重庆大学铸造工程学 锻压焊接方向期末考试复习指导

一、考核内容：1）铸造工艺学基础铸造工艺设计内容，铸件工艺设计的结构性分析，浇注位置和分型面设计，浇注系统类型及主要技术特征，铸造模具设计要点。

2）铸造合金及熔炼液态金属结构与性质，铸造铝合金、铸铁熔炼原理与精炼，铝合金和铸铁金属结晶过程控制与变质，铸铁合金化及其对组织性能的影响。

3）造型、制芯造型与制芯材料构成，型砂与型砂的技术要求、主要差别，型砂与芯砂成型方法及主要技术特征。

4）铸件质量及控制铸件质量特征及技术要求，主要铸造缺陷如冷隔、浇不足、气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂等形成原因及主要控制措施。

二、试卷结构1.满分：100分2.题型结构1) 基本概念题20%2) 问答题55%3) 分析题25%3.内容结构1)铸造工艺学基础35%2)铸造合金及熔炼30%3)造型、制芯15%4)铸件质量及控制20%《铸造工程学》复习提纲因时间有限，答案未精炼，有些繁冗，勿喷哦！！1.什么是铸造？与其他材料成形工艺相比，铸造工艺有何特点？将液态（熔融）的合金浇入到与零件的形状，尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法通常称为铸造。

与其它工艺方法相比，它具有成本低，工艺灵活性大，适合生产不同材料、形状和重量的铸件，并适合于批量生产。

但它的缺点是公差较大，易产生内部缺陷。

铸造工艺的优点：适用范围广，据统计：在机械行业中铸件占机器总质量的50%以上；可以制造各种合金铸件铸件尺寸精度高（与一般焊接件、锻件比较）成本低廉可以生产形状复杂的零件铸造工艺缺点：铸造生产过程比较复杂。

影响铸件质量的因素多。

废品率一般较高。

铸件容易出现各种缺陷。

（浇不足，缩孔，气孔，裂纹等）。

2. 影响液态金属充型行为的因素包括哪几个方面？从铸造工艺角度考虑，可以通过什么方法改善其充型能力？方式的条件是什么？这两种凝固方式所获得铸件有何组织结构特征？逐层凝固：液体始终处于大气压力和金属静压力下，气体不易析出。

体积凝固：枝晶很早将液体封闭，产生析出性气孔的可能性很大，气孔均匀分布一般认为：铸模的冷却能力越大，越有利于在结晶过程中保持较大的温度梯度，从而利于柱状晶区的发展。

柱状晶择优取向，晶界往往容易富集第二相，特别是在两种位向交叉面是受力的薄弱环节，轧制时容易开裂。

因此，钢铁或镍合金（塑形较差）应避免柱状晶的出现；而有色金属，有时要求获得柱状晶。

铸件的内在质量。

化学成分、金相组织结构、物理机械性能，铸件内部缺陷的程度等； 铸件的外在质量。

包括尺寸公差、重量公差、表面粗糙度、允许的铸造缺陷等；3. 什么是金属流动性？如何衡量其流动性？流动性对于铸件质量有何影响？液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的健全铸件的能力。

影响因素包括:液体合金本身的流动能力；铸型的性质；浇注条件；铸件结构等。

4.铝合金的铸造缺陷形成的根本原因是什么？在铝合金铸造成形过程中，如何改善铸造工艺以避免这些缺陷？并思考铝合金铸造缺陷形成机制是否可以用于解释其他合金的铸造缺陷？1)清理分型面、清理型腔、清理顶杆:改变涂料、改善喷涂工艺;增大锁模力;增加浇注金属液量;这些是靠简单操作即可实施的措施。

(2)调整工艺参数、压射力、压射速度、充型时间、开模时间、浇注温度、模具温度等。

(3)换料,选择优质的合金锭,改变新料与回炉料的比例,改进熔炼工艺。

(4)修改模具、修改浇注系统、增加内浇道、增设溢流槽、排气槽等5.砂型铸造铸件成形过程中主要存在哪些缺陷？是如何形成的？如何通过工艺方法避免？1)缩孔缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔洞。

