河科大铸造机械化知识要点

第一章
1.用平板压实时，砂型内的应力大体如何分布？在没有模样情况下，平板压实后，砂型内哪些点的紧实度较低，哪些点的紧实度较高？
平板慢速压实时，在砂型中心的高度上，紧实度的差别不大，在大约相当于砂型宽度2／3的深度上，出现极大值。

在砂型的边角处，紧实度上高下低，特别是下边模板的边角处，紧实度很低。

平板高速压实时，紧实度分布呈C形，顶部及底部应力高，中部应力较低。

型砂下面模板的边角处和砂型中心最高处紧实度较低，砂型宽度2／3深度紧实度较高。

2.为什么减小压缩比的差别能使压实紧实度均匀化？有哪些减小压缩比的方法？
1）δ0δ1δ2分别为压实前的紧实度以及压实后模样四周及模样顶上型砂平均紧实度，其中δ1=δ0+δ0h/H δ2=δ0+δ0h/(H-m) h/H和h/(H-m) 为砂柱的压缩比。

由上式可以看出减小压缩比能使δ1约等于δ2，也即是砂型紧实度均匀化。

2）方法：用油脂作粘结剂或流态砂等湿强度很低的型砂；提高模样顶上砂柱的高度比B=hs/bmin使B大于等于1—1.25；适当的提高压实比
3.有哪一些因素能影响射砂时型砂从射砂孔顺利射出？
影响射砂的因素：（1）射砂气压及气压梯度：提高射砂气压，能提高气压梯度，加强气流渗透,使砂能顺利射出。

（2）型砂性能与射砂筒中型砂的紧实：型砂性能粘结力小，流动性好（油砂,树脂砂）;湿强度高，粘结力大的型砂，流动性差，不易出砂，易搭棚。

射筒中型砂的紧实，型砂越紧实，气流渗透阻力越大。

（3）进气方式：采用均匀进气时，有利于射砂。

这时气压梯度密集在锥型射砂孔处，增强气流渗透有利于射砂。

射头边上的等压线比中心密不易搭棚。

但均匀进气的射砂机构设计制造较复杂。

（4）锥型射头与射孔大小：
锥形射头使射砂筒的气流向射头集中，增大渗透速度。

有利于射砂。

射孔不易过小，小射孔孔壁对砂粒的射出阻力相对增大，使渗透气流速度减小，不利于射砂，射孔足够大，利于射砂。

4.为什么气冲第一阶段紧实过程可以视为为初实层形成、扩展及冲击过程？
在低紧实度范围内，紧实力提高不大，可使型砂的紧实度提高很多，所以在气压差的作用下，ab区间的型砂迅速形成一层紧实度较高，对空气渗透阻力较大，对上面下来的气流渗透有一定隔离作用的砂层，这一隔绝层使气体对砂层的推动力变大，使以后的气冲过程成为这一砂层推动下面砂层向下运动及扩大的过程。

这一在气冲紧实的最初所形成的砂层可称为初实层。

初实层以下的紧实主要由于这一初实层的推动及扩展。

砂层的紧实和向下运动像一个快速运动的紧实波向下扩展，直至底板，最后与底板发生冲击。

所以气冲冲击过程可以视为初实层的形成、扩展及冲击过程。

5. 以前的砂型都用翻转法起摸，而现在高压造型生产线上却主要用
托箱法起摸这是什么原因？
翻箱法用于砂型强度较低的砂型起摸而高压造型的砂型强度较高，在起摸过程中不易掉砂，翻转法翻转砂箱耗费机动时间相应的生产效率较低，而且要求机器的结构比较复杂，只有在工艺上必要时才采用，所以高压造型机上虽然砂型较大仍主要用拖箱法。

第二章
1.若震击的排气孔因积灰而部分堵塞，这将使造型机的排气上升行程增大还是减小？同时将对整个震击循环有什么影响？
排气上升行程增大，因排气孔部分堵塞排气不畅气缸内还有一定的气体压力使惯性行程增大。

