材料加工作業(yè)參考答案

1、第2章作業(yè)參考答案1 .液態(tài)金屬成形的一般工藝過(guò)程是怎樣的？結(jié)合其工藝特點(diǎn)分析該類工藝的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和和適用范圍。液態(tài)金屬成形是將液態(tài)金屬注入鑄型中使之冷卻、凝固而形成零件的方法，一般工藝過(guò)程包括模樣制造、鑄型制造、金屬熔化與充型、凝固等關(guān)鍵步驟。鑄造為液體成形具有不受零件大小/薄厚/復(fù)雜程度限制、可制造各種合金鑄件、相對(duì)焊接和塑性成形而言尺寸精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)；但需要造型、澆注等步驟，工藝相對(duì)繁瑣，工件承載能力不如鍛件，同時(shí)工作環(huán)境差，粉塵多。鑄造適用于絕大部分零件，適用范圍廣。（工藝過(guò)程三點(diǎn)明確。明確分析優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和適用范圍，同時(shí)結(jié)合其工藝特點(diǎn)）2 .鑄造合金流動(dòng)性差對(duì)鑄件質(zhì)量有何影響？澆

2、注時(shí)金屬液過(guò)熱溫度及其他工藝條件相同的情況下，初步判斷一下HT350和HT200兩種合金，哪個(gè)流動(dòng)性好，為什么？什么是液態(tài)金屬的充型性能？它與那些因素有關(guān)？流動(dòng)性差，金屬充型能力差，鑄件成形質(zhì)量降低；液態(tài)金屬中的氣體夾雜物不易浮出，易產(chǎn)生氣孔、夾雜；對(duì)縮孔和裂紋的充填和愈合作用減弱，易產(chǎn)生縮孔、裂紋等缺陷。HT200流動(dòng)性好，HT200碳含量在3.03.6%,HT350在2.73.2%,因HT200成分更靠近共晶點(diǎn)，固-液區(qū)間小，熔點(diǎn)較低，故流動(dòng)性好（固液兩相區(qū)越大，結(jié)品溫度范圍越大，枝晶越發(fā)達(dá)，流動(dòng)性越差）。（流動(dòng)性影響，判斷及理由）充型能力：指液態(tài)金屬充滿型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰健全鑄

3、件的能力。充型能力首先取決于合金的流動(dòng)性，同時(shí)又受到鑄型性質(zhì)（如鑄型蓄熱系數(shù)、鑄型溫度、鑄型中的氣體）、澆注條件（如澆注溫度、充型壓頭、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）以及鑄件結(jié)構(gòu)（如模數(shù)、復(fù)雜程度等）的影響。（充型能力定義，四個(gè)影響方面）3.縮孔、縮松的區(qū)別是什么？什么樣的合金容易出現(xiàn)疏松缺陷？生產(chǎn)中如何采取措施防止縮孔、縮松缺陷的產(chǎn)生？縮孔縮松的區(qū)別在形態(tài)，而取決于凝固方式，當(dāng)鑄件以逐層凝固方式凝固時(shí)，液態(tài)金屬的流動(dòng)使收縮集中到鑄件最后凝固部分形成集中孔，即縮孔；而鑄件以體積凝固方式凝固時(shí)，枝晶間隙的液體得不到補(bǔ)縮而形成小的孔洞，即縮松。凝固區(qū)間大，收縮大的合金易產(chǎn)生縮松，如具有寬結(jié)晶溫度范圍的非共晶合金等

4、。防止縮孔縮松的產(chǎn)生，可以調(diào)整化學(xué)成分，降低澆注溫度和減慢澆注速度，增加鑄型的激冷能力，設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，對(duì)于灰口鑄鐵和球鐵可以利用石墨析出造成的體積膨脹，抵消部分或全部體積收縮。（縮孔縮松區(qū)別，產(chǎn)生縮孔縮松的原因，防止措施）4 .什么是鑄造應(yīng)力？鑄造應(yīng)力對(duì)鑄件質(zhì)量有什么影響？影響鑄造應(yīng)力大小的因素有哪些？生產(chǎn)中可以考慮采取哪些措施防止和減少鑄造應(yīng)力對(duì)鑄件的危害？結(jié)合鑄造應(yīng)力造成的缺陷問(wèn)題分析一下鑄造汽車輪轂在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可采取了什么預(yù)防舉措？鑄造應(yīng)力是指鑄件在冷卻過(guò)程中由于溫度下降或相變等原因產(chǎn)生的體積變化受阻而形成的應(yīng)力。鑄造應(yīng)力如果超過(guò)合金強(qiáng)度可能使鑄件產(chǎn)生裂紋；鑄造應(yīng)力如果超過(guò)屈服極限則使