产生原因：先凝固区域堵住液体流动的通道，后凝固区域收缩所缩减的容积得不到补充。

2) 缩松缩松是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。

产生原因：当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存的区域。

随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小熔池，各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充，最后形成了形状不一的分散性孔洞即缩松。

防止措施：采取顺序凝固的办法避免缩孔、缩松的出现3）裂纹与变形冷裂铸件处于弹性状态，铸造应力超过合金的强度极限时产生的裂纹。

•减小铸造应力•提高合金的力学性能•调整化学成分净化金属液减少铸造缺陷•消除残余应力热裂外裂纹主要是拉应力引起的。

内裂纹：在铸件内部最后凝固的部位，有时会出现在缩孔附近或尾部。

1、采用正确的铸造工艺（正确设计浇注系统、补缩系统等）；2、铸件形状设计要求简单、对称和厚薄均匀；3、对铸件进行热处理。

4) 铸件中的气孔 1）熔炼过程 2）铸型 3) 浇注过程。

5) 铸造合金中的夹杂物6.铸件中气孔对铸件质量有何影响？形成气孔的主要原因有哪些？减低机械性能；引起裂纹产生；降低韧性；降低流动性：H含量0.8cm3/100g流动性53cmH含量4.1cm3/100g流动性39cm；降低气密性。

1）熔炼过程炉料的锈蚀物、炉衬、工具、溶剂等。

2）铸型对于湿砂型，其中的水分在高温金属液的热作用下会产生大量蒸汽；即使烘干的铸型，浇注前也会吸收空气中的水分，且其中的粘土在金属液的热作用下结晶水还会分解；一些由有机材料制成的砂型或砂芯，有机物的燃烧也能产生大量的气体；3) 浇注过程。

浇包未干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内气体不能及时排除等。

7.铸件中的夹杂物是如何形成的？如何控制合金熔炼工艺，以减少铸件夹杂物缺陷？夹杂物是指金属内部或表面存在的和基本金属成分不同的物质，它主要来源于原材料本身的杂质及金属在熔炼、浇注和凝固过程中与非金属元素或化合物发生反应而形成的产物。

排除液态金属中一次夹杂物的途径1) 加熔剂 2) 过滤法此外，排除和减少液态金属中气体的措施 , 如合金液静置处理、浮游法净化、真空浇注等 , 同样也能达到排除和减少夹杂物的目的。

二次氧化夹杂物。

这类夹杂物常出现在铸件上表面、型芯下表面或死角处。

防止和减少二次氧化夹杂物的途径1) 正确选择合金成分，严格控制易氧化元素的含量。

2) 采取合理的浇注系统及浇注工艺，保持液态金属充型过程平稳、流动口3) 严格控制铸型水分，防止铸型内产生氧化性气氛。

还可加入煤粉等碳质材料，或采用涂料，以形成还原性气氛。

4) 对要求高的重要零件或易氧化的合金，可以在真空或保护性气氛下浇注。

减少和排除夹杂物的途径①正确选择合金成分，严格控制易氧化元素的含量②加溶剂液面覆盖一层溶剂，吸收上浮的夹杂物液中加入溶剂，与夹杂物形成密度更小的液态夹杂物降低夹杂物熔点，便于集合和上浮③采用复合脱氧剂：可生成密度小，熔点低的液态脱氧产物，利于上浮，排除④采用真空或在保护气氛下熔炼和浇注⑤避免浇注，充型时发生飞溅和涡流⑥过滤法，通过过滤器，再注入型腔⑦型砂中控制水分，加入煤粉，铸型表面撒剂，形成还原性气氛8.如何评价铸件综合质量和铸件技术质量？铸件技术质量分为哪三个等级？各有什么要求？与工业发达国家相比，目前我国铸造生产还存在哪些差距？铸件综合质量=交货期+价格+技术质量–铸件的内在质量。

