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程是怎樣的？結合其工藝特點分析該類工藝的優(yōu)點、缺點和和適用范圍。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，一般工藝過程包括模樣制造、鑄型制造、金屬熔化與充型、凝固等關鍵步驟。鑄造為液體成形具有不受零件大小/薄厚/復雜程度限制、可制造各種合金鑄件、相對焊接和塑性成形而言尺寸精度高、成本低等優(yōu)點；但需要造型、澆注等步驟，工藝相對繁瑣，工件承載能力不如鍛件，同時工作環(huán)境差，粉塵多。鑄造適用于絕大部分零件，適用范圍廣。（工藝過程三點明確。明確分析優(yōu)點、缺點和適用范圍，同時結合其工藝特點）2 .鑄造合金流動性差對鑄件質量有何影響？澆

2、注時金屬液過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，哪個流動性好，為什么？什么是液態(tài)金屬的充型性能？它與那些因素有關？流動性差，金屬充型能力差，鑄件成形質量降低；液態(tài)金屬中的氣體夾雜物不易浮出，易產生氣孔、夾雜；對縮孔和裂紋的充填和愈合作用減弱，易產生縮孔、裂紋等缺陷。HT200流動性好，HT200碳含量在3.03.6%,HT350在2.73.2%,因HT200成分更靠近共晶點，固-液區(qū)間小，熔點較低，故流動性好（固液兩相區(qū)越大，結品溫度范圍越大，枝晶越發(fā)達，流動性越差）。（流動性影響，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性，同時又受到鑄型性質（如鑄型蓄熱系數、鑄型溫度、鑄型中的氣體）、澆注條件（如澆注溫度、充型壓頭、澆注系統結構）以及鑄件結構（如模數、復雜程度等）的影響。（充型能力定義，四個影響方面）3.縮孔、縮松的區(qū)別是什么？什么樣的合金容易出現疏松缺陷？生產中如何采取措施防止縮孔、縮松缺陷的產生？縮孔縮松的區(qū)別在形態(tài)，而取決于凝固方式，當鑄件以逐層凝固方式凝固時，液態(tài)金屬的流動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，枝晶間隙的液體得不到補縮而形成小的孔洞，即縮松。凝固區(qū)間大，收縮大的合金易產生縮松，如具有寬結晶溫度范圍的非共晶合金等

4、。防止縮孔縮松的產生，可以調整化學成分，降低澆注溫度和減慢澆注速度，增加鑄型的激冷能力，設置冒口進行補縮，對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，產生縮孔縮松的原因，防止措施）4 .什么是鑄造應力？鑄造應力對鑄件質量有什么影響？影響鑄造應力大小的因素有哪些？生產中可以考慮采取哪些措施防止和減少鑄造應力對鑄件的危害？結合鑄造應力造成的缺陷問題分析一下鑄造汽車輪轂在結構設計可采取了什么預防舉措？鑄造應力是指鑄件在冷卻過程中由于溫度下降或相變等原因產生的體積變化受阻而形成的應力。鑄造應力如果超過合金強度可能使鑄件產生裂紋；鑄造應力如果超過屈服極限則使

5、鑄件產生變形；鑄造應力會產生殘余應力，對鑄件質量有很大影響，尤其對于承受交變載荷的零件，當載荷和鑄造應力方向一致時，應力總和可能超過材料強度極限而發(fā)生斷裂。殘余應力還可能使零件在機加工后產生變形或降低精度，在腐蝕環(huán)境中會引起應力腐蝕開裂。鑄造應力有熱應力、相變應力以及收縮應力。合金彈性模量、收縮（膨脹）系數、以及會產生較大溫度梯度的因素（如鑄件壁厚差，導熱能力，鑄型蓄熱系數，澆注溫度等）均會影響熱應力。相變應力取決于合金的相變。而收縮應力是由于鑄件固態(tài)收縮受到鑄型、型芯等外力阻礙而產生的，是臨時應力，但可能會使鑄件產生冷裂。減小鑄造應力的方法：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小的合金。消除鑄造應力的方法：采用人工時效、自然時效以及振動時效等。結構設計采取的預防措施，如避免兩截面直角相交，避免十字相交，圓角過渡，采用奇數輻條等，回答言之成理即可，但要緊扣結構設計。（鑄造應力定義及影響，影響因素及防治措施，輪轂問題）5 .某鋁合金潮模砂鑄件發(fā)現有氣孔，試分析造成氣孔的氣體可能來源于哪些方面？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），可能是濕型砂產生的反應性氣孔，也可能是型腔內氣體產生的侵入性氣孔。析出性氣孔可分布在冒口、熱節(jié)等溫度較高區(qū)域，而反應性氣孔和侵入性氣孔多在表面。（氣孔來源至少2個，位置）6 .鑄鐵、鑄鋼、

