金屬材料成形基礎作業(yè)2 (1)

1、一、填空題一、填空題1液態(tài)金屬的充型能力主要取決于合金的流動性。流動性不好的合金鑄件易產生澆不足澆不足和冷隔冷隔、氣孔、夾渣等鑄造缺陷。2影響液態(tài)合金流動性的主要因素有合金的化學成分合金的化學成分、合金的物理性質合金的物理性質、合金的溫度合金的溫度、不溶雜質和氣體等。合金的凝固溫度范圍越寬，其流動性越 差差 。3任何一種液態(tài)金屬注入鑄型以后，從澆注溫度冷卻至室溫都要經歷三個相互聯(lián)系的收縮階段，即 液態(tài)收縮液態(tài)收縮 、凝固收縮凝固收縮 和 固態(tài)收縮固態(tài)收縮 。導致鑄件產生縮孔和縮松的根本原因是液態(tài)收縮和凝固收縮液態(tài)收縮和凝固收縮 ；導致鑄件產生應力、變形、裂紋的原因是固態(tài)收縮固態(tài)收縮 。金屬材料

2、成形基礎作業(yè)（金屬材料成形基礎作業(yè)（2 2）4鑄件在凝固過程中所造成的體積縮減如得不到液態(tài)金屬的補充，將產生縮孔或縮松。凝固溫度范圍窄的合金，傾向于“逐層凝固”，因此易產生縮孔縮孔；而凝固溫度范圍寬的合金，傾向于“糊狀凝固”，因此易產生縮松縮松。5準確地估計鑄件上縮孔可能產生的位置是合理安排冒口和冷鐵的主要依據(jù)。生產中確定縮孔位置的常用方法有畫畫等溫線法、內切圓法等溫線法、內切圓法和計算機模擬凝固法計算機模擬凝固法等。6順序凝固原則主要適用于 逐層凝固逐層凝固的合金，其目的是消消除縮孔除縮孔；同時凝固原則主要適用于 糊狀凝固糊狀凝固的合金，其目的是減小應力減小應力。7鑄件在冷卻收縮過程中，因壁

3、厚不均等因素造成鑄件各部分收縮的不一致引起內應力，這種應力稱之為熱應力熱應力；鑄件收縮受到鑄型、型芯及澆注系統(tǒng)的機械阻礙而產生的應力稱為機械應力機械應力。8砂型鑄造制造鑄型的過程，可分為手工造型和機器造型。各種機器造型機械按緊實型砂的特點不同分為震壓造型震壓造型、微震壓實微震壓實、高壓造型高壓造型、拋砂造型拋砂造型等。9特種鑄造主要包括熔模鑄造熔模鑄造、金屬型鑄造金屬型鑄造、壓力鑄造壓力鑄造和離心鑄造離心鑄造 等。10在大批量生產條件下，下列鑄件宜選用的鑄造方法是：機床床身 砂型鑄造砂型鑄造，鋁活塞 壓力鑄造壓力鑄造，鑄鐵污水管 離心鑄造離心鑄造，汽輪機葉片熔模鑄造熔模鑄造（1 1）液態(tài)合金的

4、充型能力是）液態(tài)合金的充型能力是液體金屬充滿鑄型型腔，獲液體金屬充滿鑄型型腔，獲得尺寸精確、輪廓清晰的成形件（鑄件）的能力得尺寸精確、輪廓清晰的成形件（鑄件）的能力。（2 2）影響液態(tài)合金充型能力的因素有）影響液態(tài)合金充型能力的因素有合金的流動性、合金的流動性、澆注澆注條件、鑄型充填條件條件、鑄型充填條件。（1 1）合金在鑄造生產條件下，獲得優(yōu)質鑄件的難易程度。）合金在鑄造生產條件下，獲得優(yōu)質鑄件的難易程度。（2 2）流動性和收縮。合金的流動性越好、收縮越小，鑄造）流動性和收縮。合金的流動性越好、收縮越小，鑄造性能越好。性能越好。2 2什么是合金的鑄造性能？衡量合金鑄造性能的主要指什么是合金的

