铸造工艺
3. SiO2 加热体积膨胀的原因是什么？砂型中SiO2主要膨胀过程是什么？解释β向α石英转变时的膨胀机理？
体积膨胀原因：热膨胀、相变膨胀。型砂中石英转变主要是：β—石英=α—石英
原因：β—石英晶体结构中2个Si-O四面体之间夹角150' ； α—石英晶体结构中Si-O四面体之间的夹角180'。
5.试解释湿型砂生产铸件时形成夹砂的机理和防治措施
砂型的热膨胀和水分迁移是产生夹砂的主要原因。
1）温度梯度造成砂型干燥区急剧膨胀产生压应力；凝聚区产生拉应力。它们之间的水平方向产生剪切应力，垂直方向产生拉应力。
2）凝聚区水分高、强度低，当不能承受两区之间的拉应力时，干燥区向阻力小的型腔方向拱起、开裂、脱落。
防治措施：防止夹砂应从减小热作用降低膨胀值、提高砂型的容让变形能力和增强层与层之间的连接强度三方面着手。
1）造型材料：A、合理选择原砂（SiO2%尽量低）B、控制型砂水分 C、选用优质PNa，加入量适当提高D、加入附加物，提高砂型容让变形能力。如：木屑、糊精、煤粉、渣油。
2）浇注方面：A采用低温快速浇注工艺，减轻砂型表面受热强度和受热时间。B对平板件采用倾斜浇注。液面上升速度增加，辐射受热时间短。
3）造型方面A紧实要均匀B易夹砂处插钉子C扎气眼D修型时防止分层
4）工艺设计 浇注系统设计时应充型平稳，内浇口布置适当分散以免铸型局部过热，充型速度要快（尽快盖住下型平面）
6、简述正夹砂、沟槽、结疤等缺陷的形成过程
型腔上表面由于受到高温金属液的辐射热作用，发生了热膨胀和水分迁移现象。由于温度梯度影响，各砂层温度不一致，因而各砂层自由膨胀量也不同，于是砂型产生热应力。表层温度变高，产生热压应力；里层温度低，产生热拉应力。层间水平方向为剪切应力，垂直方向为拉应力。当F膨>F侧+F底，砂型易分层、拱起、开裂。同时由于里层为高水分、低强度区，不能承受膨胀引起的层与层之间的拉力，这更易形成正夹砂、沟槽缺陷。拱起后，如砂块雨砂型本体之间脱离，则形成结疤。
7、简述反夹砂、鼠尾缺陷的形成过程
对于底面铸型。当液体金属与下箱平面接触后，型壁迅速形成一低强度、高水分区。且越远离液体金属的地方，型壁温度越低，因而干燥层的截面形状形似“船形”。由于液体金属压力的作用，干燥层不能向上隆起，只能沿长度方向膨胀。但邻近型壁阻碍干燥层沿长度方向自由膨胀，因此干燥层内产生压应力。当压应力达到一定值，它的两端向上翘起。如果翘起部分雨型壁之间没有空隙或空隙很小，液体金属没有流入翘起的干燥层背后，铸件就产生鼠尾：相反，产生反夹砂。若液体金属压力较大，有可能把翘起部分压平，则不会产生缺陷。
8、简述毛翅产生机理。解释为什么用呋喃树脂自硬砂生产铸件时易产生毛刺而用粘土砂或水玻璃砂时则很少见这种缺陷？
当金属液将砂型（芯）表层加热到575℃（相变温度）时，硅砂颗粒迅速膨胀和重新排列。随着砂温升高，次表层也达到575℃，使次表层砂粒急剧膨胀，从而给表层施加拉应力。若此时表层的强度、塑性不够，这个拉力就会使砂型表层开裂。裂纹扩展到一定程度使金属液能够渗入，最终形成毛翅。
呋喃树脂是有机粘结剂，它易燃、易挥发、易分解，砂型高温下保持其强度和塑性的能力小，易产生毛翅现象。
粘土砂是有机粘结剂，高温下保持其强度的能力大，不易产生毛翅倾向小。
水玻璃砂，由于SiO2、Na2O二元共晶点793℃，因而高温下塑性大，无毛翅现象。
9、简述砂眼，胀砂形成的原因。
砂眼形成原因：1动压力作用使砂型表面冲坏2液体沿型壁流动产生的F摩>ζ表面
3造型，合箱不慎，砂粒掉入腔中
胀砂形成原因：1液体P静、P动的作用2砂型热膨胀
10、试述铸件形成侵入性气孔的机理及防治措施
金属液体浇入铸型后，砂型在热作用下产生大量气体，造成界面压力增大。当界面上局部气体的压力P气大于金属液表面的反压力∑P反（P液+P阻+P腔）时，气体就可能在铸件未凝固成硬壳前侵入金属液中成为气泡。如果气泡不能上浮逸出，则形成侵入性气孔。
措施：1控制型砂含水量、有机粘结剂量，减少型（芯）在浇注时的发气量。2增加铸型、砂芯的排气能力。3适当提高T浇℃、V。4提高气体进入金属液的阻力—刷涂料
11、为何侵入性气孔常出现在铸件的上部？
A、B两处的气体，一方面通过铸型向外排出部分，另一方面部分气体有可能侵入金属液中，B处气体还可能进入型腔中。由于A、B处P液较大，气体不易侵入；若侵入，气泡也易上浮（铸件凝固方向与气体上浮方向一致）。因而铸件底部、侧面侵入性气孔较少。
顶部将要充满时，界面处气压最大（此时原腔型中的气体遵循PV=nRT，V降低。T升高，铸型产生的气体也有可能进入型腔使n上升-->P上升）;充满后，P腔=0，∑P反较小；同时底部、侧面的气孔都上浮到顶面。因而铸件顶部较易产生侵入性气孔。
13用H2O核心氢气泡说解释铸钢件产生皮下气孔的原因？
答：①钢液表面金属与H2O【气】作用生成FeO、H。H一部分通过铸型逸走，一部分向钢水中扩散，使表层钢液中H富集。【Fe】+H2O---.>FeO+2【H】
②凝固时，钢液中的H在固—液界面处形成H的偏析，使界面浓度大大提高。
③当钢中含有较多的FeO时，则在皮下与H反应形成H2O【气】。【FeO】+2【H】——〉Fe+H2O【气】.水不溶于金属,它依附在树枝晶粒上,形成气泡核心.
