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1、特种铸造习题1. 为什么要发展特种铸造?当前特种铸造的主要方法有哪些?答：市场对铸件的需求量日益增加，对铸件质量、生产周期的要求也越来越苛刻常见的特种铸造方法：熔模铸造，消失模铸造，金属型铸造，压力铸造，低压铸造，挤压铸造，差压铸造，真空吸铸，离心铸造，石膏型铸造，陶瓷型铸造，连续铸造，半连续铸造，壳型铸造，磁型铸造，石墨型铸造，冷冻铸造等。2. 特种铸造的基本特点是什么?对铸件生产(铸件质量)有什么积极意义?答：1从铸造工艺角度考虑，铸件的尺寸精度和表面粗糙度主要取决于铸型的性质。改变铸型的制造工艺及材料的特种铸造方法。熔模铸造：薄壳铸型，耐火度高。金属型铸造：金属铸型。消失模铸造：不含粘结
2、剂的干砂铸型。还有：石膏型铸造，陶瓷型铸造，石墨型铸造等。2化学成分相同条件下铸件的机械性能主要取决于冷却速度。改变液态金属充填及冷却条件。离心铸造：在离心力作用下凝固。压力铸造：高压力下充填和凝固。金属型铸造：冷却速度比砂型制造快。还有：低压铸造，差压铸造，真空吸铸等。1铸件尺寸精确（熔模铸造CT4-7,消失模铸造CT69，压力铸造CT48），表面粗造度低（熔模铸造：Ra1.6-6.3,消失模铸造Ra6。3-20，压力铸造：Ra1.6-6.3）。可实现少切削或无切削加工。2铸件内部质量好，力学性能高。铸件壁厚可以减薄（最小壁厚：熔模铸造0.5，消失模铸造：23，压力铸造：0.3）。3降低金属
3、消耗和铸件废品率（工艺出品率：熔模铸造3060，消失模铸造4075，压力铸造6090）。4简化铸造工序（熔模铸造除外），易于实现机械化和自动化。5改善劳动条件，提高劳动生产率。3. 与砂型铸造相比,试分析特种铸造的优点及局限性.答：与砂型铸造相比，特种铸造的优点：1铸件尺寸精确（熔模铸造CT4-7,消失模铸造CT69，压力铸造CT48），表面粗造度低（熔模铸造：Ra1.6-6.3,消失模铸造Ra6。3-20，压力铸造：Ra1.6-6.3）。可实现少切削或无切削加工。2铸件内部质量好，力学性能高。铸件壁厚可以减薄（最小壁厚：熔模铸造0.5，消失模铸造：23，压力铸造：0.3）。3降低金属消耗和铸
4、件废品率（工艺出品率：熔模铸造3060，消失模铸造4075，压力铸造6090）。4简化铸造工序（熔模铸造除外），易于实现机械化和自动化。5改善劳动条件，提高劳动生产率。并不是每一种特种铸造方法都有上述全部特点！4. 金属型铸件形成过程的特点是什么？它对铸件质量有些什么影响？答：导热性好：金属型铸造时，铸型材料的导热性能对铸件的凝固起主导作用。无透气性：易造成的缺陷：1.气体阻力大造成浇不足、冷隔。2.排不出的气体造成铸件侵入性气孔的产生。无退让性：室温：应力集中阻碍取件和取芯、导致裂纹冷却过程中：收缩受阻拉应力拉伸变形热裂纹冷裂纹5. 简述金属型铸造工艺要点所包含的主要内容。答：1. 金属型的
5、准备：新金属型或长期未用的金属型，应先起封，除油，并在200300下烘烤，除净油迹。经过了一个生产周期，需要清理的金属型而言，应着重清除型腔、型芯、活块、排气塞等工作表面上的锈迹、涂料、粘附的金属屑等杂物。 2. 金属型的预热：金属型在工作前应预热并涂敷涂料，未经预热和喷涂涂料的金属型不能进行浇注。因为金属型导热性好，金属液冷却快，流动充型能力差，容易使铸件出现冷隔、浇不足、夹杂、气孔等缺陷。 3金属型的浇注：金属型的浇注工艺参数即模具温度、浇注温度和涂料的选择是生产优质铸件和延长金属型使用寿命的关键。4铸件的出型和抽芯时间：金属型芯在铸件中最适宜的停留时间是当铸件冷却到塑性变形温度范围内，并
