金属工艺学第五章(铸造)思考题答案.doc

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《金属工艺学》 第五章 《铸造》复习思考题参考答案
1. 铸造生产的特点是什么？举出1～2个生产生活用品的零件是铸造生产的，并进行分析。
答：铸造生产的特点有：
（1）、能够生产形状复杂的毛坯，特别是内腔复杂的毛坯。
（2）、适应性广，可生产小至几克，大至几百吨的各种金属及其合金的铸件。
（3）、节省金属材料和机械加工的工作量。
（4）、生产成本低。
（5）、铸造工序复杂，容易产生铸造缺陷，铸件废品率高，力学性能低于锻件，劳动条件差。
我们炒菜用的铸铁锅，机床床身，汽车发动机机体等都是铸造生产的。铸铁锅质量轻，形状简单；机床床身质量重，复杂程度中等；汽车发动机机体形状复杂，质量属中小铸件。
2. 简述砂型铸造的生产过程。
答：砂型铸造的生产过程如下：
烘干→筛分→混砂→松砂→停放→填砂→紧实→扎气眼→起模→制作浇冒口系统→下芯→合箱→金属熔炼→浇注→出箱→抛丸→清理打磨→检验→入库。
3. 型砂、芯砂应具有哪些性能？若铸件表面比较粗糙，且带有难于清除的砂粒，试分析与型芯砂的哪些因素有关？
答：型砂、芯砂应具有的性能：
（1）、强度；保证铸型受外力不至被破坏。
（2）、透气性；浇注时允许气体通过而逸出。
（3）、可塑性；紧实时易成形且获得清晰的轮廓。
（4）、耐火性：在高温液态金属的作用下不软化，不熔化，不与金属烧结。
（5）、退让性；铸件凝固收缩时，型芯砂不阻碍铸件收缩。
若铸件表面比较粗糙，且带有难于清除的砂粒，是型芯砂的粒度大，耐火度低所至。
4. 为什么对芯砂的要求高于型砂？有那些粘结剂可配制芯砂？
答：由于型芯在浇注时，大部分被高温液态金属包围，散热条件差，受热强度大，故需要更高的性能。
5、模样的形状、尺寸与铸件是否一样？为什么？制造模样时，在零件图上加了那些工艺参数？
答：模样的形状与铸件一样，尺寸有所加大，因为金属在冷却、凝固还有收缩；制造模样时在零件图上加了：收缩量、加工余量、拔模斜度、补铁、芯头、活块、工艺补正量、反变形量、防变形拉筋等。
6、手工造型方法有哪几种？选用的主要依具是什么？
答：（1）、整模造型；（2）、分模造型；（3）、挖砂造型；（4）、活块造型；（5）、刮板造型（6）、组芯造型；（7）、地坑造型。
选用的主要依具是：铸件的形状、结构和大小；铸件的质量和使用要求；生产批量的多少；工人技术水平的高低；生产企业的工装情况。
7、机器造型的实质是什么？紧砂与起模有那些方式？
答: 机器造型的实质是用机器代替了手工紧砂和起模。
紧砂方式有:压实式；震击式；震压式；射压式；抛砂式。
起模方式有：顶箱起模；回程起模。
8、浇注系统由哪几部分组成？其主要作用是什么？
答：浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道组成。其主要作用是导入金属、挡渣、补缩、调节铸件的冷却顺序。
9、冒口的作用是什么？其设置的原则是什么？
答：冒口的作用是补缩、排气、除渣。
设置原则是设置在铸件热节处。
10、何谓铸造工艺图？砂型铸造工艺图包括那些内容？
答：铸造工艺图就是用规定的工艺符号和文字绘在零件图样上，或另绘工艺图，表示铸型的分型面，

浇注系统，浇注位置，型芯结构尺寸，冒口位置大小，冷铁等的图样。
铸造工艺图包括的内容有：分型面；浇注位置；浇注系统，型芯结构尺寸；收缩量，加工余量；拔模斜度；补铁；冒口位置大小；冷铁大小位置；排气孔等。
11. 如何铸造一个空心的园球？
答：作一个万向旋转的模具，预留一个浇注口，金属液浇入后，迅速堵住浇注口，使模具作万向旋转，待金属凝固后开模，可得空心园球。
12.何谓浇注位置？确定铸件浇注位置的原则是什么？
答：浇注时铸件在铸型中所处的位置，叫浇注位置。
确定浇注位置的原则：
（1）铸件的主要加工面，重要的工作面，应向下，或侧面。
（2）铸件的打平面应向下。
（3）铸件薄而大的平面应向下，或者侧面。
（3）铸件厚的平面应向上，或者侧面，便于设置冒口或冷铁。
13. 何谓分型面？何谓分模面？确定分型面的原则是什么？
答：分型面是为了便于取出模样，将铸型作成几部分，其结合面叫分型面。
分模面是为了便于模样从砂中取出，将模具分成几部分，其结合面叫分模面。
确定分型面的原则是：
（1）尽可能将铸件全部或大部放入下砂型内。
（2）分型面的数目越少越好，且尽可能为平面。
（3）尽量减少型芯与活块的数量。
（4）分型面的选择应有利用下芯，合箱，型芯便于定位。
14. 在你的学习和生活环境中，举出几个砂型铸造的零件找出其分型面、内浇道、冒口的位置。
答:如P77图5.12。