④凝固过程中析出的H和界面侵入的H向气泡核心集中,使气泡长大.
14为何球铁件、铸钢件易产生N皮下气孔，而灰铸铁不易产生？
答：①球铁中的Mg可以加速NH3的分解。球铁糊状凝固，表层往往很长时间不能凝固，当铸型透气性不足时，气体会穿透铁水表层而侵入铸件
②温度越高NH3越易分解。铸钢浇注温度达1600℃，易加速NH3的分解，使铸件形成N皮下气孔。
③灰铸铁中没有Mg，它是逐层凝固，表层往往很短时间凝固，气体不易穿透铁水表层侵入铸件；灰铸铁浇注温度较低。
15试述机械粘砂的形成机理和防止措施
当P金+P腔>P气—P毛时 P毛=2ζCOSθ/r 金属液渗入砂型孔隙中，铸件凝固后将砂粒机械地包连在表面上，造成机械粘砂。且铸件表面处于液态状态时间越长，金属液渗入到型壁深度越大，粘砂越严重。
措施：1）单一砂、面砂采用细砂；采用粗砂时，铸型表面应刷耐高温涂料。
2）用非石英质造型材料（蓄热系数、耐火度↑）。
3）提高砂型紧实度
4）湿型砂中加入渣油、煤粉
O 5）T浇C尽量低
16试述化学粘砂形成机理。并就粘砂层是否容易剥落进行讨论
钢、铁液浇入铸型后，与型中的空气、水蒸气作用形成FeO.
2Fe+O2→FeO Fe+H2O→FeO+H2 Fe+CO2→FeO+CO
OFeO熔点1370C，低于钢的凝固温度，并润湿石英砂和铁液，因而在毛细管压力作用
下FeO和Fe不断渗入到砂型孔隙中去，FeO并与石英砂和粘土起化学作用，形成液态低熔点化合物Fe2SiO4（橄榄石）
2FeO+SiO2→Fe2SiO4 Al2O3·SiO2+4Fe+O2→2Fe2SiO4+Al2O3
由于上述反应使砂粒被腐蚀，砂粒间空隙↑，更有利于金属液向型内渗入，使未反应的FeO继续再与砂粒反应。FeO2SiO4也润湿砂粒，易渗入砂粒间，将砂粒粘接成粘砂层。
由于粘砂层由金属氧化物和低熔点化合物组成。 当氧化物δ>δ临，即在氧化物中存在着正常的Fe3O4或Fe2O3层，粘砂层就可以沿着这些氧化物层从铸件上清除下来。 当低熔物冷凝后呈非晶玻璃体时，粘砂层易清除剥落下来。
20.何谓型砂的最适宜水分？简述水分对型砂性能和铸件质量的影响。
最适宜水分：使型砂所有性能达到符合要求的水分
水分低：A型砂太干，发脆，易破碎，起模困难
B表面强度低，铸件易产生冲砂，砂眼，多肉缺陷。
水分高：A型砂太湿，紧实不均匀 Ｂ可塑性、韧性好，但ζ湿压 低，砂型易变形。铸件易产生胀砂，跑火缺陷。 Ｃ薄壁处易产生气孔，浇不足；厚壁处易夹砂 Ｄ ζ干，ζ热过高。清砂困难；容让性差，易裂纹 Ｅ型砂易粘模，粘砂斗
22为何湿型砂透气性峰值时的水分比湿压强度峰值时的水分高？生产中最适宜水分应选择在何处？
开始，水逐渐增加时，粘土不断水化。一方面，粘土的粘结力不断提高，湿压强度不断增加；同时砂粒间的滑移阻力也在增加，因而透气性增加。另一方面，由于滑移阻力增加，使砂型的紧实阻力增加，导致湿压强度下降。
在a点之前，粘土水化而引起的强度升高比滑移阻力增加而引起的紧实阻力增加，湿压强度下降作用强，因而最终湿压强度是不断增加。
a、 b点之间，粘土还在不断水化，砂粒间的滑移阻力也还在不断增加，因而透气性仍在升
高。但此时粘土水化而引起的强度升高明显比滑移阻力增加而引起的紧实阻力增加，湿压强度下降的作用弱，因此最终湿压强度不断下降。
b点以后，出现自由水。湿压强度不断下降，冲样时水，粘土膜易进入孔隙间，因而透气性不断下降。
生产中最适宜水分应选择在透气性峰值处，此时湿压强度下降不多。
25高压造型的“水爆炸”现象对铸件质量有何影响？简述其产生的原因和机理。
“水爆炸”引起型壁移动，使铸件产生气孔、机械粘砂。
产生原因：压实压力过高而引起。
机理：p↑，孔隙度↓，透气能力↓，导热性↑。当液体金属在一定压力下渗入型壁孔隙时，金属液迅速凝固，堵塞孔隙，而此时砂粒间的水急剧气化并产生较大压力（称为“水爆炸”）。由于孔隙堵塞，致使气体突然侵入金属，于是金属产生一冲击波，压迫金属液进一步进入砂型。与此同时，小气泡相互合并、长大。气泡有可能通过型壁上其余孔隙逸出型外，但当金属液温度较低、凝固速度较快时，气泡有可能留在铸件内部。
26简述回用砂的特点并提出解决办法。
特点：1）、粉尘含量高，煤粉少，有效粘土低。
2）、鱼卵化现象
3）、旧砂团块化
4）、旧砂温度高
5）、旧砂中杂质（铁块、铁豆）多
解决办法：1）、旧砂进行处理 除尘、破碎过筛、降温、磁选
2）、补加新砂、粘土、煤粉
27何谓热砂？它对生产有何不良影响？请论述解决的途径和可能的措施。
热砂是指型砂的温度高于室温10℃.
