機(jī)械制造基礎(chǔ)第十章鑄造習(xí)題解答

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第十章鑄造

習(xí)題解答

10-1試述鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)，并舉例說明其應(yīng)用狀況。答：鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)有：

①鑄造能生產(chǎn)形狀繁雜，特別是內(nèi)腔繁雜的毛坯。例如機(jī)床床身、內(nèi)燃機(jī)缸體和缸蓋、渦輪叫葉片、閥體等。

②鑄造的適應(yīng)性廣。鑄造既可用于單件生產(chǎn)，也可用于成批或大量生產(chǎn)；鑄件的輪廓尺寸可從幾毫米至幾十米，重量可從幾克到幾百噸；工業(yè)中常用的金屬材料都可用鑄造方法成形。

③鑄造成本低。鑄造所用的原材料來源廣泛，價(jià)格低廉，還可利用廢舊的金屬材料，一般不需要價(jià)格昂貴的設(shè)備。

④鑄件的力學(xué)性能不及鍛件，一般不宜用作承受較大交變、沖擊載荷的零件。⑤鑄件的質(zhì)量不穩(wěn)定，易出現(xiàn)廢品。⑥鑄造生產(chǎn)的環(huán)境條件差等。

10-2型砂由哪些材料組成？試述型砂的主要性能及其對鑄件質(zhì)量的影響。答：型砂由原砂、粘結(jié)劑和附加物組成。

型砂的主要性能有：

①耐火度。型砂的耐火度好，鑄件不易產(chǎn)生粘砂缺陷。

②強(qiáng)度。若強(qiáng)度不足，鑄件易產(chǎn)生形狀和砂眼等缺陷。

③透氣性。透氣性差，澆注時(shí)產(chǎn)生的氣體不易排出，會使鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。④可塑性?？伤苄院茫煨蜁r(shí)能確鑿地復(fù)制出模樣的輪廓，鑄件質(zhì)量好。⑤退讓性。退讓性不好，易使鑄件收縮時(shí)受阻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起鑄件變形和開裂。

10-3試列表分析比較整模造型、分模造型、挖砂造型、活塊造型和刮板造型的特點(diǎn)和應(yīng)用狀況。

答：列表進(jìn)行比較：手工造型方法整模造型特點(diǎn)模樣為一整體，放在一個(gè)砂箱內(nèi)，能避免鑄件出現(xiàn)錯(cuò)型缺陷，造型操作簡單，鑄件的尺寸精度高。模樣沿最大截面處分開。由于造出的鑄型型腔不在同一砂箱中，若上下鑄型錯(cuò)移會造成鑄件錯(cuò)型。操作簡便，對各種鑄件的適應(yīng)性好。技術(shù)要求較高，生產(chǎn)率低。應(yīng)用適用于形狀簡單、最大截面在端部且為平面的鑄件。應(yīng)用最為廣泛。分模造型挖砂造型活塊造型刮板造型

適用于單件、小批量生產(chǎn)，最大截面不在端部且模樣又不便分開的鑄件。活塊造型操作技術(shù)要求較高，生產(chǎn)適用于單件小批量生率低。產(chǎn)。節(jié)省了模樣材料和模樣加工時(shí)間，適用于單件小批量生但操作費(fèi)時(shí)，生產(chǎn)率較低。產(chǎn)，特別是尺寸較大的旋轉(zhuǎn)體鑄件的生產(chǎn)。10-4試結(jié)合一個(gè)實(shí)際零件用示意圖說明其手工造型方法和過程。答：以雙聯(lián)齒輪毛坯手工造型為例，手工造型過程如下：

①造下砂型——②造上砂型——③開外澆口、扎通氣孔——④起出模樣——⑤合型——⑥澆注鐵水——⑦帶澆口鑄件。10-5典型澆注系統(tǒng)由哪幾個(gè)部分組成？各部分有何作用？答：典型澆注系統(tǒng)由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成。