影响：如果排气孔部分堵塞排气孔不够大，惯性行程后，缸内气体不能及时排出，则活塞下落时，缸内仍有相当大的气压，会影响震击的力量。

2.若拟对一台震压造型机的震击机构进行测试，对其摩擦阻力R大小如何测得？
利用起动开关或管道阀门，使进气气缸中的空气节流，来调节带负荷的工作台只作上下移动而无撞击。

在这种情况下，测出示功图，设其面积为f i0，又因e=0，e’=0，代入
便得一次循环中单位面积上的平均摩擦阻力。

3.用大的射芯机采用小射孔射制小的砂芯有什么特点？
射砂后，砂筒中残留的型砂受到一次紧实，如果残留的沙砂量过多，就会妨碍下一次射砂时型砂顺利射出。

造成射砂出现波动现象，砂芯紧实度下降。

4.垂直分型无箱射压造型机的射砂机构采用二次射砂的目的是什么？这一方法能否用于一般射芯的射砂机构？
目的：降低砂型下部的紧实度，提高射砂后期的射砂筒内气压，使型块上部紧实度提高，使最终得到的型块紧实度上下均匀。

可以用于一般射芯的射砂机构
5.设浮动式多触头压头的触头活塞截面积为A，油压为p，密封圈等对
触头运动的阻力为f，而压缩弹簧对于伸出的触头的回弹力为Cx(x为触头伸出的距离)，试比较伸出及压进触头对型砂压实力的不同。

对于压进的触头，对型砂压实力=Ap+f；对于伸出的触头，对型砂压实力=Ap-f-Cx ；因此，两种状态的压实力差= Ap+f-Ap+f+Cx=2f+Cx
6、弹簧式微震压实造型机的工作台下沿与压实活塞上沿间，要留有一定的间隙，为什么？间隙的大小，应怎么考虑？
原因：为防止工作台与压实活塞在预震是发生撞击，工作台下沿和压实活塞上沿间，留有一定的间隙Δ，Δ一般为15---20mm。

7、如果在现场发现弹簧式气动微震压实造型机不能进行压震，你将从哪几个方面去查清原因？
原因：运动部件（活塞、震铁和震击缸）的加工精度地，配合过紧或进气通道阻力过大等，而弹簧恢复力（或弹簧刚度）过大往往是不能实现压震的主要原因，在设计压震机构时，必须对微震弹簧的刚度进行认真的核算。

8、垂直分型无箱射压造型机的生产率很高，而且造型基本能自动化，但是为什么许多小型铸件的造型仍然希望采用水平分型的脱箱造型机？
水平分型下芯和下冷铁比较方便、水平分型，铁液压力主要取决于上半型的高度，比较容易保证铸件质量，有的旧铸造改造，小件往往原来就用手工造型，水平分型可以保持原来的工艺特点，有的模板稍微改装甚至稍加改装就可以用于水平分型的脱箱造型机，比较方便。

第三章
1.为完成造型工艺有哪些辅机？为完成砂箱运输的辅机有哪些辅机？生产线主要辅机：为完成铸造工艺过程而设置的辅机有：刮砂装置，扎气孔器，翻箱机，合型机，落箱机，压铁机，浇注机，捅箱机，落砂机，分箱机，清扫机等；为完成砂箱运送而设置的辅机有：升箱机，降箱机，转箱机，推箱机构，挡箱机构等。

2.惯性冲击式落砂机与惯性振动落砂机有什么不同？
单轴惯性振动落砂机工作原理：落砂栅床被弹簧支承于机坐上，落砂栅床上带有偏重的主轴，当主轴旋转时，由偏重产生的离心力使落砂栅床振动，并与砂箱发生撞击而进行落砂。

