铸件形成理论习题集Word文件下载.docx
《铸件形成理论习题集Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铸件形成理论习题集Word文件下载.docx（69页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
2rew。
杂g
9
条件：
杂质上升过程保持或近似球形且上升很慢，且杂质很小（r<
0.1mm）,
满足Re红1°
充型过程：
杂质物半径很小，可使用stoks公式。
8、同一种元素在不同液态金属中的表面吸附作用以及同一种元素在同一种液态
金属中的表面吸附作用是否相同？
为什么？
同一种元素在不同液态金属中表示吸附作用不同。
因为：
不同液态金属的c不同。
同种液态金属c与c界不同。
9、液态金属的表面力和界面力有何异同？
表面力和附加压力有何区别和联系?
液态金属的表示力指c液一气：
表示单位长度上作用着力
液态金属的界面力指c液-固，c液-液：
不同相界面上单位长度作用着力
附加压力是表示由力引起的
10、试推导p吉古
（T
H0.5
V5.56103
89s
任一曲度的曲率半径：
表示（任一曲度）上通过某点做垂直于此表面的直线，在通过此线做一平面，
此平面与表面的截线为曲面，曲率半径即为与此曲线相垂直的圆心的曲率半径即为R1垂直于第一个平面在做一个平面此第二平面亦通过垂直直线并与表面相交由此可得第二个截线和第二个曲率半径，即为R2
图中为任一截面的小截面，具有两个曲率半径R1和R2,我们可以将截面取的足够小，以使R1和R2基本是定值。
若表面向外移动而形成比额外表面所需之功为：
△F=0-（xdy+ydx）
在表面二边将有压力差P,作用在xy面上病经过dz的距离相应的功为
△W=P.xydz
自相似三角形的比较可得：
xdx/Ridzx/Ridxx.dz/Ri
ydy/R2dzy/R2dyy.dz/R2
Fw
x.ydzydxpxydz
x.ydz/R2ydxR1pxydz
ii
P%兀
ii、在球铁液中，石墨球的半径
r5iO3,0.002kg/cm3,铁水包高为0.5m，求
石墨球从包底上升到包顶的时间。
答：
322
5.56103m/s
5103102700020009.81
V=9
0.0049
12、设钢液与砂型绝对不湿润，钢的密度为7000g/cm3表面力为1.5N/m，求
其填充5mm的薄板时所需的附加压头，计算说明什么?
答:
22cos
rR
p1.2103~g70009.8
21.51
3
2510
0.174m
1.210N/m
说明浇铸5mm钢板需要的压头不高，可以满足
13、1593C的钢液wc0.75%加铝脱氧生成AQ,如能使此Ag颗粒上浮到
钢液表面得到质量较好的钢。
加入脱氧产物在1524mm处生成，试确定钢液脱氧后2min上浮到钢液表面的Al2O3最小颗粒的尺寸。
2r12g
v
1.524
260
0.0127m/s
2r2700040009.81239.812
0.0127r
90.004994.9
293
r9.51510,r0.097510m0.0975cm
62
1.334710r
14、从物质结构的变化说明金属的熔化与汽化有何不同？
通过哪些实验证实?
