材料成型与改性铸造工程师考试试题.docx

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材料成型与改性铸造工程师考试试题

铸造学会培训

《铸造工艺学》课程试卷

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一、填空题（每空0.5分，共20分）

1、在制定铸造工艺前，应先对零件进行铸造工艺性审查。

2、铸造工艺设计过程中，应始终坚持的两项原则是：

避免缺陷和简化工艺。

3、浇注系统下列组元的主要作用分别为：

浇口杯收集金属液，浇口窝缓冲，直浇道提供压力，横浇道档渣，内浇道分配液体。

4、影响浇口杯中金属液水平漩涡的因素有浇注高度，液面高度，浇注方向和浇口杯形状等。

5、按照截面比例浇注系统分为：

封闭式，开放式，半封闭式，封闭开放式。

6、大型铸钢件浇注系统的设计是以漏包包孔直径作为计算依据。

7、铸钢件冒口计算方法有：

模数法，比例法，三次方程法和补缩液量法。

8、冒口的作用有补缩，排气，集渣，充满标识。

9、球铁的凝固过程可分为一次收缩，凝固膨胀和二次收缩三个阶段。

10、提高通用冒口补缩效率的措施有：

加热和加压。

11、冒口的安放位置，铸钢件应放在热节，铸铁件应离开热节，而靠近热节；冒口的大小，铸钢件大冒口，铸铁件小冒口。

12、铸造过程中，常用的通气材料主要有：

蜡线，焦炭粒，草绳，钢屑，钢管。

二、选择题（每题1分，共10分，可多选）

1、为减轻铸造应力，铸件内壁和外壁的关系是（B）

A内壁大于外壁B内壁小于外壁C内壁等于外壁

2、引起铸件变形或裂纹的根本原因是（A）

A铸造应力B化学成分C浇注温度

3、下列选项属于铸造工艺参数的是（ABC）

A芯头间隙B尺寸公差C拔模斜度

4、下列选项，可避免或减轻浇口杯中金属液水平漩涡（B）

A抬高浇注高度B降低浇注高度C浇注高度不影响

5、下列选项，属于水平芯头结构的是（B）

A集砂槽B防压环C长度

6、属于铸铁件的冒口类型的是（B）

A通用冒口B控压冒口C加热冒口

7、铸件热节可能形成的铸造缺陷有（C）

A浇不足B鼠尾C缩松

8、下列哪些因素，可满足横浇道阻渣的基本条件（A）

A封闭式浇注系统B开放式浇注系统C扁平横浇道

9、推荐使用的内浇道常用形状为（AB）

A扁平式B月牙形C高梯形

10、最理想的冒口形状是（A）

A圆球形B圆柱形C长方体

三、简答题：

（共70分）

1、简述浇注位置选择原则（12分）

答：

1）、铸件的重要部分应尽量置于下部；2）、重要加工面应朝下或呈直立状态；3）、使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷；4）、应保证铸件能充满；5）、应有利于铸件的补缩；6）、避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验；7）、应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致。

2、什么是冒口有效补缩距离？

采取哪些措施可以得到延长？

（12分）

答：

冒口的有效补缩距离是冒口作用区长度和末端区长度之和，在此范围内铸件没有缩孔（松）现象产生。

可采取一下措施进行改善：

1）采用冷铁工艺，强化冷却，增加末端区长度；

2）采取冒口补贴方式，加宽冒口补缩通道，增加冒口作用区长度；

3、简述铸铁件浇注系统的设计步骤（12分）

答：

1）选择浇注系统类型，2）确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属引入方向，3）决定直浇道的位置和高度，4）计算浇注时间并核算金属上升速度，5）计算阻流截面积，6）确定浇口比并计算各组元截面积，7）绘出浇注系统图形，7）填写铸造工艺卡，8）编写工艺操作规程。

4、简述内浇道设计的基本原则（14分）

答：

1）在铸件上的数目和位置应服从所选定的顺序凝固和补缩方法；2）液流方向不要冲着细小砂芯、型壁、冷铁和芯撑，必要时采用切线引入；3）内浇道应尽量薄；4）薄壁铸件可用多内浇道的浇注系统实现补缩，这时内浇道尺寸应符合冒口颈的要求；5）避免内浇道开设在铸件品质要求很高的部位，以防止组织粗大；6）内浇道的流向应力求一致；7）尽量在分型面上开设内浇道，使造型方便；8）内浇道应不阻碍铸件的收缩。

