铸造工艺学考题

铸造工艺学考题（考试总结）

一，冷铁：为增加铸件局部冷却速度，在型腔部及工作表面安放的金属块

作用：

①在冒口难于补缩的部位防止缩孔缩松。

②防止壁厚交叉部位及急剧变化部位产生裂纹。

③与冒口配合使用，能加强铸件的顺序凝固条件，扩大冒口补缩距离或围，减少冒口数目或体积。

④用冷铁加速个别热节的冷却，使整个铸件接近于同时凝固，既可防止或减轻铸件变形，又可提高工艺出品率。

⑤改善铸件局部的金相组织和力学性能。如细化基体组织，提高铸件表面硬度和耐磨性。

⑥减轻和防止厚壁铸件中的偏析。

二，分型面及选择原则

分型面是两半铸型接触的的表面，分型面在很大程度上影响铸件的尺寸精度，成本和生产率。

选择原则：

①应使铸件全部或大部分位于同一砂型

②应尽量减少分型面的数目

③分型面应尽量选用平面

④便于下芯，合箱和检查型腔尺寸

⑤不使砂箱过高

⑥受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度

⑦注意减轻铸件清理和机械加工量

三钠水玻璃砂硬化机理

硬化机理：因为水玻璃中本来就有下列平衡，硅酸钠水解，

Na2O·mSiO2·nH2O=2NaOH+mSiO2·nH2O 向水玻璃中吹入二氧化碳时，由于二氧化碳是酸性氧化物其余水解反应NaoH+CO2=Na2co3+H2O促进水解反应向右进行，硅酸分子增多，其发生

缩聚反应≡Si-O-H+H-O-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O其还会进一步缩聚，形成凝胶。钠水玻璃的物理脱水作用，由（液态到固态）和化学反应（形成新物质）的结果。

目前铸造生产中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或间接影响上述反应平衡点的气态、液态或粉状硬化剂，与OH-作用，从而降低pH值，或靠失水，或靠上述两者的复合作用来达到硬化。（1分）a失水发生由液态到固态的转变：凡是能去除水玻璃中水分的方法，如加热烘干，吹热空气或干燥的压缩空气，真空脱水，微波照射以及加入产生放热反应的化合无等都可以使钠水玻璃硬化。（2分）

b化学反应，形成新的产物：钠水玻璃在加入酸性或具有潜在酸性的物质时，其pH值降低，稳定性下降，使得其水解和缩聚过程加速进行。（2分）

目前存在的问题及解决方法：

①出砂性差——a）在钠水玻璃中加入附加物；b）减少钠水玻璃的用量；c）减低易熔融物质的含量；d）采用以石灰石作原砂的钠水玻璃CO2自硬砂。

②铸铁件粘砂——a）刷涂料，最好使用醇基涂料；b）一般铸铁件也可以在钠水玻璃中加入适量的煤粉或者适量具有填料性能的高岭土式粘土

③型、芯表面粉化（白霜）——a）控制钠水玻璃的水分不要偏高，吹CO2的时间不宜过长，型、芯不要放置太久；b）据有关工厂的经验，在钠水玻璃中加入占砂质量1%左右，密度为1.3克∕立方厘米的糖浆，可以有效防止粉化。

④砂芯抗吸湿性差——a）在钠水玻璃砂中加入锂水玻璃或在钠水玻璃中加入Li2CO3、CaCO3、ZnCO3等无机附加物；b）在钠水玻璃中加入少量有机材料或加入具有表面活性剂作用的有机物，粘结剂。

⑤此外，还存在发气量大（注意排气；先烘干砂芯再浇注）、旧砂再生和回用困难、热膨胀（加入质量分数4%的高岭土粘土形式的铝土）等问题。

四. 阐述用湿型砂铸造时出现水分迁移现象时，其传热、传质有何特征？

答：1）热通过两种方式传递，一是通过温度梯度进行导热，未被吸收的热通过干砂区传导至蒸发界面使水分汽化；二是靠蒸汽相传递。蒸汽的迁移依赖于蒸汽的压力梯度。2）干砂区的外侧为蒸发界面及水分凝聚区，没有温度梯度。3）铸件表面温度与干砂区的厚度及蓄热系数有关。

五. 浇注系统的基本类型有哪几种? 各有何特点？

答：1.封闭式浇注系统

特点：封闭式浇注系统有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。主要缺点是：进入型腔的金属液流速度高，易产生喷溅和冲砂，使金属氧化，使型金属液发生扰动、涡流和不平静。因此，主要应用于不易氧化的各种铸铁件。对容易氧化的轻合金铸件，采用漏包浇注的铸钢件和高大的铸铁件，均不宜使用。

2.开放式浇注系统

主要优点是进入型腔时金属液流速度小，充型平稳，冲刷小，金属氧化轻。适用于轻合金铸件、球铁件等。漏包浇注的铸钢件也宜采用开放式浇注系统，但直浇道不能呈充满态，以防钢水外溢，造成事故。主要缺点是，阻渣效果稍差，浇道较大，金属消耗略多。

按浇道在铸件上的位置分为（一）顶注式浇注系统优点是容易充满，可减少薄壁件浇不到、冷隔的方面的缺陷；充型后上部温度高于底部，有利于铸件自下而上的顺序凝固和冒口的补缩；冒口尺寸小，节约金属；浇道附近受热较轻；结构简单，易于清除。缺点是易造成冲砂缺陷；金属液下落过程中接触空气，出现激溅、氧化、卷入空气等现象，使充型不平稳。易产生砂孔、铁豆、气孔和氧化夹杂物缺陷；大部分浇注时间，浇道工作在非淹没状态，相对地说，横浇道阻渣条件较差。

（二）底注式浇注系统特点是充型后金属的温度分布不利于顺序凝固和冒口补缩；浇道附近容易过热，导致缩孔、缩松和结晶粗大等缺陷；金属液面在上升中容易结皮，难保证高达的薄壁铸件充满，易形成浇不到、冷隔等缺陷，金属消耗量浇道。（三）中间注入式浇注系统它兼有顶注式和底注式浇注系统的优缺点。由于浇道在分型面上开设，故极为方便，广为应用。适用于高度不大的中等壁厚的铸件。（四）阶梯式浇注系统优点是金属液首先由最低层浇道充型，随着型液面上升，自下而上地、顺序地流经各层浇道。因而充型平稳，型腔气体排出顺利。充型后，上部金属液温度高于下部，有利于顺序凝固和冒口的补缩，铸件组织致密。易避免缩孔、缩松。冷隔和浇不到等铸造缺陷利用多浇道，可减轻浇道附近的局部过热现象。主要缺点是：造型复杂，有时要求几个水平分型面，要求正确的计算和结构设计。

六. 何谓冒口、冒口有效补缩距离？请画出铸钢板件、杆件、阶梯形铸钢件，加

与不加冷铁有效补缩距离示意图。

答：1）设置冒口是常用的铸造工艺措施，冒口常设置在铸件的厚壁处或热节部位，主要用于防止缩孔、缩松、裂纹和变形等铸件缺陷。（2分）

2）冒口的有效补缩距离为冒口作用区与末端区长度之和，它是确定冒口数目的依据，与铸件结构、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的高低等各种因素有关，简称为冒口补缩距离。（2分）

3）（5分）