汽化：
原子间结合键全部破坏；
熔化：
与固态相似一体积变化，熔化与汽化潜热。
2.液态金属的充型能力
1、试述液态金属的充型能力和流动性之间在概念上的区别，并举例说明。
液态金属的充型能力：
充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件能力。
影响因素：
金属液体的流动能力，铸型性质，浇铸条件，铸件结构。
流动性：
液态金属本身的流动能力，与金属本身有关：
成分，温度，杂质物理性质。
其流动性一定，但充型能力不高，可以改
变某些因素来改变，流动性是特定条件下的充
型能力。
2、用螺旋形试样测定合金的流动性时，为了使得
数据稳定和重复性好，应该控制哪些因素？
铸型性质
浇铸条件
3、试分析中等结晶温度围的合金停止流动机理。
过热能量散失尽以前，金属液也可以纯金属液态流动。
温度下降到液相线
以下，首先生成了一批小晶粒，在型壁上长成细而长的柱状晶，空隙的液体继续流，流动过程继续生长柱状晶，在液体温度不段下降时，出现等轴晶，阻塞通道。
介于两者之间，出现枝状晶时，温度不产生大量晶粒，但是生长到一定程度，等轴晶大量析出。
4、碳钢Wc0.25~0.4流动性螺旋试样流束前端常出现豌豆形突出物，经化学分
析，突出物的S，P较高，试解释生成原因。
豌豆型突出物可能是FeS，Fe3P2其熔点比钢熔点低，故在结晶终了析出，一般在晶界上，则形成豌豆状。
5、AL-Mg合金机翼，壁厚为3mm，长为1500mm，其铸造工艺为采用粘土砂型，常压下浇铸，常浇铸不足而报废，你认为应该采取哪些工艺措施来提高铸件的成品率？
提高铸型的透气性提高浇铸温度足够的压头④变质处理⑤浇铸系统合理⑥涂烟黑涂料，减小b2。
6、欲铸造壁厚为3mm，外形尺寸为580355305mm的箱体，（材质为ZL106）你认为如何浇铸更合理？
应使305mm的方向为垂直方向，更利于充型
7、采用石膏铸型可产生壁厚达0.8mm的铝合金铸件（石膏为绝热材料）但是
常出现浇铸不足分析产生该缺陷的原因，如何消除？
答：
可能的原因：
铸型温度低，排气不好，浇铸温度低等措施：
预热铸型，加强排气，提高浇铸温度
8、采用高温出炉，低温浇铸的工艺措施，为什么可提高合金的流动性？
高温出炉：
使一些难熔的质点熔化，未熔的质点和气体在浇包中镇静有机会上浮而使金属净化，提高流动性。
低温浇铸，一般来讲，浇铸温度越高，充型能力越强但是温度过高，会使金属吸气更多，氧化严重，充型能力幅度减小，所以最好是，高温出炉，低温浇铸。
9、试分析亚共晶铝硅合金和过共晶铝硅合金的流动性。
亚共晶铝硅合金：
随着硅的百分含量增加，结晶围增大流动性降低当Si%=1.65%时，出现共晶组织，结晶温度围减小，故流动性有上升，一直到共晶成分均匀。
过共晶铝硅合金：
当Si%=11.7%，达到共晶成分，一般来讲，它在此点的流动性最好。
而
后流动性逐渐下降但对Al-Si合金出现了反常，因为过共晶合金初生（®
相
为比较规整的块状晶体不形成“坚强”的网络，使合金仍流动，这样，结晶潜
热可以起作用，所以超过共晶点后，流动性继续增高。
10、用同一种合金浇铸同一批铸件，其中有一两件出现浇不足缺陷，可能是什么
原因？
（1）可能是铸型不同：
如砂型，不能保证让每个型都一样。
（2）浇铸工艺，浇铸温度。
11、四类因素中，在一般条件下，哪些是可以控制的？
哪些是不可控的？
提高浇
铸温度会带来什么副作用？
一般条件下：
合金与铸件结构不可控制，而铸型和浇铸条件可以控制，浇铸温度太高，容易使金属吸气，氧化严重达不到预期效果。
12、合金液在半径为r的型腔中流动，试证明经L长的温度△T为
2ToT型L/r1C1V，式中v是流速，T。
——x=0处的温度。
证明：
tt型ds.d
dv.1C|dt
dt
tt型
FiG
P
Int
c
0时，tto,c
F1C1
ent
F1C1|
1n
p
t0t型
Fcv,tot型tto
vIn
tto
tot型
Pt0t型
riCiV|
r1c1vttor1c1v
.tot型2
ttot2Ltot型/r1c1v
3.
