河南科技大學《特種鑄造》考試重點

1、熔模鑄造一定義 通常是在可熔模樣的表面涂覆多層耐火材料，待其硬化干燥后，加熱將其中模樣熔去，而獲得具有與模樣形狀相應空腔的型殼，再經(jīng)過焙燒，然后在型殼溫度很高的情況下進行澆注，從而獲得鑄件的一種方法。二優(yōu)點1.鑄件尺寸精確，一般其精度可達ct472. 可鑄造形狀復雜的鑄件3.不受鑄件材料的限制4.批量生產(chǎn)缺點 1.鑄件尺寸受限，不可生產(chǎn)大型鑄件2.鑄件冷卻速度慢，晶粒粗大力學性能下降3. 工藝過程復雜，工序繁多，生產(chǎn)周期長3、 應用 形狀復雜難以用其它方法加工成形的精密鑄造生產(chǎn)熔模鑄造的模料主要有蠟基模料、松香基模料、系列模料、其他模料。模料一般用蠟料、天然樹脂（松香）和高分子聚合物組成。模料

2、的熔點在6070的為低溫模料，熔點在70120的模料為中溫模料；熔點在120以上的模料為高溫模料。 模樣的性能要求1. 磨料的熔化溫度在60100度2.模料熔化始終溫度區(qū)間不易太窄或太寬5103. 模料的軟化點高于40 4.在工作溫度下有良好的流動性5. 收縮率要小而穩(wěn)定，使尺寸穩(wěn)定，6.凝固后有高的強度、韌性和表面強度7. 模料應能被涂料很好的濕潤和附著8.高溫灼燒后，遺留的灰分要少9.化學活性要低10.好的焊接性，便于組合模組.模料的配制目的 將組成模料的原材料按規(guī)定的配比混成均勻的一體，并使模料的狀態(tài)符合壓注熔模的要求蠟基模料的回收蠟基模料每使用一次，其性能就惡化一些，經(jīng)多次反復使用，模

3、料的強度會降低，脆性增大，收縮率增大，流動性和涂掛性變差，顏色由白變褐紅硬脂酸的變質(zhì) 原因：1硬脂酸呈酸性，且隨著溫度的升高而酸性增強，硬脂酸能與比氫強的金屬元素fe、al等起置換反應 2.與堿起中和反應，如型殼用水玻璃做粘結劑，會與na2o生成硬質(zhì)酸鈉和水 3.脫模時與硬水中的鈣、鎂金屬鹽起復分解反應上述統(tǒng)稱皂化反應，生成的硬脂酸鹽稱為皂鹽或皂化物，大多不溶于水，混在模料中使性能變壞處理方法1.酸處理法 鹽酸和硫酸都可以使處硬脂酸以外的硬脂酸鹽還原為硬脂酸（硬脂酸鐵與酸的反應是可逆反應，故模料中的硬脂酸鐵不能去除干凈）2.活性白土處理法 又稱漂白土，有天然和粘土經(jīng)酸處理后所得的兩種 有大量孔

4、隙孔隙率60%70% 高的吸附性 能吸附模料中的硬脂酸鹽。此外，活性白土中的陽離子，特別是al離子，能和模料中帶負電荷的膠狀雜質(zhì)結成中性質(zhì)點凝聚下沉，從而使模料凈化3. 電解處理法 去除模料中的硬脂酸鐵 陽極上析出氧化能力很強的初生態(tài)氯，從硬脂酸中奪取三價鐵離子形成三氯化鐵 陰極上析出還原性初生態(tài)氫還原成二價鐵離子，二氯化鐵在水中溶解度很大型殼的制造 制作過程：先將模組除油，在模組上浸涂一層耐火涂料，然后在涂料外表面上撒上粒狀耐火材料，經(jīng)干燥硬化后，再涂掛下一層，如此反復多次，直至耐火材料層達到所需厚度為止。待其充分干燥硬化后，脫去耐火材料層中的熔模，便得到殼狀的鑄型性能要求 1.強度 應有足

