鑄造工藝學(xué)答案

1、鑄造工藝學(xué)復(fù)習(xí)題答案（吳士平部分）以這個為準(zhǔn)吧其他的作參考（比較重要）澆注系統(tǒng)的分類一、澆注系統(tǒng)按澆道設(shè)路在鑄件的不同高度處分類1. 頂注式澆注系統(tǒng)澆道設(shè)路在鑄件的最高處；2. 中間注入式澆注系統(tǒng)澆道設(shè)路在鑄件側(cè)面，從鑄 件中間高度引入；3. 底注式澆注系統(tǒng)澆道設(shè)路在鑄件最低處側(cè)面或底 部；4 .階梯式澆注系統(tǒng)澆道設(shè)路在鑄件一側(cè)不同高度 多層式引入；二、按澆注系統(tǒng)各基本組元截面積的比例分類1. 封閉式澆注系統(tǒng)這種澆注系統(tǒng)各組元中總截面積 最小時澆道，也就是說澆道成了該系統(tǒng)中的阻流截面。統(tǒng) 常寫成F直F橫F2. 開放式澆注系統(tǒng)般說來，這種澆注系統(tǒng)就是F直VF橫VF,即是系統(tǒng)中的阻流截面在直澆道下

2、端或者在 它附近的橫澆道上，以期直澆道充滿。5橫澆道作用、形狀特點作用：（將金屬液引入到澆道，阻擋熔渣、氣體、砂粒進(jìn) 入型腔）1使金屬液以均勻而足夠的量平穩(wěn)的流入澆口2其結(jié)構(gòu)開放式有利于渣及非金屬夾雜物上浮并滯留在 其頂部，而不隨流進(jìn)入型腔，故又稱為撇渣道。因此希望金屬液流流動平穩(wěn)有利于撇渣 形狀特點： 澆道要有延長段 要有足夠長度、足夠高度 在澆道入口處存在吸動作用區(qū)”6 （關(guān)鍵）澆注系統(tǒng)充滿的條件是什么？為什么要充 滿澆注系統(tǒng)？實際金屬即使不滿足澆注條件依然充滿 如何解釋？砂型澆注系統(tǒng)的充滿條件表示為金屬流的壓力P高于 型壁的氣流壓力Pa。為什么要充滿澆注系統(tǒng)？ ？ ？ ？ 若把液態(tài)金屬視

3、為理想流體，此時只有$直$橫$才 能滿足充滿條件，這就是傳統(tǒng)的澆注系統(tǒng)充滿理論。而 實際液態(tài)金屬是有粘度的，不能作為理想流體去研究, 實際流體的流動阻力影響是不容忽視的。因此，即使不 滿足澆注條件依然充滿。7 （會）澆注系統(tǒng)開設(shè)的原則中，有時“從鑄件的薄壁處引 入”，“從鑄件的厚壁處引入”，二者是否矛盾？1）從鑄件的薄壁處引入這種方法適用于薄壁而輪廓尺寸又大的鑄件。（因為可以實 現(xiàn)同時凝固，應(yīng)力小，適合收縮不大的灰鐵鑄件）2）從鑄件的厚壁處引入創(chuàng)造順序凝固，有利補縮鑄件，（適合有一定壁厚差而凝固 時合金的收縮量較大的鑄件，如鑄鋼件）9 （會）如何設(shè)計鑄鋼件澆注系統(tǒng)？鑄鋼的特點：熔點高，易氧化，

4、流動性差，在凝固中收縮 大，易產(chǎn)生如縮孔、縮松、熱裂和變形及缺陷。設(shè)計要點： 、遵循方向性（順序）凝則，澆口多設(shè)在冒口下，配給 使用冷鐵、收縮筋等；、使用柱塞包澆注時，直澆道設(shè)計成不充滿的開放式,以保證鋼液不溢出（即包口為最小截面積）；、中小件多采用底注，大件多采用階梯式； 、澆注系統(tǒng)簡單、截面尺寸大，以保證快澆。13 （關(guān)鍵）冒口的種類有哪些？1）按冒口在鑄件上的位置分1頂冒口：位于鑄件的最高處2側(cè)冒口：設(shè)路在鑄件的熱節(jié)點處3補貼冒口 ：方向凝固4局部冒口 2）按冒口結(jié)構(gòu)分矩形冒口圓柱形冒口球型冒 口 3）按冒口腔與大氣之間關(guān)系明冒口暗冒 口大氣壓力冒口發(fā)氣壓力冒口14 （關(guān)鍵）冒口的有效補