砂温高： A、紧实率不易控制（水分易蒸发）
B、运输、起模困难（水蒸气冷凝造成），铸件Ra↑。
C、铸型表面易脱水，ζ表面↓，易形成冲砂、砂眼缺陷。
D、热砂中的水冷凝于冷铁、砂芯表面，铸件易产生气孔。
解决热砂措施: 自然通风冷却；人工冷却；增大砂铁比，减少砂周转次数；模板加热，减少温差。
30水玻璃的M、比重对铸造生产的影响？生产中如何选择？
答：在一定浓度范围内，M越高，硅酸阴离子的聚合度越高，粘结性越高，硬化速度越快。过高：硬化速度太快，型砂保存性差，溶胶凝聚的网状结构紊乱不齐，反而使型砂的硬化强度不高（由于混砂时已凝胶化，紧实时凝胶骨架被破坏）。
过低：聚合度低，粘结性低，型砂强度低。
M一定时，密度升高，含固量升高，硅酸溶胶增多，粘结性升高。过大：粘稠，混碾困难；硬化速度过快；水玻璃流动性下降，不利于造型，粘结强度反而下降。过小：含固量少，砂型强度低；水多，铸件易气孔。一般M高的，ρ低一些，以利于造型，稳定储藏。
32、CO2水玻璃砂存在什么问题？如何解决？
答：1）水玻璃的粘结性只发挥了一小部分（约10%），因而加入量较多6-7%
一方面，砂粒表层形成凝胶后，阻止CO2进一步渗透，因而强度没有充分发挥；若延长时间充分渗透，表层过吹，强度下降。另一方面，硅酸凝胶中仍包含大量未被蒸发的水。2）耗气量大，理论计算CO2是水玻璃的1/9，实际耗量为0.5-1.0。 3）硬化层不深，20-30mm。措施：A：短时间吹CO2，再吹热空气B：短时间吹CO2达到起模强度后，再烘干 C：采用液体硬化剂。
33简述CO2水玻璃砂型形成”白霜”的机理。它对铸件质量有何影响？如何防止？
答：白霜成分：NaHCO3，产生原因：H2O、 CO2过多引起的。 NaCO3+H2O-NaHCO3+NaOH NaOH+CO2-NaHCO3碳酸氢钠易随水向外迁移，使型表面出现类似霜的粉状物。水玻璃砂吹CO2后放置一段时间，有时在砂型表面出现一层白色粉状物，称之为白霜，使砂型ζ表降低，因而铸件易产生砂孔。粉化严重的砂型就要报废。防止措施：1.水玻璃的水分不宜过多（特别是雨季）2.CO2吹气时间不宜过长。避免吹气压力不足而延长吹气时间，使型表面层反应过度。3.硬化后不要放置太久，最好及时浇注，冬季更要注意（CO2在水中溶解度随温度降低而升高）4.型砂中加入1%的糖浆；刷涂料后进行表面烘干。
36合脂砂为何有蠕变性？如何改进？
合脂砂室温η大，流动性差，不易紧实；同时ζ湿压又低。砂芯在室温停放一段时间后，在自重作用下，砂粒之间相互滑移而使砂芯变形。湿态砂芯高度会逐渐↓，砂芯下部变粗，甚至砂芯开裂、倒塌。
烘干时，由室温到110℃。η↓↓，砂粒间滑移阻力↓↓，而此时未建立起ζ干促进了蠕变，蠕变更严重。
改进措施：A、控制η、合脂加入量（≯4%）B、提高ζ湿。C、加入芯骨，采用成型烘板、砂衬。D、紧实度上升。E、烘干时，高温入炉，使砂芯表面快速硬化。
37简述桐油砂的硬化机理及硬化反应条件。
硬化机理：氧化聚合反应
植物油中不饱和羟基中的C原子之间的双键被打开，空气中的氧进入双键部分与C原子结合成过氧化物。生成的过氧化物很不稳定，易于含有双键的其他分子发生聚合反应。生成物还含有双键，在氧作用下又转变为过氧化物，然后又与其他含有双键的分子继续进行聚合。经不断重叠地进行氧化聚合，使油从低分子逐渐转变成网状高分子化合物。
硬化反应条件：（1）、油分子必须含有双键。（2）、必须有氧参加。供氧越充分，硬化速度越快，硬化后的强度也越高。（3）、加热。
特种铸造
1、压力铸造中压铸压力P、充填速度V对铸件质量的影响？生产上如何选择？
充填速度过低：铸件轮廓不清晰，甚至铸件不能成形
过高：铸型内的气体难以排出，铸件易产生气孔;易粘膜；冲击型壁（芯），降 低压铸型的寿命。
压铸压力过低：铸件内部组织疏松；铸件轮廓不清晰。
过高：浪费动力消耗；降低压铸型的寿命。
厚壁及内部质量要求高的铸件，选择较低的充填速度、高的增压压力。
薄壁及表面质量要求高的铸件，选择高的充填速度、较高的压铸压力。
3试解释熔模铸造中用水玻璃型壳生产的铸件质量为何比硅酸乙脂水解液的差？工业上可采取哪些措施才能提高水玻璃型壳的铸件质量？
水玻璃涂料对熔模的润湿性不好。
水玻璃石英粉涂料对蜡基模料的湿润角为87°，对石英砂粒为83°。硅酸乙脂石英粉涂料对蜡基模料的润湿角为33°，对石英砂粒为110°。水玻璃石英粉涂料对石英砂粒的润湿能力大于对蜡基模料的润湿能力，使涂料层很多局部地方脱离熔模表面，于是在型壳内表面出现一些密集或单个小坑，而呈现凹凸不平痕迹，因此铸件表面粗糙。
水玻璃型壳在800℃时强度趋于零。