5、夠的常溫和高溫強度，低的殘余強度 2.熱震穩(wěn)定性 抵抗急冷急熱的性能 在焙燒和澆注時經(jīng)受住溫度劇烈變化而不開裂 3 透氣性 取決于型殼的孔隙度 砂子粒度分布有關 4.高溫下的穩(wěn)定性耐火度要高，與高溫金屬液不發(fā)生反應，熱膨脹系數(shù)小 5.導熱性 6.脫殼性 制殼型用耐火材料 首先應有高的耐火度和熔點即在焙燒和澆注溫度下，耐火材料應不出現(xiàn)液相與澆注金屬表面熔合或使型殼軟化、變形粘結劑 一 要求 1.能很好潤濕模組，且不與模料互溶或起化學反應，使其能準確地復制熔模的外形，并獲得表面光潔的型腔2.在室溫、焙燒和澆注的溫度下，用粘結劑起加固作用的型殼應有足夠的強度3.粘結劑在焙燒后能形成耐火的物質(zhì)、具有較

6、高的高溫化學穩(wěn)定性，與澆注的合金不發(fā)生化學作用4.用粘結劑配制的涂料應有好的流變性能，使涂料在制型殼時有好的涂掛性5.粘結劑應有好的貯存性，來源豐富，廉價常用的粘結劑有 硅酸乙酯水解液、 水玻璃、硅溶膠 硅酸乙酯水解液 硅酸乙酯水解后的液體 用其制造的型殼耐火度高、強度大，制得鑄件的尺寸精度和表面粗糙度都好，但硅酸乙酯價高，硅酸乙酯涂料的使用期不能超過兩周硅酸乙酯的化學通式（c2h5o）2n+2sinon-1 n為聚合度 n=1時正硅酸乙酯由sicl4和乙醇反應硅酸乙酯的水解模組-涂料-撒砂-干燥硬化（通入nh3，形成nh4+、oh-）-脫模-焙燒-澆注-清理si(oc2h5)4+hohhos

7、i(c2h5o)3+c5h5oh 縮聚反應的產(chǎn)物就是硅酸乙酯水解液 (c2h5o)3sioh+hosi(c2h5o)3=(c2h5o)3siosi(c2h5o)3+h2o聚乙氧基硅氧烷的分子聚合形式可為線性和體型兩類，制備涂料時希望是以線性為主，結殼硬化時硅酸乙酯的水解工藝對水解液性能影響極大1.一次水解法2.二次水解法3.綜合水解法4.強化劑的水解 水玻璃模組-涂料-撒砂-干燥硬化（加25%nh4cl水溶液為硬化劑，在30用020min，不加024h）重復 脫模-焙燒-澆注-清理價廉，所做的型殼殘留有na2o，會使型殼工作表面和整體的耐火度降低，故所得鑄件表面不夠光潔，鑄件尺寸精度也低，且在

8、脫模操作時型殼易酥爛，故在生產(chǎn)精度要求較低，表面粗糙度要求不高的鑄件時大量使用基本組成是硅酸鈉和水 當sio2質(zhì)量含量為32.6%、49.2%、66%時，硅酸鈉才能是單一的化合物水玻璃的模數(shù)m=1.032a/b sio2的質(zhì)量含量/na2o的質(zhì)量含量，m=3.03.6為佳，其中不超過25%的sio2以膠體存在，其余的sio2以硅酸根離子存在模數(shù)越高，膠體粒子所占比例大，水玻璃的交替性能也強，過高粘度大市場上的水玻璃模數(shù)低、密度較高 處理只需加水即可提高模數(shù)：加nh4c、鹽酸 降低模數(shù) 加naohl硅溶膠價格適中，所制殼型的服役性能好，制型殼操作時不會放出有害物質(zhì)，處理和配制涂料工藝簡單，單是制