单轴惯性振动落砂机特点：整个落砂栅床支承弹簧上，落砂时撞击力一部分被弹簧吸收，主轴及其轴承所受的冲击力小，机器使用寿命长，对机器基础的要求可以降低。

振幅的大小将随载荷的大小而变化。

适用于成批生产。

惯性撞击振动落砂机工作原理：铸型放在固定支架上，下面安置惯性振动落砂机，靠落砂栅床的撞击而进行落砂。

惯性撞击振动落砂机特点：第一，撞击
振动落砂机可以保证足够大的振幅。

第二，撞击振动落砂机允许的载荷变化范围远比一般惯性式的大。

第三，在相同载荷情况下撞击落砂机比一般惯性式落砂机消耗功率较小。

3.封闭式与开放式造型生产线各何特点？各适用什么地方？
封闭式造型生产线：是采用连续式或脉动式铸型输送机组成不间断地环形流水线
开放式造型生产线：是采用间歇式铸型输送机组成直线布置的流水线①开放式的布置对铸型来说能形成一个合适的储存段和较为灵活的冷却段，而封闭的布置较难做到②开放式布线较为灵活，受车间限制小，而封闭布线受车间限制较大③封闭式布置铸型转运少，辅机类型少，对控制系统较为有利，开放式则正相反
对于大量生产，连续浇注的铸件来说，不需要铸型的储存，所以选择辅机少的封闭式环形布线较为合适。

而对于品种多而批量较少，周期性浇注的铸件生产，希望有适当的铸型储存不同的型内冷却时间，用开放直线布置较为有利
4.什么叫串联分布线及并联分布线？各有什么特点？
按照造型机与铸型输送机的位置不同，有两种不同的布置形式，即串联布置和并联布置。

串联式布线特点：是造好的上型从造型机到合型机之间的运行方向。

与造型段或下芯段铸型输送机小车运行方向平行或重迭。

并联式布线特点：是造好的上型从主机到合型机的运行方向与铸型输送机在造型段或下芯段的运行方向垂直或成一定角度。

5.铸型为什么采用二次冷却？有什么特点？
二次冷却的优点是在能保证铸件有足够的型内冷却条件下，缩短铸型输送机的展开长度，并减少了砂箱的周转量。

6、为什么有的生产线上箱造型机处也设置翻箱机？其动作有何特点？原因：为检查砂型有无缺损、修型及翻落浮砂，之后再翻回原状。

其动作特点：在翻转时砂箱要有可靠的定位夹紧（或限位）装置，在翻转过程中启动和到位时平稳而无冲击。

第四章
1.热砂将带来哪些问题？冷却热砂有几类方法？
问题：1）砂温大于60℃，特别是超过70℃时，加入的水分会立即蒸发，很难在混砂时控制水分，制备的型砂性能也不稳定。

2）当型砂温度高于49℃时，其紧实率、透气性、湿压强度和砂型风干强度都会降低；3）型砂中的水蒸气会凝结在较低的砂斗壁和模样上，造成砂斗和模样粘砂；4）用高温型砂紧实的砂型，其表面水分极易散失，使型腔边角处的强度降低，导致铸件缺陷。

冷却方法：1）加大混砂量，即提高砂处理系统的砂铁比，将混制型砂的一部分送去造型，将另一部分与落砂后的热砂混合在一起使砂温下降2）在砂处理系统中设置冷却装置，采用增湿冷却原理，即将水均匀的喷入热砂中，通过冷却设备使水分与砂充分搅拌，水分吸收热量后气化，同时通入冷空气将水分排走，加速冷却。

2.S14系列新型转子混砂机的混砂工具，在设计上有什么特点？
低速转动的刮板推动物料在机盆内形成峰谷起伏的环流，为转子供料；轴线固定的中速叶片式转子与刮板同向转动，形成顺流混砂；刮板与叶片均与水平成一定倾角，适于料层中运动；上抛叶片与下压结合，促进物料在垂直方向的循环；叶片对物料施以冲击力，又在刮板交错时对物料施以剪切力，兼用这两种机械制备湿型砂。