5、縮距離有哪幾個部分組成？冒口的有效補縮距離是致密的冒口區(qū)和致密的末端區(qū)之和（包括冒口補所縮距離和末端的邊角效應(yīng)之和，當(dāng)有冷鐵放 珞在冒口間或鑄件末端時，會增大冒口補縮區(qū)b-有效補縮 區(qū) c-冒口補縮區(qū)e-末端邊角激冷區(qū)f-縮松區(qū)17 （關(guān)鍵）提高冒口補縮效率的方法有哪些？（大氣壓力冒 口、保溫冒口、發(fā)熱冒口提高補縮效率原理的異同）1、提高冒口中金屬液補縮壓力大氣壓力冒口在暗冒口頂部安裝細(xì)砂芯，伸入冒口中心，為大氣壓力冒 口。澆注冒口表面結(jié)殼，外界大氣壓力仍可作用至金屬液面 上，可以增加冒口的補縮壓力。2、延長冒口中金屬液保持時間保溫冒口、發(fā)熱冒口： 使用保溫材料、發(fā)熱材料作冒口套。異同點：均使

6、補縮 效率提高，大氣壓力冒口通過大氣壓力而發(fā)熱冒口、保 溫冒口通過延長冒口凝固時間來提高補縮效率21 （關(guān)鍵）什么是壓環(huán)、防壓環(huán)、積砂槽？各起什么作用？ 壓環(huán)：指在上模樣芯頭上車削一道半圓凹溝，造型后在上芯 座上凸起一環(huán)形砂，合型后它能把砂芯壓緊，只適用于機器 造型濕型.作用：合型后把砂芯壓緊，避免液體金屬沿間隙 鉆入芯頭，堵塞通氣道防壓環(huán)：指在水平芯頭靠近模樣根部設(shè)鎔的凸起圓環(huán)，高度0. 52 mm,寬51 2 mm 作用：造型后，相應(yīng)部位形成一下凹 的環(huán)狀縫隙，下芯，合型時可防止此處砂型被壓塌，因而可防 止掉砂缺陷集砂槽：在下芯座模樣邊緣上設(shè)一道凸環(huán)，造型后，砂型形 成一環(huán)形凹槽 作用：存

7、放個別散落砂粒，而不致于使砂芯 放不到底面上，且極 大加快了下芯速度（存放遺漏的散落殘 砂或小砂塊，避免芯頭與芯座因殘砂墊起而位路不正）word版木.圧環(huán)22 （關(guān)鍵）鑄造工藝參數(shù)包括哪些？為什么需要設(shè)路機械加 工余量？鑄造工藝參數(shù)包括：鑄造收縮率、機械加工余量、起模斜 度、最小鑄出孔的尺寸、工藝補正量、分型負(fù)數(shù)、反變形 量加工余量：指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工 藝設(shè)計時預(yù)先增加而在機械加工時切去的金屬層厚度。設(shè)計機械加工余量的原因： 鑄件本身精度、表面粗糙度相 對較低，且一些基本尺寸和結(jié)構(gòu)有具體相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用，對于 鑄件加工表面，必須留有適當(dāng)?shù)臋C械加工余量才能使鑄件機 加后獲得光

8、潔表面和精確尺寸，以符合圖紙要求。澆注系統(tǒng)充滿理論砂型具有透氣性，從這種特殊邊界條件出發(fā)?？芍挥薪饘?流的壓力P高于型壁的氣流壓力Pa時，才呈充滿狀態(tài)。這 時型壁對金屬流有約束作用，除了砂粒承受金屬的壓力外， 砂粒間的微孔所形成的毛細(xì)管壓力和孔的氣體壓力，共同阻 止金屬液深入孔隙；而液流壓力P下降到等于型壁的氣體壓 力Pa時，金屬液流開始脫離型壁出現(xiàn)非充滿狀態(tài)。因此， 砂型澆注系統(tǒng)的充滿條件表示為：PPa3-4-6下面分析直澆道、橫澆道充滿條件。于是，上式可轉(zhuǎn)化為 3-4-11橫澆道充滿條件公式同理，在直澆道的任意高度z-z面和澆道的i-i面之間應(yīng) 用伯努利方程、砂型充滿條件和連續(xù)方程，可導(dǎo)