9、型殼時所需干燥時間太長模組-涂料（硅溶膠+糊狀耐火材料）-撒砂-干燥硬化（10-20h）-涂料.重復-脫模-焙燒（900-1000）且保溫2h-澆注-清理是帶有無定形二氧化硅微小顆粒的水基膠體溶液水玻璃中的鈉除去國內(nèi)，大多數(shù)的硅溶膠是用離子交換法獲得：將水玻璃先稀釋至密度為1.041.045g/cm3,過濾澄清后，對它進行陽離子交換。此時水玻璃中鈉離子被交換掉，同時獲得當量的氫離子，與硅酸根離子結合成聚硅酸溶液熔模鑄造常見缺陷1表面缺陷a粘砂b夾砂（鼠尾、凹陷）c結疤2. 孔洞類a氣孔b氣泡c渣氣孔d縮孔縮松3. 熱應力產(chǎn)生的變形、裂紋4. 澆不足、冷隔、炮火、表面脫碳 陶瓷型鑄造 應用于大型

10、厚壁精密鑄件生產(chǎn)定義：在砂型鑄造和熔模鑄造基礎上發(fā)展，在硅酸乙酯水解液和耐火粉料的陶瓷漿料中加入破壞硅酸乙酯水解液穩(wěn)定性的催化劑，用澆灌漿料代替搗實型砂的方法制造鑄型，澆注金屬液生產(chǎn)鑄件優(yōu)點a鑄件尺寸精度高b.適用于精度要求高的大型精密鑄件c鑄造過程相對簡單d與金屬型鑄型材料相比，任何材料都可以用于鑄造生產(chǎn)，即不受合金材料限制缺點a原材料為耐火材料，成本高b不適于批量大、結構復雜、重量輕鑄件的生產(chǎn)c生產(chǎn)工藝過程難于實現(xiàn)機械化、自動化工藝流程準備模具，制造砂套-配置漿料灌漿-結膠-起模-噴燒（加快反應速度，保證尺寸穩(wěn)定，使型腔表面強度硬度一致）-高溫焙燒-合箱澆注陶瓷漿料的主要組成為硅酸乙酯水解

11、液、耐火材料、催化劑和一些附加劑常用的耐火材料有 硅石、剛玉、鋁礬石、鋯英石、碳化硅要求1. 小的膨脹系數(shù)2化學穩(wěn)定性好3.純度、耐火度高，以保證表面光潔度脫模劑：石蠟、機油、凡士林制造工藝及合箱澆注1模具a金屬b塑料c木頭模2漿料配置及灌漿 漿料稀，強度低，會收縮 配置原則 固固混合、液液混合、固液混合邊攪拌邊灌漿有利于充滿鑄型和氣體排出3起模（灌漿到起模稱結膠時間，為515min）4噴燒（縮聚、水解可能繼續(xù)反應，使尺寸達到穩(wěn)定狀態(tài)）5. 焙燒（將型腔中水分和溶劑排除）6. 澆注、清理 金屬型鑄造定義 指將金屬液用重力澆注法澆入金屬型，以獲得鑄件的一中鑄造方法 永久型鑄造半金屬型鑄造：當型芯

12、用砂芯時與砂型鑄造相比，金屬型鑄造的優(yōu)缺點1表面質(zhì)量好，逐漸的質(zhì)量尺寸穩(wěn)定，尺寸精度高，鑄件的鑄造斜度、加工余量可相應的減少，廢品率較低2. 冷卻速度快，晶粒來不及長大，較細小，鑄件對熱節(jié)的敏感性相應的降低，液態(tài)金屬中過飽和的氣體不易析出，使鑄件組織致密度提高，鑄件材質(zhì)的力學性比砂型鑄件高3. 金屬型上可以方便的采取較多工藝措施4鑄造生產(chǎn)中可不用砂或很少量的芯砂4. 工藝獲得率高缺點1金屬型制造成本高，不能生產(chǎn)大型鑄件，鑄件外形不能太復雜2冷卻較快，金屬型鑄件的最小壁厚受一定限制，易出現(xiàn)澆不足、冷隔，灰鑄鐵上易形成白口三注意1鑄件在鑄型中停留的時間2.澆注溫度3.涂料層厚度 金屬型鑄件成型特點