3.与常用碾轮机比较，转子混砂机特点如何？
转子式混砂机的特点1）对物料施以冲击、剪切、离心力，物料运动激烈2）一次加料量大比碾轮式3）混砂效果好，碾轮式，转速25—
45r/min 转子式，转速600 r/min4）碾轮式，压实、松散，转子式，物料始终松散、穿插、碰撞、摩擦5）增加产量，碾轮式只能增加盘经，转子式即能增加盘经又能增加高度6）转子式混砂机结构简单，便于维修4.斗式提升机在设计、安装和使用应注意哪些问题？
1）运动的物料应干燥、松散，如果提升回用砂，一定要经过磁选、破碎和冷却处理后，再均匀地送入加料溜槽中2）为使物料直接流入料斗中，从加料溜槽底到改向滚筒的中心线，应有三个料斗距，即应有四个料斗等待接料，加料溜槽与水平夹角大于60度3）选择生产率略大的型号或按料斗容积60%计算回用砂的提升量4）为防止气凝结，提升机顶部应设置通风除尘装置
5.比较湿型砂和树脂砂处理系统的异同点？与湿型砂机比较，树脂砂混砂机有何特点？
相同点：都需要磁选、破碎，磁选都可用旧砂。

不同点：1）所用混砂机不同，湿型砂用碾轮式或滚子式混砂机，而树脂砂用碗型或双壁连续式混砂机2）湿型砂磁选后需筛分，而树脂砂用冷却分级3）树脂砂原砂需烘干，有砂再生装置和砂温调节装置
特点：不同于粘土砂的制备，树脂自硬砂所用的树脂和固化剂都是粘度较低的液体而且加入量少型砂的固化速度快，可使用时间短。

因此要求树脂砂混砂机的定量必须准确，混砂速度快，覆膜效果好，又不会使砂因强烈摩擦而发热。

6、砂铁比的大小和变化对回用砂有什么影响，在设计和使用砂处理系统时，应如何考虑因砂铁比变化而带来的一些问题？
影响：随着砂铁比得增大，砂温升高逐渐减弱，当砂铁比为10以上时，砂温升趋于平缓和稳定。

在设计和使用砂处理系统时，应按造型线上砂铁比小的铸件考虑系统中的冷却装置和混砂时的新材料补加量，决定对回用砂处理的质量要求：以砂铁比最大、产量最多的铸件和造型线生产能力，确定砂处理系统的生产率。

