材料成型工艺学思考题第二三四章

第二章金属型铸造1.金属型铸造的特点是什么?优点：（1）不需造型节省了型砂制备、输送及造型、落砂、砂处理等工序。劳动环境改善。（2）金属型导热性、蓄热性好铸件组织致密、机械性能高（结晶组织细密、偏析较少，但气体不易析出)，抗拉强度一般可提高25%）。由于组织致密，形成铸造硬壳，铸件抗蚀性、硬度也显著提高（3）铸造质量稳定、废品率低简化了生产过程，影响铸件质量的因素较少，容易控制。废品率降低50%（4）高精度、高光洁度减少了机加工余量。金属型铸件表面一般无粘砂层，切削加工效率可进一步提高（5）劳动生产率高便于实现机械化，自动化（6）金属利用率高加工余量、浇冒口尺寸可以减少，相应提高了金属利用率，节约了材料，降低了成本，一般可节约15~30%。缺点：（1）金属型成本高——结构复杂，要求高，加工周期长（2）激冷作用大，无退让性，透气性（3）应用范围受限制，薄壁件易产生冷隔，浇不足。2.与砂型铸造相比金属型成型有哪些特点?这些成型特点对铸件的质量产生哪些影响?1）金属型材料的导热性能好由金属型导热快而容易引起的铸造缺陷：浇不足、冷隔2）由金属型材料的无退让性金属型阻碍铸件的凝固收缩。在金属液冷却，尤其是进入结晶区间，开始有凝固收缩，当收缩受到阻碍，就可能形成热裂、冷裂等缺陷3）金属型无透气性（1造成强烈氧化。（2）在金属中成为气孔。（3）在金属某些局部（拐角、凹坑）处，易产生气阻、浇不足。3.试述金属型厚度对铸件冷却速度的影响?厚度的增加为其蓄热量的增加创造了条件，这样型壁能迅速从间隙吸收大量热量，从而提高了铸件的冷却速度。但当超过一定值时，铸件的冷却速度变化不大，这主要由于铸型的热传导性能决定了型壁中离工作表面较远的地方温度不能升得太高，该处的金属型壁也就起不到蓄热作用。4.试解释在金属型铸造的传热系统中,魏氏准则K11、K21的含义.金属液及金属型中的温差与间隙的温差比可忽略，间隙成为铸件冷却的控制环节。5.用金属型铸造时，金属型为什么要预热？（1）避免浇不足，冷隔缺陷（2）避免金属型强烈热冲击，影响金属型寿命6.金属型涂料的作用是什么？（1）调节铸型冷却速度其导热性和厚度都可用来调节铸件的冷却速度。（2）保护金属型可保护铸型免受浇注时的热冲击、冲刷和磨损。（3）改善铸件表面质量防止激冷而使铸件产生浇注不足、冷隔、白口等。（4）改善型腔排气条件涂料有一定的蓄气和通气能力，在死角处，气体可以通过涂料的蓄气通气能力，将气体排出。7.金属型的破坏原因有哪些？（1）热应力的叠加制造时残余应力+使用时应力材料强度极限。→开裂（2）热疲劳压力每浇注一个铸件，金属型就要经受一次交变应力的作用（3）铸铁生长珠光体在热作用下会分解为铁素体和石墨，同时伴有体积增大，由于生长是不均匀，会在型内产生应力，它加快了热疲劳应力裂纹的扩展（4）氧气侵蚀空气进入热疲劳裂纹中，在高温下与金属型发生氧化反应，使裂纹处组织疏通，并扩展。（5）金属液冲刷金属型内表面受剧烈的热冲击，温度迅速升高，本身强度下降，工作表面会较早出现裂纹。（6）铸件的磨损金属型无退让性，取出铸件时，将产生较大的磨擦力。温度越高的部位，越易磨损。如浇注系统、型芯等处。第三章压力铸造1．什么是压力铸造？它的特点是什么？其两大基本特征是什么？在高压作用下，使液态或半固态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力作用下凝固而获得铸件的方法。即压力下浇注和压力下凝固。特点：优点：（1）铸件壁可很薄,形状可极复杂，轮廓清晰。即可清晰地铸出壁极薄，形状极复杂的铸件。（2）压铸件精度高，光洁度高，尺寸稳定，一致性好，加工余量很少。（3）压铸件表面组织致密。具有较高的强度和表面硬度（4）在压铸中采用镶铸法可以省略装配工序，简化制造工艺。（5）压铸生产效率很高缺点（6）压铸件内部有气孔，对于有要求的零件要采取特殊工艺措施才能满足要求。（7）压铸法对合金有限制（8）压铸件大小受到限制（9）压铸生产费用高，但综合费用不高。两大特征：高压、高速2．压铸机有哪几种类型？3．压铸机由哪几个基本部分组成？压铸机主要由开合型机构，压射机构，动力系统和控制系统等组成。4．实际生产中依据铸件选择压铸机时，主要依据哪些参数进行选择（必须对哪些参数进行核算）？1）铸件在分型面上的投影面积0.85Q=F·P2）压室容量核算W=2/3·πd2/4·L·ρ3）压铸机开模（型）距离（铸件高度）Smax≥LK＋H1＋H2SminH1＋H25．