13、中間層 由鑄型內(nèi)表面上的涂料層和因鑄件表面冷卻收縮、鑄型膨脹以及由涂料析出、鑄型表面吸附氣體遇熱膨脹而形成的氣體層所組成1. 導熱性 成型特點a物理性能 熱擴散系數(shù)越大，鑄件的凝固速度越大，增加金屬型的壁厚（超過20mm，效果不明顯），金屬型有高的導熱性和熱擴散性，凝固速度比砂型中要快得多。 2. 透氣性a形成氣阻（冷隔、澆不足）b針孔c高溫氣體影響產(chǎn)生氧化夾雜， 措施a建立排氣系統(tǒng)，b氣體引出（涂料層采用砂芯）c針對針孔的預處理3. 無退讓性 當金屬凝固至固相枝晶形成連續(xù)骨架時，鑄件上某些部位產(chǎn)生的線收縮便會受到金屬鑄型和金屬型芯的阻礙，再此情況下，鑄件上收縮受阻的部位內(nèi)出現(xiàn)拉應力，不能收縮

14、部位呈現(xiàn)拉伸變形，甚至裂紋，有時還會造成取型困難。措施a今早取出鑄型和金屬型中的型芯b設計寫相對簡單，可平穩(wěn)取出鑄型機構c采用砂芯金屬型的澆注先慢（排氣防飛濺）后快（盡可能短時間充滿型腔）再慢（防止縮孔縮松排氣補渣） 金屬型的結構形式a整體金屬型b水平分型金屬型c垂直分型金屬型d綜合分型金屬型金屬型的破壞原因應力的疊加；熱應力疲勞；鑄鐵生長；氧氣侵蝕；金屬液的沖刷；鑄件的摩擦破壞形式1. 內(nèi)裂紋a交變的熱應力（根本原因）b局部劇烈受熱c應力集中d操作工藝不合理2. 外裂紋a無/低預熱b應力集中處（砂眼，冷隔、夾雜） c金屬型材強度剛度低d相變應力，沒有熱處理3變形4燒傷 a長時間高溫部位涂料脫

15、落b涂料耐火度差c鑄件和鑄型反應5摩擦磨損延長金屬型壽命應采取的措施a選材b正確的設計金屬型c預熱d采取合理的鑄造工藝e澆注系統(tǒng)f涂料 常用的金屬型材料a鑄鐵b鑄鋼（力學性能好，機加工性能不好）鋁合金金屬型涂料的作用是：保護金屬型；調(diào)節(jié)冷卻速度；改善鑄件表面質(zhì)量；排氣。對金屬型涂料的要求為：涂料中不應該含有與金屬液起化學作用和耐火度小于金屬液溫度的物質(zhì)；對型壁應該有一定的黏著強度，不會被澆注的金屬液沖刷掉落，能抵抗鑄件自型中取出時的磨損，不會因溫度變化而開裂或自型上剝落；涂料應該有好的流變性；揮發(fā)的成分應盡可能少，應在澆注之前揮發(fā)干凈，澆注時最好是無氣揮發(fā)；澆注鎂合金鑄件時，涂料應能起到防氧化

16、的作用；易于自型上清除。 基準面的選擇a對非完全加工的件，以非加工面為基準b完全加工件，以加工余量小的面為基準面c基準面應間可能的光潔、憑證d大平面 低壓鑄造低壓鑄造：液體金屬在較低壓力的作用下，完成充型及凝固過程而獲得鑄件的一種鑄造方法。低壓鑄造的壓力較低，一般為20kpa60kpa。低壓鑄造的優(yōu)點：適應性強，適應于采用各種類鑄型生產(chǎn)鐵、銅、鋁、鎂等各種 合金鑄件；金屬液充型平穩(wěn)，鑄件氣孔、夾渣少，液體金屬是自下而上平穩(wěn)地充填鑄型，且型腔中液流的方向與氣體排出的方向一致，因而避免了液體金屬對型壁和型芯的沖刷作用，以及卷入氣體和氧化夾雜物，防止鑄件產(chǎn)生氣孔和非金屬夾雜物等鑄造缺陷；在壓力作用下

