材料成形工艺复习要点Word格式文档下载.docx
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（1）．壳芯树脂砂及其制芯称为“C”法或“壳法”该法用酚醛树脂作粘结剂，配制的型（芯）砂叫做覆膜砂像干砂一样松散。
其制壳的方法有两种：
翻斗法和吹砂法。
（2）．冷芯盒树脂砂及其制芯用冷芯盒树脂砂制芯无需将芯盒加热。
这种砂在室温下通过化学作用就可硬化，又称冷硬树脂砂。
冷芯盒树脂砂所用树脂大多为呋喃树脂。
在配制冷硬树脂砂时要用酸来作催化剂，以加快树脂的化学硬化过程。
常用的催化剂有硫酸乙酯和甲苯磺酸（有机酸）、磷酸（无机酸）等。
采用硫酸乙酯，加入量控制在树脂量的30％～40％。
若用磷酸，则控制为树脂量的40％～50％。
19.（3）．热芯盒树脂砂及其制芯用射芯法制芯通常用热芯盒树脂砂。
它是将树脂砂射人预热到180～260℃的金属芯盒中，经几十秒硬化，就可形成具有一定厚度固化层的砂芯。
砂芯取出后，砂芯余热及其固化反应时的放热，还能使砂芯内部继续硬化。
热芯盒树脂砂所用的粘结剂主要有呋喃I、Ⅱ型两种糠醇改性树脂，加入量一般为原砂的2％～3％（质量分数）。
其固化剂则采用氯化铵和尿素的水溶液（质量配比：
氯化铵：
尿素：
水=1：
3：
3），其加入量为树脂质量的20％左右。
20.壳芯的制芯过程：
制芯时，壳芯砂（覆膜砂）倒入砂斗中，用压缩空气将砂吹入预热至200～280℃的金属芯盒中，靠近芯盒壁的树脂受热固化，保持20～30s，当结壳厚度达5～15mm时，随芯盒旋转、摇摆将砂芯内未能固化的松散树脂砂倒出，就可制取中空型芯壳芯在芯盒中进一步固化后就可取出，此时抗拉强度可达294～392kPa。
这种制壳方法称之为吹砂法。
它分为顶吹和底吹两种形式，前者用于制造较复杂的壳芯，后者用于制造小壳芯。
21.酚醛树脂、糠醇改性脲醛树脂（呋喃Ⅰ型树脂）。
使用时再另加一定量的固化剂或辅以加热，使之发生化学反应，由线结构的热塑性树脂变为体型结构的热固性树脂
22.湿型砂用原材料湿型砂一般常用粘土型砂，由原砂、粘土、附加物及水按一定比例混碾而成。
23.原砂按矿物组成不同分为石英质原砂和非石英质原砂两类。
1）石英质原砂主要来自天然硅砂，以圆形颗粒为优。
硅砂矿物主要组成是石英（SiO2，熔点1713℃），其次是长石及少量云母（为一些碱金属或碱土金属氧化物）等。
24.粘土被水湿润后具有粘结性和可塑性；
烘干后硬结，具有干强度。
重新湿润后，粘结性和可塑性又能恢复而具复用性。
但在被烧枯后就不能再加水恢复其塑性。
粘土颗粒直径大多数为1～2µ
m以下。
按晶体结构分为普通粘土、高岭土（Al2O3.2SiO2.2H2O）和膨润土蒙脱石（Al2O3·
4SiO2·
nH2O）。
蒙脱石化学式中nH2O为层间水。
25.膨润土活性处理我国出产供货的膨润土多系钙基膨润土。
为提高钝基膨润土的粘性，根据阳离子交换性质，可以在湿型砂混制中加配一定量[膨润土量的4％～5％（质量分数）]的Na2CO3，进行活化处理即可获到良好的粘结性能和可塑性。
粘土阳离子交换过程（膨润土活化处理）的化学反应机理可示意为Ca++基蒙脱石+NaCO3→Na+基蒙脱石+CaCO3
