哈工大 材料加工铸造工艺习题答案

1、什么是浇注系统？

在铸型上用以把金属液体从浇包引入到型腔内所经过的一系列通道称为浇注系统。 2、浇注系统的作用及组成是什么？

作用：

1. 保证金属液体平稳地、无冲击地充满型腔； 2. 防止熔渣随同金属液体进入型腔； 3. 防止金属液卷入气体带入型腔；

4. 防止铸件产生渣眼、沙眼、气孔缺陷 组成：

浇口杯——承接浇包中的液体金属。

直浇道——将金属液由浇口杯引入到横浇道。

横浇道——将金属液引入到内浇道，阻挡熔渣、 气体、砂粒进入型腔。

内浇道——将金属液体引入型腔。 3、浇注系统的分类？

一、浇注系统按内浇道设臵在铸件的不同高度处分类

1. 顶注式浇注系统——内浇道设臵在铸件的最高处；

2. 中间注入式浇注系统——内浇道设臵在铸件侧面，从铸件中间高度引入； 3. 底注式浇注系统——内浇道设臵在铸件最低处侧面或底部；

4. 阶梯式浇注系统——内浇道设臵在铸件一侧不同高度多层式引入 二、按浇注系统各基本组元截面积的比例 分类

1. 封闭式浇注系统——这种浇注系统各组元中总截面积最小时内浇道，也就是说内浇道成了该系统中的阻流截面。统常写成 F直＞F横＞F内

2. 开放式浇注系统——一般说来，这种浇注系统就是F直＜F横＜F内，即是系统中的阻流截面在直浇道下端或者在它附近的横浇道上，以期直浇道充满。 4、直浇道的作用？形状特点？为什么？

作用：将来自浇口杯的金属液引入横浇道、内浇道并最后充填型腔。它提供足够的压头以保证金

属液克服沿程的各种阻力，在规定的时间内，以一定的速度充填型腔。

形状特点：一般直浇道锥度为1:50或1:25

浇口杯与直浇道相接处的圆角R≥0.25dh

当浇口杯与直浇道入口处联接为尖角时，直浇道呈非充满状态，而且在圆柱形直浇道内为负压

流动，所以即使在充满状态下也将出现吸气现象。当带锥度的直浇道内，锥度超过临界值时，将出现正压流动，未有吸气现象。 5、横浇道的作用？形状特点？为什么？

主要作用：①使金属液以均匀而足够的量平稳的流入内浇口②其结构开放式要有利于渣及非金属夹杂物上浮并滞留在其顶部，而不随流进入型腔，故又称为撇渣道。 形状特点：① 横浇道要有延长段

② 要有足够长度、足够高度

③ 在内浇道入口处存在“吸动作用区”

6、浇注系统充满的特点是什么？为什么要充满浇注系统？实际金属即使不满足充满条件却依然充

满如何解释？ 答案见课件

7、浇注系统开设的原则中，有时“从铸件的薄壁处引入”，“从铸件的厚壁处引入”，二者是否矛盾？ 1) 从铸件的薄壁处引入

这种方法适用于薄壁而轮廓尺寸又大的铸件。（因为可以实现同时凝固，应力小，适合收缩不

大的灰铁铸件）

2) 从铸件的厚壁处引入

1

创造顺序凝固，有利补缩铸件，（适合有一定壁厚差而凝固时合金的收缩量较大的铸件，如铸钢件）

8、浇注系统设计计算原理？计算公式？ 浇注系统开设的原则： 1) 从铸件的薄壁处引入

这种方法适用于薄壁而轮廓尺寸又大的铸件。（因为可以实现同时凝固，应力小，适合收缩不大的灰铁铸件）

2) 从铸件的厚壁处引入 创造顺序凝固，有利补缩铸件，（适合有一定壁厚差而凝固时合金的收缩量较大的铸件，如铸钢件） ３) 内浇道尽可能不开在铸件重要部位 局部过热，粗大(组织) 易缩松

４) 内浇道要引导液流不正面冲击铸型、砂芯等 ５) 浇注系统位臵选择，应该使金属液在型腔内流动路径尽可能短，还应考虑不妨碍铸件收缩

６) 内浇道应开在加工表面 9、如何设计铸钢件浇注系统？

铸钢的特点：熔点高，易氧化，流动性差，在凝固中收缩大，易产生如缩孔、缩松、热裂和变

形及缺陷。

设计要点：①、遵循方向性（顺序）凝固原则，浇口多设在冒口下，配给使用冷铁、收缩筋等； ②、使用柱塞包浇注时，直浇道设计成不充满的开放式，以保证钢液不溢出（即包

口为最小截面积）；

③、中小件多采用底注，大件多采用阶梯式； ④、浇注系统简单、截面尺寸大，以保证快浇。 10、铝合金浇注系统设计时应注意什么？

特点：熔点低，导热系数大，容积热容小，收缩较大，突出的是化学反应倾向大，极易吸气和氧化等

设计特点：要求金属液在浇注系统各组元流动时，其紊流程度要尽可能低，要使金属液平稳的、无涡流、无飞溅的充满型腔，为此，一般多采用各组元逐渐扩大的开放式浇注系统，而且多为底注式、缝隙式浇注系统。