5、铸铁件体积胀缩叠加原理示意如图所示，请解释图形所表示的物理意义，表明点、线、面的特征，分析直接实用冒口和控压冒口的冒口颈封冻时刻、适用条件及其区别。

（20分）

答：

图形表示随时间的推移，凝固过程中同一时刻铸件产生体积收缩和石墨化膨胀的动态叠加，是进行冒口设计的理论依据。

点的特征意义：

A点为凝固开始点即液相线对应点；B点为合金在凝固收缩过程中静态收缩值最大量；C点为凝固终了点即固相线对应点；D点为凝固收缩过程中静态膨胀值最大量；P点为某一时刻静态收缩值和静态膨胀值相等点即均衡点；B’点为收缩膨胀动态叠加净值最大量，是需要用冒口补充的液态量；

线的特征意义：

AB和BC表示铸件凝固过程中不同时刻静态收缩值的包络线；AD和DC表示铸件凝固过程中不同时刻静态石墨化膨胀值的包络线；AB’和B’P表示铸件凝固过程中均衡点前不同时刻收缩和膨胀动态叠加值的包络线。

面的特征意义：

曲边三角形ABC表示铸件的总收缩，为液态收缩和凝固收缩之和；ADC表示铸件的石墨化膨胀；AB’P为膨胀与收缩相抵的净结果，称为表观收缩。

直接实用冒口，冒口颈的封冻点在P点，凝固过程中所有产生的石墨化膨胀力作用在铸件内部用于消除缩孔或缩松。

适用于干型等强度较高、铸件模数较大的铸型；

控压冒口，冒口颈的封冻点在P点以后，凝固过程中所产生的石墨化膨胀力，只要能够作用于铸件内部消除缩孔或缩松即可，多余石墨化膨胀力由较晚封冻的冒口颈释放于冒口中，否则较大的石墨化膨胀力会产生铸型型壁外移，使铸件尺寸增大。

适用于湿型等强度较低、铸件模数较小的铸型。

造型材料考试试题（含参考答案）

姓名：

成绩：

一、填空题（每空1分，共20分）

1、铸（砂）型是（形成铸件外观轮廓的用型砂制成的）空腔；铸（砂）芯是（形成铸件内腔的用芯砂制成的）实体。

2、铸造硅砂的粒度表示方法中，70/140表示的是（70号），（100号）和（140号）三个筛号。

3、非石英质原砂是指矿物组成中不含或只含少量游离Si02的原砂。

请列出3种非石英质原砂：

（锆砂）、（铬铁矿砂）和（镁砂）等。

4、膨润土的主要矿物组成是（蒙脱石）。

铸造生产中常用的有（钠基）膨润土和（钙基）膨润土。

5、在铸铁用湿型砂中，添加煤粉的主要作用是（防止铸件粘砂）。

煤粉的主要理化理化指标有（光亮碳）、（挥发分）、（焦渣特征）和（粒度）等。

6、铸铁用湿型砂的主要组成有（原砂）、（膨润土）、（煤粉）和（水）等。

二、判断题（对的在题后括号内打“√”，错的打“×”。

（每题2分，共10分）

1、铸钢用硅砂的耐火度要高于铸铁用砂，其二氧化硅的含量也高。

（√）

2、通常钙基膨润土的综合性能要好于钠基膨润土。

（×）

3、在采用湿型砂生产铸钢件时，在湿型砂型表面可不施涂涂料。

（×）

4、硅砂中的含泥量，是指其直径<0.02mm的细小颗粒的含量。

（√）

5、与湿型砂水分迁移有关的一种常见铸件缺陷是粘砂。

（×）

三、问答题（每小题10分，共70分）

1、粘土湿型铸造的特点及应用范围是什么？

答：

粘土湿型铸造的优点是：

1）生产灵活性大，适用面广，既可手工，又可机器、以及流水线生产，既可生产大件，也可生产小件，可铸钢（中小件），也可铸铁，有色合金等；2）生产效率高，生产周期短，便于流水线生产，可实现机械化及自动化；3）主要原材料粘土资源较丰富、价格低廉；4）使用过的粘土湿型砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用；5）节省能源、烘干设备和车间生产场地面积；6）因不经烘干，砂箱寿命长。

其缺点是：

操作不当，易产生一些铸造缺陷：

夹砂结疤，鼠尾，砂眼，胀砂，粘砂等。

应用领域：

汽车、柴油机、拖拉机等行业中小铸铁薄壁件的生产和非铁合金中小件的生产。

2、简述CO2硬化的钠水玻璃砂工艺的特点（优缺点）是什么？

答：

CO2吹气硬化水玻璃砂工艺的优点：

1）工艺操作简便，技术和操作很容易掌握，造型、制芯操作简便，生产效率高；2）对生产设施没有特殊要求，如混砂可采用传统混砂设备，其它工序也不需增添专用设备；3）适应性强，各种传统的砂型铸造生产方式均可应用，各种规模的产量，各种规格的产品均能适应；4）原材料来源广、价格低、无公害。

