造型材料造型材料 习题答案Word格式文档下载.docx

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对于酸硬化的树脂砂还要控制原砂中碱金属及碱土金属氧化物的含量。

3.pH测定方法如下：

取待测原砂25g，置于250mL的烧杯中，加蒸馏水100mL，在磁力搅拌器上用包有聚四氟乙烯的搅拌棒搅拌，用酸度计测定悬浮液的pH值，每30s读取一次数据，直到数值恒定为止，此时的值就是原砂的pH值。

需酸量的测定方法如下：

称取待测原砂50g，置于250mL的烧杯中，加pH值为7的蒸馏水50mL在磁力搅拌器上用包有聚四氟乙烯的搅拌棒搅拌；

再往烧杯中加入0.1mol的盐酸50mL，并搅拌5min，然后放入测pH值的电极，用0.1mol的NaOH溶液滴定，在pH值为3.0、4.0、5.0或其他预定值时，读取耗用的NaOH溶液的毫升数。

原加盐酸的毫升数（50mL）减去NaOH溶液的毫升数，就是到预定pH值时原砂的需酸量。

4.AFS细度的求法如下：

称取原砂50g左右，用冲洗法除去泥分，烘干后进行筛分。

称取留在每一筛上的砂粒的重量，并算出每一筛上的砂占原砂（未去泥分以前）的百分数。

将这些结果各乘以相应的乘数。

将所有的乘积相加，并将乘积的总和除以各筛上砂粒的百分数的和，所得结果就是AFS细度。

[例子详见表2-7]

