先进成形与智能技术 习题及答案汇总 第2--10章 .docx

1.简要说明液态合金的充型能力与合金流动性之间的关系？不同化学成分的合金为何流动性不同？为什么铸钢的充型能力比铸铁差？

答：(1)充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得尺寸精确、形状精准、轮廓清晰健全成形件的能力，称为液态合金的充型能力。

合金流动性：液态合金本身的流动能力，称为合金的流动性，是合金的主要铸造性能之一。影响合金的流动性的因素不仅有合金的成分、温度、杂质含量及物理性质，而且还包括外界条件如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素。

不同的合金，其流动性有很大差异。其中液态金属的黏度越小，其流动性就越好，充型能力就越强，反之其充型能力越差；对同种合金而言，化学成分不同，其流动性不同。合金流动性是内因，充型能力是合金流动性结合外部工艺条件后的综合外在体现，二者相互关联又有区别。

(2)纯金属和共晶成分的合金是在恒温下进行结晶的，此时由铸件断面的表层向中心逐层凝固，已结晶固体层与剩余液体的界面比较清晰、平滑，对中心未凝固的液态金属的流动阻力小，故流动性最好。

其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，即经过液、固两相共存区。该区中液相与固相界面不清晰，其固相为树枝晶，它使固体层内表面粗糙，增加了对液态合金流动的阻力，因而流动性差。合金的结晶温度范围愈宽，则液固两相共存的区域愈宽，液态合金的流动阻力愈大，故流动性愈差。显然，合金成分愈接近共晶成分，流动性愈好。

(3)铸钢和铸铁的化学成分不同，凝固方式不同，具有共晶成分的铸铁在结晶时逐层凝固，已结晶的固体内表面较光滑，对金属液的流动阻力小，故流动性好，充型能力强；而铸钢在结晶时为糊状凝固或中间凝固，初生的树枝状晶体阻碍了金属熔体的流动，故流动性差，充型能力差，所以铸钢的充型能力比铸铁差。

2.铸件的凝固方式依照什么划分？哪些合金趋向于逐层凝固？

答：(1)铸件在凝固的过程中，其断面上一般分为三个区：固相区、凝固区和液相区。对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄，依此划分凝固方式为逐层凝固、糊状凝固和中间凝固。

(2)合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。低碳钢、近共晶成分铸铁更趋向于逐层凝固。

3.浇注温度能不能过高或者过低？为什么？

答：浇注温度不能过高或过低。

原因：在铸造过程中，浇注温度的控制十分重要。浇注温度过高会导致金属氧化、气孔增多、表面粗糙以及合金成分偏析，同时可能引起铸件收缩不均和裂纹。而温度过低则会使金属流动性差，影响充型，导致铸件不完全、气孔或夹杂物增多，并可能引发冷裂纹或合金偏析。因此，适当的浇注温度能确保金属良好的流动性、充型完整性、表面质量和内部致密性，最终确保铸件的力学性能和外观质量。不同金属材料有不同的最佳浇注温度范围，通常要求温度控制在适当范围内，以避免过高或过低带来的不良影响。

4.缩孔缩松产生的原因是什么？如何防止？

答：(1)铸件形成后，在最后凝固的区域由于没有得到液态金属或合金的补缩，收缩出现的集中孔洞称为缩孔，分散而细小的孔洞称为缩松。缩孔和缩松常分散在铸件壁厚的轴线区域、厚大部位、冒口根部和内浇口附近。

(2)防止缩孔和缩松的措施：

(a)合理选用铸造合金，在使用条件允许的情况下，尽量选取结晶温度窄的合金成分。

(b)按照定向凝固原则进行凝固，有效地控制凝固过程。

(c)合理地确定内浇道位置及浇注工艺。

(d)通过设置冒口和冷铁，使铸件从远离冒口的地方开始凝固并逐渐向冒口推进，冒口最后凝固。

5.合金充型能力不好时，易产生那些缺陷？设计铸件时应如何考虑充型能力？

答：(1)合金充型能力不好时，易产生气孔、冷隔、缩孔、浇不足、裂纹等缺陷。

气孔：充型不足可能导致气体无法顺利排出，气体被困在铸件内部，形成气孔。气孔的存在会显著影响铸件的机械性能，尤其是在压力和疲劳载荷下。

冷隔：金属在铸型中流动不连续，导致不同部分的金属在冷却前未能充分结合，形成接缝，尤其在复杂形状的铸件中更容易出现。

缩孔：缩孔是金属在铸件凝固时，由于充型不足而产生的空洞，尤其在铸件的厚壁部分。缩孔会严重影响铸件的强度，常发生在大截面部位或者局部流动受限的地方。

浇不足：如果合金的充型能力不足，可能导致铸型的部分区域无法完全充满，产生缺陷。例如，铸件边缘或复杂细小部分可能出现空缺。

裂纹：如果合金充型能力不足，可能导致温度分布不均匀，从而引起内外应力的差异，导致铸件发生裂纹。

(2)为避免合金充型能力不好引起的缺陷在设计铸件时应：

(a)选择合适的合金

合金的充型能力与其流动性和粘度密切相关。设计时应选择流动性好的合金，尤其是在复杂形状或薄壁铸件中，选择流动性较好的合金能够有效改善充型能力。

(b)优化铸件结构

减少急剧的截面变化：在设计铸件时，应尽量避免截面过渡过于陡峭，以减少金属流动不畅的现象；增大壁厚：合理增大关键部位的壁厚，特别是在容易出现充型不足的区