5、鑄造性能？衡量合金鑄造性能的主要指標是什么標是什么 ？其是如何影響的？其是如何影響的？ 二、簡答題與應用題：二、簡答題與應用題：1 1什么是液態(tài)合金的充型能力？影響液態(tài)合金充型能力的什么是液態(tài)合金的充型能力？影響液態(tài)合金充型能力的因素有哪些？因素有哪些？3 3現(xiàn)采用鑄造方法澆注三根直徑分別為現(xiàn)采用鑄造方法澆注三根直徑分別為 10mm10mm、 30mm30mm、 60mm60mm的灰口鑄鐵試棒，測得它們的抗拉強度均為的灰口鑄鐵試棒，測得它們的抗拉強度均為200MPa200MPa，問這三根試棒的成分是否相同？牌號是否相同？若不相同，應問這三根試棒的成分是否相同？牌號是否相同？若不相同，應有何區(qū)別

6、？有何區(qū)別？1 1）牌號相同，成分不同。）牌號相同，成分不同。2 2）因為鑄鐵的牌號是用強度來表示的，其強度相同，則牌）因為鑄鐵的牌號是用強度來表示的，其強度相同，則牌號相同。而影響鑄鐵組織和性能的因素是化學成分和冷卻號相同。而影響鑄鐵組織和性能的因素是化學成分和冷卻速度兩個因素。試棒的直徑不同速度兩個因素。試棒的直徑不同冷卻速度不同，要獲冷卻速度不同，要獲得同一強度，必須調整其化學成分，即得同一強度，必須調整其化學成分，即 10mm10mm的試棒其碳的試棒其碳硅含量較高硅含量較高, ,而而 30mm30mm、 60mm60mm的試棒其碳硅含量依次降的試棒其碳硅含量依次降低低 。4 4有一測試

7、鑄造應力用的應力框鑄件，如圖有一測試鑄造應力用的應力框鑄件，如圖2-12-1所示，凝所示，凝固冷卻后，用鋼鋸沿固冷卻后，用鋼鋸沿A-AA-A線鋸斷線鋸斷3030的粗桿的粗桿 ，此時斷口間，此時斷口間隙的大小會發(fā)生什么變化？為什么？隙的大小會發(fā)生什么變化？為什么？1 1）變大。）變大。2 2）因為凝固冷卻后，）因為凝固冷卻后，3030的粗的粗桿處于拉應力狀態(tài)，桿處于拉應力狀態(tài)，1010的細的細桿處于壓應力狀態(tài)。當沿桿處于壓應力狀態(tài)。當沿A-AA-A鋸鋸斷后，粗桿給予細桿的壓力被斷后，粗桿給予細桿的壓力被釋放，細桿的彈性壓縮變形恢釋放，細桿的彈性壓縮變形恢復伸長，所以斷口間隙會變大。復伸長，所以斷

8、口間隙會變大。圖2-1 鑄造應力框鑄件 5. 5. 灰口鑄鐵的組織和性能決定于什么因素？為什么在灰口鑄鐵的組織和性能決定于什么因素？為什么在灰口鑄鐵中，碳硅含量越高，則其強度越低？灰口鑄鐵中，碳硅含量越高，則其強度越低？1 1）灰口鑄鐵的組織和性能決定于）灰口鑄鐵的組織和性能決定于化學成分和冷卻速度化學成分和冷卻速度。2 2）因為碳、硅含量越高，鑄鐵中的石墨片就越粗大，）因為碳、硅含量越高，鑄鐵中的石墨片就越粗大，石墨數(shù)量也越多，對基體的破壞就越嚴重。同時基體石墨數(shù)量也越多，對基體的破壞就越嚴重。同時基體中鐵素體的量增加，珠光體的量減少。所以鑄鐵的強中鐵素體的量增加，珠光體的量減少。所以鑄鐵的

9、強度越低。度越低。6 6有一包鐵水，其成分為有一包鐵水，其成分為w wC C3.2%3.2%，w wSiSi=1.8%=1.8%，澆成，澆成階梯型鑄件，如圖階梯型鑄件，如圖2-22-2所示。試問在五個厚度不同的截面上所示。試問在五個厚度不同的截面上的組織是否相同，各是何種組織？的組織是否相同，各是何種組織？ 1 1）不同不同。2 2）由于鑄件壁厚不同，其由于鑄件壁厚不同，其各部分冷卻速度不同。壁厚各部分冷卻速度不同。壁厚5 5、1010、2020、3030、40mm40mm處的組織分別為麻口組織處的組織分別為麻口組織（LdLd石墨石墨) )、P P石墨、石墨、P P石墨、石墨、F+PF+P石墨