并讨论在上述几种
液态金属的传热与凝固方式
1.试分析铸件在金属型，砂型，保温型中凝固时的传热过程,
情况影响传热的限制性环节及温度场的特点。
（1）砂型：
2远小于1，铸件冷却缓慢断面上的温差很小，而铸型表面被铸件加热到很高的温度，而外表面仍处于较低的温度。
砂型本身的热物理性质是主要因素（限制环节）。
（2）金属型：
a.铸件较厚，涂料较厚。
铸件的冷却和铸型的加热都不十分激烈，大部分温度降在中间层，而铸型和铸件上温度分布均匀。
传热过程主要取决于涂料层的热物理性质。
b.当涂料层很厚时，铸件的冷却和铸型的加热都很激烈，有明显的温度梯度
界面热量很小，可忽略。
传热过程取决于铸件、铸型的热物理性质。
（3）保温型：
与砂型情况类似，只是铸型比铸件的冷却更缓慢，铸型界面处温度梯度较大，而外部温度低（接近金属型后涂料）。
2.试应用凝固动态曲线分析铸件的凝固特征，根据铸件的动态凝固曲线能否判断其停止流动的过程。
①某一时刻的各区宽度，L、L+S、S、L+S宽度分别为，逐层、体积、中间凝固方式。
②结壳早晚：
结壳晚结壳早结壳正常
停止流动的过程:
两线重合或垂直距离小，流动管道中晶体长大阻塞而停止流动
两线垂直距离大，液体中析出晶体较多，连成网络而阻塞。
两线垂直中等，管道壁有一部分柱状晶，中心有等轴晶，使剩余的液体停止流动。
3.试证明铁在熔点浇入铝制容器中，铝型表明不会熔化
已知：
铁液熔点tio=1539C入=23.26wmk，G921Jkgk，
6900kgm
铝液熔点660C，"
23.26wmk，C2921Jkgk，
t20=20Co
解：
起始边界温度tF
tF
b1t10
b2t20
blb2
b
■...1C1P1
12157.9
b2
2C2p2
1745.2
t
153927317454.2209273
Lf
12157.917454.2
915.64k642.64°
c660°
不会熔化
4.用契福利诺夫定律计算铸件的凝固时间，误差来源于几方面？
半径相同的圆柱
和球哪个误差大？
大铸件与小铸件哪个误差大？
金属型和砂型哪个误差大？
契福利诺夫定律:
⑴误差来自:
金属型和接触面是无限大的平面，铸件和铸型的壁厚都是半无限大的与金属液接触的铸型表面温度浇注后立即达到金属表面温度，且以后保持不变；
凝固时在恒温下进行的；
4除结晶潜热外，在凝固过程中没有任何其他能量析出，如化学反应等。
5铸型和金属的热物理性质不随时间变化
6金属液对流作用所引起的温度场改变忽略不计。
⑵.半径相同的球和柱体:
圆柱体:
r2.l
2r.l2
球：
R卫丄应该是球的误差大于圆柱的，因为若是长圆柱的两端面近乎
4r3
散热，而球整个表面积均散热，与半无限大件相差更远
大件和小件：
小件误差大，因为小件个方面均散热，与半无限大的物件相距很远。
金属型和砂型：
金属型误差大，远离半无限大。
5.在下列三种情况下直径为100mm纯铁球的凝固时间：
1）无过热在砂型中凝固，
2）无过热在铁型中凝固，
3）过热在100°
C的砂型中凝固；
1）无过热在砂型中凝固
2丄
Ac638.9J/mcs2厂1lV1
2b2s1
639J/m2cs2
t0
985.7s
错选工艺及原理：
t10
1500c,t20
20
1c11
bi
7500kg/m3,123.26W/m.c
^23.26837.4750012087J/m2cs2
837.4J/kg.c,1
268kj/kg
R2
F
1v十s
rD
0.0167（m）
36
2b2tFt20
+.1[Lc1t浇ts]
St。
b2t20120871500
b1b2
12087
639201425.7c
639
1
104m/s2
26391425.7205.047500268000
22
R20.0167
2418.3伸1
K25.04104
2无过热在铁型中凝固
61.64544.3710016434
tF1208715001643420647
2b2tF
•1[Lc1
b?
