东北大学材料加工复试题背诵版

1.金属液态成形工艺的特点？举例说明这些特点。

答: ①适应性强.铸件重量从几克到数百吨，壁厚从0.5mm 到1m 左右，长度从几毫米到十几米；铸造方法不受零件大小、形状和结构的限制，适用于各种合金的成形；铸件材质有铁碳合金、铝合金、铜合金、镁合金、锌合金等。②尺寸精度高。铸件比锻件、焊接件的尺寸精度高，可节约大量的金属材料和机械加工工时。③成本低。铸件重量占一般机械设备的40%~80%，在金属切削机床中占70%~80%，在汽车及农业机械中占40%~70%，但成本仅占总成本的25%~30%。④废品率高，铸件内部有时出现缩孔、缩松、裂纹、偏析等缺陷，工作环境较差，劳动强度高，对周围环境污染较严重。

2.液态金属充型过程有哪些水力学特点?

答: ①多相黏性流动。金属由固态转变成液态，金属键被部分破坏，原子之间仍然保持一定的结合力，因此液态金属在流动过程中有内摩擦阻力，呈现粘性流动的水利学特点。 ②不稳定流动。充型过程中液态金属的流速、流态在不断变化。③紊流流动。雷诺数Re 远大于临界雷诺数Re 临，紊流不利于气体和渣子的上浮，应减少紊流程度。④在“多孔管”中流动。浇注系统及铸型的型腔都具有一定的透气性。

3.液态金属充型过程水力学计算重要性和主要依据是什么?

答：重要性：为保证充满型腔，必须合理地设计浇注系统，而浇注系统的设计则是依据水力学计算得到的奥赞公式。依据：以浇口杯液面处和内浇道出口处建立伯努利方程（能量守恒定律）。

4.奥赞公式的意义和成立条件？ 答：均内gH t m F 2ρμ= 其中内F --内浇道的截面积；m —充填铸型所需金属液的质量；ρ--金属液密度；t —填充

时间；μ--流量系数；均H --充型过程平均静压头；

反映问题：奥赞公式为充满整个铸件的浇注系统内浇道截面积表达式。

成立条件：A.浇注系统为充满流动：封闭式浇注系统；对于开放式的型腔液面要淹过内浇道。B.浇口杯液面保持不变。C.型腔内金属液液面处压力 杯腔P P ≈

5.什么是液态金属充型能力,它与液态金属的流动性有什么区别与联系?

答:液态金属充满铸型的型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态金属的充型能力。区别与联系：①充型能力反映充满铸型型腔能力，流动性反映金属液流动的能力；②充型能力的主要影响因素是液体的流动性，当外界条件（浇注温度、铸型条件等）一定时，流动性好的金属液充型能力强，流动性差的金属液充型能力差。

6.说明液态金属充型过程停止流动机理是什么？

答：①纯金属或窄结晶温度范围合金，流动过程中间卡住。它们的结晶特点是在一定的温度点开始凝固，当具有一定的过热度的液态金属在管道中流动时，靠近管壁的液态金属首先达到凝固温度并开始在管壁上凝固，一般是以柱状晶从管壁向里推进，而中心的过热液态金属可以继续向前流动，而且能够全部或部分地熔化正在生长的柱状晶，当流动的液态金属的过热度散失殆尽，柱状晶一直生长到中心，液态金属因流动前端后部被堵塞而停止流动。②宽结晶温度范围合金，流动过程前端阻塞。在一定的温度范围内，液态金属前端先打到凝固温度，随着前端的固相的析出，流动阻力越来越大，在流动的前端被堵塞而停止流动。

影响因素: 合金本身性能、铸型条件、浇注工艺。措施：①合金方面：选择共晶或结晶温度范围宽的合金，提高液态金属的纯净度。②铸型方面：刷保温涂料。③浇注工艺：适当提高浇注温度，调整浇注位置，提高浇注压头。

7.金属凝固动态曲线意义是什么？

答：定义：根据凝固体断面各位置的温度与时间的关系曲线，在位置与时间的坐标图上绘制成的凝固体典型温度的连线图称为凝固动态曲线。获得：在凝固体断面间隔一定距离放置热电偶，由仪器直接记录T —t 曲线，将其投影到位置—时间图中，将不同位置、不同时间达到同一温度的各点连接起来，即得凝固动态曲线。意义：根据凝固动态曲线，可以推断凝固体断面不同时刻的凝固状态和凝固区的宽窄（范围），由凝固区的宽窄可判断断面的凝固方式，不同的凝固方式对铸件组织状态和缺陷产生有直接影响。

8．金属凝固方式有哪几种，影响金属凝固动态曲线的因素是什么？

答：①逐层凝固方式。②体积凝固方式。③中间凝固方式。影响因素：①金属本身的凝固特点。凝固温度范围，即金属或合金的成分，决定固、液两相区宽度。②外界条件。凝固体断面的温度分布及随时间的变化情况。这由合金的热物理性能、铸型（或结晶器）的热物理性能及其冷却强度、凝固体尺寸和结构所决定。