5、鑄件產(chǎn)生變形；鑄造應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，對(duì)鑄件質(zhì)量有很大影響，尤其對(duì)于承受交變載荷的零件，當(dāng)載荷和鑄造應(yīng)力方向一致時(shí)，應(yīng)力總和可能超過(guò)材料強(qiáng)度極限而發(fā)生斷裂。殘余應(yīng)力還可能使零件在機(jī)加工后產(chǎn)生變形或降低精度，在腐蝕環(huán)境中會(huì)引起應(yīng)力腐蝕開裂。鑄造應(yīng)力有熱應(yīng)力、相變應(yīng)力以及收縮應(yīng)力。合金彈性模量、收縮（膨脹）系數(shù)、以及會(huì)產(chǎn)生較大溫度梯度的因素（如鑄件壁厚差，導(dǎo)熱能力，鑄型蓄熱系數(shù)，澆注溫度等）均會(huì)影響熱應(yīng)力。相變應(yīng)力取決于合金的相變。而收縮應(yīng)力是由于鑄件固態(tài)收縮受到鑄型、型芯等外力阻礙而產(chǎn)生的，是臨時(shí)應(yīng)力，但可能會(huì)使鑄件產(chǎn)生冷裂。減小鑄造應(yīng)力的方法：減小鑄件各部位溫差，如采用冒口、冷鐵等；改善鑄型和

6、型芯退讓性；選擇彈性模量和收縮系數(shù)小的合金。消除鑄造應(yīng)力的方法：采用人工時(shí)效、自然時(shí)效以及振動(dòng)時(shí)效等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取的預(yù)防措施，如避免兩截面直角相交，避免十字相交，圓角過(guò)渡，采用奇數(shù)輻條等，回答言之成理即可，但要緊扣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（鑄造應(yīng)力定義及影響，影響因素及防治措施，輪轂問(wèn)題）5 .某鋁合金潮模砂鑄件發(fā)現(xiàn)有氣孔，試分析造成氣孔的氣體可能來(lái)源于哪些方面？氣孔在鑄件上可能分布在什么位置？可能是氨氣孔（析出性氣孔），可能是濕型砂產(chǎn)生的反應(yīng)性氣孔，也可能是型腔內(nèi)氣體產(chǎn)生的侵入性氣孔。析出性氣孔可分布在冒口、熱節(jié)等溫度較高區(qū)域，而反應(yīng)性氣孔和侵入性氣孔多在表面。（氣孔來(lái)源至少2個(gè)，位置）6 .鑄鐵、鑄鋼、

7、鑄鋁等常見(jiàn)鑄造合金一般采用什么方式進(jìn)行熔煉？不同合金的熔煉設(shè)備可以互換嗎？為什么？鑄鐵一般用沖天爐、感應(yīng)電爐、以及聯(lián)合方法等；鑄鋼常用感應(yīng)電爐、電弧爐和轉(zhuǎn)爐；鑄鋁常用的有電阻培竭爐、電阻反射爐、中頻感應(yīng)爐、煤氣或重油感應(yīng)爐和火焰反射爐等。不同合金的熔煉設(shè)備一般不可以互換，因?yàn)椴煌辖鹨蟮娜蹮挏囟?、純凈度、熔體處理等均有差別，所以不能互換。（熔煉方式，是否可互換及理由）7 .濕型粘土砂的型砂主要由哪些組分組成？各有什么作用？濕型粘土砂的造型方法有哪些？試比較應(yīng)用震擊、壓實(shí)、射壓、高壓、氣沖和靜壓等各種造型方法的緊實(shí)的砂型緊實(shí)度分布（沿砂箱高度方向）。主要由原砂，粘土，附加物（煤粉等）和水組成。

