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1、铸造习题,一、名词解释,1 铸造：将热态金属浇注到与零件的形状相适应的铸型型腔中冷却后获得铸件的方法。2热应力：在凝固冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。3 收缩：铸件在液态、凝固态和固态的冷却过程中所发生的体积缩小现象，合金的收缩一般用体收缩率和线收缩率表示。,4金属型铸造：用重力浇注将熔融金属浇人金属铸型而获得铸件的方法。5流动性：熔融金属的流动能力，仅与金属本身的化学成分、温度、杂质含量及物理性质有关，是熔融金属本身固有的性质。,二、填空题,1.常用的特种铸造方法有（），（）和（）。2.铸件的凝固方式是按（）来划分的，有（）、（）和（）三种凝固方式。纯金属和共晶成分的合金易
2、按（）方式凝固。,二、填空题,1.常用的特种铸造方法有（熔模铸造），（金属型铸造）、（压力铸造），（低压铸造）和（离心铸造）。2.铸件的凝固方式是按（凝固区域宽度大小）来划分的，有（逐层凝固）、（中间凝固）和（糊状凝固）三种凝固方式。纯金属和共晶成分的合金易按（逐层凝固）方式凝固。,3.铸造合金在凝固过程中的收缩分三个阶段，其中（）收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而（）收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。4.铸钢铸造性能差的原因主要是（）和（）。6.影响合金流动性的主要因素是（）。,3.铸造合金在凝固过程中的收缩分三个阶段，其中（液态收缩和凝固收缩）收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而（
3、固态收缩）收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。4.铸钢铸造性能差的原因主要是（熔点高，流动性差）和（收缩大）。6.影响合金流动性的主要因素是（液态合金的化学成分）。,7，铸造生产的优点是（成形方便）、（适应性强）和（成本较低）。缺点是（铸件力学性能较低）、（铸件质量不够稳定）和（废品率高）。,三、是非题,（）1.铸造热应力最终的结论是薄壁或表层受拉。（）2.铸件的主要加工面和重要的工作面浇注时应朝上。（）3.冒口的作用是保证铸件同时冷却。（）4.铸件上宽大的水平面浇注时应朝下。（）5铸铁的流动性比铸钢的好。（）6.铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂零件的毛坯。（）7.收缩较小的灰铁铸件可
4、以采用定向（顺序）凝固原则来减少或消除铸造内应力。,正确的 4 5,9.相同的铸件在金属型铸造时，合金的浇注温度应比砂型铸造时低。10.压铸由于熔融金属是在高压下快速充型，合金的流动性很强。11.铸件的分型面应尽量使重要的加工面和加工基准面在同一砂箱内，以保证铸件精度。12.采用震击紧实法紧实型砂时，砂型下层的紧实度小于上层的紧实度。13.由于压力铸造有质量好、效率高、效益好等优点，目前大量应用于黑色金属的铸造。14.熔模铸造所得铸件的尺寸精度高，而表面光洁度较低。15.金属型铸造主要用于形状复杂的高熔点难切削合金铸件的生产。,10 11 正确,四、选择题,1.形状复杂的高熔点难切削合金精密铸