b|b2
263914257205.04
、•7500268000
t20
t浇ts]
12087150063920,
1425.7c
104m/s2
18.3伸i
、c61.64544.3710016434
1208715001643420
1208716434
21643464720
5.78
<
.7500268000
0.01672
38.34s
5.78103
3）过热100c在砂型中凝固
k26391425.-20
岂―750026800083740
167
3.84
0.0167
3.84104
6.产生厚为250mm
厚的铝板,
647
103
1）求凝固时间。
2）用数学分析法求在铸件表面
x=62.5mm时
ti
tFtF
tioerf
62.5
2»
a1
x=12.5
，热中心时
t1
t10erf
12.5
2a1
竺空63.84104m/s
4675821881
1891.3s31.5mi
在无过热的情况下注入砂型
62.5mm和热中心两点额冷却曲线。
给定不同的时间，求出对应的t1即可绘制出曲线。
7.一面为砂型，另一面某种专用材料制成的铸型中浇铸厚度为50mm铝板，浇
铸时无过热，凝固后检验其组织，在位于砂型37.5mm
砂
型
37.5
卜发现轴线缩松,
用
材
料
k2
浇ts
计算专用材料的蓄热系数
k—
V1LGt①用tm替换tF
2b2tmt20
x'
'
丄
2btm
b>
213Jm2C
0.5s
v1'
1L
b2ty七20
b2tFt20
biteb?
t20_
db2
同理
k2b2tF
其中，bi
17454
17454,b>
639.t10660C
66063920
17454639
637.4C
吐10匕2七20
639637.420
17454660b220
1151964020b220
17454b2
1151946020b22017454b2
394518.6
1117038
b217454b2
610.890.035b2
b220
375
即,610.890.035b2*2
0.035
206
8.对下列金属试样计算凝固层厚度与凝固时间的关系曲线
1）纯铁液无过热砂型；
2）纯铝液过热砂型；
3）纯铁液注入800C的保温型中;
4）纯铝液注入到石膏型中；
5）试分析影响的曲线因素;
1）用5题的结果:
—k.、5.0410\（m）
k
2）用6题的结果：
k、、
3）保温铸型按石膏铸型：
20.48,21440,C20.84,t20800C
4）熟石膏：
t2020C,0.48,1440,C0.48
5）试分析影响因素:
主要取决于k:
k
C1t浇
1铸型：
2铸件：
广C1
3铸型：
4铸件：
5铸件：
L、ts即合金本身的性质。
9.已知厚为50mm的板材铸件在砂型中的凝固时间为6min，在保温铸型中的凝
保温型
轴线缩松区
固时间为20min，如采用复合铸型（即一面为砂型，一面为保温铸型），欲在砂切削后得到47mm厚的密致板件，铸件厚度最少应为多大型
25mm0.025m
0.025
2660
k21
故，k21
20.2510
0.25
k13610
6
10
50mm,
ki
0.0251
360
0.025“
6-.10
1.131810
60詈
因砂型边凝固的快，保
保温：
0.0472
保温则：
002520.1
2、、k?
铸件最小壁厚为47
冗7・217104
147mm
0.0476
101272s2.12min
7.21710412720.0257m25.7mm
25.772.7mm
10.试确定如下两种铸件的凝固时间（均为无过热注入砂型）
⑴厚度为100mm的板型铸件。
⑵直径为100mm的球型铸件
⑶比较计算结果并讨论之。
m100
R1
50mm
0.05m
5.0410
R
0.052
32
5104
5.04106
5.04
100
103
5.04103
16.7
16.7mm
10.98s
1098.4s
1.67102m
98.4
0.67J/g.c,1
0.301
2铸件的热物性值为i76g/cm，ci
凝潜热L=272J/g，固液两相温度为ts
1470C,tL1520C。
砂型的热物性值
为21.6gCm3,C21.09C120.0117jcmsC。
砂型的浇铸温度为
1550C,铸件-铸型间的等效换热系数h°
.209Jcm2sC，忽略砂型与大
气的换热，铸件壁厚为100mm，两侧砂型壁厚为100mm
3,
sC
7.6g
cm
27叫上
1550C,t20
Mt0
tata
X1
aahl
即,0.117ta
X丄
M—a
X
C
，C10.67
20.0117,C21.09,2
1470C,tl
30C,h
2t1t2
tbta
1.6
1520C
0.209J2
/cm
C11Xta
ta
ba
ta1.7007tbta
5.092tata
C22
Xta
0.0661tbta
3,x1cm
a1M
a13
30.059
1.744tata
5.65s
0.059c10.677.6
301550?
5.560.677.6
1ta1550
aa
ta30,tb1550Cta
即，176.3675.092ta1550
34.636ta1550ta1515C,回升到ta1520°
20.3010.0117
0.3010.0117
0.023
2ta132,ta1520,tb1550
0.11713215201.700715501520
升级会员 