CO2吹气硬化水玻璃砂工艺的的主要缺点是水玻璃加入量多，溃散性差，铸件清理难，旧砂再生难。

3、钠水玻璃砂溃散性差，是其存在的主要问题，目前解决的途径之一是加溃散剂，其溃散剂按其作用机理和物化性质各有哪些种类，请具体介绍。

答：

（1）水玻璃砂溃散剂根据其作用机理分为两大类：

一类添加物本身具有粘结力，其加入可取代部分水玻璃，同时又能减轻水玻璃砂的高温烧结作用，改善水玻璃砂的溃散性；另一类添加物能在高温下分解、气化或体积发生突变，破坏了水玻璃粘结膜的连续性。

还有些添加物兼有以上两类添加剂的功能。

（2）水玻璃砂溃散剂按物化性质可分为有机和无机两大类。

4、树脂砂按按其造型及制芯工艺时的硬化方式可分为自硬、热硬和吹气（雾）硬化法等。

请分别简述其原理。

答：

（1）自硬：

树脂和固（硬）化剂均在混砂时加入。

造型或制芯后，树脂在固（硬）化剂的作用下逐渐反应而自行硬化，铸型或砂芯也就逐步获得所需的强度。

硬化的速度可由固（硬）化剂的种类及其加入量来控制；

（2）热硬：

混砂时加入树脂和常温下不起作用或微弱作用的潜伏固化剂。

制造铸型或砂芯后，一经加热，潜伏固化剂就起作用，从而使树脂硬化：

（3）气硬：

固化剂不在混砂时加入。

造型或制芯后，吹入气态固化剂或雾化于气体介质中的液态固化剂，使其弥散于铸型或型芯中，从而使树脂发生交联反应。

5、覆膜砂的主要组分是什么？

其特点及应用范围是什么？

答：

覆膜砂的主要组分是：

原砂、热塑性酚醛树脂、乌洛托品固化剂、硬脂酸钙润滑剂和其它附加物等。

覆膜砂工艺的特点是：

1）具有适应满足各种生产条件的高、中、低强度性能；2）流动性优良，砂芯成型性好、轮廓清晰，能够制造最复杂的砂芯；3）砂芯表面质量好，致密无疏松；4）溃散性好，有利于铸件清理，提高产品性能；5）砂芯不易吸潮，长时间存放强度不易下降，有利于储存、运输及使用；6）覆膜砂可作为商品供应，铸造厂具有较大的选择余地；7）废弃的壳型（芯）砂少以及砂/铁比低,相比其他型砂，具有环保优势，。

鉴于覆膜砂上述特点，其最适用于作复杂铸件的Ⅰ、Ⅱ级砂芯，如发动机缸盖、机体水套砂芯和液压阀砂芯等。

6、三乙胺气硬冷芯盒砂的粘结剂和固化剂是什么？

其工艺的特点及应用范围是什么？

答：

三乙胺气硬冷芯盒砂所用的树脂粘结剂是含苯醚基的酚醛树脂和多异氰酸酯，而固化剂是碱性的三乙胺等胺类物质。

气硬冷芯盒砂工艺的特点是：

芯盒无须加热，在室温下瞬时固化；芯盒工装容易维修，工装使用成本低且寿命长；芯砂流动性好，砂芯表面质量好，生产的铸件尺寸精确；砂芯溃散性好；大大改善作业环境并消除工人热疲劳。

鉴于上述特点，气硬冷芯盒砂工艺最适用于汽车、拖拉机和发动机行业的生产线生产。

7、自硬呋喃树脂砂、自硬碱性酚醛树脂砂和自硬酚脲烷树脂砂三种工艺所用的粘结剂和固化剂各是什么？

答：

（1）自硬呋喃树脂砂所用的树脂粘结剂是呋喃树脂；固化剂是有机或无机的酸类，如对甲苯磺酸、磷酸和硫酸酯类等。

（2）自硬碱性酚醛树脂砂所用树脂粘结剂是在强碱性催化条件下由苯酚和甲醛缩合而成的碱性甲阶酚醛树脂水溶液；固化剂为有机酯类，如甘油醋酸酯、内酯或这些酯组成的混合物。