氧化钠与石英共晶点是793℃，,800℃~900℃焙烧时，型壳内出现液相，使型壳强度下降，ε提高。型壳易变形、开裂，铸件尺寸精度降低。
措施：1）熔模表面活化处理
2）涂料中加入一定量的耐火粘土。耐火粘土中有大量氧化铝，而氧化铝、氧化钠、石英的三元共晶点是1050℃，型壳在焙烧时不会有液相出现，高温下型壳的强度较高。
3) 用聚三氯化铝作硬化剂
4）脱模时，在水中加入1~3％的氯化铵或硼酸，使型壳中的氧化钠量下降。
5）用离子交换法将水玻璃中的钠离子交换掉。
4、简述离心铸造的凝固特点。
答：1）顺序凝固 铸件不易产生缩孔（松）、气孔。
一般γ晶粒>γ液。析出晶粒在离心力作用下移向外壁；冷的金属比重大，易向铸型外壁集中；铸件的散热主要通过型壁进行。这为铸件由外壁向内表面顺序凝固创造了有利条件，缩小了结晶前沿液、固两相共存区，减少铸件中形成缩孔、缩松的倾向。
但铸件比重偏析增加；当ρ先
2）增强补缩
由于重力系数G的作用，使液体金属质点都具有比普通铸造大得多的“活力”，液体金属能克服晶粒间的毛细管阻力而向前运动；且液体质点愈向外移动受到的离心力越大，克服阻力的能力也越大。从而增强了晶粒间的补缩能力，消除了微观缩孔。
3）细化晶粒
由于惯性作用，内层液体相对于外层液体有一速度差。当结晶时，结晶生长面上的金属液处于相对滑动状态，阻碍了枝晶的发展，细化了晶粒。但一段时间后，当内、外层相对滑动消失，细化晶粒的作用就停止。
5、简述离心铸造时液体金属中异相质点的径向运动对铸件质量的影响
答：1）气孔、杂质少。由于气孔、杂质物的上浮速度比重力场大G（几十）倍。
2）有利于顺序凝固，铸件不易产生缩孔（松）、气孔
一般γ晶粒>γ液。析出晶粒在离心力作用下移向外壁；冷的金属比重大，易向铸型外壁集中；铸件的散热主要通过型壁进行。以上三个方面的原因，为铸件由外壁向内表面顺序凝固创造了有利条件，缩小了结晶前沿液、固两相共存区，减少铸件中形成缩孔、缩松的倾向。
3）铸件比重偏析增加。例：铅青铜铸件外层易出现Pb集聚；铸钢、铸铁件内层易出现C、S偏析。
4）当ρ先
6、简述转速n对离心铸造的影响。
F=mω2R F与n2成正比
转速n过小：1）不利于补缩，不利于气体、夹杂物的上浮。铸件易产生气体、夹杂、缩孔。
2）卧式 由于mg> mω2R，因而出现“雨淋”现象。铸件易产生夹渣、起皮。
立式 旋转抛物线的顶点移至铸型内，得不到形状正确的铸件。
转速n过大：易形成纵向裂纹；晶粒粗大；不安全。
7、石蜡、硬脂酸模料有何特点？有何改进？
熔点低（50-60℃），制作方便，制模、脱模容易，复用性好，对涂料涂挂性好。
软化点低（30℃）强度低（6-7Kg/cm2）；收缩率较大；易发生皂化反应，恶化模料及铸件质量；硬脂酸价贵。
改进：1）加入添加剂 例如：聚乙烯、乙基纤维素、地蜡、川蜡、蜂蜡、褐煤蜡等。
2）取代硬脂酸。
9、金属型铸造易出现哪些缺陷？如何防止？
铸件：1）浇不足 措施：提高型温；提高浇注温度；采用保温涂料；局部采用砂块；浇道
比砂型铸造粗大、短。
气孔 措施：刷涂料；适当提高型温、浇注温度；设排气孔、排气塞。
应力、裂纹 措施：采用同时凝固原则；提高型温，使铸件温度场均匀；控制开裂、抽芯时间；用涂料（它有一定的退让性）；局部采用砂块。
白口 措施：CE.>=6%;降低铸件的冷却速度。
金属型： 外裂纹、网裂（龟裂）、变形。
措施：1金属型材料：ζb高、塑性好；λ大、ε小，弹性模数小；减少生长倾向。2金属型的结构：合理；ζ残小。3 涂料 4 铸型预热。5浇注工艺：降低T浇℃。
12、石蜡模料中加入硬脂酸的作用是什么？常用蜡基模料的石蜡、硬脂酸配比是多少？此模料有何特点？
加入硬脂酸，可使模料的软化点、流动性提高；由于硬脂酸带有极性基分子，能对涂料很好润湿，因而熔模的涂挂性增加。
配比为1:1.
熔点低（50-60℃），制作方便，制模、脱模容易，复用性好，对涂料涂挂性好。
软化点低（30℃）强度低（6-7Kg/cm2）；收缩率较大；易发生皂化反应，恶化模料及铸件质量；硬脂酸价贵。
铸造机械
18、说明热芯盒制芯、冷芯盒制芯及壳芯法制芯的异同点？
热芯盒制芯：有芯盒加热，多为电加热射芯时间很短，而砂芯固化时间较长。
冷芯盒制芯：采用射砂填砂吹气硬化射砂后通入二氧化硫及二氧化碳等气体实现化学硬化。 壳芯法制芯：将含有酚醛树脂的芯砂填入加热的芯盒中保持一定的时间靠近芯盒壁的树脂融化将沙粒粘结在一起，沿芯盒内壁形成一个一定厚度的塑性状态的壳层，将多余的砂芯倒出之后再继续加热一定时间，开启芯盒记得到所需要的芯子。
28、旧砂为何要进行磁选？为何要进行2~3次磁分离？
目的：防止砂处理设备、造型设备和模样等受到损坏；以保证型砂质量.