5、件的铸造应采用（）(a)金属型铸造(b)熔模铸造(c)压力铸造2.铸造时冒口的主要作用是（）(a)增加局部冷却速度(b)补偿热态金属，排气及集渣(c)提高流动性3.下列易产生集中缩孔的合金成分是（）(a)0.77C(b)球墨铸铁(c)4.3C 4.下列哪种铸造方法生产的铸件不能进行热处理，也不适合在高温下使用（）(a)金属型铸造(b)压力铸造(c)熔模铸造,答案 1 b 2 b 3 c4 b,5.为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证（）(a)顺序（定向）凝固(b)同时凝固(c)内浇口开在厚壁处6.直浇口的主要作用是（）(a)形成压力头，补缩(b)排气(c)挡渣7.在各种铸造方法中，砂型铸造对
6、铸造合金种类的要求是（）(a)以碳钢、合金钢为主(b)以黑色金属和铜合金为主(c)能适用各种铸造合金,答案 5b 6a 7 c,8由于（）在结晶过程中收缩率较小，不容易产生缩孔、缩松以及开裂等缺陷，所以应用较广泛(a)可锻铸铁(b)球墨铸铁(c)灰铸铁9.灰口铸铁适合于制造床身、机架、底座、导轨等结构，除了铸造性和切削性优良外，还因为（）(a)抗拉强度好(b)抗压强度好(c)冲击韧性好10.制造模样时，模样的尺寸应比零件大一个（）(a)铸件材料的收缩量(b)机械加工余量(c)铸件材料的收缩量机械加工余量,答案 8c 9 b 10 c,答案：11a 12 b 13 a,11.下列零件适合于铸造生
7、产的有（）(a)车床上进刀手轮(b)螺栓(c)自行车中轴 12.普通车床床身浇注时，导轨面应该（）(a)朝上(b)朝下(c)朝左侧 13.为提高合金的流动性，生产中常采用的方法（）(a)适当提高浇注温度(b)加大出气口(c)延长浇注时间,答案 14 b 15 b,14.浇注温度过高时，铸件会产生（）(a)冷隔(b)粘砂严重(c)夹杂物 15金属型铸造主要适用于浇注的材料是（）(a)铸铁(b)有色金属(c)铸钢,16、砂芯在铸型型腔是靠什么来固定和定位的？A芯骨 B芯头 C金属液17、整体模造型适用于什么铸件？（）A最大截面在中间，形状较复杂的铸件 B最大截面在一端，形状较简单的铸件 C最大截面
8、在两端，高度较大的铸件18、铸件上的拔模斜度应加在哪些面上？（）A所有面 B与分型面平行的面 C与分型面垂直的面19、砂芯中的气体是通过什么排出的？（）A芯骨 B芯头 C金属液,答案 16B 17B 18C 19B,20、特种铸造是指砂型铸造以外的其他铸造方法。A正确 B错误 C特种铸造仅指金属型铸造21、零件的尺寸与铸件的尺寸主要差别是什么？（）A加工余量 B收缩余量 C加工余量和收缩余量22、什么叫错箱？（）A铸件上下两部分在分型面处错开 B放错了另一个上箱 C砂箱尺寸选错了23、对于形状复杂的薄壁铸件，浇铸温度应怎么样？（）A高些 B低些 C全部一样,答案20A 21A 22A 23A,
9、五、综合分析题,1.何谓合金的充型能力？影响充型能力的主要因素有哪些？答：液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。影响充型能力的主要因素为：(1)合金的流动性；(2)铸型的充型条件；(3)浇注条件；(4)铸件结构等。,2、合金流动性不好时容易产生哪些铸造缺陷？影响合金流动性的因素有哪些？设计铸件时，如何考虑保证合金的流动性?,合金流动性是指液态合金本身的流动能力。合金流动性不好时，容易出现冷隔、浇不足、气孔、夹渣及缩孔等铸造缺陷。影响合金流动性的主要因素有：合金的成分、温度、物理性质、难熔质点和气体等。设计铸件时，应从以下几个方面考虑保证合金的流动性:(1
10、)从合金流动性的角度考虑，在铸造生产中，应尽量选择共晶成分、近共晶成分或凝固温度范围小的合金作为铸造合金。(2)液态合金的比热容和密度越大、导热系数越小、粘度越小，合金的流动性越好。(3)液态合金的浇注温度必须合理。,3.合金的充型能力不好时，易产生哪些缺陷？设计铸件时应如何考虑充型能力？答：合金的充型能力不好时(1)在浇注过程中铸件内部易存在气体和非金属夹杂物；（2)容易造成铸件尺寸不精确，轮廓不清晰；(3)流动性不好，金属液得不到及时补充，易产生缩孔和缩松缺陷。设计铸件时应考虑每种合金所允许的最小铸出壁厚，铸件的结构尽量均匀对称。以保证合金的充型能力。,4.为什么对薄壁铸件和流动性较差的合