在国内甘油醋酸酯应用较普遍。

（3）自硬酚尿烷树脂砂由聚苯醚酚醛树脂（组分Ⅰ）和聚异氰酸酯（组分Ⅱ）作粘结剂，以液体吡啶作催化剂等组成。

（完）

2019年材料成形与改性（铸造）工程师能力评价考试（第二单元）

《铸件形成理论》试题

标准答案

一、单项选择题（请将答案写在答题纸上）

1.影响液态金属粘度的因素有（A）。

A、温度，化学成分，非金属夹杂物B、导热系数，化学成分，密度C、温度，压力，润湿性D、温度，表面张力，静压头

2.实际液态金属结构中存在着多种起伏现象，下面最为全面的答案是（D）。

A、温度起伏B、浓度起伏

C、结构起伏D、三种起伏都有

3.铸件的凝固方式有逐层凝固、中间凝固和体积凝固三种，哪种凝固方式容易在铸件中产生缩松（C）。

A、逐层凝固方式B、中间凝固方式C、体积凝固方式

4.铸件产生变形的主要原因是（D）。

A、成分不当B、浇注温度低C、流动性差D、铸造应力大

5.如图所示，在没有成分过冷条件下（即G1情况），单相固溶体的生长方式为（A）。

A、平面生长B、胞状生长C、树枝状生长D、内生生长

6.铸件典型晶粒组织分三个区域，由表及里的顺序为（A）

A、细小晶粒—柱状晶—粗大等轴晶；B、粗大等轴晶—柱状晶—细小晶粒；

C、柱状晶—细小晶粒—粗大等轴晶；D、细小晶粒—粗大等轴晶—柱状晶；

7、实际生产中铸件在铸型内凝固时的形核属于哪种形核（B）

A、均质形核B、非均质形核C、过冷形核D、自发形核

8、润湿角是衡量界面张力的标志，当润湿角90°＜θ＜180°时，液体与固体的关系为（B）。

A、润湿B、不润湿C、完全润湿D、完全不润湿

9、金属在凝固和冷却过程中由于体积变化受到外界或其本身的制约，变形受阻，从而产生了（C）。

A、压力B、拉力C、铸造应力D、屈服应力

10、铸件热裂纹的宏观特征是（A）。

A、外观形状曲折而不规则，表面呈氧化色B、外观形状整齐，表面呈氧化色C、外观形状曲折而不规则，表面无氧化色D、外观形状整齐，表面无氧化色

二、判断题。

判断为正确的在（）内填写√，否则填写×）

1.（×）液态金属的充型能力就是指流动性。

2.（√）球铁产生缩孔的可能性大于灰铁。

3.（√）型砂中水分含量越大越容易产生皮下气孔。

4.（√）铸件在高温收缩时收缩阻力越大越容易产生热裂。

5.（√）炉料、炉衬、操作工具及周围气氛中的水分等是铸件中产生气孔的主要气体来源。

三、综合应用题

1、要细化铸件晶粒组织，可采取哪些方法和措施？

（15分）

答案：

细化铸件晶粒组织的主要方法和措施如下：

1）.增大冷却速度,如降低铸型温度，用金属型等（3分）

2）.降低浇注温度，（2分）

3）.采用悬浮浇注；（2分）

4）.浇注时使铸型振动；（2分）

5）.采用电磁搅拌；（2分）

6）.采用电场、磁场等细晶技术；（2分）

7）.采用孕育处理工艺（2分）

2、试比较相图中1、2两种成分合金流动性的好坏，并说明原因。

二者分别倾向于何种凝固方式？

分别对铸件质量有何影响？

（15分）

答案：

成分1的合金属于宽结晶温度范围的合金，其流动性差。

（1.5分）

成分2的合金属于共晶成分合金，其流动性高。

（1.5分）

原因分析：

成分1的合金结晶时首先在整个铸件断面上形成树枝状晶体，由于液体的前端在流动中始终与冷的铸型先接触，所以温度较低，树枝晶较发达而且数量较多，从而使金属的粘性增加，流速下降，当树枝晶达到一定数量时，则停止流动。

所以流动性较差。

（3分）

成分2的合金是在固定温度下凝固的，其凝固层是逐层向中心推进的，也就是说凝固层与液体之间的界面比较分明。

已凝固的金属层对液态金属的流动阻力小，只有当液粒中析出较多的固相时，才停止流动，因此其流动时间也最长，所以流动性好。

（3分）

成分1的合金倾向于体积凝固方式；容易形成缩松，很难用冒口来解决，这是不希望出现的一种缺陷，除此之外，还易发生热裂。

（3分）

成分2的合金倾向于逐层凝固方式；容易在最后凝固部位出现集中的缩孔，加冒口即可消除，所以质量好。

（3分）