9、出直澆道的 充滿條件及判別式：可以看出，：若把液態(tài)金屬視為理想流體，則全部阻力系數(shù) 均等于零，流量系數(shù)口=1。只有$直応橫S才能滿足充滿 條件，這就是傳統(tǒng)的澆注系統(tǒng)充滿理論。眾所周知，實際液 態(tài)金屬是有粘度的，不能作為理想流體去研究，實際流體的 流動阻力影響是不容忽視的。澆注系統(tǒng)開設(shè)的原則1)從鑄件的薄壁處引入這種方法適用于薄壁而輪廓尺寸又大的鑄件。(因為可以實現(xiàn)同時凝固，應(yīng)力小，適合收縮不大的灰鐵鑄 件)2) 從鑄件的厚壁處引入 創(chuàng)造順序凝固，有利補縮鑄 件，(適合有一定壁厚差而凝固時合金的收縮量較大的鑄件, 如鑄鋼件)3) 澆道盡可能不開在鑄件重要部位局部過熱，粗大(組織)易縮松4) 澆道

10、要引導(dǎo)液流不正面沖擊鑄型、砂芯等5) 澆注系統(tǒng)位珞選擇，應(yīng)該使金屬液在型腔流動路徑 盡可能短，還應(yīng)考慮不妨礙鑄件收縮6) 澆道應(yīng)開在加工表面2、鑄造優(yōu)缺點優(yōu)點：1）可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜腔的零件毛坯, 如各種箱體、床身、機架等。2）鑄造生產(chǎn)的適應(yīng)性廣，工藝靈活性大。工業(yè)上常用的金 屬材料均可用來進(jìn)行鑄造，鑄件的重量可由幾克到幾百噸, 壁厚可由0.5mm到伽左右。3）鑄造用原材料大都來源廣泛，價格低廉，并可直接利用廢機件，故鑄件成本較低。缺點：1）鑄造組織疏松、聶粒粗大，部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔 等缺陷，因此，鑄件的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度低于同種 材料的鍛件。2）鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定。

11、第一節(jié)澆注系統(tǒng)設(shè)計3-1澆注系統(tǒng)概念一、什么是澆注系統(tǒng)在鑄型上用以把金屬液體從澆包引入到型腔所經(jīng)過的一系列通道稱為澆注系統(tǒng)。將金屬液體正確引入鑄型型腔，對保證鑄件的質(zhì)量起重要 作用，一般鑄件由于澆注系統(tǒng)設(shè)貉錯誤而造成的鑄件廢品 的，約占鑄件總廢品的30%,使金屬液的消耗增加；鑄件成 本增加二、澆注系統(tǒng)的主要作用1. 保證金屬液體平穩(wěn)地、無沖擊地充滿型腔；2. 防止熔渣隨同金屬液體進(jìn)入型腔；3. 防止金屬液卷入氣體帶入型腔；4. 防止鑄件產(chǎn)生渣眼、沙眼、氣孔缺陷；金屬液引入型腔位路會影響鑄型與鑄件的溫度分布，對鑄 件縮孔、縮松、應(yīng)力的產(chǎn)生有直接影響三、澆注系統(tǒng)的組成澆口杯承接澆包中的液體金屬。直

12、澆道將金屬液由澆口杯引入到橫澆道。橫澆道將金屬液引入到澆道，阻擋熔渣、氣體、砂粒 進(jìn)入型腔。澆道將金屬液體引入型腔。按澆注系統(tǒng)各基本組元截面積的比例 分類1. 封閉式澆注系統(tǒng)這種澆注系統(tǒng)各組元中總截面積 最小時澆道，也就是說澆道成了該系統(tǒng)中的阻流截面。統(tǒng) 常寫成F直卩橫尸特點：澆注系統(tǒng)易被金屬液充滿，撇渣能力好，可防止氣 體卷入。但由于澆道流出的金屬液體受該系統(tǒng)中有效壓頭 的直接作用，因此流速較大，有時會發(fā)生噴射現(xiàn)象，因而， 不適宜用于易氧化的有色金屬件或壓頭大的件，也不宜用 于用柱塞包澆注的鑄鋼件。2. 開放式澆注系統(tǒng)般說來，這種澆注系統(tǒng)就是F直VF橫VF,即是系統(tǒng)中的阻流截面在直澆道下端或