第一次在落砂后进行。此时砂温高，分离效果不理想。需进行2~3次磁分离 29为什么要进行旧砂冷却？冷却旧砂的方法有哪些？
旧砂温度高，会使型砂水分难于控制，型砂质量↓，铸件废品↑；料斗挂料，起模困难。 冷却回用砂方法：提高砂铁比；设置冷却装置，采用冷却提升机，双盘搅拌冷却机
铸造工艺
3. SiO2 加热体积膨胀的原因是什么？砂型中SiO2主要膨胀过程是什么？解释β向α石英转变时的膨胀机理？
体积膨胀原因：热膨胀、相变膨胀。型砂中石英转变主要是：β—石英=α—石英
原因：β—石英晶体结构中2个Si-O四面体之间夹角150' ； α—石英晶体结构中Si-O四面体之间的夹角180'。
5.试解释湿型砂生产铸件时形成夹砂的机理和防治措施
砂型的热膨胀和水分迁移是产生夹砂的主要原因。
1）温度梯度造成砂型干燥区急剧膨胀产生压应力；凝聚区产生拉应力。它们之间的水平方向产生剪切应力，垂直方向产生拉应力。
2）凝聚区水分高、强度低，当不能承受两区之间的拉应力时，干燥区向阻力小的型腔方向拱起、开裂、脱落。
防治措施：防止夹砂应从减小热作用降低膨胀值、提高砂型的容让变形能力和增强层与层之间的连接强度三方面着手。
1）造型材料：A、合理选择原砂（SiO2%尽量低）B、控制型砂水分 C、选用优质PNa，加入量适当提高D、加入附加物，提高砂型容让变形能力。如：木屑、糊精、煤粉、渣油。
2）浇注方面：A采用低温快速浇注工艺，减轻砂型表面受热强度和受热时间。B对平板件采用倾斜浇注。液面上升速度增加，辐射受热时间短。
3）造型方面A紧实要均匀B易夹砂处插钉子C扎气眼D修型时防止分层
4）工艺设计 浇注系统设计时应充型平稳，内浇口布置适当分散以免铸型局部过热，充型速度要快（尽快盖住下型平面）
6、简述正夹砂、沟槽、结疤等缺陷的形成过程
型腔上表面由于受到高温金属液的辐射热作用，发生了热膨胀和水分迁移现象。由于温度梯度影响，各砂层温度不一致，因而各砂层自由膨胀量也不同，于是砂型产生热应力。表层温度变高，产生热压应力；里层温度低，产生热拉应力。层间水平方向为剪切应力，垂直方向为拉应力。当F膨>F侧+F底，砂型易分层、拱起、开裂。同时由于里层为高水分、低强度区，不能承受膨胀引起的层与层之间的拉力，这更易形成正夹砂、沟槽缺陷。拱起后，如砂块雨砂型本体之间脱离，则形成结疤。
7、简述反夹砂、鼠尾缺陷的形成过程
对于底面铸型。当液体金属与下箱平面接触后，型壁迅速形成一低强度、高水分区。且越远离液体金属的地方，型壁温度越低，因而干燥层的截面形状形似“船形”。由于液体金属压力的作用，干燥层不能向上隆起，只能沿长度方向膨胀。但邻近型壁阻碍干燥层沿长度方向自由膨胀，因此干燥层内产生压应力。当压应力达到一定值，它的两端向上翘起。如果翘起部分雨型壁之间没有空隙或空隙很小，液体金属没有流入翘起的干燥层背后，铸件就产生鼠尾：相反，产生反夹砂。若液体金属压力较大，有可能把翘起部分压平，则不会产生缺陷。
8、简述毛翅产生机理。解释为什么用呋喃树脂自硬砂生产铸件时易产生毛刺而用粘土砂或水玻璃砂时则很少见这种缺陷？
当金属液将砂型（芯）表层加热到575℃（相变温度）时，硅砂颗粒迅速膨胀和重新排列。随着砂温升高，次表层也达到575℃，使次表层砂粒急剧膨胀，从而给表层施加拉应力。若此时表层的强度、塑性不够，这个拉力就会使砂型表层开裂。裂纹扩展到一定程度使金属液能够渗入，最终形成毛翅。
呋喃树脂是有机粘结剂，它易燃、易挥发、易分解，砂型高温下保持其强度和塑性的能力小，易产生毛翅现象。
粘土砂是有机粘结剂，高温下保持其强度的能力大，不易产生毛翅倾向小。
水玻璃砂，由于SiO2、Na2O二元共晶点793℃，因而高温下塑性大，无毛翅现象。
9、简述砂眼，胀砂形成的原因。
砂眼形成原因：1动压力作用使砂型表面冲坏2液体沿型壁流动产生的F摩>ζ表面
3造型，合箱不慎，砂粒掉入腔中
胀砂形成原因：1液体P静、P动的作用2砂型热膨胀
10、试述铸件形成侵入性气孔的机理及防治措施
金属液体浇入铸型后，砂型在热作用下产生大量气体，造成界面压力增大。当界面上局部气体的压力P气大于金属液表面的反压力∑P反（P液+P阻+P腔）时，气体就可能在铸件未凝固成硬壳前侵入金属液中成为气泡。如果气泡不能上浮逸出，则形成侵入性气孔。
措施：1控制型砂含水量、有机粘结剂量，减少型（芯）在浇注时的发气量。2增加铸型、砂芯的排气能力。3适当提高T浇℃、V。4提高气体进入金属液的阻力—刷涂料
11、为何侵入性气孔常出现在铸件的上部？
A、B两处的气体，一方面通过铸型向外排出部分，另一方面部分气体有可能侵入金属液中，B处气体还可能进入型腔中。由于A、B处P液较大，气体不易侵入；若侵入，气泡也易上浮（铸件凝固方向与气体上浮方向一致）。因而铸件底部、侧面侵入性气孔较少。
顶部将要充满时，界面处气压最大（此时原腔型中的气体遵循PV=nRT，V降低。T升高，铸型产生的气体也有可能进入型腔使n上升-->P上升）;充满后，P腔=0，∑P反较小；同时底部、侧面的气孔都上浮到顶面。因而铸件顶部较易产生侵入性气孔。
13用H2O核心氢气泡说解释铸钢件产生皮下气孔的原因？
答：①钢液表面金属与H2O【气】作用生成FeO、H。H一部分通过铸型逸走，一部分向钢水中扩散，使表层钢液中H富集。【Fe】+H2O---.>FeO+2【H】
②凝固时，钢液中的H在固—液界面处形成H的偏析，使界面浓度大大提高。
③当钢中含有较多的FeO时，则在皮下与H反应形成H2O【气】。【FeO】+2【H】——〉Fe+H2O【气】.水不溶于金属,它依附在树枝晶粒上,形成气泡核心.
