铸造工艺习题答案

一、名词解释•1、（铸造用原砂中的）泥份；原砂或型砂中直径小于20um的细小颗粒•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最常用的活化剂是碳酸钠反应机理是Ca2+-蒙脱石+na2co3___2na+-蒙脱石+caco3•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；通用冒口适用于所有的合金铸件，它遵守顺序凝固的基本条件：（1）、冒口凝固的时间大于或等于铸件凝固的时间（2）、有足够的金属液补充铸件的凝固收缩和液态收缩，补充浇注后型腔扩大的体积（3）、在凝固期间，冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，扩张角向着冒口；•5、浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道的总称其包括浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道、内叫道•6、铸造收缩率；k=(LM-LJ)/LJ,LJ—模样工作面的尺寸LJ铸件尺寸•7、起模斜度；为了方便起模在摸样、芯盒的出模方向留有一定的斜度以免损坏砂型或砂芯•8、封闭式浇注系统；正常浇注条件下所有组员能为金属液补充的浇注系统也称充满式浇注系统•9、开放式浇注系统；正常浇注条件下金属液不能充满所有组员的浇注系统也称非充满式或非压力式浇注系统•10、粘土型砂；以粘土为粘结剂的型砂•11、紧实率；湿砂型用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•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；湿型砂标准抗压试样放在铁砧上受到一个自1m高度自由落下的50mm、510g铜球的冲击破碎的型砂碎的通过网眼为12.7mm的筛网留在筛网上大块型砂的质量占试样原质量的比值即为破碎指数•14、铸件的分型面；铸件造型时，由于其形状复杂或尺寸大等原因，不能在一个型腔内完成，就需要把它一分为二。那个分开的面就是分型面，它可以水平方向也可以垂直方向。•15、铸件的浇注位置；浇注时铸件在型内所处的状态和位置•16、化学粘砂；铸件的部分或整个表面上粘附一层由金属氧化物和造型材料相互作用而形成的低熔点化合物•17、机械粘砂；铸件的部分或整个表面上粘附了一层沙粒和金属的混合物它是沙粒渗入铸型表面的微孔而形成的•18、型砂的透气性；紧实的型砂能让其体通过而溢出的能力•19、覆模砂；砂粒表面在造型前即覆有一层树脂膜的型砂或芯砂。•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；根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等确定铸造方案和工艺参数绘制铸造工艺图编织工艺卡的整个技术文件的过程22、铸造工艺方案；铸造工艺方案:通常包括造型、造芯方法和铸型的选择，浇注位置及分型面的确定；•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。二、简答题1.试述夹砂的形成机理及预防措施。答：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答：简单说：1.侵入气孔：型砂、砂芯发气排不出去。（措施：降低型砂湿度、砂芯的油量，增加砂型的通气性）2.裹携气孔：浇注过程，金属液流冲击液面将空气带入，生成气泡难以溢出。（措施：减小直浇道的直径和高度，减小金属液的表面张力）3.析出气孔：金属液在熔化过程中，氢、氮等气体也以原子形态融入，随着温度降低，其溶解度降低，便以分子形态析出。（措施：控制含气量、脱气处理等）4.内生式反应气孔：金属本身和溶解于其的化合物及化合物之间反应产生气体。（措施：炉料干净）5.外生式反应气孔：金属液与砂型、砂芯等反应产生气体。（措施：控制型砂水分等）3.阐述机械粘砂的形成机理、影响因素和防止措施。答：是指铸件的部分或整个表面粘附着一层砂粒和金属的机械混合物，是由于金属渗入铸型表面的微孔形成的。机理:铸型中某个部位受到的金属液的压力大于渗入临界压力。影响因素（1）金属液对铸型表面的润湿性。一般来说润湿角小于90度两者不润湿可防止金属液的渗入，而润湿角大于90度时，两者润湿有利于金属液的渗入，产生粘砂。但洛铁矿砂因能产生固相烧结，生成致密稳定的烧结层从而防止粘砂（2）型芯表面的微孔尺寸。其与砂的颗粒大小和分散度以及紧实度有关。一般砂粒越细，分散度越大紧实度高且均匀有利于防止金属液的渗入。但浇注温度较高时，细砂粒因耐火度不够可能造成更严重的粘砂，问更高时粗砂粒的粘砂则比细砂粒又要重些（3）铸型微孔中的气体压力。铸型微孔中的气体压力高，则背压大有利于防止金属液的渗入（4）金属液压力及铸型表面处于液态的时间。