26.直接影响铸件质量和造型工艺的湿型性能有水分、透气性、强度、紧实率、变形量、破碎指数、流动性、含泥量、有效粘土含量、颗粒组成、缅化物、砂温、发气性、有效煤粉含量、灼烧减量、抗夹砂性、抗粘砂性等。
27.湿型砂一般常用粘土型砂，由（原砂）、（粘土）、（附加物）及水按一定比例混辗而成。
28.优质涂料应具有的性能优质涂料应具有好的悬浮性、再搅匀性、覆盖能力、密度、粘度、粘结强度、耐火度、低发气性、涂刷性、曝热抗裂性以及贮存性等，且需原材料丰富，成本低廉。
29.涂料的基本组成铸造用涂料通常由耐火粉料、载液、悬浮剂、粘结剂及其他有用添加剂组成。
30.芯头是砂芯的外伸部分，不形成铸件的内腔轮廓，无需表面涂料。
第二章铸造工艺方案4
1.零件结构的铸造工艺性分析
零件结构的铸造工艺性指零件本体结构进行铸造的难易程度。
浅显地说，对用户提供的产品图样和技术要求，进行认真分析：
第一是查定该产品是否能根据现有生产条件铸得出来；
第二是能否容易铸出而不易出现铸造缺陷。
2.如何对产品图样和技术要求进行铸造工艺性分析
从以下三方面着手
（一）先作好整体性的了解
（二）从壁厚大小、分布及热节布局去审查铸件结构的合理性（三）从简化铸造工艺去分析或改进零件结构
3.铸造工艺设计就是要拟定从零件图样要求到生产合格产品全过程的技术内容，制定各种相关技术文件。
对于大量生产的定型产品和特殊重要的大型铸件设计内容颇多，一般包括：
铸造工艺图、铸件图、铸型装配图（合型图）、工艺卡、操作工艺规程。
广义地讲，凡铸造工艺装备的设计内容，诸如模样图、模板图、芯盒图、砂箱图、压铁图、专用检具图、专用量具图及组芯夹具图等，均属于铸造工艺设计内容。
4.接受生产任务时，应予明确：
1）铸造零件图样清晰无误，有完整的视图、尺寸和各种标记。
２）零件技术要求明确、合理。
其内容包括铸造材质牌号、金相组织、力学性能要求、铸件尺寸及重量公差、表面和内部缺陷允许程度以及其他特殊性能要求，如是否经水压、气压试验，试验条件，零件在机器上的工作条件等
5.方便于铸造和易于获得合格铸件的条件下，图2-54所列铸件结构有何值得改进之处?
怎样改进?
图2-54设计不良的铸件结构
a）轴托架b）角架c）圆盖d）空心球e）支座f）压缩机缸盖
6.铸造工艺参数是指铸型工艺设计中需要确定的合理工艺数据，一般包括铸件尺寸公差，机械加工余量，最小铸出孔、槽，起模斜度，铸造收缩率及各种工艺补正量等。
7.影响机械加工余量大小的主要因素有：
铸造合金类别、铸造工艺方法、生产批量、设备与工装水平、预加工表面所处的浇注位置（顶面比底面、侧面降一级选用）、铸件基本尺寸的大小等。
8.铸件壁的连接
1）采用圆弧连接，圆滑过渡，避免直角相交。
用圆弧连接和圆滑过渡，既缩小了热节，又缓和了应力集中。
2）避免锐角交接。
3）厚壁与薄壁间的连接应逐步过渡，防止壁厚突变。
4）对于轮形铸件（如带轮、齿轮、飞轮等）的轮辐或辐板结构，以奇数轮辐、弯曲轮辐（或S形轮辐）和开孔辐板、弯曲辐板为合理，其应用意义是减小收缩应力，避免轮辐与轮缘（或轮毂）连接处开裂。
9.铸件圆角半径一般为相交两壁平均厚度的（1/3～1/2）。
10.