11、什么是冒口？冒口的作用是什么？

为了使铸件在凝固的最后阶段得到补缩，防止缩孔、缩松、裂纹、变形等产生，则在铸件上设

臵冒口。

冒口－储备足量的液态金属，又可排气、集渣。 12、冒口的设臵与合金的凝固特性有关么？为什么？

收缩缺陷与合金的凝固特性有关，也与冒口自身设计有关。

对于逐层凝固产生集中缩孔的合金，设臵适当容积、足够的温度梯度的冒口，就可以有效地防

止缩孔和缩松。

对于糊状凝固的合金，冒口的作用很小，适当设臵小冒口，可以在一定限度上减少缩孔缺陷和

减少缩松缺陷。

13、冒口的种类有哪些？

1）按冒口在铸件上的位臵分 ? ① 顶冒口：位于铸件的最高处 ? ② 侧冒口：设臵在铸件的热节点处 ? ③ 补贴冒口：方向凝固 ? ④ 局部冒口

2）按冒口结构分

2

? ? ?

① 矩形冒口 ② 圆柱形冒口 ③ 球型冒口

3）按冒口内腔与大气之间关系 ? ① 明冒口 ? ② 暗冒口大气压力冒口 ? ③ 发气压力冒口

14、冒口的有效补缩距离有哪几个部分组成？ 见课件

15、热节法计算冒口的原理？ 16、什么是热节？如何消除热节？ 17、提高冒口补缩效率的方法有哪些？

1、提高冒口中金属液补缩压力 － 大气压力冒口

在暗冒口顶部安装细砂芯，伸入冒口中心，为大气压力冒口。浇注冒口表面结壳，外界大

气压力仍可作用至金属液面上，可以增加冒口的补缩压力。

2、延长冒口中金属液保持时间 － 保温冒口、发热冒口 使用保温材料、发热材料作冒口套。

18、大气压力冒口、保温冒口、发热冒口提高补缩效果的异同？ 19、冷铁的作用是什么？分类？

为了增加铸件局部冷却速度，在型腔内或表面安放金属块，增加金属冷却作用，把这种起激冷作用的金属块称为冷铁。

冷铁分为内冷铁、外冷铁。内冷铁安放在铸型壁内或型腔内，其材质要求与铸件材质相同并要求二者能很好的融合为一体；外冷铁安放在砂型（芯）壁上，不溶入铸件内。 20、铸筋有哪几种？各自的作用？何时去除这些铸筋？ 铸筋是保证铸件质量的一种工艺措施

收缩筋 - 为防止铸件产生热裂的称为收缩筋（割筋） 清理去除

拉 筋 - 为防止铸件产生变形的称为拉筋（割筋） 热处理后清理去除 21、什么是压环、防压环、积砂槽？各起什么作用？ 答案见笔记本

22、铸造工艺参数包括哪些？为什么需要设臵机械加工余量？ 铸造工艺参数包括：铸造收缩率、机械加工余量、起模斜度、最小铸出孔的尺寸、工艺补正量、

分型负数、反变形量

加工余量： 指为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件工艺设计时预先增加而在机械加工

时切去的金属层厚度。

23、具有大平面特征的铸件浇注时应注意什么？

1、对于大平板类铸件，可采用倾斜浇注，以便增大金属液上升速度。

2、具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部分处于垂直位臵或倾斜位臵。

24、在检查铸件结构时，为什么铸件的内壁应薄于外壁？

铸件的内壁和肋等散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防

止裂纹。

25、铸造工艺设计包括哪些内容？ 铸造工艺设计内容： １）铸造工艺图

２）铸件（毛坯）图

３）铸型装配图（合箱图）

3

４）工艺卡及操作工艺规程

此外铸造工艺设计应注意保护环境、节省能源、最大限度的提高生产效率。 使用保温冒口、湿型、制芯

铸造工艺方案的确定

砂型铸造工艺方案主要包括以下内容： １）造型方法（机器、手工） ２）造芯方法

３）铸型种类的选择（砂型、金属型） ４）浇注位臵 ５）分形面选择

第一节 零件结构的铸造工艺性

对产品零件的审查、分析有两方面的作用

１）审查零件结构是否符合铸造工艺的要 求。

２）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺制定中采取措施予以防止

一、从避免缺陷方面审查铸件结构 （一）铸件应由合理的壁厚

铸件的最小允许壁厚和合金的流动性密切相关。同时，铸型温度、浇注温度、铸件结构等显著影响铸件的充填。在普通砂型铸造条件下，铸件的最小允许壁厚如表

铸件也不应设计得太厚，超过临界壁厚的铸件中心部位晶粒粗大，常出现缩孔、缩松等缺陷。导致力学性能降低。

（不可增加壁厚来增加强度，见图３－２－１）

（二）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意壁厚过渡和圆角（图３－２－２） 采取逐渐过渡、圆角连接 （三）铸件内壁应薄于外壁

