合工大材料成型技术基础复习知识点(全面)

材料成型技术基础

第二章铸造

一、铸造的定义、优点、缺点：

铸造指熔融金属、制造铸型并将熔融金属浇入铸型凝固后，获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。

优点：铸造的工艺适应性强，铸件的结构形状和尺寸几乎不受限制；工业上常用的合金几乎都能铸造；铸造原材料来源广泛，价格低廉，设备投资少；铸造适于制造形状复杂、特别是内腔形状复杂的零件或毛坯，尤其是要求承压、抗振或耐磨的零件。

缺点：铸件的质量取决于成形工艺、铸型材料、合金的熔炼与浇注等诸多因素，易出现浇不到、缩孔、气孔、裂纹等缺陷，且往往组织疏松，晶粒粗大。

二、充型能力的定义、影响它的三个因素：

金属液的充型能力指金属液充满铸型型腔，获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。

影响因素：①金属的流动性；②铸型条件；③浇注条件。

三、影响流动性的因素；纯金属和共晶成分合金呈逐层凝固流动性最好；影响充型能力的铸型的三个条件；浇注温度和压力对充型能力是如何影响的：影响流动性的因素：

①合金成分：纯金属和共晶成分的合金，结晶过程呈逐层凝固方式，流动性好；非共晶成分的合金，呈中间凝固方式，流动性较差；凝固温度范围过大，铸件断面呈糊状凝固方式，流动性最差。结晶温度范围越窄，合金流动性越好。

②合金的质量热容、密度和热导率：合金质量热容和密度越大、热导率越小，流动性越好。

影响充型能力的铸型的三个条件：

①铸型的蓄热系数：铸型从其中金属液吸收并储存热量的能力。蓄热系数越大，金属液保持液态时间短，充型能力越低。（在型腔喷涂涂料，减小蓄热系数）

②铸型温度：铸型温度越高，有利于提高充型能力。

③铸型中的气体：铸型的发气量过大且排气能力不足，就会使型腔中气压增大，阻碍充型。

浇注温度和压力对充型能力的影响：

①浇注温度：提高浇注温度，延长保持液态的时间，从而提高流动性。温度不能过高，否则金属液吸气增多，氧化严重，增大了缩孔、气孔、粘砂等缺陷倾向。

②充型压力（流动方向上的压力）：充型压力越大，流动性越好。但充型压力不宜过大，以免金属飞溅，加剧氧化，气体来不及排出产生气孔、浇不到等缺陷。

四、铸造时液态和凝固收缩易产生缩孔和缩松；固态收缩易产生应力、变形和裂纹：

液态收缩（金属在液态时，由于温度降低而发生的体积收缩）和凝固收缩（熔

融金属在凝固阶段的体积收缩）易残生缩孔和缩松；固态收缩（金属在固态时由于温度降低而发生的体积收缩）是铸件产生铸造应力并进而引起变形、裂纹等缺陷的主要原因。

五、何种合金易缩孔，何种合金易缩松；多出现于铸件的哪些部位：

缩孔易出现于纯金属、共晶合金和凝固温度范围窄的合金（凝固时呈逐层凝固方式）。出现于铸件最后凝固的部位。

缩松易出现于凝固温度范围越宽的金属。出现于铸件的轴线附件和热节部位。

六、缩孔和缩松的防止措施。顺序凝固的定义和应用场合：

防止措施：①采用顺序凝固原则（设置冒口、冷铁）；②加压补缩；

顺序凝固是使铸件按规定方向从一部分到另一部分依次凝固的原则，经常是向着冒口（设置于铸件厚部）或内浇道（设置于铸件厚部）方向凝固。对于热节部位，可设置冷铁以保证铸件顺序凝固。