8、原砂是骨干材料，起耐熱、支撐作用；粘土和水起粘結(jié)劑作用，將原砂粘結(jié)使之具有一定的強(qiáng)度；附加物主要為調(diào)整鑄型性質(zhì)。造型方法有壓實(shí)、高壓、震擊、射砂緊實(shí)、氣流沖擊緊實(shí)、靜不同造型方法的緊實(shí)度曲線1.震擊造型2.高壓造型（壓實(shí)造型與此類似）3.微震加高壓緊實(shí)造型4.氣流加壓緊實(shí)（靜壓）造型5.氣沖造型6.射砂8.常見(jiàn)的制芯方法有哪些？試簡(jiǎn)述不同方法的工藝過(guò)程和主要優(yōu)缺點(diǎn)。方法工藝過(guò)程優(yōu)缺點(diǎn)熱芯盒制芯用液態(tài)熱固性樹脂粘結(jié)劑和固化劑配制成的芯砂，射砂填入加熱到一定溫度的芯盒內(nèi)，使其硬化形成型芯優(yōu)點(diǎn)：快速、尺寸精度局缺點(diǎn)：耗能高，芯盒設(shè)計(jì)和制造周期長(zhǎng)，成本高，工作環(huán)境差覆膜砂制芯線性熱塑性酚醛樹脂包裹在砂

9、表面形成覆膜砂，通過(guò)與硬化劑反應(yīng)形成殼型、殼芯。模型需要加熱、型殼也要烘烤優(yōu)點(diǎn)：快速、尺寸精度局，節(jié)省砂缺點(diǎn)：耗能高，芯盒設(shè)計(jì)和制造周期長(zhǎng)，成本高，工作環(huán)境差氣硬冷芯盒制芯將樹脂砂填入芯盒，而后吹氣硬化制成砂芯優(yōu)點(diǎn)：耗能低，芯盒成本低，局效缺點(diǎn)：需要吹氣硬化，三乙胺肩刺激性氣味樹脂自硬砂型（芯）將原砂、液態(tài)樹脂及液態(tài)催化劑混合均勻后，填充到砂箱（或芯盒）中，稍加緊實(shí)、即于室溫卜在砂箱（或芯盒）內(nèi)硬化成形優(yōu)點(diǎn)：尺寸精度圖，節(jié)能，成本低，便于機(jī)械化，舊砂可再生缺點(diǎn)：型砂可使時(shí)間短，脫模時(shí)間長(zhǎng)水玻璃砂型（芯）水玻璃和硅砂混合后，成為水玻璃砂。造型后可以通過(guò)吹CO2進(jìn)行固化。優(yōu)點(diǎn)：流動(dòng)性好，易緊實(shí)，生

10、產(chǎn)效率高，鑄件質(zhì)量高缺點(diǎn)：清砂性差，易粘砂，抗吸濕性差9 .如果考慮采用鑄造方法制造某一零件毛坯，為了便于鑄造過(guò)程實(shí)現(xiàn)，一般要在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上注意哪些方面？1,從避免缺陷方面審查鑄件結(jié)構(gòu)：（1）鑄件應(yīng)有合適的壁厚；（2）鑄件結(jié)構(gòu)不應(yīng)嚴(yán)重阻礙收縮；（3）鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁；（4）壁厚力求均勻；（5）利于補(bǔ)縮和實(shí)現(xiàn)順序凝固；（6）防止鑄件翹曲變形；（7）避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)。2從簡(jiǎn)化鑄造工藝方面改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)：（1）改進(jìn)妨礙起模的凸臺(tái)、凸緣和肋板的結(jié)構(gòu)；（2）取消鑄件外表側(cè)凹鑄件；（3）改進(jìn)鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)以減少砂芯；（4）減少和簡(jiǎn)化分型面；（5）有利于砂芯的固定和排氣；（6）減少清理鑄件的

11、工作量；（7）簡(jiǎn)化模具的制造；（8）大型復(fù)雜件的分體鑄造和簡(jiǎn)單小件的聯(lián)合鑄造。（兩方面均要涉及）10 .澆注系統(tǒng)一般由哪幾個(gè)基本組元組成？各組元的作用是什么？何謂封閉式、開放式、底注式及階梯式澆注系統(tǒng)？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道等組成。作用：澆口杯：用來(lái)承受來(lái)自澆包的金屬液流并引入直澆道，便于澆注；減少?zèng)_擊；擋渣；增加靜壓頭。直澆道：澆口杯向下引導(dǎo)金屬液進(jìn)入澆注系統(tǒng)的其他組元或直接導(dǎo)入型腔；提供壓力頭直澆道窩：減緩沖擊；擋渣；減少卷氣等橫澆道：將液態(tài)金屬均勻分配到各個(gè)內(nèi)澆口和擋渣內(nèi)澆道：引導(dǎo)液態(tài)金屬進(jìn)入鑄型型腔四者分屬兩種不同的分類方式：1 .按組元是否充滿