化学成分、金相组织结构、物理机械性能，铸件内部缺陷的程度等；•铸件的外在质量。

包括尺寸公差、重量公差、表面粗糙度、允许的铸造缺陷等；•我国对铸件质量分为三个质量等级：合格品、一等品和优等品。

铸件技术质量是一个动态的概念，将随着生产水平的发展和市场对质量的要求而节节提高。

•总量供不应求、产品结构不够合理；•企业组织结构都不够合理；•工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低，技术结构、模具产品水平比国际水平低许多。

而模具生产周期却要比国际水平长许多；•技术人才严重不足，经济效益欠佳。

随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计异常短缺，高级钳工及企业管理人才也非常紧缺；•与国际水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后；•专业化、标准化、商品化的程度低，协作差9.为什么说铸型工作条件恶劣？铸型接触区是一个什么概念？金属与铸型接触区有何相互作用？他们对铸件质量分别带来什么影响？铸型由砂型和砂芯组成，处于恶劣工作条件是砂型接触区（面砂层）铸型接触区与金属的相互作用有：热作用，机械作用，化学作用。

热作用可能导致：夹砂或表面缩况等缺陷10.试根据砂型铸造的特征，分析对造型材料的基本要求。

1) 型砂、芯砂应具有一定的强度(湿态抗拉强度或干态抗拉强度等)，保证在造型、合型、搬运和浇注过程中不变形，不损坏。

2) 良好的透气性。

这样可以保证在液态金属作用下，铸型和型芯中产生的气体能够通过砂粒间的空隙顺序排除型(芯)外，以消除或减少铸件中的气孔缺陷。

3) 对铸件收缩的可退让性（或容让性）。

这是由于铸件在凝固和随后的冷却过程中将伴随有体积和尺寸的收缩。

为了不使铸件出现裂纹和残余变形，要求铸型在高温下可以丧失部分强度。

4）一定的耐火度和化学稳定性。

保证在高温液态金属作用下，造型材料不软化；不与液态金属发生化学反应；不产生或少产生反应性气体。

5）良好的工艺性能，即在造型、制芯时不粘模，具有好的型(芯)砂流动性和可塑性；在铸件落砂和清理时具有良好的出砂性。

6）对于铝、镁合金生产条件下，还要求造型材料具有保护性，以防止合金在浇注和凝固过程中氧化、燃烧。

11.湿型砂一般常用哪些原材料混碾而成？他们对铸件质量分别带来什么影响？1）原砂(SiO2)粒度在小尺寸范围呈正态分布，有利于砂型强度的提高，但透气性较差2）2）粘土(Al2O3n SiO2xH2O)（膨润土,普通粘土）粘土是湿型砂的主体粘结剂。

粘土被水湿润后具有粘结性和可塑性；烘干后硬结，具有干强度。

重新润湿后，粘结性和可塑性又能恢复而具复用性。

但在被烧枯后不能再加水恢复其塑性。

3）水4）附加物（煤粉等）型砂中除了含有原砂、粘土和水等原料外，通常还特意加入一些如煤粉、渣油、淀粉等附加材料，使型砂具有特定的性能，改善铸件的表面质量。

12.湿型砂铸造有何特点？理解湿型砂基本性能要求。

砂型不须烘干，不存在硬化过程；生产灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现生产过程的机械化和自动化；材料成本低，节省烘干设备、燃料、电力和车间生产面积；延长砂箱使用寿命。

采用湿型铸造容易产生一些铸造缺陷，如夹砂结疤、粘砂、气孔、砂眼、涨砂等；水分和紧实率；称取定量的型砂，放入105-110oC烘干装置中干燥，由烘干前后的质量差异计算出型砂的水分。

手工造型4.5-5.5%，机器造型3-4%；紧实率。

用1MPa的压力压实或者锤击式制样机上打击3次，用试样紧实前后高度变化的百分数表示。

控制水分，获得需要的湿态强度和韧性。

透气性。

紧实的型砂能让气体通过而已出的能力称为透气性。