按图中方案I，凸台必须采用四个活块制出，而下部两个活块的部位较深，取出困难。
当改用方案II时，可省去活块，仅在A处稍加挖砂即可
11.为了使各内浇道流量比较均匀，可采用如下方法：
每流经一个内浇道，使横浇道截面积相应减小约一个内浇道的截面积
12.铸造工艺设计的工作任务
根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量、交货期限和现有生产条件等，拟定铸件工艺方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制产品铸造工艺规程或铸造工艺卡，作为生产准备、管理和产品验收的依据，并用于直接指导生产操作和中间检查。
13.铸件壁厚不能太薄也不能太厚，太薄会引起（冷隔、浇不足）等缺陷，太厚容易使中心（组织）粗大，且常出现（疏松、缩松、针孔）缺陷，力学性能反而下降。
14.对于薄壁复杂件，具有大平面的铸件，表面易氧化的铝合金件，采用底注式浇注系统和顶冒口补缩的铸件，各种中大型灰铸铁、球墨铸铁件以及选用树脂砂型生产的铸件等，都得用快浇，不宜慢浇。
15.
慢浇的优点是金属对型壁的冲刷作用轻，可防止胀砂、冲砂、抬箱等缺陷，有利于型内、芯内气体的排除。
对体收缩大的合金，当采用顶注式或内浇道通过冒口时，慢浇可减小冒口尺寸，提高铸件工艺出品率。
16.图2-24所示缸套和卷筒等圆筒件的关键部位是内、外圆柱面，要求四周加工后金相组织均匀、致密，无缺陷。
采用砂型铸造时，其最佳浇注位置应保持内、外圆柱面呈直立状态。
当然，对于中小型缸套、轴套的大批量生产，应该采用离心铸造最为适宜。
17.如图2-25所示曲轴箱盖，壁薄且平面又大，只宜将大平面的薄壁部分朝下并置于内浇道下，以保证铸件充满，避免出现浇不到、冷隔等缺陷，显然方案图2-25a是不合理的。
18.对于大平板类铸件，平板面受热量大，容易出现表面夹砂和结疤类缺陷，应使大平面朝下，或采用倾斜浇注。
倾斜浇注时，依砂箱大小，控制垫高H在200～400mm范围内，如图2-26所示。
19.选定分型面的基本原则是便于起模有分型面，就要尽可能使分型面数量少，且为平面；
要尽量将铸件置于一个砂型中，以减少错型。
20.铸造工艺参数指铸型工艺设计中需要确定的合理工艺数据，一般包括铸件尺寸公差，机械加工余量，最小铸出孔、槽，起模斜度，铸造收缩率及各种工艺补正量等。
这些铸造工艺参数最终决定了铸件形状、尺寸精度和产品重量。
第三章浇注系统设计4
第四章冒口、冷铁与铸肋8
1.为使金属液填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列液流通道即称为浇注系统。
它通常由浇口盆（杯）、直浇道、横浇道和内浇道组成，如图3-1所示。
2.按内浇道进入型腔的位置分类有顶注式、底注式、中间注入式、阶梯式和缝隙式等几种形式。
3.底注式浇注系统又可分为如下三种形式
（1）（基本形式）
（2）（牛角式）（3）（底注雨淋式）
4.内浇道的作用内浇道的作用在于控制金属液的充型速度和流动方向，分配金属液，调节铸件各部位的温度分布和凝固顺序，在某种情况下还有一定的补缩作用。
5.
内浇道中金属液流量不均匀。
同一横浇道上有多个等截面的内浇道时，各内浇道流量不等。
一般情况下，远离直浇道的内浇道流量最大，且先进入液流；
近直浇道流量小，且后进入液流，如图3-13所示
为了使各内浇道流量比较均匀，可采用如下方法：
每流经一个内浇道，使横浇道截面积相应减小约一个内浇道的截面积。
6.慢浇适用于有高的砂胎或吊砂的湿型，适用于型内砂芯多，砂芯大而芯头小或砂芯排气条件差的情况，或者是采用顶注式的体收缩大的合金铸件。
7.影响机械加工余量大小的主要因素有哪些？
8.冒口是在铸型内储存并提供补缩铸件用熔融金属的空腔，也指该空腔中被充填的金属。
9.