13、者 在它附近的橫澆道上，以期直澆道充滿。特點：它主要適用于易氧化的有色金屬鑄件，球鐵鑄件 和柱塞包澆注的型鑄鋼件。開放式澆注系統(tǒng)在一定比例和一定條件下，也是可以充滿的在鋁鎂合金逐漸上通常的比例是F直：F橫：Fh ： 2 ： 4直澆道轉(zhuǎn)入橫澆道是一個急轉(zhuǎn)彎，如果金屬液流速大，將 出現(xiàn)嚴(yán)重的紊流和沖刷鑄型，設(shè)珞澆口窩起緩沖作用，減 少對鑄型的沖刷，還可以流動分布。橫澆道主要作用：除了是金屬液以均勻而足夠的量平穩(wěn)的流入 澆口外，其結(jié)構(gòu)開放式還要有利于渣及非金屬夾雜物上浮并滯留 在其頂部，而不隨流進(jìn)入型腔，故又稱為撇渣道。因此希 望金屬液流流動平穩(wěn)有利于撇渣。（常用辦法利用水力學(xué)中 局部阻力和沿程阻力

14、的概念來設(shè)計橫澆道）。橫澆道的結(jié)構(gòu)也有很大的作用： 橫澆道要有延長 段（圖 3-2-21）； 要有足夠長度、足夠高度（圖3-2-22）；渣一般上 浮，V2=2r2（p液-p雜）/gr|液體在橫澆道流動分為V1、 V2 V1為液流速度，V2為上浮速度 渣在V1 V2復(fù)合作用下 運動，應(yīng)保證金屬液入澆道以前讓渣浮到橫澆道頂部，留 在橫澆道。當(dāng)V1即金屬液流速過快時，紊流加大T渣上浮 阻力加大T臨界流速約為懸浮速度，渣越小，懸浮速度越 小，則危險性越大（越易進(jìn)入澆道）。 在澆道入口處存在“吸動作用區(qū)”（圖3-2-23）； 這個區(qū)域圍略大于澆道橫截面積，并且與澆道多層金屬液 流速V有關(guān)。吸動區(qū)作用圍隨

15、澆道橫截面積的增大及澆道 與橫澆道的高度比h/h橫的增大而增大加劇。（圖3-2-24）（圖3-2-25）將澆道/橫澆道聯(lián)接處作了修改（圖3-2-26） 在澆道前面壓縮流線，防止初始金屬液慢慢流入澆道。 澆道的作用是控制金屬液充填鑄型的速度和方向，調(diào)節(jié)鑄 型各部分的溫度和鑄件的凝固順序。冒口的作用為了使鑄件在凝固的最后階段得到補縮，防止縮孔、縮松、裂紋、變形等產(chǎn)生，則在鑄件上設(shè)貉冒 口。冒口一儲備足量的液態(tài)金屬，又可排氣、集渣。鑄造合金凝 固時，均產(chǎn)生體積收縮，凝固后均會形成孔洞一縮孔、縮松。三、冒口的設(shè)計原則（一）設(shè)珞冒口的必要性（二）、冒口位珞選擇原則1方向性（順序）凝固，要使凝固進(jìn)行方向超

16、香冒口2 一般在熱節(jié)上方，厚壁部分設(shè)貉；3冒口應(yīng)比鑄件晚凝固，最后凝固才能補縮；4冒口在滿足補縮條件下，尺寸盡量小，5防止裂紋產(chǎn)生，冒口不設(shè)在鑄件應(yīng)力集中處（阻礙收縮），防止引起裂紋；6盡可能地將冒口設(shè)在方便和容易消除冒口殘根的地方：7冒口的補縮距離要大于冒口的有效補縮圍。（三）確定冒口的種類和類型在選定冒口的種類和類型時要考慮設(shè)路冒口的效果和造型 及去除冒口時是否方便。圖3-13是常采用的幾種冒口形式（四）決定冒口的尺寸（1）一般來說，冒口系統(tǒng)（冒口和冒口頸）的凝固應(yīng)晚于 鑄件的凝固。（2）冒口要能根據(jù)設(shè)計的要求提供足夠的金屬來補償鑄 件的液態(tài)收縮，凝固收縮以及由于型腔擴(kuò)大而增加的 體積。而