金属夜的静压力和动压力是金属液渗入的动力、铸型表面的金属液存在时间长，金属液可深入到星沙的内部。防止措施：（1）减小铸型表面微孔尺寸。如采用细颗粒原砂、表面刷涂料、提高紧实度等（2）铸型中加入能适当提高铸型背压或能产生隔离层的附加物如煤粉等（3）改用非硅质特种原砂。如能产生固相烧结的洛铁矿砂、或热导率大蓄热系数大的锆砂，以降低铸型表面金属液存在的时间（4）此外还可将体浇注温度、降低充型压力等4.怎样防止化学粘砂？答：尽量避免在铸件和铸型界面产生形成低熔点化合物的化学反应2促进形成易剥离性粘砂层或易剥离的烧结层5.简述CO2硬化的钠水玻璃砂的硬化机理。答：机理：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NaoH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。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）。答：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。实验步骤：①称取2850g原砂和100g膨润土加入混砂机中，干混3分钟，再加入水湿混7分钟后出砂；②再将型砂通过3mm筛网孔，填满120mm试样筒,并刮平；③在锤击式制样机上打击三次后，测量紧实前后的高度变化量；④紧实率=（筒高-紧实距离）/筒高；7.为什么要测定粘土型砂的湿强度？详细说明测定粘土型砂的湿强度实验步骤。如果型砂强度不高，在移动砂型时易破损，浇注时易被冲刷形成砂眼、胀砂、炮火等缺陷。太高则会降低透气性，增加了最适宜水分，增加成本，并且给混砂紧实落砂带来困难。实验步骤：①称取2850g原砂和100g膨润土加入混砂机中，干混3分钟，再加入水湿混7分钟后出砂。②称取150g型砂通过3mm筛孔填满试样筒，制成标准试样。③将标准试样取出，放到试验机山，缓慢转动手轮直至试样出现第一条裂纹，读取表盘上视数。8.型砂的透气性的高低受到哪些因素影响？答：影响因素：砂粒的大小，粒度分布，粒形，含泥量，粘结剂种类、加入量，混砂时粘结剂在砂粒上的分布状况以及砂的紧实度。9.壳芯砂常用什么树脂作粘结剂、硬化剂？在壳型、壳芯生产和浇注时，常会出现那些问题？答：粘结剂：树脂粘结剂；硬化剂：乌洛托品。壳型、壳芯生产和浇注时产生的问题：脱壳、起模时膜破裂、表面疏松、壳变形和翘曲、强度低、夹层；浇注时容让性、溃散性问题；浇注时型芯破裂，铸型表面产生橘皮、气孔、皮下气孔。10.何谓水玻璃“模数”？铸造生产使用水玻璃时，如何提高或降低水玻璃的模数？举例说明。答：水玻璃“模数”：钠水玻璃中二氧化硅和氧化钠的物质的量的比值。•一般通过化学反应改变模数：加入氢氧化钠提高氧化钠的含量，可降低模数；加入氯化氢、氯化铵中和氧化钠，可增加模数。11.何谓型砂的含泥量？它对型砂性能有哪些影响？答：原砂或型砂中直径小于0.020mm的细小颗粒的含量。影响因素：（1）原砂中泥分增多，空隙减小，透气性下降（2）原砂的含泥量增多，型砂的湿压强度提高，达到最适干湿状态的含水量也提高（3）若原砂泥分中不含粘土矿物，原砂中的泥分增多会使砂型变脆，起模性变坏。12.试说明膨润土、普通粘土的主要矿物成分？其结晶结构有何区别？答：膨润土主要有蒙脱石等矿物组成，铸造用粘土主要含有高岭土或依利石类矿物。高岭石是1:1型两层结构的粘土矿物，它的每一个单位晶层是有一层硅氧四面体和一层铝氧八面体层结合而成的。蒙脱石是典型的2:1型三层结构的粘土矿物，其单位晶层是由两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体而组成的。13.有的工厂在配制膨润土砂时加入苏打，加苏打起什么作用？配制普通粘土砂时，要不要加苏打？答：因为他用的膨润是钙基膨润土，往往满足不了生产要求，通过加苏打（Na2CO3）活化，Na2CO3在水中能完全电离成Na+和CO32-，使溶液中的Na+浓度增加，逐步将钙基膨润土中的Ca2+置换出来。被置换出的Ca2+与CO32-生成CaCO3，不溶于水，从而使交换反应进行完全，从而达到改变膨润土的工艺性能。14.湿型砂中加入煤粉起什么作用、对煤粉有什么要求？答：作用：（1）、产生大量还氧性气体，防止金属液被氧化并使铁液表面的氧化铁被还原和提高型砂的背压，有利于防止粘砂缺陷（2）煤粉受热形成的半焦充填堵塞型砂表面颗粒间的孔隙，阻碍金属液的渗透防止粘砂缺陷（3）煤粉受热后变成胶质体，具有可塑性，可吸收原砂的受热膨胀力，减少夹砂结疤类缺陷（4）煤粉在高温下受热分解在铸型界面上析出光亮碳，使型砂不为金属液所润湿减少粘砂类缺陷要求：挥发分含量，灰分、固定碳、光亮碳析出能力，不能太细。15.在铸钢件生产中，型砂是否需要加入煤粉？为什么？答：不能只能用在铸铁件中。加入后会增加铸钢件渗碳，影响铸件质量。16、为保持湿型砂性能稳定，日常生产中应检测哪些主要性能？如果强度不高