冒口的作用主要作用:
是在铸件成形过程中提供由于体积变化而需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现收缩类的缺陷。
这些需要补偿的体积变化可能有：
①铸型的胀大（体积增加）
②金属的液态收缩；
③金属的凝固收缩。
此外，冒口还有排气及汇集浮渣和非金属灾杂物的作用。
10.通用冒口必须满足以下基本条件：
1）凝固时间应大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。
2）有足够多的金属液补充铸件（或铸件被补缩部分）的收缩。
3）铸件上被补缩部位内在凝固中必须存有金属液流补缩通道。
11.冷凝物体的模数就是它的体积V和散热面积A的比，即M=V／A。
12.铸铁和铸钢都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有其相同之处（如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。
其根本不同点是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨并发生体积膨胀，从而可部分或全部地抵消凝固前期所发生的体积收缩，即具备有“自补缩的能力”。
因此，在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。
13.以球墨铸铁为代表，其凝固过程可分为：
一次收缩、体积膨胀和二次收缩等三个阶段（图4—27）。
其特点为：
1）凝固完毕前要经历一次液态收缩、体积膨胀和二次收缩过程。
2）一次收缩、体积膨胀和二次收缩的大小并非确定值，而是在很大范围内变化。
液态体收缩系数为（0.016～0.0245）×
10-2／℃，体积膨胀量为3％～6%.
14.影响铸铁的一次收缩、体积膨胀和二次收缩的大小、进程的主要因素是冶金质量、冷却速度和化学成分。
15.实用冒口设计法是让冒口和冒口颈先于铸件凝固，利用部分或全部的共晶膨胀量在铸件内部建立压力，实现凝固阶段的自补缩，更有利于克服缩松缺陷。
直接实用冒口（包括浇注系统当冒口）基本原理
当液态收缩终止或体积膨胀开始时，即让冒口颈及时凝结。
此后在刚性好的高强度铸型内，铸铁的共晶膨胀将形成内压力，迫使液体流向缩孔、缩松形成之处。
这样就可预防铸件在凝固期内产生一定的真空度，从而有可能避免缩孔、缩松缺陷。
这种冒口实质上也相当于一种压力冒口。
16.要实现球墨铸铁件的无冒口铸造，在生产中要认真满足那些应用条件：
1）要求铁液的冶金质量好。
2）球墨铸铁件的平均模数应在2.5cm以上。
当铁液冶金质量非常好时，模数比2.5cm小的铸件也能成功地应用无冒口工艺
3）使用强度高、刚性大的铸型，可用干型、自硬砂型、水泥砂型等铸型。
上下箱之间要用机械法（螺栓、卡钩等）牢靠地锁紧。
4）低温浇注，浇注温度控制在1300～1350℃。
5）快浇，防止铸型顶部被过分地烘烤和减少膨胀的损失。
6）采用小的扁薄内浇道，分散引入铁液。
每个内浇道的断面积不超过15mm×
60mm，尽早凝固完，以促使铸件内部尽快建立膨胀压力。
7）安置明示出气孔，均匀布置
17.提高通用冒口的补缩效率的主要措施为：
1）提高冒口中金属液的补缩压力,如采用大气压力冒口等。
2）延长冒口中金属液的保持时间,如采用保温冒口、发热冒口和点补冒口金属液等。
18.冒口套的组成
一般由耐火材料、保温材料、发热材料和粘结剂组成。
1）．耐火材料
常用硅砂、镁砂、铬铁矿砂等。
2）．保温材料