应用场合：收缩较大、凝固温度范围较小的合金，如铸钢碳硅含量低的灰铸铁、铝青铜等合金、壁厚差别较大的铸件。

七、收缩应力的危害和减小措施：

危害：铸件上某部位的收缩应力和热应力之和超过其抗拉压强度时，就可能产生裂纹。

减小措施：采取提高型芯砂的退让性，合理设置浇注系统和及时开箱落砂等措施。

八、热应力产生的原因。能正确判断出铸件上何处产生拉应力、何处产生压应力：

原因：铸件在凝固和冷却过程中，

不同部位由于温差造成不均匀收缩而

引起的铸造应力。

细杆受压（—）、粗杆受拉（+）

细的部分拉长、粗的部分压短，细的

一半在外侧。

九、减小和消除热应力的方法。同时凝固的定义和应用场合：

减小和消除：

①合理设计铸型结构，壁厚均匀，减小热节，壁与壁间采用圆弧过度。

②采用同时凝固原则：使型腔内各部分金属液温差很小，同时进行凝固的原则。内浇道开于薄部、铸件厚部或热节处设置冷铁。

③去应力退火。

应用场合：同时凝固适用于收缩较小的合金（碳硅含量高的灰铸铁）和结晶温度范围宽倾向于糊状凝固的合金，同时也适用于气密性要求不高的铸件和壁厚均匀的薄壁铸件。

十、能正确判断出铸件上何处产生何种变形，防止铸件变形的两种措施：

防止变形措施：①减小和消除铸造应力；②反变形法；

十一、冷裂纹和热裂纹的特征，何时产生、防止措施：

热裂：特征：断面严重氧化、无金属光泽、裂纹沿晶粒边界产生和发展，外形曲折而不规则。何时产生：铸件在凝固后期或凝固后在较高温度下形成的裂纹。

冷裂：特征：穿过晶粒延伸到整个断面，有金属光泽或微呈氧化色，多为直线或圆滑曲线，常出现在受拉伸的部位，特别是应力集中处。何时产生：铸件凝固后在较低温度下形成的裂纹。

防治措施：减小和消除铸造应力、严格限制铸铁和铸钢中硫、磷的含量，以降低其脆性。

十二、合金的铸造性能的定义，常用铸铁和钢的铸造性能及用其生产合格铸件需采取的措施：

金属的铸造性能是指金属在铸造过程中获得外形准确、内部健全的铸件的能力。

灰铸铁：灰铸铁铸造性能优良，凝固温度范围窄，铁液流动性好。凝固时有石墨析出，收缩小。灰铸铁产生铸造缺陷的倾向最小。生产时，采用同时凝固原则，无需设置冒口。

球墨铸铁：铸造性能位于灰铸铁与铸钢之间。铁液流动性较差。收缩量大，易产生缩孔、缩松缺陷。生产时，设置冒口和冷铁，采用顺序凝固原则。

铸钢：铸钢的铸造性能差。流动性差，易产生冷隔、浇不到、夹杂、气孔等缺陷。收缩远大于铸铁，易产生缩孔、裂纹等缺陷。生产时，设置冒口和冷铁，采用顺序凝固的原则。

十三、砂型铸造的造型方法可分为手工造型和机器造型两大类，各自的应用场合。

十四、铸造工艺图定义和作用、铸件图和铸型装配图的作用。

铸造工艺图：表达铸件分型面、浇冒口系统、浇注位置、工艺参数、型芯结构尺寸、控制凝固措施等的图样。

铸件图：又称为毛坯图，反映铸件实际形状、尺寸和技术要求的图样，是铸造生产、铸件检验和验收的主要依据。

铸型装配图：表示合型后铸件各组元间装配关系的工艺图。

十五、浇注位置和分型面的定义、选择原则，能正确选择：

浇注位置是浇注时铸件在铸型内所处的位置。

①重要加工面和主要工作面应处于底面或侧面；②大平面应尽可能朝下或采用倾斜浇注；③薄壁部分应放在铸型的下部或侧面；④收缩大的铸件，为便于设置冒口，厚实部应位于上方。

分型面是铸型组元间的结合面。

①铸件的机加工面和基准面；②应尽量减少分型面数量，采用平面作为分型面；③尽量减少型芯、活块的数量；④主要型芯应尽量放在下半铸型中。

十六、铸造工艺参数:铸件尺寸公差、要求的机械加工余量（RMA）、铸件线收缩率、起模斜度、最小铸出孔和槽尺寸、芯头和芯座。