答）解释金属型铸造中“涂料厚度梯度”对组织的影响。答案：厚处冷却慢，晶粒粗大；薄处激冷，晶粒细；梯度设计可人为造成定向凝固，减少缩松，提高致密性。36.（综合）某真空压铸铝合金件（A356）要求含氢量≤0.12mL/100g，熔炼温度720℃，保温时间40min，求所需真空度。（经验式：lgC_H=−0.5lgP+2.3，C_H单位mL/100g，P单位Pa）答案：0.12=−0.5lgP+2.3，lgP=4.36，P=23kPa，即真空度≥77kPa。七、数字化与绿色铸造37.（单选）在ProCAST中，采用“Niyama判据”预测缩松时，临界值通常设为A.0.1B.0.5C.1.0D.2.0答案：C38.（单选）铸造过程碳排放计算中，下列哪项属于范围3排放A.型砂再生电耗B.焦炭燃烧C.厂外废钢运输D.中频炉损耗答案：C39.（填空）某厂年产2万t铸铁件，单位综合能耗520kgce·t⁻¹，若全部改用感应电炉，能耗降至380kgce·t⁻¹，则年减排CO₂______t。（1kgce=2.47kgCO₂）答案：2×(520−380)×2.47=691640.（计算）基于生命周期评价，生产1t铝合金铸件，原铝占比60%，再生铝40%，求碳足迹。（原铝碳排12tCO₂·t⁻¹，再生铝0.6tCO₂·