④凝固过程中析出的H和界面侵入的H向气泡核心集中,使气泡长大.
14为何球铁件、铸钢件易产生N皮下气孔，而灰铸铁不易产生？
答：①球铁中的Mg可以加速NH3的分解。球铁糊状凝固，表层往往很长时间不能凝固，当铸型透气性不足时，气体会穿透铁水表层而侵入铸件
②温度越高NH3越易分解。铸钢浇注温度达1600℃，易加速NH3的分解，使铸件形成N皮下气孔。
③灰铸铁中没有Mg，它是逐层凝固，表层往往很短时间凝固，气体不易穿透铁水表层侵入铸件；灰铸铁浇注温度较低。
15试述机械粘砂的形成机理和防止措施
当P金+P腔>P气—P毛时 P毛=2ζCOSθ/r 金属液渗入砂型孔隙中，铸件凝固后将砂粒机械地包连在表面上，造成机械粘砂。且铸件表面处于液态状态时间越长，金属液渗入到型壁深度越大，粘砂越严重。
措施：1）单一砂、面砂采用细砂；采用粗砂时，铸型表面应刷耐高温涂料。
2）用非石英质造型材料（蓄热系数、耐火度↑）。
3）提高砂型紧实度
4）湿型砂中加入渣油、煤粉
O 5）T浇C尽量低
16试述化学粘砂形成机理。并就粘砂层是否容易剥落进行讨论
钢、铁液浇入铸型后，与型中的空气、水蒸气作用形成FeO.
2Fe+O2→FeO Fe+H2O→FeO+H2 Fe+CO2→FeO+CO
OFeO熔点1370C，低于钢的凝固温度，并润湿石英砂和铁液，因而在毛细管压力作用
下FeO和Fe不断渗入到砂型孔隙中去，FeO并与石英砂和粘土起化学作用，形成液态低熔点化合物Fe2SiO4（橄榄石）
2FeO+SiO2→Fe2SiO4 Al2O3·SiO2+4Fe+O2→2Fe2SiO4+Al2O3
由于上述反应使砂粒被腐蚀，砂粒间空隙↑，更有利于金属液向型内渗入，使未反应的FeO继续再与砂粒反应。FeO2SiO4也润湿砂粒，易渗入砂粒间，将砂粒粘接成粘砂层。
由于粘砂层由金属氧化物和低熔点化合物组成。 当氧化物δ>δ临，即在氧化物中存在着正常的Fe3O4或Fe2O3层，粘砂层就可以沿着这些氧化物层从铸件上清除下来。 当低熔物冷凝后呈非晶玻璃体时，粘砂层易清除剥落下来。
20.何谓型砂的最适宜水分？简述水分对型砂性能和铸件质量的影响。
最适宜水分：使型砂所有性能达到符合要求的水分
水分低：A型砂太干，发脆，易破碎，起模困难
B表面强度低，铸件易产生冲砂，砂眼，多肉缺陷。
水分高：A型砂太湿，紧实不均匀 Ｂ可塑性、韧性好，但ζ湿压 低，砂型易变形。铸件易产生胀砂，跑火缺陷。 Ｃ薄壁处易产生气孔，浇不足；厚壁处易夹砂 Ｄ ζ干，ζ热过高。清砂困难；容让性差，易裂纹 Ｅ型砂易粘模，粘砂斗
22为何湿型砂透气性峰值时的水分比湿压强度峰值时的水分高？生产中最适宜水分应选择在何处？
开始，水逐渐增加时，粘土不断水化。一方面，粘土的粘结力不断提高，湿压强度不断增加；同时砂粒间的滑移阻力也在增加，因而透气性增加。另一方面，由于滑移阻力增加，使砂型的紧实阻力增加，导致湿压强度下降。
在a点之前，粘土水化而引起的强度升高比滑移阻力增加而引起的紧实阻力增加，湿压强度下降作用强，因而最终湿压强度是不断增加。
a、 b点之间，粘土还在不断水化，砂粒间的滑移阻力也还在不断增加，因而透气性仍在升
高。但此时粘土水化而引起的强度升高明显比滑移阻力增加而引起的紧实阻力增加，湿压强度下降的作用弱，因此最终湿压强度不断下降。
b点以后，出现自由水。湿压强度不断下降，冲样时水，粘土膜易进入孔隙间，因而透气性不断下降。
生产中最适宜水分应选择在透气性峰值处，此时湿压强度下降不多。
25高压造型的“水爆炸”现象对铸件质量有何影响？简述其产生的原因和机理。
“水爆炸”引起型壁移动，使铸件产生气孔、机械粘砂。
产生原因：压实压力过高而引起。
机理：p↑，孔隙度↓，透气能力↓，导热性↑。当液体金属在一定压力下渗入型壁孔隙时，金属液迅速凝固，堵塞孔隙，而此时砂粒间的水急剧气化并产生较大压力（称为“水爆炸”）。由于孔隙堵塞，致使气体突然侵入金属，于是金属产生一冲击波，压迫金属液进一步进入砂型。与此同时，小气泡相互合并、长大。气泡有可能通过型壁上其余孔隙逸出型外，但当金属液温度较低、凝固速度较快时，气泡有可能留在铸件内部。
26简述回用砂的特点并提出解决办法。
特点：1）、粉尘含量高，煤粉少，有效粘土低。
2）、鱼卵化现象
3）、旧砂团块化
4）、旧砂温度高
5）、旧砂中杂质（铁块、铁豆）多
解决办法：1）、旧砂进行处理 除尘、破碎过筛、降温、磁选
2）、补加新砂、粘土、煤粉
27何谓热砂？它对生产有何不良影响？请论述解决的途径和可能的措施。
热砂是指型砂的温度高于室温10℃.