11、金，要采用高温快速浇注？答：适当提高液态金属或合金的浇注温度和浇注速度能改善其流动性，提高充型能力，因为浇注温度高，浇注速度快，液态金属或合金在铸型中保持液态流动的能力强。因此对薄壁铸件和流动性较差的合金，可适当提高浇注温度和浇注速度以防浇注不足和冷隔。,6、什么是铸造合金的收缩性？有哪些因素影响铸件的收缩性？,合金在从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩小的现象称为收缩。从浇注温度冷却到室温分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个收缩阶段。铸件收缩的大小主要取决于合金成分、浇注温度、铸件结构和铸型。,7.缩孔和缩松产生原因是什么？如何防止？答：主要原因是液态收缩和凝固态收缩所致。缩孔缩松产生原
12、因：铸件设计不合理，壁厚不均匀；浇口、冒口开设的位置不对或冒口太小；浇注铁水温度太高或铁水成分不对，收缩率大等。防止措施：(1)浇道要短而粗；(2)采用定向凝固原则；(3)铸造压力要大；(4)铸造时间要适当的延长；（5)合理确定铸件的浇注位置、内浇口位置及浇注工艺。,8.什么是定向凝固原则和同时凝固原则？如何保证铸件按规定凝固方式进行凝固？答：定向凝固（也称顺序凝固）就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，在远离冒口的部位安放冷铁，使铸件上远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固。同时凝固，就是从工艺上采取各种措施，使铸件各部分之间的温差尽量减小，以达到各部分几乎同时凝固的方法。控制铸件
13、凝固方式的方法：（1）正确布置浇注系统的引入位置，控制浇注温度、浇注速度和铸件凝固位置；(2)采用冒口和冷铁；(3）改变铸件的结构；(4)采用具有不同蓄热系数的造型材料。,9.哪类合金易产生缩孔？哪类合金易产生缩松？如何促进缩松向缩孔转化？答：逐层凝固的合金倾向于产生集中缩孔，如纯铁和共晶成分铸铁。糊状凝固的合金倾向于产生缩松，如结晶温度范围宽的合金。促进缩松向缩孔转化的方法有：(1)提高浇注温度，合金的液态收缩增加，缩孔容积增加；(2)采用湿型铸造。湿型比干型对合金的激冷能力大，凝固区域变窄，使缩松减少，缩孔容积相应增加；(3)凝固过程中增加补缩压力，可减少缩松而增加缩孔的容积。,缩孔和缩松
14、的相互转化,对于一定成分的合金，浇注温度一定时合金的收缩体积满足以下关系：总收缩体积液态收缩体积凝固收缩体积缩孔体积缩松体积常数。但是，缩孔和缩松体积可以相互转化，造成转化的根本原因是凝固方式的改变：即糊状凝固还是逐层凝固。下表给出了影响缩孔和缩松体积相互转化的因素。,10.图2-2-1是两种T型铸件，试分析铸件中热应力分布情况，并画出热应力引起的弯曲。,11、什么是铸件的冷裂纹和热裂纹？防止裂纹的主要措施有哪些？,如果铸造内应力超过合金的强度极限时，铸件便会产生裂纹。裂纹分为热裂和冷裂两种。（1）热裂：热裂是在凝固后期高温下形成的，主要是由于收缩受到机械阻碍作用而产生的。它具有裂纹短、形状曲
15、折、缝隙宽、断面有严重氧化、无金属光泽、裂纹沿晶界产生和发展等特征，在铸钢和铝合金铸件中常见。,防止热裂的主要措施是：除了使铸件的结构合理外，还应合理选用型砂或芯砂的黏结剂，以改善其退让性；大的型芯可采用中空结构或内部填以焦炭；严格限制铸钢和铸铁中硫的含量；选用收缩率小的合金。,（2）冷裂：冷裂是在较低温度下形成的，常出现在铸件受拉伸部位，特别是有应力集中的地方。其裂缝细小，呈连续直线状，缝内干净，有时呈轻微氧化色。壁厚差别大，形状复杂或大而薄的铸件易产生冷裂。因此，凡是能减少铸造内应力或降低合金脆性的因素，都能防止冷裂的形成。同时在铸钢和铸铁中要严格控制合金中的磷含量。,12.铸钢的铸造性能