17、充填和凝固，從而改善了充型條件，充型能力上升可用于鑄造形狀復雜的薄壁鑄件首先是薄小件、輪廓清晰、組織致密、力學性能提高，鑄件的凝固過程是在壓力作用下進行的，補縮效果好，故鑄件的致密度高，力學性能好。收得率高 簡化了澆冒口系統(tǒng)，節(jié)省了金屬的消耗，工藝實收率一般可達90。減輕勞動強度，改善勞動條件6且因設備簡單，容易實現(xiàn)機械化和自動化低壓鑄造的缺點：裝備，模具消耗大2坩堝、升液管易腐蝕破壞3后凝固部分晶粒較粗大，組織不均勻低壓鑄造鑄型的充填過程壓力變化是靠作用在坩堝中液體金屬表面上氣體壓力作用來實現(xiàn)的。低壓鑄造過程中壓力變化分三個階段：升液階段，是指自加壓開始至液體金屬上升到澆口為止；充型階段，是

18、自液體金屬由澆口進入型腔起至充滿為止；凝固階段，是自液體金屬充滿鑄型至凝固完畢，鑄件在壓力作用下凝固，這時的壓力稱為凝固(結晶)壓力，一般高于充型壓力。鑄件順序凝固的條件，保證鑄件自上而下的凝固1.厚壁部分放在鑄件的底部，將澆口放在厚壁處2加冷鐵3.涂料（種類、厚度）4加工余量從充型階段到凝固階段的工藝主要有：低壓充型工藝、穩(wěn)壓結晶工藝、緩慢增壓結晶工藝、急速增壓結晶工藝。低壓充型工藝：適應于砂型、鑄型上有敞口、有明冒口升液階段：壓力緩慢增大，不能產(chǎn)生飛濺、噴射現(xiàn)象；充型階段：平穩(wěn)不能外溢補縮用澆包補充；內(nèi)澆口要及時封死，防止金屬液回落穩(wěn)壓結晶工藝： 適應于濕砂型和金屬型薄壁復雜件，壓力不可過

19、大，否測砂型鑄件容易產(chǎn)生粘砂、漲箱缺陷 。緩慢增壓結晶工藝：適應于厚壁砂型鑄件，充型階段完成后加壓不得過快、過高，先穩(wěn)定氣壓，待鑄件表面凝固一層硬殼，再提升壓力使鑄件內(nèi)部得以補縮又不會產(chǎn)生漲箱。急速增壓結晶工藝：適應于金屬型、石膏型，充滿型腔后，迅速增大壓力，使鑄件在較大壓力下凝固結晶成型。增速可達0.01mpa/s,保壓壓力可達0.30.5mpa 。根據(jù)升液管上端的形狀，可把升液管分為直筒式、正錐式、倒錐式和潛水鐘式四種。正錐式和倒錐式升液管的材質(zhì)大多為鑄鐵?！境湫秃驮鰤?升液壓力是指當金屬液面上升到澆口，附所需要的壓力。金屬液在升液管內(nèi)的上升速度應盡可能緩慢，以便有利于型腔內(nèi)氣體的排出，同

20、時也可使金屬液在進入澆口時不致產(chǎn)生噴濺。 充型壓力和充型速度 充型壓力是指使金屬液充型上升到鑄型頂部所需的壓力。在充型階段，金屬液面上的升壓速度就是充型速度。 增壓和增壓速度 金屬液充滿型腔后，再繼續(xù)增壓，使鑄件的結晶凝固在一定大小的壓力作用下進行，這時的壓力叫結晶壓力。結晶壓力越大，補縮效果越好，最后獲得的鑄件組織也愈致密。但通過結晶增大壓力來提高鑄件質(zhì)量，不是任何情況下都能采用的。 保壓時間 型腔壓力增至結晶壓力后，并在結晶壓力下保持一段時間，直到鑄件完全凝固所需要的時間叫保壓時間。如果保壓時間不夠，鑄件未完全凝固就卸壓，型腔中的金屬液將會全部或部分流回，造成鑄件“放空”報廢。如果保壓時間