砂温高： A、紧实率不易控制（水分易蒸发）
B、运输、起模困难（水蒸气冷凝造成），铸件Ra↑。
C、铸型表面易脱水，ζ表面↓，易形成冲砂、砂眼缺陷。
D、热砂中的水冷凝于冷铁、砂芯表面，铸件易产生气孔。
解决热砂措施: 自然通风冷却；人工冷却；增大砂铁比，减少砂周转次数；模板加热，减少温差。
30水玻璃的M、比重对铸造生产的影响？生产中如何选择？
答：在一定浓度范围内，M越高，硅酸阴离子的聚合度越高，粘结性越高，硬化速度越快。过高：硬化速度太快，型砂保存性差，溶胶凝聚的网状结构紊乱不齐，反而使型砂的硬化强度不高（由于混砂时已凝胶化，紧实时凝胶骨架被破坏）。
过低：聚合度低，粘结性低，型砂强度低。
M一定时，密度升高，含固量升高，硅酸溶胶增多，粘结性升高。过大：粘稠，混碾困难；硬化速度过快；水玻璃流动性下降，不利于造型，粘结强度反而下降。过小：含固量少，砂型强度低；水多，铸件易气孔。一般M高的，ρ低一些，以利于造型，稳定储藏。
32、CO2水玻璃砂存在什么问题？如何解决？
答：1）水玻璃的粘结性只发挥了一小部分（约10%），因而加入量较多6-7%
一方面，砂粒表层形成凝胶后，阻止CO2进一步渗透，因而强度没有充分发挥；若延长时间充分渗透，表层过吹，强度下降。另一方面，硅酸凝胶中仍包含大量未被蒸发的水。2）耗气量大，理论计算CO2是水玻璃的1/9，实际耗量为0.5-1.0。 3）硬化层不深，20-30mm。措施：A：短时间吹CO2，再吹热空气B：短时间吹CO2达到起模强度后，再烘干 C：采用液体硬化剂。
33简述CO2水玻璃砂型形成”白霜”的机理。它对铸件质量有何影响？如何防止？
答：白霜成分：NaHCO3，产生原因：H2O、 CO2过多引起的。 NaCO3+H2O-NaHCO3+NaOH NaOH+CO2-NaHCO3碳酸氢钠易随水向外迁移，使型表面出现类似霜的粉状物。水玻璃砂吹CO2后放置一段时间，有时在砂型表面出现一层白色粉状物，称之为白霜，使砂型ζ表降低，因而铸件易产生砂孔。粉化严重的砂型就要报废。防止措施：1.水玻璃的水分不宜过多（特别是雨季）2.CO2吹气时间不宜过长。避免吹气压力不足而延长吹气时间，使型表面层反应过度。3.硬化后不要放置太久，最好及时浇注，冬季更要注意（CO2在水中溶解度随温度降低而升高）4.型砂中加入1%的糖浆；刷涂料后进行表面烘干。
36合脂砂为何有蠕变性？如何改进？
合脂砂室温η大，流动性差，不易紧实；同时ζ湿压又低。砂芯在室温停放一段时间后，在自重作用下，砂粒之间相互滑移而使砂芯变形。湿态砂芯高度会逐渐↓，砂芯下部变粗，甚至砂芯开裂、倒塌。
烘干时，由室温到110℃。η↓↓，砂粒间滑移阻力↓↓，而此时未建立起ζ干促进了蠕变，蠕变更严重。
改进措施：A、控制η、合脂加入量（≯4%）B、提高ζ湿。C、加入芯骨，采用成型烘板、砂衬。D、紧实度上升。E、烘干时，高温入炉，使砂芯表面快速硬化。
37简述桐油砂的硬化机理及硬化反应条件。
硬化机理：氧化聚合反应
植物油中不饱和羟基中的C原子之间的双键被打开，空气中的氧进入双键部分与C原子结合成过氧化物。生成的过氧化物很不稳定，易于含有双键的其他分子发生聚合反应。生成物还含有双键，在氧作用下又转变为过氧化物，然后又与其他含有双键的分子继续进行聚合。经不断重叠地进行氧化聚合，使油从低分子逐渐转变成网状高分子化合物。
硬化反应条件：（1）、油分子必须含有双键。（2）、必须有氧参加。供氧越充分，硬化速度越快，硬化后的强度也越高。（3）、加热。
特种铸造
1、压力铸造中压铸压力P、充填速度V对铸件质量的影响？生产上如何选择？
充填速度过低：铸件轮廓不清晰，甚至铸件不能成形
过高：铸型内的气体难以排出，铸件易产生气孔;易粘膜；冲击型壁（芯），降 低压铸型的寿命。
压铸压力过低：铸件内部组织疏松；铸件轮廓不清晰。
过高：浪费动力消耗；降低压铸型的寿命。
厚壁及内部质量要求高的铸件，选择较低的充填速度、高的增压压力。
薄壁及表面质量要求高的铸件，选择高的充填速度、较高的压铸压力。
3试解释熔模铸造中用水玻璃型壳生产的铸件质量为何比硅酸乙脂水解液的差？工业上可采取哪些措施才能提高水玻璃型壳的铸件质量？
水玻璃涂料对熔模的润湿性不好。
水玻璃石英粉涂料对蜡基模料的湿润角为87°，对石英砂粒为83°。硅酸乙脂石英粉涂料对蜡基模料的润湿角为33°，对石英砂粒为110°。水玻璃石英粉涂料对石英砂粒的润湿能力大于对蜡基模料的润湿能力，使涂料层很多局部地方脱离熔模表面，于是在型壳内表面出现一些密集或单个小坑，而呈现凹凸不平痕迹，因此铸件表面粗糙。
水玻璃型壳在800℃时强度趋于零。
氧化钠与石英共晶点是793℃，,800℃~900℃焙烧时，型壳内出现液相，使型壳强度下降，ε提高。型壳易变形、开裂，铸件尺寸精度降低。
措施：1）熔模表面活化处理