10、、石墨、F+F+石石墨。墨。圖2-2 階梯鑄件 7.7.某廠鑄造一個某廠鑄造一個1500mm1500mm的鑄鐵頂蓋，有如圖的鑄鐵頂蓋，有如圖2-32-3所示兩所示兩種設計方案，試分析哪種方案易于生產？并簡述其理由。種設計方案，試分析哪種方案易于生產？并簡述其理由。 （1 1）方案）方案a a易于生產；易于生產；（2 2）由于鑄件的尺寸很大，壁厚較薄，屬于大平面結構。鑄）由于鑄件的尺寸很大，壁厚較薄，屬于大平面結構。鑄件上的大平面極易產生澆不足、夾砂、夾渣、氣孔等缺陷，件上的大平面極易產生澆不足、夾砂、夾渣、氣孔等缺陷，圖（圖（a a）的方案，一方面避免了上述不利因素，還因為具有了）的方案，一方

11、面避免了上述不利因素，還因為具有了一定的結構斜度，有利于造型。一定的結構斜度，有利于造型。 圖2-3 鑄鐵頂蓋的兩種設計方案 8.8.分析圖分析圖2-42-4所示零件分型方案的優(yōu)缺點，并選擇其中與零所示零件分型方案的優(yōu)缺點，并選擇其中與零件生產類型相適應的分型方案。件生產類型相適應的分型方案。 大批量生產大批量生產單件生產單件生產1 12 2方案1方案1方案2方案2圖圖(b)(b)方案方案1:1:優(yōu)點是起模高度小優(yōu)點是起模高度小, ,砂箱高度減小砂箱高度減小; ;缺點是分開模缺點是分開模造型對合箱精度要求較高造型對合箱精度要求較高, ,不易保證整個螺紋內孔表面的質量不易保證整個螺紋內孔表面的質

12、量, ,且需要砂芯且需要砂芯. .方案方案2:2:優(yōu)點是整體模造型，鑄件的尺寸精度易于保證；鑄件優(yōu)點是整體模造型，鑄件的尺寸精度易于保證；鑄件螺紋內孔表面質量均勻；可以直接鑄出鑄件的內腔，省去了螺紋內孔表面質量均勻；可以直接鑄出鑄件的內腔，省去了型芯。缺點是下砂箱高度大型芯。缺點是下砂箱高度大, ,起模高度較大起模高度較大. .單件生產時，應選擇方案單件生產時，應選擇方案2 2。答：圖答：圖(a(a）方案）方案1 1：優(yōu)點是起模高度?。簝?yōu)點是起模高度小, ,砂箱高度減小砂箱高度減小; ;缺點是缺點是分開模造型對合箱精度要求較高分開模造型對合箱精度要求較高. .方案方案2: 2: 優(yōu)點是整體模造

13、型不會因錯箱造成鑄件廢品優(yōu)點是整體模造型不會因錯箱造成鑄件廢品, ,鑄件精度鑄件精度易于保證易于保證; ;缺點是下砂箱高度大缺點是下砂箱高度大, ,起模高度較大起模高度較大, ,不易起模不易起模, ,機器機器造型采用型板時內腔造型采用型板時內腔1 1不易形成不易形成. .在大批量生產時，應選擇方案在大批量生產時，應選擇方案1 1。9. 9. 圖圖2-52-5所示為鑄鐵底座，在保證所示為鑄鐵底座，在保證 5050的孔和的孔和HH不變的前提下，請回答：不變的前提下，請回答：（1 1）修改結構不合理之處；（）修改結構不合理之處；（2 2）在圖上標出最佳分型面和澆注位置。）在圖上標出最佳分型面和澆注位

14、置。 上上下下1010確定如圖確定如圖2-6 2-6 所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：（1 1）在單件、小批生產條件下，分析最佳工藝方案；）在單件、小批生產條件下，分析最佳工藝方案；（2 2）按所選最佳工藝方案繪制鑄造工藝圖（包括澆注位置、分型）按所選最佳工藝方案繪制鑄造工藝圖（包括澆注位置、分型面、機械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、型芯及芯頭等）面、機械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、型芯及芯頭等）其余其余上上下下1111確定如圖確定如圖2-7 2-7 所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：所示鑄件的鑄造工藝方案。要求如下：（1 1）畫出幾種可能的分型方案）畫出幾種可能的分型方案 ；（2 2）在單件、小批生產條件下，分析并確定最佳工藝方案；）在單件、小批生