澆口杯的作用是將來自澆包的金屬引入直澆道，緩和沖擊分開熔渣。直澆

道為一圓錐形垂直通道，其高度使金屬液產(chǎn)生一定的靜壓力，以控制金屬液流入鑄型的速度和提高充型能力。橫澆道分派金屬液進(jìn)入內(nèi)澆道，并起擋渣的作用，它的斷面一般為梯形，并設(shè)在內(nèi)澆道之上，使得上浮的熔渣不致流入型腔。內(nèi)澆道是引導(dǎo)金屬液進(jìn)入型腔的部分，其作用是控制金屬液的流速和流向，調(diào)整鑄件各部分的溫度分布。

10-6鑄鐵尋常是在什么爐中熔煉的？所用爐料包括哪些？答：鑄鐵尋常在沖天爐中熔煉。

沖天爐的爐料分為金屬料、燃料和熔劑三大類。金屬料包括新生鐵、回爐鐵、廢鋼與鐵合金等。燃料一般為鑄造焦炭。熔劑尋常是石灰石(CaCO3)或氟石(CaF2)。

10-7什么是合金的鑄造性能?試比較鑄鐵和鑄鋼的鑄造性能。

答：合金的鑄造性能是指合金在鑄造生產(chǎn)中表現(xiàn)出來工藝性能，主要是滾動性性、收縮性、吸氣性和偏析傾向等性能。

鑄鋼的熔點(diǎn)高，鋼液過熱度比鑄鐵小，澆注時(shí)金屬液滾動時(shí)間短，所以滾動性差。澆注薄壁繁雜鑄件簡單出現(xiàn)冷隔和澆不足。同時(shí)，由于鑄鋼從澆注到冷卻至室溫降溫幅度大，且無石墨化的膨脹，所以體積收縮和線收縮均較大，簡單產(chǎn)生變形、裂紋。

鑄鋼的熔點(diǎn)高，簡單使鑄件產(chǎn)生粘砂，要求型砂的耐火性高。鑄鋼的熔煉設(shè)備、熔煉工藝繁雜。

10-8什么是合金的滾動性?合金滾動性對鑄造生產(chǎn)有何影響?

答：滾動性是指液態(tài)合金的滾動能力。合金的滾動性越好，充型能力越強(qiáng)，越便于澆注出輪廓明了、壁薄而繁雜的鑄件。

10-9鑄件為什么會產(chǎn)生縮孔、縮松?如何防止或減少它們的危害?答：液態(tài)合金充滿鑄型，因鑄型的快速冷卻，鑄件外表面很快凝固而形成外殼，而內(nèi)部仍為液態(tài)隨著冷卻和凝固，內(nèi)部液體因液態(tài)收縮和凝固收縮，體積減小，液面下降，鑄件內(nèi)出現(xiàn)了空隙，鑄件內(nèi)最終凝固的部分形成了縮孔?？s松實(shí)際上是分散在鑄件上的小縮孔。鑄件首先從外層開始凝固，凝固前沿表面凹凸不平。當(dāng)兩側(cè)凹凸不平的凝固前沿在中心會聚時(shí)，剩余液體被分隔成大量小熔池。最終，這些眾多的小熔池在凝固收縮時(shí)，因得不到金屬液的補(bǔ)充而形成縮松。

因此，液態(tài)收縮和凝固收縮是鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的主要原因。

防止方法：采用冒口、冷鐵等，實(shí)現(xiàn)鑄件定向凝固，補(bǔ)充金屬液體體積的收縮。

10-10什么是鑄造應(yīng)力?鑄造應(yīng)力對鑄件質(zhì)量有何影響?如何減小和防止這種應(yīng)力?

答：1、鑄件凝固后，在繼續(xù)冷卻的過程中，將開始固態(tài)收縮，若收縮受到阻礙，則會在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，稱為鑄造應(yīng)力。

2、鑄造應(yīng)力將使鑄件出現(xiàn)變形、裂紋。

3、通過調(diào)整內(nèi)澆道的位置、安放冷鐵等措施，使鑄件各部分溫度趨于均勻，實(shí)現(xiàn)鑄件各部分同時(shí)凝固，可使熱應(yīng)力大為減小。

10-11砂型鑄造時(shí)鑄型中為何要有分型面?舉例說明選擇分型面應(yīng)遵循的原則。

答：制造鑄型時(shí)，為便利取出模樣，將鑄型做成幾部分，其結(jié)合面就是分型面。

分型面選擇原則為：便于起模、簡化造型和盡量使鑄件位于同一砂箱內(nèi)。10-12零件、鑄件、模樣之間有何聯(lián)系?又有何差異?