在安排铸件生产计划时，应将砂铁比不同的铸件合理搭配，力求减少回用砂变化的波动，以稳定型砂制备质量。

7、现有的无碾轮混砂机有几种分类方法？每类混砂机的特点如何？分类：现有的转子混砂机都是盘式混砂机，有地盘转动和地盘固定的两类。

采用的混砂工具有高速转子式和低速转动刮板式两种，高速转子式混砂工具又可分为轴线固定式转子和行星转子。

按混砂工具对物料的施力型式分类，则又以冲击力或剪切力为主，及兼用冲击力和剪切力的。

①高速转子混砂机的特点：一次加料量多，混合速度快，故生产率高；但地盘转动及卸砂门机构比较复杂，高速转子也需要较大的混砂功率。

②低速转动刮板式混砂机的特点：刮板转速低，消耗的混砂功率少，但是传动系统比较复杂，混合作用不够强烈，刮板所受到阻力大，因此在生产中应用不多。

③S14系列新型转子混砂机的特点：一次加料量多，混砂周期短，故生产率高；制备的型砂性能不低于碾轮混砂机；结构简单，维修方便。

8、试述除尘系统的组成和常用除尘器的特点。

除尘系统有局部吸风罩、风管、除尘器和风机组成（其中局部吸风罩用于捕捉有害物质，他的形状、性能和安装位置对除尘系统的技术和经济指标均有很大影响。

风管将除尘系统的设备连成一个整体，风机是系统的动力，为防止风机的磨损和腐蚀，通常将风机放在除尘器后面。

除尘器的特点①旋风除尘器结构简单、造价低廉、维修方便，它的缺点是对10µm以下的细尘粒效率低，一般用于除去较粗的尘粒，其阻力为0.6---1.4Kpa。

②袋式除尘器的风量范围宽，对细颗粒粉尘的除尘效果显著，它的缺点是阻力损失较大，一般为1.0---1.5kpa，对气流的湿度和温度有一定要求。

③颗粒层除尘器对气体温度、湿度、粉尘浓度和风量的敏感性较小，这些因素对除尘效率影响不大。

用硅砂做滤料时，可耐温350---1000℃，气体中偶有火星也不会引起燃烧。

缺点是阻力损失较大，一般为0.9---1.3kpa。

④冲激式除尘器的除尘效率高，阻力损失为1.0---1.6kpa，它的缺点是对污泥的运输处理比较麻烦。

第五章
1.湿法清砂有哪些特点？
除芯机械分为干法与湿法两大类，湿法有水力清砂和电液压清砂设备。

湿法从根本上消除了粉尘危害，改善了清砂作业环境，但污水、污泥的处理比较麻烦。

水力清砂适合于大型特别是重型铸件的清砂。

与电液压清砂相比，它所用的设备比较简单，主要是高压水泵和喷枪，但消耗水量很大，因而污水处理所占面积也比较大，消耗的动力也远高于电液压清砂。

电液压主要优点是：清砂效率高，尤其是对熔模铸件；可清理各种材质的复杂铸件和熔模件，特别能够有效地清理深孔和盲孔；节电节水。

缺点是设备费用高且兼有湿法清砂的共同缺点。

2.表面清理有几类机械？各有何特点？
表面清理机械按工作原理分为抛丸、喷丸和摩擦式三类。

抛丸清理效果好，生产率高，劳动强度低，易自动化，因此在生产上得到了广泛的应用。

其缺点是抛射方向不能任意改变，灵活性差。

喷丸清理可用于清理复杂铸件，特别适于清理具有复杂内腔和深孔的铸件。

但喷丸消耗能量和所需动力较大，为抛丸清理的几倍到十几倍；生产率较抛丸清理低；劳动条件较差；不易实现自动化。

摩擦清理的特点是设备结构简单，易制造，清理效果较好，适于清理形状简单不怕碰撞的小型铸件。

其缺点是生产率低，噪声大，也逐渐为抛丸清理所取代。

3.鼓风进丸与机械进丸抛丸器比较有何特点？
抛丸器按进丸方式分为机械进丸式和风力进丸式两大类。

鼓风进丸器的优点是减少易损件，结构简单，但增加了风机的动力消耗和设备安装面积。

其抛丸量受风力限制。

4.高压水射流是怎样破坏砂芯实现清砂的？
高压水射流清砂有两个作用：切割作用和冲刷作用。

由于高压水射流的冲击压强远远高于砂芯破碎强度，故像水刀一样，将砂芯切割出沟槽，而后挤压使砂芯成块地剥落，这就是切割作用，这是主要的或基本的作用。

在水射流的冲击压强作用下，砂芯破碎脱落或水渗入砂芯裂缝，将砂芯挤压胀烈破碎，这是冲刷作用，是次要的和辅助的。

水压越高，切割作用越强。

第一章
型砂紧实的测量主要采用三种方法：紧实度法、硬度法、紧实率法。

1、紧实度法A紧实度—单位体积内型砂的重量即为型砂紧实度δ=G/V δ型砂紧实度G型砂重量V型砂体积B.测量方法：取所测部位型砂试样（用圆柱钢管取）称量计算。

特点是：测量值为平均紧实度时容易测量、局部较难，易损坏砂型。

2、硬度法硬度法测量特点：比较方便、不破坏砂型，内部紧实度不能测；在δ高时灵敏度不均匀；对化学硬化，干砂型不适用；紧实度较高
时硬度值变化不显著。

3、紧实率法紧实率（J）型砂紧实后的体积变化量与原体积之比。

紧实率的大小不仅表示型砂的紧实程度，还表示型砂的可紧实性或成型性
对紧实度的工艺要求：1、砂型紧实的要有一定的强度① 搬运翻转不脱落② 型腔表面抵抗浇注铁水的冲刷压力 ③铁水凝固过程的膨胀压力2、紧实后的砂型要容易起模3、具有必要的透气性，避免产生气孔等缺陷。