对铸件凝固质量的影响：①逐层凝固方式：流动性能好，易获得健全的凝固体，液体补缩性好，凝固体组织致密，集中缩孔倾向大，热裂倾向小，气孔倾向小，应力大，宏观偏析严重。②体积凝固方式：流动性能不好，不易获得健全的凝固体，液体补缩性不好，凝固体组织不致密，集中缩孔倾向小，热裂倾向大，气孔倾向大，应力小，宏观偏析不严重。③中间凝固方式：介于两者之间。

9.砂型铸造时，铸件铸型界面存在哪些作用，这些作用对铸件质量的影响？

答：①热作用——传热、传质。在金属和砂型间有热交换、水分和气体迁移、砂型膨胀。铸件产生夹砂结疤。②机械作用——冲击、冲刷、静压力。如果砂型表层强度不够，金属液将冲坏型壁，使铸件产生表面缺陷；如果砂型整体强度不够，型壁在金属液静压力作用下发生移动，铸件产生尺寸误差缺陷（胀箱、肥大）。③化学和物理化学作用——造型材料本身、造型材料与液态金属发生化学和物理化学反应。造型材料自身的分解和化学反应，可改变界面气氛和压力，铸件产生气孔缺陷；金属液与造型材料起化学和物化反应，使铸件产生粘砂、表面成分改变、气孔等缺陷。

10.湿砂型在浇注过程金属时会发生何种现象，这些现象对砂型有何影响，对铸件质量有何影响？

答：水分迁移、砂型膨胀、产生气体、化学反应。影响：①水分迁移：在液态金属热作用下，界面处的水分向铸型内部迁移，使砂型形成干砂区（D 区）、水分饱和凝固区（M 区）、水分未饱和凝聚区（U 区）、正常区（G 区）4个区域，其中D 区含水几乎为0，但强度很高；M 区含水量很多，但强度很低：当M 区抗压强度低时，D 区易压入使型壁退让；当M 区抗拉强度高时，D 区易脱离进入金属液中，形成夹砂结疤。②砂型膨胀：在液态金属热作用下，砂型内外温度不同，形成了温度梯度，同时使砂型各处的热膨胀量不同，D 区温度最高，热膨胀量最大，但由于铸件与砂箱阻碍作用，使砂型内部产生热应力，砂型表面会翘起或凸起，是铸件产生鼠尾、夹砂结疤、毛翅等膨胀类缺陷。③产生气体：侵入性气体，造型材料自身分解或反应生成的气体；反应性气体，造型材料与金属液发生反应生成的气体。产生的气体会使铸件产生气孔缺陷，降低铸件的性能，严重时会影响铸件质量。④化学反应：化学粘砂，金属氧化物进入砂型微孔中并与之反应。对于砂型，金属氧化物与原砂、粘土反应生成硅酸铁降低型砂中有效粘土、原砂中 的含量，使型砂耐火度和强度降低；对于铸件，改变了其成分，同时发生化学粘砂，降低其表面质量，增大清理难度，不利于机械加工。

12.湿砂型的型砂要求具备哪些工艺性能，这些性能对铸件质量有什么影响？

答：工艺性能：湿态强度、透气性、流动性、可塑性与韧性；干湿程度。对铸件质量影响： ①湿态强度：如果型砂的湿态强度过低，可能造成砂型的破损，甚至塌箱，浇注时型砂表面可能被金属液冲坏、型壁移动，使铸件产生砂眼、胀箱和跑火缺陷；如果型砂的湿态强度太高，则型砂的退让性差，易产生裂纹，溃散性也差，使铸件落砂困难。②透气性：如果砂型透气性差，会使铸件产生气孔、浇不足等缺陷，严重的会出现呛火；如果型砂透气性太好，型砂微孔的尺寸较大，铸件易产生表面粗糙和粘砂缺陷。③流动性：流动性好的型砂可形成紧实度均匀、轮廓清晰、表面光洁的型腔，造型效率高。④可塑性与韧性：可塑性好的型砂，造型、起模、修型方便，铸件表面质量好。韧性好的型砂起模性好，型砂不易损坏，型腔轮廓清晰造型效率高。⑤干湿程度：干湿程度过湿，铸件易产生夹砂结疤、气孔、胀砂和浇不足等缺陷；干湿程度过干，则易产生冲砂和砂眼缺陷；所以要有一个适宜的干湿程度。

13.什么叫型砂的最适宜水分，用紧实率判断型砂干湿程度有何优点，如何测定紧实率？

答：将紧实率控制在最适宜干湿程度下的型砂水分称为最适宜水分。优点：①紧实率对型砂的干湿程度敏感，能够真实反映型砂水分的变化，型砂水分增加，紧实率也增大。②紧实率可以反映型砂成分，型砂中泥分增加则紧实率下降。③可以反映混砂效果，混砂均匀度增加则紧实率也增加。④紧实率易于测试，将测试装置安装在混砂机上，实时调整水分加入量。

型砂紧实前体积

型砂被紧实的体积紧实率 ×100%

14.原砂有哪些性能，对型砂性能有何影响？

答：性能主要包括含泥量、颗粒组成、颗粒形貌、矿物组成和需酸量。