5.对于粘土粘结砂，原砂中含泥量的影响并不明显；

对于不用粘土为粘结剂的型、芯砂，如水玻璃砂，树脂砂、油砂等，含泥量对性能的影响很大。

一方面是使降低其干强度和透气性；

另一方面，泥分中往往含有碱或碳酸性盐或碱性氧化物，使原砂的需酸量增大，影响树脂砂硬化。

6.原砂在擦洗过程中，在高速叶片搅拌器造成的强力摩擦下，水介质与砂粒间不断摩擦，处理后，砂粒表面的微观污染被更多的脱除。

所以，擦洗砂的质量一般要比水洗砂好。

四、名词解释

1.含泥量是指原砂中泥分的百分含量，凡是直径小于0.022mm的微粒，不论它是什么矿物成分，只要能用常规搅拌或冲洗法分离都为泥分。

2.原砂的pH值是指示某种溶液或悬浮液的酸度或碱度。

原砂的pH值是其中含有的能溶于水的碱性或酸性物质的表征，并不全面地反映原砂的碱性

3.原砂的需酸量是原砂中含有与酸反应的物质的表征，它表明用酸硬化剂时，原砂本身所需的酸的多少。

4.目数是在平行于网丝方向，每1英寸（即25.4mm）长度上包含筛孔的数目。

五、思考题

1.[答案要点]非硅质砂具有耐火度高浇注时不熔化；

热化学稳定性好，不与钢液及其氧化物反应；

蓄热系数较高，导热性好，能加速铸件表面凝固；

没有相变引起的剧烈膨胀，热膨胀系数小；

具有固相烧结特性等优点，因而可以提高铸件表面质量，预防矽肺病。

锆砂用于大型铸钢件及合金钢件的芯砂或砂型的面砂，或将其粉料用作涂料。

镁砂用于高锰钢铸件的面砂、芯砂，其粉料可用作涂料。

铬铁矿砂用于大型或特殊铸钢件的面砂、芯砂，其粉料可用作涂料。

橄榄石砂用于铸铁件、有色合金铸件以及高锰钢铸件的型砂和芯砂。

2.[答案要点]①热稳定性差，在570℃左右发生相变，伴有较大的体积膨胀，是铸件产生膨胀缺陷的根源；

②在高温条件下化学稳定性差，容易与FeO作用生成易熔的铁橄榄石，而导致铸件表面粘砂；

③破碎时产生的粉尘会使工作人员患矽肺病；

④废弃物多，随着环保要求的日益提高，垃圾处理费用越来越大。

【案例分析】

1.实验一说明铸型吃砂量偏小，紧实度大是造成缺陷的原因之一。

实验二说明由于浇注系统为封闭式，必须要有足够长的浇注时间，否则可能造成缺陷的产生。

2.金属液进入型腔后，型腔表面层温度急剧升高，SiO2颗粒发生多晶形转变，因而发生膨胀。

而铁水在型腔内上升缓慢，当型腔高温烘烤时间超过一定时间时，石英砂达到最大膨胀量。

如果砂型紧实度高、砂粒粗和粒度集中、粉尘含量高、加热速度快，则型砂的微观膨胀减小，而相应的宏观膨胀增大。

而型腔外部、为厚大的圆型砂箱，阻碍砂粒间力的施放，其受力方向只有向砂性型腔内壁转移，表面层直至开裂而产生脉纹毛刺。

当采用铝矾土砂造型时，铝矾土砂的膨胀量远小于石英砂，因而，可以防止脉纹毛刺的出现。

3.从

（1）和

（2）的分析可知：

石英砂的高膨胀量是导致脉纹毛刺的根本原因。

第3章

1.膨润土耐火粘土2.硅氧四面体铝氧八面体3.负钠基膨润土钙基膨润土4.粘结力耐火度耐用性抗夹砂能力5.Na2OSiO2干法湿法6.氧化物的百分含量硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙7.缓凝剂速凝剂减水剂8.桐油、亚麻油改性米糠油9.碘价酸值皂化值10.不溶物脂肪酸混合物不皂化物

二、名词解释

1.基交换能力：

由于粘土矿物带有负电荷，因此它将吸附阳离子，而粘土吸附的阳离子称为可交换基，可交换基的多少称为基交换能力，它用每100g粘土中含有多少毫克当量来表示。

2.水玻璃的模数：

硅酸钠中SiO2和Na2O的摩尔分子数的比称为模数，用M来表示，模数代表了SiO2在硅酸钠中所占的比例。

3.硅碱比：

水玻璃中SiO2的质量分数和Na2O的质量分数之比称为硅碱比。

4.碘价是指100g植物油所能吸收的碘的数量（g），根据碘价的大小，可以衡量植物油不饱和程度的大小。

5.酸值指中和1g植物油中游离脂肪酸所需的氢氧化钾的毫克数，它表征油脂中所含有的游离脂肪酸的数量。

6.皂化值是指中和1g试料所含全部游离酸和化合酸需用的氢氧化钾毫克数，它表征植物油中游离的脂肪酸和与甘油结合的化合态脂肪酸总量的多少。

1.粘结剂的分类方法很多。

根据粘结剂的来源可天然的和人造的；

根据对水的亲和力可分为憎水粘结剂和亲水粘结剂；

根据化学组成可分为无机类粘结剂和有机类粘结剂；

根据硬化特性可分为物理硬化类和化学硬化类；

此外，粘结剂还可根据型芯的比强度分类。

2.耐火粘土的主要矿物是高岭石，膨润土的主要矿物是蒙脱石。

高岭石的两个单位晶层之间是氧和氢氧离子构成相邻的平面，它们之间可以形成氢键，从而产生较大的结合力。

所以高岭石的结晶不易分散，颗粒较粗，与水混合时水分子不易进入单位晶层之间，吸水膨胀性和粘结力都较小。

蒙脱石的相邻单元之是氧面与氧面相连接，没有氢键，是分子结合，故蒙脱石单位晶层之间结合力相当弱，容易破碎成极细的颗粒，与水混合时，水分子不但能够浸润晶体表面，而且很容易进入晶体内部各晶体单元之间，吸水膨胀性和粘结力都较大。