15 . 区别下列名词（术语）的慨念。
铸件与零件；模样与型腔；芯头与芯座；分型面与分模面；起模斜度与结构斜度；浇注位置与浇道位置；型砂与砂型；出气口与冒口；缩孔与缩松；砂眼与渣眼；气孔与出气孔；浇不足用于冷隔。
答：零件是可以直接装配使用的产品，铸件是在零件的基础上放有加工余量和补铁的毛坯。
模样是制造型腔用的模型，型腔是造型后取出模样而得到的空腔。
芯头是模样上用于型芯定位用的工艺模样，芯座是造型后取出模样芯头后留下的空腔。
分型面是指型腔分成几部分的结合面，分模面是指模样分成几部分的结合面。
起模斜度是为了便于模样从砂型中取出而有意制作的工艺斜度，结构斜度是零件本身所设计需要的斜度。
浇注位置是浇注时铸件在铸型中所处的位置，浇道位置是浇注系统相对与铸件所处的位置。
型砂是造型用的具有一定性能的砂，砂型是具有型腔的砂团。
出气口是为了型腔排气而扎的排气孔，冒口是在铸型内储存和补缩铸件用的在型腔内的空腔。
缩孔是铸件宏观的用肉眼可观察到的孔洞，缩松是用肉眼不容易观察到的显微的细小的组织疏松。
砂眼是型砂粒被金属包围形成的孔洞，渣眼是金属氧化物或熔渣被金属包围形成的孔洞。
气孔是气体在金属凝固前来不及从金属中逸出，而形成的孔洞，出气孔是为了排气，在砂型上扎的孔洞。
浇不足是由于金属液不够而没有充满型腔，冷隔是由于金属液温度太低，流动性差，在壁薄处金属液没有充满就已经凝固的现象。
16.合金的铸造性能有那些？其影响因素是什么？
答:合金的流动性；合金的收缩；成分偏析。

其影响因素有：（1）合金的化学成分；（2）合金的浇注温度；（3）铸型结构特征；（4）各合金元素的比重。
17.为什么铸铁的收缩比铸钢小？铸铁与铸钢的收缩都分三个阶段吗？为什么？
答：（1）因为铸铁的熔点比铸钢低，铸铁的浇注温度比铸钢低；（2）铸铁中的碳可以直接以石墨形态析出，石墨化过程体积略有彭胀，抵消了部分收缩。
铸铁与铸钢的收缩都分为三个阶段，因为他们都有液态收缩，凝固收缩，固态收缩。
18.熔炼合金时有哪几种熔炼炉？其规格是什么？
答：有冲天炉，电弧炉，中频电炉，熔炼有色金属可用坩埚炉。
冲天炉常用1.5～10吨/小时。
电弧炉常用1.5～5吨。
中频电炉常用0.25～10吨。
坩埚炉常用50～250Kg。
19.何为冲天炉？其大致结构如何？
答：冲天炉是以焦炭为燃料的竖式化铁炉。其大致结构由炉体，支撑部分，送风系统，前炉组成。
20.冲天炉的炉料有那些？其作用是什么？
答：冲天炉的炉料有金属炉料（包括：生铁，回炉铁，废钢，铁合金）；燃料（焦炭）；熔剂（石灰石,荧石）。
金属炉料是熔炼铸铁的主要原料。
燃料熔化加热金属。
熔剂调节炉渣的碱度，形成低熔点熔渣，与铁水分离，排出炉外。
21.自来水管接头是KTH350-10，铸造后为麻口，试分析造成的原因，并提出解决的方法。
答：自来水管接头是KTH350-10，铸造后毛坯应为白口组织，经高温石墨化退火而得到，麻口组织是因为化学成分不对，是碳或硅偏高所致，应多加废钢，降碳，降硅。
22何谓铸造应力？产生的主要原因是什么？
答：铸造应力是铸件在凝固收缩时，受到阻碍而引起的应力，主要包括热应力和机械应力。