压实过程的三个阶段：
第一阶段：P增加很小砂粒间的大孔隙被压没，H下降很多。

第二阶段：砂粒间位移变成较紧密的排列，砂粒间摩擦力和粘结力对型砂的进一步紧实起阻碍作用，P增加较大，δ增加不大。

第三阶段：高比压阶段，当P继续增加，砂粒本身由于应力过大而破碎。

一般石英砂，破碎比压
2Mpa以上，P增加很大，δ增加很小。

使压实实砂紧实度均匀化的方法：
1、减小压缩比的差别1）应用成型压头2) 压膜造型3）应用多触头压头4)应应用模样退缩装置。

2、模板加压与对压法1）模板加压法2）对压法；
3、提高压前的填砂紧实度。

1）控制型砂紧实率2）提高填砂紧实度，重力填砂3）复合实砂或压实前将砂预紧实。

4、多次加压与顺序加压 1）应用成型压头2）应用多触头压头3）压膜造型4）应用模样退缩装置
微震实砂特点：能实现压震——微震和压实组合起来有四种实砂方法。

单纯微震、预震加压实，单纯压震先预震后压震。

射砂过程：1、射砂过程的分段：a.射前期:射孔打开,型砂尚未射出,时间0.008-0.011左右,气压约50kPa b.自由射砂阶段:砂粒以气砂流的形式穿过射孔填入芯盒(80%-90%) c.压砂团紧实阶段:芯盒上部气压差使砂团相互推压形成密集流
2、射砂过程气压梯度、流化区、搭棚、波动和空穴的形成
气冲紧实法的工作原理：气流以极高速度进入砂型顶部空腔，气压急剧提高，在0.015内提高至0.35～0.50MPa升高速度dp1/dt（P1为型顶空腔处气压）可达80MPa/S。

这样急剧升高的气压，作用在砂型顶上，将型砂紧实。

气冲紧实法的两个阶段：
1)自上而下的初步紧实及加速运动阶段：气冲阀打开，骤然升高的气压使最上面一层型砂得到初步紧实，形成一层初实层型砂紧实并向下运动。

最后与底板发生冲击，模板在最低层所受的冲击力为最大，冲击力
数倍工作气压。

底板上的砂型可以达到很高的紧实度。

2)自下而上的冲击紧实阶段：在上述紧实波到达底板时，运动滞止，产生冲击力，这时砂层仍有一定的运动速度，此时下面砂层已是有一定紧实度的物体、表现出刚度较大，所以第二次冲击力很大，可以将型砂紧实到很大的紧实度。

这种冲击，由下向上进行一直到砂层顶部。

影响抛砂紧实的因素：
1、抛砂速度与叶片旋转速度有关，抛砂速度越大，冲击越大δ越高
2、抛砂头移动速度一般0.30～0.60m/s 适当
3、供砂速度供砂速度的大小，决定着每次抛出砂团的大小，当抛砂速度一定时，砂团的冲击能力与砂团重量成正比。

4、其它因素工装结构（箱带设计）型砂的含水率抛头离模板高度操作熟练程度等。

起模机构：
要求平稳，没有冲击，速度缓慢，多采用液压传动。

起模方式：顶箱起模，翻转起模
（1）顶箱起模：1、顶杆法2、托箱法3、漏模法（2）翻转起模：1、翻台法 2、转台法
第二章
气动微震机构及震压机构
弹簧垫式气动微震及压实机构
（1）原始位置a左半图，弹簧高度H,为防止预震时工作与压实活塞发生撞击，两者之间有间隙△=15mm～20mm。

（2）预震：加砂过程中或加砂后压实前的震击a如右半
（3）压震：压实的同时进行微震
b图左半消除△间隙，压实，b 图右半震击
注：起模时，为了防止工作台的浮动现象影响起模质量，工作台需用预紧机构以保证起模平稳。

气垫式微震压实机构
（单柱塞）工作原理
1）预震。

气垫进气孔、震击进气孔
2）压震。

压实进气孔、震击进气孔
特点：气垫缸可常有气，耗气量小，震击力可调，撞击面成环形震击效果好。

结构复杂。

气动微震机构实现压震的条件
1.缸内气压不仅要克服活塞、工作台和有效负荷的重力
2.要克服由于消除工作台与压实活塞上沿的间隙△而增加的弹簧恢复力
3.还要进一步克服震铁移动进气行程Se,膨胀行程Sr所产生的弹簧恢复力，故压震比微震。