答：模樣是考慮鑄件收縮率后將零件尺寸按一定比例放大后所做的；然后用模樣做成鑄型，做好后將模樣取出，進(jìn)行澆注；鑄件相當(dāng)于零件的毛坯，由于考慮到加工因素，因此鑄件的尺寸要比零件大，去掉澆冒口后按零件圖樣進(jìn)行加工后就是零件。所以它們的尺寸關(guān)系是：模樣×收縮率＝鑄件；鑄件－加工余量＝零件。

10-13試確定圖10-56灰鑄鐵零件的澆注位置和分型面，繪出其鑄造工藝圖(批量生產(chǎn)、手工造型，澆、冒口設(shè)計(jì)略)。

答：說明：1、此題的解答可能不是最正確方案，僅供參考；

2、以下各題解答中，為使各指標(biāo)參數(shù)、結(jié)構(gòu)明了和便利區(qū)分，

本部份習(xí)題采用下圖所示的畫法圖例

a)

圖a)軸承蓋由于是批量生產(chǎn)，所以造型時(shí)采用“一箱兩做〞方式，分兩種狀況：

1、當(dāng)軸承蓋尺寸較大時(shí)，考慮頂部孔可以鑄出，此時(shí)采用挑擔(dān)式型芯，一次造兩個(gè)毛坯，可以提高工效，使成本降低。其鑄造工藝圖如下圖所示：

2、當(dāng)軸承蓋尺寸較小時(shí)，不考慮頂部孔鑄出，分型面和分模面選擇不變，依舊采用挑擔(dān)式型芯，一次造兩個(gè)毛坯，提高了造型工效，使成本較低。其鑄造工藝圖如下圖所示：

b)

圖b)零件的鑄造工藝圖如下圖所示：

c)

圖c)零件采用“一箱兩做〞、對稱臥鑄方式，型芯為挑擔(dān)式整體結(jié)構(gòu)，其定位及安放便利，造型效率提高、成本較低，如下圖所示：

d)

圖d)所示軸承座，俯視圖上80尺寸的下端面相對重要，因此將其置于型腔下部，可以減少鑄造缺陷。鑄造工藝圖如下圖所示：

e)

圖e)所示端蓋零件，大批量生產(chǎn)時(shí)采用下圖所示分型面，可以減少機(jī)械加工量，至于應(yīng)錯(cuò)箱而引起的Φ74和Φ126的毛坯同軸度誤差，在切削加工中可以用互為基準(zhǔn)的方式消除。鑄造工藝圖如下圖所示：

f)

圖f)所示零件的Φ260端面重要程度高，造型時(shí)將其置于下腔，至于由于

錯(cuò)箱產(chǎn)生的Φ260和Φ210的同軸度誤差可以采用互為基準(zhǔn)方式在機(jī)械切削加工中消除。鑄造工藝圖如下圖所示：

g)

圖g)所示輪型零件，由于是批量生產(chǎn)，為簡化造型工藝，采用兩箱造型，且用環(huán)狀型芯造出繩輪槽口。鑄件工藝圖如下圖所示：

h)

圖h)所示支撐臺零件，批量生產(chǎn)時(shí)采用圖示的對稱分型面和分模面，使造型工藝大為簡化，降低了生產(chǎn)成本，其鑄件工藝圖如下圖所示：

10-14為什么要規(guī)定鑄件的最小壁厚?灰鑄鐵件的壁過薄或過厚會出現(xiàn)哪些問題?

答：1、在一定的工藝條件下，由于受合金滾動性的限制，鑄造合金能澆注出的鑄件壁