2）涂料中加入一定量的耐火粘土。耐火粘土中有大量氧化铝，而氧化铝、氧化钠、石英的三元共晶点是1050℃，型壳在焙烧时不会有液相出现，高温下型壳的强度较高。
3) 用聚三氯化铝作硬化剂
4）脱模时，在水中加入1~3％的氯化铵或硼酸，使型壳中的氧化钠量下降。
5）用离子交换法将水玻璃中的钠离子交换掉。
4、简述离心铸造的凝固特点。
答：1）顺序凝固 铸件不易产生缩孔（松）、气孔。
一般γ晶粒>γ液。析出晶粒在离心力作用下移向外壁；冷的金属比重大，易向铸型外壁集中；铸件的散热主要通过型壁进行。这为铸件由外壁向内表面顺序凝固创造了有利条件，缩小了结晶前沿液、固两相共存区，减少铸件中形成缩孔、缩松的倾向。
但铸件比重偏析增加；当ρ先
2）增强补缩
由于重力系数G的作用，使液体金属质点都具有比普通铸造大得多的“活力”，液体金属能克服晶粒间的毛细管阻力而向前运动；且液体质点愈向外移动受到的离心力越大，克服阻力的能力也越大。从而增强了晶粒间的补缩能力，消除了微观缩孔。
3）细化晶粒
由于惯性作用，内层液体相对于外层液体有一速度差。当结晶时，结晶生长面上的金属液处于相对滑动状态，阻碍了枝晶的发展，细化了晶粒。但一段时间后，当内、外层相对滑动消失，细化晶粒的作用就停止。
5、简述离心铸造时液体金属中异相质点的径向运动对铸件质量的影响
答：1）气孔、杂质少。由于气孔、杂质物的上浮速度比重力场大G（几十）倍。
2）有利于顺序凝固，铸件不易产生缩孔（松）、气孔
一般γ晶粒>γ液。析出晶粒在离心力作用下移向外壁；冷的金属比重大，易向铸型外壁集中；铸件的散热主要通过型壁进行。以上三个方面的原因，为铸件由外壁向内表面顺序凝固创造了有利条件，缩小了结晶前沿液、固两相共存区，减少铸件中形成缩孔、缩松的倾向。
3）铸件比重偏析增加。例：铅青铜铸件外层易出现Pb集聚；铸钢、铸铁件内层易出现C、S偏析。
4）当ρ先
6、简述转速n对离心铸造的影响。
F=mω2R F与n2成正比
转速n过小：1）不利于补缩，不利于气体、夹杂物的上浮。铸件易产生气体、夹杂、缩孔。
2）卧式 由于mg> mω2R，因而出现“雨淋”现象。铸件易产生夹渣、起皮。
立式 旋转抛物线的顶点移至铸型内，得不到形状正确的铸件。
转速n过大：易形成纵向裂纹；晶粒粗大；不安全。
7、石蜡、硬脂酸模料有何特点？有何改进？
熔点低（50-60℃），制作方便，制模、脱模容易，复用性好，对涂料涂挂性好。
软化点低（30℃）强度低（6-7Kg/cm2）；收缩率较大；易发生皂化反应，恶化模料及铸件质量；硬脂酸价贵。
改进：1）加入添加剂 例如：聚乙烯、乙基纤维素、地蜡、川蜡、蜂蜡、褐煤蜡等。
2）取代硬脂酸。
9、金属型铸造易出现哪些缺陷？如何防止？
铸件：1）浇不足 措施：提高型温；提高浇注温度；采用保温涂料；局部采用砂块；浇道
比砂型铸造粗大、短。
气孔 措施：刷涂料；适当提高型温、浇注温度；设排气孔、排气塞。
应力、裂纹 措施：采用同时凝固原则；提高型温，使铸件温度场均匀；控制开裂、抽芯时间；用涂料（它有一定的退让性）；局部采用砂块。
白口 措施：CE.>=6%;降低铸件的冷却速度。
金属型： 外裂纹、网裂（龟裂）、变形。
措施：1金属型材料：ζb高、塑性好；λ大、ε小，弹性模数小；减少生长倾向。2金属型的结构：合理；ζ残小。3 涂料 4 铸型预热。5浇注工艺：降低T浇℃。
12、石蜡模料中加入硬脂酸的作用是什么？常用蜡基模料的石蜡、硬脂酸配比是多少？此模料有何特点？
加入硬脂酸，可使模料的软化点、流动性提高；由于硬脂酸带有极性基分子，能对涂料很好润湿，因而熔模的涂挂性增加。
配比为1:1.
熔点低（50-60℃），制作方便，制模、脱模容易，复用性好，对涂料涂挂性好。
软化点低（30℃）强度低（6-7Kg/cm2）；收缩率较大；易发生皂化反应，恶化模料及铸件质量；硬脂酸价贵。
铸造机械
18、说明热芯盒制芯、冷芯盒制芯及壳芯法制芯的异同点？
热芯盒制芯：有芯盒加热，多为电加热射芯时间很短，而砂芯固化时间较长。
冷芯盒制芯：采用射砂填砂吹气硬化射砂后通入二氧化硫及二氧化碳等气体实现化学硬化。 壳芯法制芯：将含有酚醛树脂的芯砂填入加热的芯盒中保持一定的时间靠近芯盒壁的树脂融化将沙粒粘结在一起，沿芯盒内壁形成一个一定厚度的塑性状态的壳层，将多余的砂芯倒出之后再继续加热一定时间，开启芯盒记得到所需要的芯子。
28、旧砂为何要进行磁选？为何要进行2~3次磁分离？
目的：防止砂处理设备、造型设备和模样等受到损坏；以保证型砂质量.
第一次在落砂后进行。此时砂温高，分离效果不理想。需进行2~3次磁分离 29为什么要进行旧砂冷却？冷却旧砂的方法有哪些？
旧砂温度高，会使型砂水分难于控制，型砂质量↓，铸件废品↑；料斗挂料，起模困难。 冷却回用砂方法：提高砂铁比；设置冷却装置，采用冷却提升机，双盘搅拌冷却机