材料成型与加工复习资料
考试题型
名词解释 10分（2分*5个） 简答题 40分（8分*5个）
问答题 35分（10分+10分+15分） 设计题 15分（浇注系统的设计及分析完善）
郭老师部分——铸造工艺学 一、
铸造的缺陷
1、分类： 1)
缩孔和缩松：液态合金在冷却凝固过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部位形成一些孔洞 。
a)
缩孔
产生原因：凝固体积收缩，得不到液态金属的补充 →逐层凝固→ 通过液态金属的流动使收缩集中于铸件最后凝固部位集中→缩孔。
缩孔产生的部位：在铸件的最后凝固区域：如壁的上部或中心处。 b)
缩松：缩松分为宏观缩松和显微缩松两种。宏观缩松是用肉眼或放大镜可以看出的小空洞，多分布于铸件中心轴线处或缩孔下方。显微缩松是分布于晶粒之间的微小孔洞，需用显微镜才能观察到。有时这种显微缩孔分布于整个截面。
产生原因：糊状凝固→糊状区、液固共存—液体流动困难→晶间树枝间得不到补充 →分散的小缩孔。
缩孔和缩松的防止
制定正确的铸造工艺：使铸件在凝固中建立良好的补缩条件，尽可能使缩松转化为缩孔，控制铸件的凝固过程使之符合顺序凝固原则，并在铸件最后凝固地方安置一定尺寸的冒口，使缩孔移至冒口。 主要措施：
合理确定内浇口位置及浇注工艺：内浇口应从铸件厚实处引入，尽可能靠近冒口或由冒口引入。 合理应用冒口、冷铁等工艺措施：冷铁加大铸件厚大部分的冷速，调节铸件的凝固顺序，扩大冒口的有效补缩距离。 2)
合金的铸造应力、变形和裂纹
a)
铸造应力
铸件在凝固、冷却过程中，由于各部分体积变化不一致、彼此制约而引起的应力称为铸造应力。铸造应力是导致铸件变形和裂纹的主要原因。 ?减少和消除铸造应力的工艺措施： ?
安放冒口、冷铁或调整内浇口位置等工艺措施，使铸件各部分温度均匀，实现同时凝固。
提高铸型和型芯的退让性 ? ?
b)
铸件变形
?铸件变形：当铸造残余应力超过合金屈服强度而产生塑性变形，导致加工余量不够，尺寸满足不了要求。 ?消除措施：
合理设计铸件结构：使壁厚均匀，结构对称 铸件退火处理
反变形法：在铸造模样上做出与变形方向相反、变形量相等预变形量。 c)
热裂
?形成：形成于凝固末期和稍低于固相线温度，此时合金的强度、塑性低，应力很容易超过此时的强度极限而产生裂纹。
?影响因素：宽结晶温度范围呈糊状凝固方式的合金，热裂倾向大；凝固末期附近的收缩阻力大，热裂倾向大。
?产生地：分布于应力集中部位（尖角或断面突变处）或热节处。 ?消除的工艺措施：
合理设计铸件结构，使壁厚均匀，避免热节； 提高铸型和型芯的退让性； 净化合金，提高，合金高温强度
3)
气孔：气孔是铸件中最常见的一种缺陷。 A. B. C.
存在于铸造合金中的气体主要是氢、氧、氮。
气体来源：溶入液态的气体和凝固时发生化学反应生成的气体。
气孔分类：按气体来源，可分为侵入性气体 、析出性气孔及反应性气孔三类。
防止侵入性气体措施：
a) b) c)
减少型砂的水分、砂芯的发气量； 增加砂型、砂芯的通气能力； 适当提高浇注温度等。
防止产生析出性气孔的途径：
a) b)
减少金属液原始含气量，降低铸型水分，熔炼中应进行出气处理; 阻止气体析出，提高冷却速度，在压力下凝固等。
防止反应性气孔的途径： a) b)
降低金属液的含气量，严格控制合金中氧化性较强元素的含量;
严格控制铸型的水分，提高其透气性，冷铁、型芯撑表面不得有锈蚀、油污,要干燥等。
防止气孔的主要途径有： ? ? ? ?
减少金属液的原始含气量。 熔炼时使金属液与空气隔离。 对金属液进行除气处理。
提高铸件冷却速度或提高金属凝固时的外压，能够阻止气体析出，使气体固溶于金属内部。 4)
铸件中的非金属夹杂物 ?
来源：简单氧化物(FeO、A12O3等)、复杂氧化物(FeO·A12O3等)、硅酸盐、硫化物、氮化物等五类。 ?
排除和减少夹杂物工艺措施：
? ? ? ? ? ?
严格控制易氧化元素的含量；
向金属液加人熔剂以吸收或捕捉夹杂物； 采用真空或在保护气氛下熔炼和浇注；
避免金属液在浇注和充型时发生飞溅或涡流，尽可能地保证充型平稳； 金属液通过过滤器，再注入型腔；
为减小铸型中的氧化气氛，除严格控制铸型水分外，还可在型砂中添加附加物。
二、 浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道。
1. 组成部分及作用
浇口杯（又称外浇口）、直浇道、横浇道、内浇道等。
浇口杯的作用
（1）承接来自浇包的金属液，防止飞溅和溢出，便于浇注 （2）减轻对直浇道底部和侧壁、型腔的冲击。 （3）分离渣及气泡，防止其进入型腔。 （4）增加充型压头。 直浇道的功用
（1）引导金属进入横浇道、内浇道或型腔。 （2）提供足够的压头。
真空吸气理论：等截面直浇道附近型砂中的气体会被吸入液流，溶于液态金属的气体也会因压力降低而析出。
横浇道的作用
（1）向内浇道分配洁净金属。
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