铸造工艺学思考题简答

1、高温金属浇入铸型后，金属和铸型有哪些相互作用？从而又可能出现哪些铸造缺陷？（列举5种以上铸造缺陷〕。

热作用、机械作用、物理化学作用。缺陷：夹砂结疤、毛刺、粘砂、鼠尾、气孔、型壁移动、胀砂、砂眼、浇不足。

2、何谓微观膨胀、宏观膨胀？影响它们的主要因素有哪些？

微观膨胀：砂粒的膨胀能被湿粘土膜的收缩所抵消，或砂粒间相互间相对移动的力小于型砂外部阻力以致仅减少砂粒间的空隙，并不引起型砂尺寸变化的阶段。

宏观膨胀：当砂粒的间隙难以减小，或使砂粒间相互移动的力大于砂型外部阻力时，砂型外部尺寸发生变化。影响因素：砂型紧实度高、硅石粉含量高、砂粒粗细和粒度过于集中一个筛或相邻两个筛、加热速度快则微观减小，宏观增大，加入粘结剂或附加物高温下收缩或烧失以及采取颗粒分散的原砂则微观延长宏观减小。

3、试述夹砂的形成机理及预防措施。

答：（1）铸型表面沙层受热发生膨胀，再砂层表面产生压缩应力，沙粒不能重新排列时砂型表面就会受到破坏而发生夹砂结疤缺陷。（2）铸型中浇入金属后，铸型表面产生很薄的干燥层，紧接干燥层产生高水层，其强度远比湿型本体底。铸型表层受热膨胀，强度低的高水层中产生应力集中而出现裂纹，由鼠尾进一步发展成夹砂结疤。（3）因为铸型的高水层强度较低，以及由于铸型表面干燥层膨胀而与铸型本体分离，能自由滑动，所以就夹砂结疤而言，其最容易产生的条件是浇注时间过长、铸件壁厚和外形平坦处。

措施：

（1）、造型材料方面：①原砂；选用力度分散的硅砂做原砂、选用热膨胀系数小和烧结点低的石英—长石砂、非石英质砂；②粘结剂：选用热湿拉强度高、热压应力低的

膨润土；增加膨润土、有效粘土含量；采用水玻璃、树脂砂等③水分：尽量

降低型砂含水量；④附加物：加入一定量的煤粉、木屑等

造型方面：①对于回用砂应保证有效粘土、有效煤粉含量；控制含泥量；②应保证混砂时间

③避免压勺来回压大平面、少涮水多扎通气孔、在容易夹砂部分划出沟槽或插钉子浇注方面：应快浇使金属再型内有一定的上升速度，避免高温金属液长时间烘烤型腔

4、阐述机械粘砂的形成机理、影响因素和防止措施

答：是指铸件的部分或整个表面粘附着一层砂粒和金属的机械混合物，是由于金属渗入铸型表面的微孔形成的。机理:铸型中某个部位受到的金属液的压力大于渗入临界压力。

影响因素（1）金属液对铸型表面的润湿性。一般来说润湿角小于90度两者不润湿可防止金属液的渗入，而润湿角大于90度时，两者润湿有利于金属液的渗入，产生粘砂。但洛铁矿砂因能产生固相烧结，生成致密稳定的烧结层从而防止粘砂（2）型芯表面的微孔尺寸。其与砂的颗粒大小和分散度以及紧实度有关。一般砂粒越细，分散度越大紧实度高且均匀有利于防止金属液的渗入。但浇注温度较高时，细砂粒因耐火度不够可能造成更严重的粘砂，问更高时粗砂粒的粘砂则比细砂粒又要重些（3）铸型微孔中的气体压力。铸型微孔中的气体压力高，则背压大有利于防止金属液的渗入（4）金属液压力及铸型表面处于液态的时间。金属夜的静压力和动压力是金属液渗入的动力、铸型表面的金属液存在时间长，金属液可深入到星沙的内部。防止措施：（1）减小铸型表面微孔尺寸。如采用细颗粒原砂、表面刷涂料、提高紧实度等（2）铸型中加入能适当提高铸型背压或能产生隔离层的附加物如煤粉等（3）改用非硅质特种原砂。如能产生固相烧结的洛铁矿砂、或热导率大蓄热系数大的锆砂，以降低铸型表面金属液存在的时间（4）此外还可将体浇注温度、降低充型压力等