16、如何？铸造工艺上的主要特点是什么？答：铸造性能：钢液的流动性差；铸钢的体积收缩率和线收缩率大；易吸气氧化和粘砂；铸钢的铸造性能较差，易产生缩孔和裂纹等缺陷。工艺特点：铸钢件在铸造工艺上必须首先考虑补缩问题，防止产生缩孔和裂纹等缺陷，铸件壁厚要均匀，避免尖角和直角结构，还可设置铸造小肋（防止铸件结构内侧因收缩应力而产生热裂）、提高型砂和型芯的退让性、多开内浇道、设置冒口和冷铁。,13、什么是分型面，分型面选择一般性的原则是什么？,分型面是指两半铸型相互接触的表面。在选择铸型分型面时应考虑如下原则：（1）分型面应选在铸件的最大截面上，并力求采用平面。（2）应尽量减少分型面的数量，并尽量做到只有一个
17、分型面。（3）应尽可能减少活块和型芯的数量，注意减少砂箱高度。（4）尽量把铸件的大部分或全部放在一个砂箱内，并使铸件的重要加工面、工作面、加工基准面及主要型芯位于下型内。,14、什么是特种铸造？常用的特种铸造方法有哪些？,通常把不同于普通砂型铸造的其它铸造方法统称为特种铸造。常用的特种铸造方法有：熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、低压铸造、陶瓷型铸造等。,15、为了确保铸件质量和延长铸型寿命，金属型铸造必须采取哪些工艺措施？答：金属型铸造必须采取一定的工艺措施。主要有：浇注前必须预热金属型；加强金属型的排气；金属型的型腔应喷刷涂料；应尽早开型取出铸件，防止铸铁产生白口组织。,16、为什
18、么压力铸造生产的铸件不安排大余量的机械加工和热处理？,由于压力铸造是液态金属高速充型，液流会包裹住大量空气，最后以气孔的形式留在压铸件中。因此，压铸件不能进行大余量的机械加工，以免气体暴露，削弱铸件的使用性能。有气孔的压铸件也不能进行热处理，因为在高温时，气孔内气体膨胀会使铸件表面鼓泡。,17、离心铸造与砂型铸造相比较有何工艺特点？（1）工艺过程简单，铸造中空筒类、管类零件时，省去了型芯、浇注系统和冒口，节约金属和其它原材料。（2）液态金属在离心力作用下充型并凝固，其中密度较小的气体、夹渣等均集中于铸件内表面，而金属则从外向内呈方向性结晶，因而铸件组织致密，无缩孔、气孔、夹渣等缺陷，力学性能较
19、好。（3）便于铸造“双金属”铸件，如制造铜套挂衬滑动轴承，既可达到滑动轴承的使用要求，又可节约较贵的滑动轴承合金材料。,18、何谓铸件的浇注位置？它是否指铸件上内浇道位置？,铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置。它不是指铸件上内浇道位置。内浇道是浇注系统基本组元之一。内浇道是液态金属进入铸型型腔的最后一段通道，主要作用：控制金属液充填铸型的速度和方向，调节铸型各部分的温度和铸件的凝固顺序，并对铸件有一定的补缩作用。可以有单个也可以设计多个内浇道。,19.金属型铸造为何能改善铸件的力学性能？灰铸铁件用金属型铸造时，可能遇到哪些问题？答：金属型铸造采用耐高温的金属做铸型，其型芯一般也
20、用金属制成。故铸型和型芯都不具有退让性，且导热性好，铸件冷却速度快，所以组织细密，力学性能高。浇不到、冷隔、裂纹等。,20.图2-2-2为应力框铸件，凝固冷却后沿A-A线锯断，此时断口间隙大小会产生什么变？试分析原因。,21.何为铸件结构斜度？与起模斜度有何不同？下图所示结构是否合理？如何改进？,答：铸件结构斜度为铸件上垂直于分型面的不加工表面，为起模方便和铸件精度所具有的斜度。铸件的结构斜度与起摸斜度不同。结构斜度是在零件设计时直接在零件图上标出，且斜度值较大；起模斜度是在绘制铸造工艺图时，对零件图上没有结构斜度的立壁给予很小的起模斜度（0.53.0）图中内腔上方的小孔斜度不合理，模型不易从