7、鑄鋁等常見鑄造合金一般采用什么方式進行熔煉？不同合金的熔煉設備可以互換嗎？為什么？鑄鐵一般用沖天爐、感應電爐、以及聯合方法等；鑄鋼常用感應電爐、電弧爐和轉爐；鑄鋁常用的有電阻培竭爐、電阻反射爐、中頻感應爐、煤氣或重油感應爐和火焰反射爐等。不同合金的熔煉設備一般不可以互換，因為不同合金要求的熔煉溫度、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？試比較應用震擊、壓實、射壓、高壓、氣沖和靜壓等各種造型方法的緊實的砂型緊實度分布（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；粘土和水起粘結劑作用，將原砂粘結使之具有一定的強度；附加物主要為調整鑄型性質。造型方法有壓實、高壓、震擊、射砂緊實、氣流沖擊緊實、靜不同造型方法的緊實度曲線1.震擊造型2.高壓造型（壓實造型與此類似）3.微震加高壓緊實造型4.氣流加壓緊實（靜壓）造型5.氣沖造型6.射砂8.常見的制芯方法有哪些？試簡述不同方法的工藝過程和主要優(yōu)缺點。方法工藝過程優(yōu)缺點熱芯盒制芯用液態(tài)熱固性樹脂粘結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，使其硬化形成型芯優(yōu)點：快速、尺寸精度局缺點：耗能高，芯盒設計和制造周期長，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，通過與硬化劑反應形成殼型、殼芯。模型需要加熱、型殼也要烘烤優(yōu)點：快速、尺寸精度局，節(jié)省砂缺點：耗能高，芯盒設計和制造周期長，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：耗能低，芯盒成本低，局效缺點：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、即于室溫卜在砂箱（或芯盒）內硬化成形優(yōu)點：尺寸精度圖，節(jié)能，成本低，便于機械化，舊砂可再生缺點：型砂可使時間短，脫模時間長水玻璃砂型（芯）水玻璃和硅砂混合后，成為水玻璃砂。造型后可以通過吹CO2進行固化。優(yōu)點：流動性好，易緊實，生

10、產效率高，鑄件質量高缺點：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，為了便于鑄造過程實現，一般要在產品結構設計上注意哪些方面？1,從避免缺陷方面審查鑄件結構：（1）鑄件應有合適的壁厚；（2）鑄件結構不應嚴重阻礙收縮；（3）鑄件內壁應薄于外壁；（4）壁厚力求均勻；（5）利于補縮和實現順序凝固；（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構。2從簡化鑄造工藝方面改進零件結構：（1）改進妨礙起模的凸臺、凸緣和肋板的結構；（2）取消鑄件外表側凹鑄件；（3）改進鑄件內腔結構以減少砂芯；（4）減少和簡化分型面；（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）簡化模具的制造；（8）大型復雜件的分體鑄造和簡單小件的聯合鑄造。（兩方面均要涉及）10 .澆注系統一般由哪幾個基本組元組成？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？它們各有什么優(yōu)缺點？由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內澆道等組成。作用：澆口杯：用來承受來自澆包的金屬液流并引入直澆道，便于澆注；減少沖擊；擋渣；增加靜壓頭。直澆道：澆口杯向下引導金屬液進入澆注系統的其他組元或直接導入型腔；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內澆口和擋渣內澆道：引導液態(tài)金屬進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，S內&S橫&S直。優(yōu)點：有較好的阻渣能力，防卷氣，金屬消耗少，清理方便。缺點：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，S內S橫S直。優(yōu)點：金屬液流速小，充型平穩(wěn)，不易氧化。缺點：幾乎不能阻渣和防卷氣。2 .按內澆道位置分：頂注式澆注系統：以澆注位置為基準，內澆道設在鑄件頂部。優(yōu)點：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縮；冒口小，節(jié)約金屬，內澆道附近受熱輕，結構簡單，易于清除。缺點：易形成沖砂，金屬液易飛濺、氧化、卷氣，充型不平穩(wěn)，易產生砂孔、鐵豆、氣

13、孔、夾雜等缺陷，橫澆道阻渣條件極差。底注式澆注系統：內澆道在鑄件底部。優(yōu)點：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：溫度分布不利于順序凝固和冒口補縮；內澆道易過熱，產生縮孔縮松結晶粗大等缺陷；金屬液上升過程中易結皮，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，澆注系統分類及優(yōu)缺點）中間注入式：從鑄件中間某一高度面上開設內澆道的稱為中間注入式澆注系統，兼具頂注式和底注式的優(yōu)缺點。階梯式：在鑄件不同高度上開設多層內澆道的澆注系統。優(yōu)點：自下而上充型，充型平穩(wěn)，易于排氣，有利于補縮，不易出現縮孔、縮松、氣孔等缺陷。缺點：造型復

14、雜，需要正確計算和設計澆注系統。11.試結合工藝的基本特點分析比較熔模鑄造、壓力鑄造、消失模鑄造的優(yōu)勢和應用領域。傳統的汽車發(fā)動機缸體多采用砂型鑄造生產，現在有用壓鑄生產汽車發(fā)動機缸體，可行嗎？請分析實現的困難和如何實現?，F代航空發(fā)動機空心渦輪葉片目前采用熔模鑄造生產，選擇熔模鑄造生產的原因是什么？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；可鑄復雜零件；合金種類不限，生產批量不限。在航空發(fā)動機和燃氣輪機葉片的關鍵工藝，同時在不銹鋼、碳鋼等中小鑄件生產中廣泛應用。壓力鑄造：采用壓力完成充型，充型時間短，生產效率高，鑄件精度高；冷卻快，壓力下結晶，晶粒細小，表層緊實，鑄件強度高；便于嵌鑄。在汽車、拖拉機、航空、儀表、紡織、國防等工業(yè)部門中廣泛應用，尤其在低熔點有色金屬的小型、薄壁或復雜零件大批量生產中有重要應用。消失模鑄造：無取模步驟，無分型面，無型芯，是一種近無余量，精確成型的工藝，無毛邊飛邊；鑄件結構設計具有充分自由度；工序簡單?？蓱糜阡X、鑄鐵、除低碳鋼以外的鑄鋼等金屬，鑄件結構、大?。ū诤?gt;3mm）、復雜度以及批量均有很大自由度。目前以灰鑄鐵箱體件應用比較成熟。鑄鋼件因增碳問題，受到一定影響。用壓鑄生產汽車發(fā)動機缸體完全可行（實際已經采用）。難點