12、分：封閉式：正常澆注條件下，各組元都被充滿的澆注系統(tǒng)，S內(nèi)&S橫&S直。優(yōu)點(diǎn)：有較好的阻渣能力，防卷氣，金屬消耗少，清理方便。缺點(diǎn)：金屬流速高，易噴濺，易沖砂，易氧化。開放式：金屬液不能充滿所有組元的澆注系統(tǒng)，S內(nèi)S橫S直。優(yōu)點(diǎn)：金屬液流速小，充型平穩(wěn)，不易氧化。缺點(diǎn)：幾乎不能阻渣和防卷氣。2 .按內(nèi)澆道位置分：頂注式澆注系統(tǒng)：以澆注位置為基準(zhǔn)，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件頂部。優(yōu)點(diǎn)：易充滿，可減少薄壁件澆不到、冷隔等缺陷，有利于鑄件自下而上順序凝固和冒口補(bǔ)縮；冒口小，節(jié)約金屬，內(nèi)澆道附近受熱輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于清除。缺點(diǎn)：易形成沖砂，金屬液易飛濺、氧化、卷氣，充型不平穩(wěn)，易產(chǎn)生砂孔、鐵豆、氣孔、夾雜等缺陷，

13、橫澆道阻渣條件極差。底注式澆注系統(tǒng)：內(nèi)澆道在鑄件底部。優(yōu)點(diǎn)：充型平穩(wěn)；避免金屬液激濺、氧化等；橫澆道基本工作在充滿狀態(tài)下，有利于阻渣；型腔氣體易排出。缺點(diǎn)：溫度分布不利于順序凝固和冒口補(bǔ)縮；內(nèi)澆道易過(guò)熱，產(chǎn)生縮孔縮松結(jié)晶粗大等缺陷；金屬液上升過(guò)程中易結(jié)皮，薄壁鑄件易形成澆不到、冷隔等缺陷；金屬液消耗大。（組成及作用，澆注系統(tǒng)分類及優(yōu)缺點(diǎn)）中間注入式：從鑄件中間某一高度面上開設(shè)內(nèi)澆道的稱為中間注入式澆注系統(tǒng)，兼具頂注式和底注式的優(yōu)缺點(diǎn)。階梯式：在鑄件不同高度上開設(shè)多層內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：自下而上充型，充型平穩(wěn)，易于排氣，有利于補(bǔ)縮，不易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔等缺陷。缺點(diǎn)：造型復(fù)雜，需要正確計(jì)算

14、和設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。11.試結(jié)合工藝的基本特點(diǎn)分析比較熔模鑄造、壓力鑄造、消失模鑄造的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域。傳統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體多采用砂型鑄造生產(chǎn)，現(xiàn)在有用壓鑄生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，可行嗎？請(qǐng)分析實(shí)現(xiàn)的困難和如何實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)空心渦輪葉片目前采用熔模鑄造生產(chǎn)，選擇熔模鑄造生產(chǎn)的原因是什么？還有其他鑄造方法可以替代嗎？3熔模鑄造：采用壓射模料制模，鑄件精度高，表面光潔；可鑄復(fù)雜零件；合金種類不限，生產(chǎn)批量不限。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)葉片的關(guān)鍵工藝，同時(shí)在不銹鋼、碳鋼等中小鑄件生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。壓力鑄造：采用壓力完成充型，充型時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，鑄件精度高；冷卻快，壓力下結(jié)晶，晶粒細(xì)小，表層緊實(shí)，鑄件強(qiáng)度高；便于嵌鑄。在汽車、拖拉機(jī)、航空、儀表、紡織、國(guó)防等工業(yè)部門中廣泛應(yīng)用，尤其在低熔點(diǎn)有色金屬的小型、薄壁或復(fù)雜零件大批量生產(chǎn)中有重要應(yīng)用。消失模鑄造：無(wú)取模步驟，無(wú)分型面，無(wú)型芯，是一種近無(wú)余量，精確成型的工藝，無(wú)毛邊飛邊；鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有充分自由度；工序簡(jiǎn)單?？蓱?yīng)用于鋁、鑄鐵、除低碳鋼以外的鑄鋼等金屬，鑄件結(jié)構(gòu)、大小（壁厚3mm）、復(fù)雜度以及批量均有很大自由度。目前以灰鑄鐵箱體件應(yīng)用比較成熟。鑄鋼件因增碳問(wèn)題，受到一定影響。用壓鑄生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體完全可行（實(shí)際已經(jīng)采用）。難點(diǎn)在