21、砂型中取出。,22为什么铸件会产生热裂纹？影响铸件产生热裂纹的主要因素是什么？,答：收缩较大的金属（特别是铸钢件），由于高温时（即凝固期或刚凝固完毕时）的强度和塑性等性能低，是产生热裂的根本原因。影响热裂纹的主要因素有：(1)铸件材质 结晶温度范围较窄的金属不易产生热裂纹，结晶温度范围较宽的金属易产生热裂纹。灰铸铁在冷凝过程中有石墨膨胀，凝固收缩比白口铸铁和碳钢小，不易产生热裂纹，而白口铸铁和碳钢热裂倾向较大。硫和铁形成熔点只有985的低熔点共晶体并在晶界上呈网状分布，使钢产生“热脆”。,(2)铸件结构 铸件各部位厚度相差较大，薄壁处冷却较快，强度增加较快，阻碍厚壁处收缩，结果在强度较低的厚处
22、（或厚薄相交处）出现热裂纹。(3)铸型阻力铸型退让性差，铸件高温收缩受阻，也易产生热裂纹。(4)浇冒口系统设置不当 如果铸件收缩时受到浇口阻碍；与冒口相邻的铸件部分冷凝速度比远离冒口部分慢，形成铸件上的薄弱区，也都会造成热裂纹。,23、试述分型面与分模面的概念？分模造型时，其分型面是否就是其分模面？从保证质量与简化操作两方面考虑，确定分型面的主要原则有哪些？,分型面:砂型与砂型间的接合面。分模面:模样与模样间的接合面。分模造型时分模面与分型面位置重合,所以分模造型时分型面就是其分模面。选择分型面应使工艺简单,操作方便:少用砂芯、少用活块、便于清理、便于合箱。,24、铸件产生铸造内应力的主要原因
23、是什么？如何减小或消除铸造内应力？铸件产生铸造内应力的主要原因是合金的固态收缩。为了减小铸造内应力，在铸造工艺上可采取同时凝固原则。所谓同时凝固原则，就是采取工艺措施保证铸件结构上各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分同时凝固。此外，还可以采取去应力退火或自然时效等方法，将残余应力消除。,25.为什么铸件要有结构圆角？图示铸件上哪些圆角不够合理？应如何修改？,26.试用内接圆方法确定下图所示铸件的热节部位？在保证尺寸H的前提下如何使铸件的壁厚尽量均匀？,27.分析下图中砂箱箱带的两种结构各有何优缺点？为什么？,a：结构简单，但交叉接头处热节较大，易产生裂纹。b：交错接头的热节较小，可缓解内应
24、力，抗裂性较好，但结构较复杂。,end,含碳量比较,生铁钢熟铁 生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上，含碳量超过 2%的铁，叫生铁；含碳量低于 0.04%的铁，叫熟铁；含碳量在 0.052%之间的铁，称为钢。,其实，生铁是一种含碳量大于 2.11%的铁碳合金。工业生铁的含碳量一般在 2.5%4%之间，并含有 Si、Mn、S、P 等元素，是用铁矿石经高炉冶炼的产品。生铁主要有如下两类。（1）炼钢生铁 含硅量较低，一般不大于 1.75%。是平炉、转炉炼钢的主要原料，在生铁产量中占 80%90%。炼钢生铁硬而脆，铁和碳处于化合状态，以渗碳体（Fe3C）形式存在，其断口呈银白色，所以也叫作白口铁。轧辊
25、、梨铧铁等都是白口铁。,（2）铸造生铁 含硅量很大，一般为 1.25%3.6%。由于熔点低、流动性好，常用来铸造各种铸件，故也叫铸铁。铸造生铁中的碳以石墨形式存在，其断口呈灰色，性软，易切削加工，所以也叫作灰铸铁。如床身、箱体、管道、管件及各种连接件等都是由铸造生铁制作。,熟 铁又名纯铁，是含碳量低于 0.04%的铁碳合金，含铁约 99.9%，杂质总含量约 0.1。纯铁的用途主要是作为电工材料，具有高的磁导率，可用于各种铁芯。纯铁还用作高级合金钢的原料。纯铁很少用作结构材料，这是由于它质地柔软，强度不高；另一方面，纯铁要求碳、磷、硫等杂质元素含量很低，其冶炼难度较大，制造成本远大于生铁和钢。,