常用膨胀珍珠岩、蛭石、大孔陶粒、发电厂粉煤灰、漂珠，以及陶瓷棉、矿渣棉等纤维材料等。
这些材料的主要化学成分是SiO2和Al2O3且呈多孔状（纤维除外），具有较高的耐火度和保温性能。
此外，烟道灰、木炭粒、锯木屑等也可用作保温材料。
3）发热剂和点火剂
发热剂常用铝粉、硅铁粉和氧化铁等的混合物，称为铝硅热剂。
单是铝粉和氧化铁的混合物叫铝热剂。
4）．延缓、填充剂
起延缓放热反应进行的作用，常用硅砂、耐火砖粉、刚玉砂等。
5）．粘结剂
常用膨润土、矾土水泥、水玻璃和酚醛树脂等
19.均衡凝固的定义
均衡凝固技术就是利用收缩和膨胀的动态叠加，采取工艺措施，使单位时间的收缩与补缩、收缩与膨胀按比例进行的一种凝固原则，可以理解为有限的顺序凝固。
20.提高通用冒口的补缩效率的主要措施为：
2）延长冒口中金属液的保持时间,如采用保温冒口、发热冒口和点补冒口金属液等。
21.大气压力冒口
一般暗冒口结成外壳后，由于合金液态收缩先于固态收缩，因此冒口内液面下降，而在壳顶下面形成真空区。
这时只能依靠冒口中金属液柱自身的重量进行补缩，称为自重压力冒口。
22.大气压力”冒口
为了克服自重压力冒口的缺点，在暗冒口顶部插一个细的砂芯，并伸入到冒口的最高温度区域内。
一般砂芯都扎有出气孔。
当冒口结壳与大气隔绝后，外面空气可以通过芯中的细小出气孔及砂粒间的孔隙进入冒口中。
这时冒口内金属液除靠自重压力外，还受到大气压力的作用，基本平衡了真空力而称为“大气压力”冒口，
23.易割冒口
在冒口根部放一片耐火陶瓷或耐火材料制成的带孔隔板，使冒口中金属通过隔板中的孔对铸件补缩。
这样易于从铸件上去除冒口，节约切割冒口的劳动量
24.冷铁的作用有：
1）用于在冒口难于补缩的部位防止缩孔、缩松。
2）防止壁厚交叉部位及急剧变化部位产生裂纹。
3）与冒口配合使用，能加强铸件的顺序凝固条件，扩大冒口补缩距离或范围，减少冒口数目或体积。
4）用冷铁加速个别热节的冷却，使整个铸件接近于同时凝固，既可防止或减轻铸件变形，又可提高工艺出品率。
5）改善铸件局部的金相组织和力学性能。
如细化基体组织，提高铸件表面硬度和耐磨性等。
6）减轻或防止厚壁铸件中的偏析。
25.铸肋又称工艺肋，分两类。
一类是割肋（收缩肋），用于防止铸件热裂；
另一类是拉肋（加强肋），用于防止铸件变形。
割肋要在清理时去除，只有在不影响铸件使用并得到用户同意的条件下才允许保留在铸件上。
拉肋必须在消除内应力的热处理之后才能去除。
第五章铸造工艺图与设计实例4
1.在铸造工艺图上一般应在零件结构图中表示下列内容：
①确定铸件的浇注位置和铸型分型面；
②确定和标注机械加工余量、铸造斜度（起模斜度）、铸造圆角半径、工艺余量（包括工艺凸台和工艺肋）和工艺补正量等；
③芯头、芯座尺寸与间隙、浇注系统、冒口和出气孔的位置、形状及尺寸等；
④在技术要求附注栏中还应说明铸件精度等级、铸造线收缩率、铸件热处理类别、硬度检查位置和某些特殊要求等铸件验收技术条件。
2.各种工艺符号及表示方法分为甲、乙两类。
甲类用于在蓝图上绘制铸造工艺图，其表示规定为红、蓝两种颜色；
乙类用于墨线绘制的铸造工艺图。
3.铸造工艺卡是体现铸造工艺设计及操作要求的重要技术文件，它以表格形式表示，必要时附以简图。
内容应包括各工序的重要工艺参数、操作要点和所使用的主要设备、工装以及工时消耗等。
它既是工人操作的指导书，又是生产管理及其他技术文件的重要依据。
4.芯头是砂芯的外伸部分，不形成铸件的内腔轮廓，无需表面涂料。
5.接受铸造生产任务时，对产品图应予明确哪些内容？
1）铸造零件图样清晰无误，有完整的视图、尺寸和各种标记。