压铸过程中液体金属所受的压力变化分为几个阶段？这几个阶段压力是如何形成的？各阶段压力的作用是什么？分为四个阶段。第一阶段：慢速封孔阶段形成：压射冲头以慢速向前移动，液体金属在较低压力作用下推向内浇口作用：防止液体金属在越过压室浇注口时溅出；且有利于压铸时缸内气体的排出。第二阶段：充填阶段形成：活塞开始加速，液体金属在压射冲头的作用下充填铸型。由于内浇口的阻力。作用在液体金属上的压力出现小的峰值作用：流动压力使金属获得一定的速度流入型腔，充满整个铸型。第三阶段：增压阶段形成：金属液充填型腔的一瞬间，受型壁的阻碍，形成冲击，压力剧增作用：使铸件的外轮廓清晰，表面光洁，组织致密，尺寸精确。第四阶段：保压阶段（亦称压实阶段）形成：流体动压力瞬间即逝，压力迅速下降，转变为最终静压力Pj。作用：金属在最终静压力Pj作用下进行凝固，以得到组织致密的铸件。6．要调整压铸的充填速度可以调整哪些参数？其中最容易实现的是那种方法？为什么？液体金属充填铸型的线速度①与压室直径的平方成正比②与冲头的压射速度成正比③与内浇口截面积成反比。V充=V冲•F冲/F内=πd2V冲/4F内式中①压实直径必须在满足压射比压的情况下才能改变②压铸型上内浇口截面积在修改时只能扩大，不能缩小③压射速度的调节，可以通过调整铸机上的压力阀来实现，生产中应根据具体情况而定7．压铸时充填速度过高或过低对铸件质量会产生哪些影响？充填速度过高，会引起铸件粘型和铸件内孔洞增多。充填速度过低，会使铸件轮廓不清，甚至不能成型8．试述压力铸造充填过程理论中的弗洛梅尔理论和勃兰特理论的内容。弗洛梅尔液体金属的充填服从流体力学定律，并有摩擦和涡流现象。金属压射到矩型型腔后，分为两个阶段：1、冲击阶段2、涡流阶段液体金属充填矩型型腔时的运动特征与内浇口与型腔截面积之比（f/F）有关f/F1/3时，除液体金属聚集区的前沿部分稍有扰动外，其余部分则相当稳定，而且随着聚集区的增加，充填过程愈来愈平稳。f/F1/3时，在高的填充速度下，整个充填过程发生激烈扰动。充分排气是减少涡流的重要条件勃兰特金属液压入型腔后，即扩散至型壁。然后，沿整个型腔截面向前流动，直到整个型腔充满为止。金属液填充是由后向前进行的，流动中不产生涡流，型腔中的空气可以充分排除。9．压铸时金属的浇注温度如何影响铸件质量，选择浇注温度总的原则是什么？浇注温度过高：合金收缩大，铸件易产生裂纹，粘型浇注温度过低：易产生冷隔，表面流纹和浇不足选择原则：在保证轮廓清晰，表面光洁的条件下，尽量降低浇注温度。甚至可以粥状压铸。10压铸件不能在哪些环境下使用？不能进行何种处理？为什么？压铸件难以避免的缺陷就是内部气孔和疏松。不能用于有气密性要求和有承载要求的环境，不能进行热处理。第四章连续铸造1．连续铸造的特点是什么？它适合铸造何种铸件？特点:（1）铸件迅速冷却，其结晶细，组织较致密。连续浇注、结晶的过程又会使铸件在整个长度上的组织均匀。（2）因无浇冒口，可节省金属消耗。（3）生产工序简单；生产过程易于机械化，自动化，生产效率高。（4）如把连续铸造获得的高温铸锭，立即进行轧制加工，则可省去一般轧制前对铸锭的加热工序，故可大大地节省能源，还可提高生产效率。（5）应用范围有一定局限性，只能生产断面不变的长铸件。适合:铸造断面形状不变的长铸件，如铸锭、板坯、棒坯，管子和其它形状均匀的长铸件2．连续铸锭的方法有哪几种？（1）立式连续铸锭；（2）卧式连续铸锭。3.凝固铸锭自型中拔出时会遇到的阻力，克服阻力的措施：（1）结晶器在工作时作一定频率和振幅的上下振动（2）沿结晶器内壁刷油，油燃烧后，在晶器内壁上形成的煤烟可起一定的润滑作用4.影响连续铸造金属凝固时液穴大小的因素有哪些？液穴太长对铸造生产和铸件质量产生什么影响？因素：（1）铸锭拔出的速度越大，液穴也越长（2）向铸锭下部的散热条件越差，液穴也越长。影响：太长的液穴会使铸锭中心部位形成缩孔，漏钢5.连续铸管时所用结晶器的特点是什么？结晶器呈锥形起什么作用？特点：结晶器由内外两个部分组成。铸铁管承口的外形由外结晶器下部做成相应形状形成，内腔用型芯（砂芯或拼合铸铁芯）形成。型芯安装在底盘上。内、外结晶器的下部为逐渐缩小的锥形。结晶器通水冷却。结晶器需作上下振动，并在结晶器工作表面涂油。结晶器锥形的作用:避免铸铁管收缩时紧抱住内结晶器，使拔管发生困难。避免铸铁管与外结晶器内表面之间存在较大间隙，导致铸铁管的冷却速度降低。