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铸造工程学复习题

一、铸造工艺基础

(1)铸造工艺基础是研究金属熔炼、浇注、凝固和冷却等过程的基本理论和技术。在铸造过程中，金属液从高温熔融状态到固态成形的转变是一个复杂的过程，涉及到热力学、动力学、材料学等多个学科的知识。了解和掌握铸造工艺基础对于提高铸造质量、降低生产成本、保障生产安全具有重要意义。铸造工艺主要包括熔炼、浇注、凝固、冷却、脱模和清理等步骤，每个步骤都有其特定的工艺要求和操作规范。

(2)熔炼是铸造工艺的第一步，也是最为关键的一步。熔炼过程要求将金属原料加热到熔点以上，使其成为液态。熔炼的方法有多种，如感应熔炼、电阻熔炼、火焰熔炼等。在选择熔炼方法时，需要考虑金属的种类、熔点、化学成分以及生产成本等因素。熔炼过程中还需要控制熔液的温度、成分和流动性，以确保铸件质量。

(3)浇注是将熔融金属液注入铸型中，使其凝固成形的工艺过程。浇注过程对铸件质量有着直接的影响，因此需要严格控制浇注温度、速度和压力等参数。浇注温度过低会导致铸件冷却速度过快，出现缩孔、缩松等缺陷；浇注温度过高则可能导致铸件晶粒粗大、力学性能下降。此外，浇注系统的设计也是影响铸件质量的关键因素之一，包括浇道、浇杯、冒口等部件的设计都需要根据铸件结构和尺寸进行合理布局。

二、铸造设备与模具

(1)铸造设备是铸造工艺中的重要组成部分，其性能直接影响铸件的质量和生产效率。铸造设备主要包括熔炼设备、浇注设备、冷却设备、造型设备和清理设备等。熔炼设备如电炉、中频炉等，主要用于将金属原料加热至熔点以上，以获得所需的熔融金属。浇注设备如浇包、浇注系统等，负责将熔融金属液导入铸型。冷却设备如冷却水系统、冷却风机等，用于控制铸件冷却速度，影响铸件的组织和性能。造型设备如压箱机、射芯机等，负责将型砂和芯砂成型，为铸件提供精确的形状和尺寸。清理设备如抛丸机、切割机等，用于去除铸件表面的氧化皮、毛刺等缺陷。

(2)铸造模具是铸造工艺中必不可少的工具，其设计、制造和使用对铸件质量有着至关重要的作用。铸造模具包括铸型、芯盒和浇注系统等。铸型是铸造过程中的主要模具，根据铸造方法的不同，铸型可分为砂型、金属型、陶瓷型等。砂型铸造应用最为广泛，其优点是成本低、适应性强，但缺点是尺寸精度和表面光洁度较差。金属型和陶瓷型铸造具有较高的尺寸精度和表面光洁度，但成本较高。芯盒是用于制作铸件内部空腔的模具，其结构设计直接影响到铸件内部质量。浇注系统是连接熔炼设备和铸型的通道，其设计合理与否将影响铸件的充型、凝固和缩孔等缺陷。

(3)铸造模具的设计和制造是一项复杂的技术工作，需要综合考虑铸件的结构、尺寸、材质、生产工艺等因素。在设计模具时，首先要确保铸件尺寸的准确性和形状的完整性，同时要考虑到铸件的收缩、变形和冷却速度等因素。模具的材料选择应具有良好的机械性能、耐热性和耐磨性。在制造过程中，要严格控制模具的加工精度和表面光洁度，以保证铸件的尺寸精度和表面质量。此外，模具的装配、调试和维护也是保证铸件质量的重要环节。通过合理的模具设计和制造，可以有效地提高铸件质量，降低生产成本，提高生产效率。

三、铸造缺陷与质量控制

(1)铸造缺陷是铸造过程中常见的质量问题，主要包括缩孔、缩松、气孔、夹渣、砂眼、粘砂等。缩孔和缩松是铸件凝固过程中金属液收缩引起的缺陷，据统计，缩孔和缩松缺陷在铸件中约占缺陷总数的30%。例如，某汽车发动机缸盖铸件，因浇注系统设计不合理，导致缩孔缺陷率高达15%，影响了发动机的性能和使用寿命。

(2)气孔缺陷是由于铸件在凝固过程中气体未能及时排出，形成气孔，造成铸件强度和密封性能下降。据统计，气孔缺陷在铸件中的比例约为20%。如某航空发动机叶片铸件，由于熔炼过程中保护气体不足，导致气孔缺陷率达到12%，影响了叶片的疲劳寿命和发动机的整体性能。

(3)夹渣缺陷是指金属液中的非金属夹杂物未完全熔化或未及时排出，导致铸件内部形成夹渣。夹渣缺陷在铸件中的比例约为10%。例如，某大型铸钢件，由于熔炼过程中熔渣处理不当，导致夹渣缺陷率高达8%，影响了铸件的结构强度和使用性能。针对这些铸造缺陷，可以通过优化熔炼工艺、改进浇注系统、加强模具设计等措施进行预防和控制。

四、铸造工程安全管理

(1)铸造工程安全管理是确保生产环境安全和员工生命财产安全的重要环节。在铸造过程中，存在高温熔融金属、有害气体、机械伤害等多种安全隐患。据统计，铸造行业事故发生率约为全国工业平均水平的2倍。例如，某铸造厂在一次熔炼过程中，由于操作人员未穿戴防护装备，导致高温金属溅出，造成1人死亡，2人重伤。

(2)高温熔融金属是铸造过程中最危险的物质之一。一旦发生泄漏或溢出，可能造成严重的人员伤亡和财产损失。据调查，高温金属泄漏事故占铸造行业事故总数的20%。如某铸造厂在处理高温金属时，由于