铸造工艺习题及答案

一、名词解释

1、（铸造用原砂中的）泥份：是指原砂中直径小于20μm的颗粒

2、钙膨润土活化处理：；根据阳离子的交换特性对钙土进行处理使之转化为钠基膨润土，蒙脱石的晶层间阳离子交换{PNa(+1)→PCa(+2)}

3、铸件工艺出品率：铸件出品率=铸件质量除以铸件质量+冒口总质量+浇注系统质量乘以100%

4、通用冒口：在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔

5、浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道

6、铸造收缩率：由于合金的收缩，为保证铸件应有的尺寸，在模型上必须比铸件放大一个该合金的收缩量。它取决于合金种类、铸件结构、尺寸等因素

7、起模斜度：为便于起模样或开芯盒，在铸件垂直分型面的各个侧面上设计的斜度

8、封闭式浇注系统：在正常浇注条件下，所有组元都能为金属液充满的浇注系统

9、开放式浇注系统：金属液不能充满所有组元的的浇注系统。

10、粘土型砂：以粘土为粘结剂的型砂

11、紧实率：型砂紧实前后的体积变化

12、侵入气孔：-也叫外因气孔由于型砂中的气体侵入金属造成的在湿型铸件中常见的一种缺陷

13、破碎指数：生产中常采用落球法测出的破碎指数来间接表示型砂的韧性。测量时，将一个钢球在一定高度落下，砸在一个放在筛网上的标准试样上，用留在筛网上的砂块重量与标准试样重量之比值表示破碎指数

14、铸件的分型面：两半铸型相互接触的表面

15、铸件的浇注位置：指浇注时铸件在铸型中所处的位置

16、化学粘砂：在高温条件下金属氧化物与铸型间发生化学作用而使金属表面与铸型发生粘结的现象。

17、机械粘砂：金属熔液渗入砂粒间隙，凝固后将砂粒机械的粘连在铸件的表面上

18、型砂的透气性：型砂允许气体通过并逸出的能力

19、覆模砂：指树脂以一层薄膜包覆在砂粒表面，这样可以完全发挥树脂的粘结作用，改善树脂砂的性能，节省树脂用量

20、型砂的残留强度：是将∮30mm*50mm或者∮50mm环形钠水玻璃砂试样加热到一定温度并在该温度下保温30-40分钟在随炉冷却至室温测定的抗压强度

21、铸造工艺设计：对于某一个铸件，编制出其铸造生产工艺过程的技术文件就是铸造工艺设计

22、铸造工艺方案：造型，造芯方法和铸型种类的选择，浇注位置及分析面的确定

23、剩余压力角：

24、冷芯盒法：在室温下，通过吹气使砂芯在芯盒内快速硬化的制芯方法叫冷芯盒法。

25、热冷芯盒法：是铸造生产中一种机器制造型芯的方法。通过吹气使砂芯在芯盒内快速硬化的制芯方法叫冷芯盒法,通过加热的方法使砂芯在芯盒内快速缩聚硬化的制芯方法叫热芯盒法。

26、工艺出品率：铸造工艺出品率=铸件重/模重*100%，模重就是浇注系统+铸件的总质量，也即浇模所需铁水重量。

27、顺序凝固：采用各种措施来使铸件结构上各部分按照远离冒口的部分先凝固，然后是靠近冒口部分，最后才是冒口本身凝固的次序进行凝固。

问答题：

1.试述夹砂的形成机理及预防措施。

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：

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

2. 侵入气孔的形成条件、形成机理及预防措施

3. 阐述机械粘砂的形成机理、影响因素和防止措施。

金属熔液渗入砂粒间隙，凝固后将砂粒机械的粘连在铸件的表面上,由于铸型中某个部位受到的金属液的压力大于渗入临界压力

影响机械粘砂的因素：

1)铸件表面处于液体状态的时间：时间越长，就意味着铸型被长期的剧烈加热，达到或接近金属凝固点以上的温度，金属渗入铸型的可能性增大，粘砂严重。

2)金属液的静压力：金属液的静压力始终促使金属液向毛细管中渗入，静压力越大，渗入深度越深，粘砂越严重

3)金属的浇注温度：浇注温度高，在其他条件不变的情况下，金属液渗入铸型的可能性增大

防止机械粘砂的措施：

在保证透气性前提下，尽可能采用粒度较大的细砂尽可能提高铸型的紧实度在湿型砂中加入适量的煤粉当加煤粉不能有效解决粘砂时，可加适量的渣油液对中小件可洒干石墨粉，对中大件可刷涂料

尽可能降低浇注温度必要时，采用非石英质原砂或涂料

4. 怎样防止化学粘砂？

减小铸型空隙；在铸型中加入惰性材料或加入能生成还原性气体的材料；适当增加型砂中原砂的耐火度；对铸钢件可增加金属与铸型间氧化层的厚度，促使生成氧化型可剥离粘砂层；在铸型内涂覆铸造涂料

5. 简述CO2硬化的钠水玻璃砂的硬化机理。

硬化机理：

用CO2硬化

水玻璃溶液的水解平衡：

由于水玻璃的固有特性，决定了溶液存在水解平衡

Na2 ·mSiO2+（n+1)H2O mSiO2 ·nH2O+2NaOH

当吹入CO2气体：

因为CO2 是一种脱水能力极强的气体，它能顺利的从砂粒间的缝隙流过，增加了与水玻璃的接触面积，使水玻璃部分脱水，在脱水过程中，与水玻璃中的水反应形成碳酸，导致水玻璃的PH值骤然降低而达到迅速硬化。

CO2+ 2NaOH=Na2CO3+H2O+Q （放热）

硅酸分子间不断脱水缩合形成长链硅酸溶胶，再进一步脱水形成网状结构的硅酸凝胶薄膜，包覆在砂粒表面，从而将砂粒粘结在一起，使砂型具有一定的强度。

6. 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）。

紧实率定义: 湿砂型在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以及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。