5、化学粘砂防治措施：1尽量避免在铸件和铸型界面产生形成低熔点化合物的化学反应2促进形成易剥离性粘砂层或易剥离的烧结层

6、型砂必需具备哪些基本性能？

性能：（1）良好的成形性（2）足够的强度（3）一定的透气性、较低的发气量、吸湿性（4）较高的耐火度，较好的热化学稳定性较小的膨胀率收缩率（5）较好的退让性、溃散性耐火性。

7、何谓"紧实率"？为什么要测定紧实率，如何测定？（按实验操作详述X 4、为什么要测定粘土型砂的湿强度？详细说明测定粘土型砂的湿强度实验步骤。

答：紧实率定义: 湿砂型用1mpa的压力下压实或在锤击式制样机上打击三次，其实样体积在打击前后体积变化的百分率，用其试样前后高度变化的百分率来表示，即紧实率=（筒高-紧实距离）/筒高；

测定原因：①紧实率可以反映含水量，只要紧实率在规定范围内其就是最适宜含水量，机器造型紧实率一般为45%

②紧实率可以反映型砂性能和预测可能出现的缺陷如紧实率低时，型砂发脆、韧性差，起模易损坏，杀星转角处易损坏；而紧实率高时，其塑性韧性好，但易产生夹砂结疤，胀砂类缺陷

③当紧实率一定时含水量发生变化，可以反映有效粘土和粉尘的含量，在造型时采取相应措施。如紧实率一定，粉尘含量高时，含水量增加，应进行除尘处理

实验步骤：①称取2850g原砂和100g膨润土加入混砂机中，干混3分钟，再加入水湿混7分钟后出砂；

②再将型砂通过3mm筛网孔，填满120mm试样筒,并刮平；

③在锤击式制样机上打击三次后，测量紧实前后的高度变化量。

④紧实率=（筒高-紧实距离）/筒高；

8、影响型砂透气性的因素有哪些?

答：砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量、粘结剂种类、加入量和混砂时粘结剂在砂粒上的分布状况以及砂紧实度的影响。

9、为什么要测定粘土型砂的湿强度？详细说明测定粘土型砂的湿强度实验步骤。

如果强度不高，在移动砂型时易破损，浇注时易被冲刷形成砂眼胀砂或炮火等缺陷，太高则降低透气性，增加了最适宜水分，增加成本，而且给混砂紧实落砂带来困难

实验步骤：①称取2850g原砂和100g膨润土加入混砂机中，干混3分钟，再加入水湿混7分钟后出砂②称取150g型砂通过3mm筛孔填满试样筒，制成标准试样

③将标准试样取出，放到试验机山，缓慢转动手轮直至试样出现第一条裂纹，读取表盘上视数

10、为保持湿型砂性能稳定，日常生产中应检测哪些主要性能？

水分、紧实度、湿压强度、透气性、破碎指数、流动性、含泥量、发气性。还应测有效粘土和有效煤粉含量、抗粘砂性、抗夹砂性

11、湿型砂中加入煤粉起什么作用、对煤粉有什么要求？

作用：（1）、产生大量还氧性气体，防止金属液被氧化并使铁液表面的氧化铁被还原和提高型砂的背压，有利于防止粘砂缺陷（2）煤粉受热形成的半焦充填堵塞型砂表面颗粒间的孔隙，阻碍金属液的渗透防止粘砂缺陷（3）煤粉受热后变成胶质体，具有可塑性，可吸收原砂的受热膨胀力，减少夹砂结疤类缺陷（4）煤粉在高温下受热分解在铸型界面上析出光亮碳，使型砂不为金属液所润湿减少粘砂类缺陷

要求：挥发分含量，灰分、固定碳、光亮碳析出能力，不能太细。

12、在铸钢件生产中，型砂是否需要加入煤粉？为什么？

不能只能用在铸铁件中。加入后会增加铸钢件渗碳，影响铸件质量。

13、何谓型砂的含泥量？它对型砂性能有哪些影响？

原砂或型砂中直径小于0.020mm的细小颗粒的含量。影响因素：（1）原砂中泥分增多，空隙减小，透气性下降（2）原砂的含泥量增多，型砂的湿压强度提高，达到最适干湿状态的含水量也提高（3）若原砂泥分中不含粘土矿物，原砂中的泥分增多会使砂型变脆，起模性变坏。14、综述原砂颗粒特性对粘土型砂性能（湿强度、透气性、流动性等）的影响

透气性：同体积内粗砂粒的周界面积比细砂粒周界面积小，因而气体通过时所受的阻力小，因而粗砂粒的透气性高于细沙粒；砂粒分散，在外力作用下细砂粒嵌在大砂之间减小了孔隙，因