3.粘土表面负电荷产生的原因有以下几方面：

①晶层边缘的破键；

②晶层内部存在离子交换，从而形成电荷不平衡；

③Si-O四面体中，每一个O2-只以一个负电荷与Si4+相联接，在晶层的边缘氧离子有剩余的负电荷。

4.由于钙基膨润土的许多性能不及钠基膨润土，所以要进行活化处理。

可采用适当的弱酸钠盐（如碳酸钠）对钙基膨润土进行活化处理。

5.水泥的硬化过程大致分为溶解期、胶化期和结晶期三个阶段。

在溶解期，水泥颗粒的表面层和水进行反应，成为凝胶状态；

在胶化期，凝胶体逐渐变稠，水泥浆逐渐失去塑性，表现为水泥的凝结，但这时水泥还不具有强度；

在结晶期，凝胶体逐渐脱水而紧密，同时，析出晶体，并相互交织在一起，填充在凝胶体内，使水泥产生强度。

影响水泥硬化的因素有：

水泥的矿物组成、水泥的粒度、温度和湿度、水泥和水的比及添加剂。

6.憎水粘结剂：

植物油、合脂、沥青、渣油、松香、塔油。

亲水粘结剂：

膨润土、水玻璃、纸浆废液、糊精、糖浆、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇

7.见P70表3-11（略）。

四、计算题

1.[答案要点]植物油粘结剂的硬化过程是氧化聚合的过程，而合脂粘结剂的硬化过程是缩聚与氧化聚合的过程。

2.[答案要点]植物油砂的最佳烘干温度一般为200~220℃，最高不能超过250℃，烘干时间应根据砂芯的厚度决定。

植物油砂烘干后的冷却速度很重要，若冷却速度过快，油膜会产生应力而开裂，破坏油膜的完整性而使干强度降低。

因此，植物油砂应随炉冷却。

合脂砂的烘干温范围比油砂宽些，可以在180~240℃之间，但最适宜的烘干温度仍然是在200~240℃之间，烘干时间主要与型芯大小、厚薄、合脂加入量和选择的烘干温度有关。

烘干过程中，应注意通风和排烟。

影响性能的因素都包括粘结剂加入量、粘结剂的粘度、附件粘结剂和水，具体影响规律略。

3.（略）

1.从表1的数据中可以得到：

（1）改性粘结剂MBl、MB2和MB3的干拉强度比植物油沥青粘结剂高；

（2）两者的干拉强度和发气总量都随温度的升高而降低，最佳烘干温度为220~230℃。

改性粘结剂的烘干温度范围宽（200~270℃），为了得到最低的发气量，改性粘结剂可以在较高的温度下烘干，仍保持有实用的干拉强度和较高的表面稳定性，而植物油沥青粘结剂在250℃时就烧枯了，表面稳定性差，失去了应用价值。

2.改性粘结剂的干拉强度比植物油沥青粘结剂高是由于改性植物油粘结剂在高温下部分非共轭双键发生共轭化，然后与双键发生聚合作用，聚合和部分双键被氧化形成的氧桥使稠度增加，并且在氧化不足之处有-OH产生，与-COOH酯化，使产品的干拉强度进一步得到提高。

3.由表2数据可得，聚酯废弃物改性铸造用植物油沥青粘结剂的综合性能优于植物油沥青粘结剂、合脂油粘结剂和桐油粘结剂3种粘结剂的综合性能。

第4章

一、选择题

1.B2.B3.D4.A5.A6.B7.A

二、判断题

1.√2.×

3.×

4.×

5.×

6.√7.√8.×

9.√10.×

1.粘土砂按是否烘烤铸型可分为湿型砂、干型砂和表干型砂三类。

湿型砂的优点是不用烘干设备和燃料，生产周期短，便于组织流水作业，落砂容易，灰尘少，劳动条件好，砂箱寿命长。

其缺点是型砂强度较低，流动性差，含有水分，铸件容易产生砂眼、气孔、粘砂、夹砂等铸造缺陷。

干型砂需要经过烘干，因此干型砂的湿强度可以稍低一些，含水量可以稍高一些，以达到较高的干强度。

对原砂的化学成分和耐火度要求不高，可以使用粒度较粗的原砂，在不加煤粉等抗粘砂附加物时，可以有较高的透气性。

表干型砂兼有湿型砂和干型砂的有点。

与湿型砂相比，具有表面层强度高、湿度小的特点，因而不易产生气孔、粘砂、夹砂、冲砂等缺陷。

2.铸钢件湿型砂具有以下特点：

①为了防止铸件增碳，型砂中不含煤粉，因而含泥量要比铸铁湿型砂低，需水量少，水分一般在4%~5.5%之间；

②使用粒度较细的原砂，多用75/150较细的石英砂；

③为防止铸件产生粘砂，原砂的二氧化硅含量大多在97%以上，采用活化膨润土或天然钠膨润土来提高型砂的热湿拉强度和抗夹砂能力；

④为了提高型砂的韧性和表面风干强度，型砂中可加入适量的淀粉类材料。

了提高铸型表面强度，可以喷一层糖浆、纸浆废液或水玻璃等。

3.①由于紧实率对水分非常敏感，水分有0.2%的变化时，紧实率就能够反映出来，因此，紧实率数据能够判断水分含量是否适合于造型；

②紧实率可以反映型砂吸水物质的变化，当紧实率不变，而水分变化时，则反映出型砂中吸水物质的变化；

③紧实率与湿压强度和水分一起考虑，可推测出粘土含量、有