21、過久，則澆口殘留過長，這不僅降低工藝收得率，而且還會造成澆口“凍結”，使鑄件出型困難，故生產(chǎn)中必須選擇一適宜的保壓時間?！浚ㄒ陨纤狞c作為了解） 差壓法鑄造又稱反壓法鑄造或壓差鑄造，它是在低壓鑄造基礎上派生出來的鑄造方法。 大題 不同鑄型的低壓鑄造工藝第五章、離心鑄造離心鑄造：將液體金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力的作用下，完成充填和凝固成型的一種鑄造方法。根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸在空間位置的不同，將常用的離心機分為立式離心鑄造機和臥式離心鑄造機兩種。離心立場 如果把旋轉(zhuǎn)著的金屬液所占的體積看作是一個空間，在這一空間中，每一質(zhì)點都產(chǎn)生離心力，這樣就可以把此空間稱為離心力場離心鑄造具有如下一些特點：優(yōu)點：a提

22、升金屬蟲性能力b使力學性能提升c不用型芯便可生產(chǎn)中空鑄件d工藝收縮率提升e合金材料不受限制缺點：對于某些合金（如鉛青銅等）容易產(chǎn)生重度偏析；在澆注中空鑄件時，其內(nèi)表面較粗糙，尺寸難于精確控制。3適應性差，一般只生產(chǎn)圓形件立式離心鑄造機的鑄型是繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的，它主要用于生產(chǎn)高度小于直徑的園環(huán)類鑄件。有人也稱之為加壓離心鑄造，在這種離心機上澆注異型鑄件，薄小難以充填的鑄件。自由表面為拋物面 臥式離心鑄造機的鑄型是繞水平軸旋轉(zhuǎn)的，在這種機器上的鑄造過程稱為臥式離心鑄造，它主要用來生產(chǎn)長度大于直徑的套筒類或管狀的鑄件。自由表面為拋物面離心鑄件的最小內(nèi)徑可達8mm，最大直徑可達3m，鑄件的最大長度達8m

23、，鑄件的質(zhì)量可以為幾克（如金牙齒）至10噸多。離心鑄造的凝固特點 1順序凝固2離心力增強了液態(tài)金屬的補縮3.離心鑄造橫斷面的相對流動，a橫斷面上傾斜狀柱狀晶b縱斷面上 層狀偏析渣下凝固定義及目的澆注時把熔渣和金屬液一起澆入鑄型，或在澆注過程中把粉狀造渣劑撒入金屬液流共同進入鑄型的工藝。重力大的金屬液接近鑄型，密度小的渣子在自由表面，有利于由外向內(nèi)的順序凝固，以提升致密性【離心鑄造時產(chǎn)生的鑄件重度偏析及內(nèi)表面不平的原因是什么？如何改善這些缺陷？答：過共晶鑄鐵及鋁硅合金，最初析出相是石墨和初生硅，它們的重度比液體金屬小，在離心鑄造時容易內(nèi)浮，從而破壞了由外向內(nèi)的順序凝固，使鑄件內(nèi)表面過早地出現(xiàn)凝固層，造成雙向凝固現(xiàn)象。這樣，處于內(nèi)、外凝固層之間的液體金屬在繼續(xù)冷卻時，液體金屬將趨向緊靠型壁，而使內(nèi)表層下出現(xiàn)縮孔及重度偏析。若凝固時收縮比較大。將使內(nèi)表層處于懸浮狀態(tài)，在旋轉(zhuǎn)鑄型中，它將與層間的液體金屬發(fā)生頻繁碰撞而碎成小塊