6、有足够的强度时，是最好的抽芯时间。 5金属型工作温度的调节：风冷、间接水冷、直接水冷、局部加热 6金属型涂料6. 金属型涂料的主要作用是什么？简述其基本组成。答：金属型涂料的作用：1）保护金属型。浇注时可减轻液体金属对金属型的热冲击和对型腔表面的冲刷作用；在取出铸件时，减轻铸件对金属型和型芯的磨损，并使铸件易从铸型中取出。2）采用不同冷却性能的涂料（如激冷涂料、保温涂料等）能调节铸件在金属型中各部位的冷却速度，控制凝固顺序。3）改善铸件的表面质量。防止因金属型有较强的激冷作用而导致铸件表面产生冷隔或流痕以及铸件表面形成白口层。4）改善型腔中气体的排除条件，增加合金的流动性。5）获得复杂外型及薄
7、壁铸件。基本组成：1）耐火材料：氧化锌、滑石粉、锆砂粉、硅藻土粉等。2）粘结剂：水玻璃、糖浆、纸浆废液等。3）溶剂：水等。4）附加物7. 金属型破坏的原因是什么？简述提高金属型寿命的有效途径。答:金属型铸造中，由于金属液的浇注温度高（如铝合金的浇注温度为973K1023K），金属型的型腔部分直接与高温金属液接触且受交变的热应力作用，为保证金属型的使用寿命，型腔的制作材料应具有足够的耐热性、淬透性和良好的机加工和焊接性能。8. 分别阐述铸件在金属型中的浇注位置选择原则和铸型分型面的选择原则。答：铸件在金属型中的位置，直接关系到型芯和分型面的数量、液体金属的导入位置、冒口的补缩效果、排气的通畅程度
8、以及金属型的复杂程度等。铸件在金属型中位置的设计原则如下：1）浇注系统易于安放，保证金属液平稳地充满金属型，排气方便，避免金属液流卷气和氧化。2）铸件最厚大部位应放置在金属型的上端，便于设置冒口补缩。如盖子或盘形铸件的厚大法兰面应向上，便于设置冒口补缩。3）应使金属型结构简单，型芯数量少，安装方便，定位牢固可靠。4）应保证便于分型取出铸件，防止铸件被拉裂或变形。分型面选择的基本原则：1）对于形状简单的铸件，分型面应尽量选在铸件的最大端面上，同时铸件最好都布置在一个半型内或大部分分布在半型内。2）矮的盘形和筒形铸件，分型面应尽量不选在铸件的轴心上。3）分型面应尽可能地选在同一个平面上，尽量避免曲
9、面分型。4）应保证铸件分型方便，尽量减少或不用活块。5）分型面应尽量不选在铸件的基准面上，也不要选在精度要求较高的表面上。6）分型面的位置应尽量避免做铸造斜度，而且取件容易。9.金属型型腔尺寸由下列经验公式决定：试阐述式中各参数的意义。答：Ax=Ap+ApAxAx型腔尺寸Ap铸件名义尺寸，mm铸件收缩率，%金属型的涂料层厚度，mmAx型腔尺寸制造公差，mm10. 金属型结构有哪几种主要形式？答：金属型的结构取决于铸件形状、尺寸大小、分型面选择等因素，按分型面划分，典型的金属型结构形式如下：1）整体金属型浇注出来的铸件无分型面，尺寸精度高，但应用受到限制，仅适用于从铸型中方便取出的简单铸件。2）
10、水平分型金属型铸型主体由上、下两半型组成，下半型固定在工作台面上，上半型作开（合）型动作。可以配置各种型芯，抽芯及顶出。砂芯安放方便，但不便于设计浇、冒口系统，排气条件差。适用于轮盘类铸件。3）垂直分型金属型铸型主体由左、右两半型组成，其中一个半型固定，另一个做开（合）型动作（也可以两个半型同时动作）。操作方便，便于设置浇冒口系统，易实现机械化。适用于结构简单，开型阻力小的铸件。4）综合分型金属型铸型主体有两个或两个以上的垂直和水平分型面组成，可以设置型芯及抽芯，方便设计浇冒口和排气。易实现机械化，广泛应用于各类复杂铸件。11. 熔模铸造的实质、基本特点及应用范围是什么？答：熔模铸造就是在蜡模