产生的主要原因是：（1）铸件在凝固、收缩时，受到铸型、型芯的机械阻碍产生机械应力。（2）由于铸件壁厚厚薄不均，冷却速度不一致，产生热应力。这两方面的因素是产生应力的主要原因。
23.现铸造铸钢（ZG200-400）轨道，图5.26，试分析其铸造应力及变形的方向。
答：铸件上下和两端受到拉应力。由于上部壁厚，下部和中部壁薄，凝固和冷却时上部与中部交接处受拉应力，由于拉应力的作用，铸件容易往两側面方向弯曲。
24.生产灰铸铁件，是否其壁厚愈大，强度愈高，？为什么？
答：强度应是两个概念第一是铸件的整体强度，从这方面来说，其壁厚愈大，强度愈高，第二是铸件材质的强度是指单位面积能承受的应力，这与铸件的化学成分，金相组织有很大关系。因此不能单纯地说壁厚愈大，强度愈高。
25.检验铸件质量的方法有那些？检验的内容是什么？
答：铸件的检验方法有：
（1） 尺寸检测；检查铸件的形状尺寸是否符合要求，
（2） 肉眼观察；检查铸件是否有铸造缺陷。
（3） 理化检测；检查铸件的化学成分，金相组织，力学性能是否达到要求。
（4） 压力试验；检查铸件的致密性，铸件是否漏气、漏水。
（5） 内部质量检查；如磁粉探伤，X射线、γ射线检测，超声波探测。
26.铸件有那些常见缺陷？产生的主要原因是什么？
答：（1）错箱：合箱时上下砂箱未对准；上下砂

砂箱未锁紧；造型时上下模样错位。
（2）偏芯：型芯安放偏斜；浇冒口设置不正确；
合箱时碰歪了型芯；模样芯头偏芯。
（3）变形：铸件结构不合理；铸件冷却不当。
（4）浇不足：铸件壁太薄，铸型散热快；合金度太低，流动性差；浇口太小，排气不畅；浇注速度太慢；金属不够。
（5）缩孔：铸件结构不合理，壁厚不均；浇冒口设置不当，冒口太小；浇注温度太高。
（6）气孔：熔炼工艺不合理，合金氧化；型砂水分太高；型芯未烘干；铸型透气性差；浇注温度太低；浇包未烘干。
（7）砂眼：型芯砂强度不够，铸型紧实度不够；铸型或浇口内散砂未吹干净；铸件结构不合理，园角太小；
（8）夹杂：浇注时没有挡住渣；浇注温度太低；浇注时断流，或浇口杯未充满。
（9）冷隔：铸件结构不合理，壁太薄；合金流动性差；浇注温度太低，浇注速度太慢；叫口太小，或设置不当，或浇注断流。
（10）裂纹：铸件壁厚不均，冷却不一致；浇注温度太高；型芯砂退让性差；合金的化学成分不合理，S、P、Mg太高。
（11）粘砂：浇注温度太高；型砂耐火度差；未涂涂料或涂料太薄。
27.什么是熔模铸造？试简述其工艺过程，它有那些优越性？
答：熔模铸造是用易熔材料制成精确的模样，在上涂上耐火材料制成型壳，溶去模样，经过焙烧而得到型壳，浇入金属而得到铸件的方法，叫熔模铸造。
其工艺过程如下：
制作蜡模或蜡模组→结壳硬化→脱蜡熔去蜡模→烘干焙烧壳型→浇注铸件→出箱清理打模→检验→入库。
铸件的形状尺寸精度高，表面粗糙度低可实现

少加工或不加工。
28.金属型铸造的主要特点是什么？其应用如何？
答：金属型铸造的主要特点是：
（1） 铸件尺寸精度高，表面粗糙度低。
（2） 铸件冷速度快，组织致密，力学性能好。
（3） 一型多铸，提高场地的使用率，改善劳动条件。
（4） 生产工序简单，容易实现机械化、自动化生产。
铸件的精度高，粗糙度低可实现少加工或不加工。
（5） 金属型价格高，合金冷却快，流动性差，因此不能制作复杂薄壁件。
29.压力铸造与金属型铸造的主要区别是什么？压力铸造适用于何种金属？何种产品？
答：压力铸造是用高压将金属压入金属型，而金属型是重力自然注入。主要适宜铸造铝、镁、铜合金。
制造中小型壁薄，形状复杂成批大量生产的铸件。
30.试举出生产、生活设施中离心铸造的产品或零件
答：汽车的缸套、活塞环。市政工程的自来水管道。
31.下列铸件大批量生产时，宜采用何种铸造方法？车床床身，电子打火煤气炉喷头，煤气罐安全阀，缝纫机机头，污水管，气缸套，名人纪念铜像。
答：车床床身——砂型铸造。
电子打火煤气炉喷头——熔模铸造。
煤气罐安全阀——压铸。
缝纫机机头——砂型铸造。
污水管，气缸套——离心铸造
名人纪念铜像——砂型铸造

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