铸件的内壁和肋等散热条件较差，应薄于外壁，以使内、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。

（四）壁厚力求均匀，减小肥厚部分，防止形成热节

薄厚不均的铸件在冷却过程中或形成较大的内应力，在热节处易于造成缩孔、缩松和热裂纹。肋和壁的布臵应尽量减少交叉，防止形成热节。图３－２－４ （五）有利于补缩和实现顺序凝固 力求实现顺序凝固

（六）防止铸件翘曲变形

壁厚细长形铸件，较大的平板形铸件会产生翘曲变形。 可通过改进铸件结构

七）避免浇注位臵上有水平的大平面结构

如果型腔内有较大的水平面存在，当金属液上升到该位臵时，由于断面突然扩大，金属液面上升速度变小，灼热的金属液面较长时间地、近距离地烘烤顶面铸型，极易造成夹渣、渣孔、砂孔等缺陷。

应尽量把水平壁改进为捎带倾斜的壁或曲面壁。如图３－２－７ 二、从简化铸造工艺方面改进零件结构

一）改进妨碍起模的凸台、凸缘和肋板的结构 （二）取消铸件外表侧凹

铸件外壁上有凹入的部分必然妨碍起模，需要增加砂芯才能形成铸件形状。常可少加改进，即

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可避免凹入部分。图３－２－９ （三）改进铸件内腔结构以减少砂芯

铸件内腔的肋条、凸台和凸缘的结构欠妥，常是造成砂芯多、工艺复杂的重要原因。 （四）减少和简化分形面

（五）有利于砂芯的固定和排气

薄壁件和要承受气压或液压的铸件，不希望使用芯撑，若无法改变结构时，可在铸件增加工艺孔。

（六）减少清理铸件的工作量

铸件清理包括：清除表面粘砂、内部残留砂芯、去除浇注系统、冒口和飞翅 图３－２－１５结构改进后，可减少切割冒口的困难。 （七）简化模具的制造

单件、小批量生产中，模样和芯盒的费用占铸件的很大比例。为节约模具制造工时和材料，铸件应设计成规则的、容易加工的形状。

（八）大型复杂件的分体铸造和简单小件的联合铸造

大型复杂铸件可以考虑分体铸造，使本来受工厂条件限制无法生产大型复杂铸件成为可能。 例如我国生产的第一台１２０００t水压机，采用铸焊结合，成功的制造出１７９６０mm，直径１０００mm、厚３００mm的立柱（每根８０t）等铸件。 第二节 造型、造芯方法的选择 １、优先选择湿砂型

当湿型不能满足时，再考虑使用表干砂型、干砂型或其它砂型。 采用湿砂型需注意

１）铸件过高，金属静压力插过湿型抗压强度时，应考虑使用干砂型 ２）浇注位臵上铸件有较大水平壁时，用湿砂型容易引起夹砂缺陷，应考虑使用干砂型或其它砂型。 ３）造型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜用湿砂型。 （湿型放臵久会风干，最好当天浇注） ４）型内放臵冷铁较多时，应避免使用湿型。 （以免冷铁生锈或变冷凝结“水珠”，浇注后引起气孔缺陷），必要时可考虑只烘干表面，就可以大大减小气孔冲砂。

２、造型、造芯方法应和生产批量相适应

（１）大量生产的工厂应采用先进的造型、造芯方法。

老式震击造型机生产效率不高、工人劳动强度大。新型造型机高压造型（水平、垂直）、气冲造型线、射压造型、静压造型

制芯可以采用冷芯盒、热芯盒和壳芯 ２）中等批量

可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯

（３）单件小批量

手工造型，手工造型能适应各种复杂要求，比较灵活，不要求很多工艺装备 ３、造型方法应适合工厂条件

如有的工厂生产大型机床床身等铸件，多采用组芯造型法，着重考虑设计，制造芯盒的通用问题，不制作模样和砂箱，在底坑中组芯。 ４、要兼顾铸件的精度要求和成本 各种造型、造芯方法所获得铸件精度不同，初投资和生产效率也不同。 第三节 浇注位臵的确定

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