11、（也可用树脂模）表面涂覆多层耐火材料，待硬化干燥后，加热将蜡模熔化，而获得具有与蜡模形状相应形状的型壳，再经焙烧之后进行浇注而获得铸件的一种方法，故又称为失蜡铸造（Lost Wax Casting）。熔模铸造的基本特点:制壳时采用可熔化的一次模，因无需起模，故型壳为整体而无分型面，且型壳是由高温性能优良的耐火材料制成。熔模铸造特别适合于生产尺寸精度要求高，表面粗糙度值低，形状复杂的铸件，合金材料不受限制。12. 试述熔模铸造生产工艺过程中各主要工序。答：熔模铸造工艺过程：压型注蜡单个蜡模蜡模组结壳脱蜡、焙烧填沙、浇注13. 常用的模料有哪几种？他们的基本组成、性能、特点如何？答：石蜡与硬脂酸配
12、合使用调整其比例来控制性能（软化点强度等）（1:1）石蜡含量增加，强度增高，热稳定性下降硬脂酸含量增加，软化点、流动性、涂挂性提高，硬度提高，强度下降，凝固温度区间变窄蜡基模料优点：易于配制（熔点较低），复用性好。不足：软化点过低，收缩率略大，硬脂酸价格过高。松香基模料优点：兼顾蜡基的长处，表面光亮、针入度小，常用于精度要求很高的铸件生产中。14. 简述模料配制的工艺程序和要点。答：配制工艺：是指按照模料的规定成分和配比，将各种原料熔融成液态，混合并搅拌均匀，滤去杂质浇制成合乎要求的糊状模料直接使用，或浇注成锭块待用。模料配制工艺要点：A严格控制温度的升限和在高温下停留的时间。避免模料的烧损和
13、变质。（防止局部过热）B合理安排各组元的加热顺序原则：溶剂优先，互溶在前。C充分搅拌（互溶），滤去杂质（回收），保温静置（排气）15. 熔模铸造中常用的模料性能恶化的原因主要是什么？回收处理方法有哪几种？答：模料变质的原因：（1）蜡基模料中硬脂酸变质(发生皂化反应)（皂化反应）：置换反应（Al、Fe）中和反应（氧化钠、氨水）复分解反应（Ca、Mg盐）皂化物不溶于水-不易去除，影响模料性能，进一步降低铸件质量（2）砂和涂料的污染熔模制好后，上面要涂挂涂料、撒砂以制出型壳，在制造熔模、制壳以及与蜡的熔失过程中，有时会受到砂和涂料等异物的污染。所以，制模车间一定要注意工作场地的卫生。防止模料污染（一
14、般要白大衣、拖鞋、瓷地面、工作台洁净）（3）熔失熔模时过热，石蜡烧坏、氧化变质。回收蜡基模料的处理方法（1）盐酸（硫酸）处理法具体方法为将水和旧模料放在不生锈的容器中（水占模料的25-35%）加热至80-90，然后加入模料重3-5%的工业盐酸（或2-3%的浓硫酸）继续加热，使酸与模料充分反应，经30-40分钟后，静置使水与模料分离，然后过滤，浇成锭，由于硬脂酸铁与盐酸反应是可逆的且很快达到平衡，因此模料中的硬脂酸铁难以去除干净。盐酸和硫酸都可使除硬脂酸铁以外的硬脂酸盐还原为硬脂酸：Me（C17H35COO）+HCl=C17H35COOH+MeCl（2）活性白土处理法活性白土是有一种经酸处理后的
15、黏土，它的晶格由硅氧四面体和铝氧八面体交叉成层构成，各层间有大量的孔隙。好的白土，其孔隙率可达60-70%，有很大的比表面积。因而具有较高的吸附能力，能吸附模料中硬脂酸盐。此外，活性白土中的阳离子（特别是三价铝离子）还能和模料中的带负电荷的的胶状杂质结集成中性质点，变成凝胶下沉。所以可用活性白土去除模料中的硬脂酸盐。生产中一般用此法作为盐酸处理的补充工序，即每隔一段时间将用盐酸处理过的模料加热到120左右，向模料中加入烘干的活性白土（为模料重的10-15%）进行搅拌，半小时后，在120下保温静置4-5小时，待活性白土与液态模料充分分离后即可处理好模料。（3）电解法电解处理方法可去除模料中的硬脂酸铁。电解液浓度为2.8-3.5%，温度为80-85的盐酸溶液，处理时向电解槽中加入经酸处理的熔融模料，通电后当电压超过盐酸的电解电压（1.36v）时，在阳极碳棒上析出活性极强的初生态氯，它有很强的氧化能力，能从硬脂酸铁中夺取Fe+3，形成FeCl3反应如下：4Fe（C17H35COO）3+12（Cl）+6