6.铁牛一55拖拉机前轮轮毂
（1）零件工艺分析
图所示为铁牛－55拖拉机前轮轮毂零件铸造工艺图。
前轮轮毂铸件质量为13.6kg，每台拖拉机2件。
拖拉机行驶中，前轮轮毂做旋转运动，内孔装有轴承。
材质为HT200。
铸件主要壁厚为15mm，和轮圈相连接的法兰盘为19mm，在法兰和轮毂本体相交的地区形成热节区。
同时，法兰上有5个φ35mm、厚度（连法兰一起）达34mm的螺孔凸台，也是最厚实的部位。
加工要求最高的表面是安装轴承外圈的表面（φ90mm和φ92mm面）。
ZBl48B造型机上造型直浇口的位置和尺寸均已确定，在此基础上每箱放置5件。
用热芯盒法制芯。
（2）浇注位置
为了保证铸件质量，必须把最重要的加工面在浇注时向下或呈直立状态。
由于φ90mm和φ92mm加工面的表面粗糙度值小，安装时与轴承相配合，尺寸精度要求也高，因此，把φ90mm和φ92mm圆柱面呈直立状态，厚实的法兰边位于上部浇注
（3）分型面
分型面选择法兰左端面上，这样能使铸件的绝大部分置于下砂型内，利于保证铸件精度，下芯后便于检查壁厚是否均匀，且砂芯安放稳固，同时使浇注位置和造型、合型位置一致。
如果分型面选在沿中心线切开的平面，虽然造型和下芯也很方便，但和浇注位置不一致。
为了保证浇注位置，必须将砂型翻转90°
，这种操作在半自动造型线上是不可取的。
（4）浇注系统
为有利于补缩，保证铸件无缩孔及缩松缺陷，采用压边浇口，压边宽度4mm。
这种措施对于局部厚实的灰铸铁件是适宜的。
（5）砂芯设计
为适应大量生产要求，加快下芯速度，下芯头使用了积砂槽，以防止散落的砂粒将砂芯垫起。
上芯头使用压紧环，保证砂芯排气通畅，而不致因芯头钻入铁液将砂芯出气孔堵塞。
铸件内腔有肋条，为了保证肋条位置准确，下芯头做成定位芯头形式。
（6）收缩率取1％。
7.6100型汽车用铸态球墨铸铁曲轴
1．生产条件及技术要求
（1）生产性质大量生产。
（2）材质QT600一3。
（3）结构及使用条件
铸件质量为44.6kg，外形尺寸为φ190mm×
918mm，是弯曲的实心曲轴。
主轴颈零件尺寸为φ75mm，铸件为φ82mm。
连杆轴颈零件尺寸为φ62mm，铸件为φ72mm。
使用中承受最大扭矩为412N·
m，最大功率为115kW。
曲轴是汽车发动机的重要零件。
（4）主要技术要求
（5）造型、制芯
在ZB3512电磁微震压实造型机上造型，比压为0.7～0.9MPa，使用油压压力大于或等于6.5MPa。
砂箱尺寸为1150mm×
650mm×
220／200mm。
采用K85壳芯机制芯。
（6）熔化、浇注
用10t无芯工频感应电炉熔化得到原铁液，在1t铁液包中进行球化处理，用转150kg浇包进行浇注
2．熔炼工艺
3．铸造工艺方案的确定
（1）凝固顺序
球墨铸铁具有糊状凝固的特征，且石墨化膨胀作用显著，有可能实现无冒口铸造。
然而在选择按同时凝固或按顺序凝固进行铸造的问题上曾有过争论。
经过测定曲轴的冷却曲线发现，铁液浇人铸型后尚有130～200℃的过热度。
据此决定，对于曲轴的球墨铸铁液态收缩采用冒口补缩，即依顺序凝固原则去考虑，以消除集中缩孔。
冷却到共晶凝固阶段，会出现糊状凝固，铁液补缩困难，这时则依靠石墨化膨胀作用实现自身补缩，以便消除缩松。
最后决定设置冒口，铁液经冒口引入铸件。
（2）浇注、冷却位置的选择参照我国多年来生产汽车球墨铸铁曲轴的生产经验，对该曲轴有可能选用如下各种方案。
1）竖浇竖冷方案。
如
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