17、且要力求鑄件的成品率高。（3）冒口和鑄件受補縮部位之間，要保持一定的溫度梯度 和凝固梯度，以保證補縮通道暢通。（五）校驗方向性（順序）凝固和多冒口的綜合效果由于冒口的有無及其位路、大小等將直接影響鑄件的溫度 場，從而影響凝固的進(jìn)行狀態(tài)。此外，在多冒口的情況下還 有可能發(fā)生相互間的干擾。因此需要校驗是否不產(chǎn)生缺陷。(四)提高冒口補縮效率的方法一般通用冒口占鑄件重30 50%耗費金屬材料，為此： 提高冒口中金屬液補縮壓力一大氣壓力冒口延長冒口中金屬液保持時間一保溫冒口、發(fā)熱冒口1) 大氣壓力冒口在暗冒口頂部安裝細(xì)砂芯，伸入冒口中心，為大氣壓力冒口。澆注冒口表面結(jié)殼，外界大 氣壓力仍可作用至金屬液面

18、上，可以增加冒口的補縮壓力。 2)保溫冒口 使用保溫材料、發(fā)熱材料作冒口套。(1) 冒口套：耐火材料一石英砂、鎂砂、珞鐵礦砂保 溫材料一膨脹珍珠巖、瓷棉、發(fā)泡石膏發(fā)熱劑 一鋁 粉、氧化鐵粉 2AI +Fe203=A 1203+2Fe+208 X 4184J粘結(jié)劑一膨潤土、水玻璃、酚醛樹脂 保溫冒口套實例：膨脹珍珠巖復(fù)合保溫冒口套珍珠巖 8-10%,鋁磯土 27-28%,水泥 23-25%,瓷棉 38-40%, 適量水(3)易割冒口 一)冷鐵為了增加鑄件局部冷卻速度，在型腔或表面安放金屬塊，增加金屬冷卻作用， 把這種起激冷作用的金屬塊稱為冷鐵。冷鐵分為冷鐵、外冷 鐵。冷鐵安放在鑄型壁或型腔，其材

19、質(zhì)要求與鑄件材質(zhì)相同并要 求二者能很好的融合為一體；外冷鐵安放在砂型(芯)壁上， 不溶入鑄件。 冷鐵作用：(1)加快鑄件熱節(jié)部分的冷卻速度，使鑄件趨于同時凝固， 有利于防止鑄件變形或出現(xiàn)裂紋。并有可能減少偏析。(2) 與冒口配合使用，使鑄件局部冷卻加速，強化了鑄件 順序凝固的條件，有利于冒口補縮和擴(kuò)大冒口補縮圍。這 樣不僅有利于防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷，還有可能減 少冒口的數(shù)目或體積及補貼的斜度，提高工藝出品率。(3) 加快鑄件某些特殊部位的冷卻速度，以期達(dá)到提高 鑄件表面硬度和耐磨性、細(xì)化基體組織的目的。 (4)在難于設(shè)貉冒口或冒口不易補縮到的部位放路冷 鐵以減少或防止出現(xiàn)縮孔、縮松。 (5)對球鐵，用冷鐵進(jìn)行激冷可以增大鑄件表面和中 心的溫度梯度，有利于提高石墨化膨脹的利用程度和提高 冒口補縮效果。外冷鐵一直接外冷鐵、間接外冷鐵外冷鐵是自鑄件外壁施加激冷作用，它不與鑄件表面溶 接，可以回收重用。所以外冷鐵的材料以選擇導(dǎo)熱性好、有 足夠高的熔點的為好。直接外冷鐵一金屬激冷材料直接與鑄件相接觸稱為直 接外冷鐵間接外冷鐵一金屬激冷材料通過一薄層非金屬材料（如砂子、涂料等厚度在10-15mm）與鑄件相