1. 砂型铸造对铸件结构设计有什么要求
砂型铸造对铸件结构设计有什么要求
答：砂型造型铸件设计，不仅要考虑工作功能和力学性能的要求，还必须考虑合金铸造性能、铸造工艺对铸件结构的要求。铸件结构设计是否合理，对铸件质量、生产率和制造成本都有很大影响。铸件的结构，假如不能满意合金铸造性能的要求，将可能产生浇不到、冷隔、缩孔、缩松、气孔、裂纹和变形等缺陷。
流动性好的合金，充型能力强，铸造时就不易产生浇不到、冷隔等缺陷，而且能铸出铸件的最小壁厚也小。不同的合金，在一定的铸造条件下能铸出的最小壁厚也不同。设计铸件的壁厚时，一定要大寸：该合金的“最小答应壁厚”，以保证铸件质量。铸件的“最小允许壁厚“主要取决于合金种类、铸造方法和铸件的大小等。表5—1为铸件最小允许壁厚值。但是，铸件壁也不宜太厚。厚壁铸件晶粒粗大，组织疏松，易产生缩孔和缩松，力学性能下降。铸件艰载能力并不是随截面积增大成比例地增加。设计过厚的铸件壁，将会造成金属浪费。为了提高铸件承载能力而不增加壁厚，铸件的结构设计应选用合理的截面形状。
此外，铸件内部的筋或壁，散热条件比外壁差，冷却速度慢。为防止内壁的晶粒变粗和产生内应力，一般内壁的厚度应小于外壁。表5—2为铸铁件外壁、内壁和加强筋的最大临界壁厚。铸件各部分壁厚若相差过大，厚壁处会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时在热节处易形成缩孔、缩松等缺陷。此外，各部分冷却速度不同，易形成热应力，致使铸件薄壁与厚壁连接处产生裂纹。因此在设计铸件时，应尽可能使壁厚均匀，以防止上述缺陷产生。
检查铸件壁厚是否均匀时，应将铸件的加工余量考虑在内。如果零件图上各处壁厚是均匀的，加上加工余量后，加工面上的铸造厚度将增加，铸件热节却很大。
2. 气缸套的结构形式是什么
气缸复内表面由于受高温高压燃气的制作用并与高速运动的活塞接触而极易磨损。为提高气缸的耐磨性和延长气缸的使用寿命而又有不同的气缸结构形式和表面处理方法。气缸结构形式有三种：无气缸套式、干气缸套式、湿气缸套式。
无气缸套式机体即不镶嵌任何气缸套的机体，在机体上直接加工出气缸，优点是可以缩短气缸中心距，使机体尺寸和质量减小。但成本较高。
干式气缸套不与冷却液接触，壁厚为2~3mm，外表面和气缸套座孔内表面均须精加工，以保证必要的位型精度和便于拆装。优点是机体刚度大，气缸中心距小，质量轻，加工工艺简单。缺点是传热较差，温度分布不均匀，容易发生局部形变。
湿式气缸套外壁与冷却液直接接触，壁厚5~8mm，利用上下定位环带实现径向定位，轴向定位靠气缸套上部凸缘与机体顶部相应的支承面配合实现。湿式气缸套的优点是机体上没有密封水套，容易铸造，传热好，温度分布比较均匀，修理方便，不必将发动机从汽车上拆下就可更换气缸套。缺点是机体刚度差，容易漏水。
3. 单铸式气缸套的优缺点
单铸式气缸套又分为干式和湿式两种。
一、干式气缸套：
1、优点：版外壁不直接与冷却水权接触；壁厚较薄（1mm-3mm）；与刚体承孔过盈配合；不易漏水漏气；强度和硬度大。
2、缺点：干式气缸套的强度和刚度都较好，但内外表面都要精加工，工艺复杂散热不良，而且拆装不方便。
二、湿式气缸套：
1、优点：湿式气缸套散热性能好，冷却均匀，通常只需要加工内表面，拆装比较方便。
2、缺点：容易漏水，通常下部安装有1~3道橡胶密封圈。
4. 传播修造
1 工艺过程 定义:在生产过程中，按一定顺序逐步改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机加工)、位置(装配)和性质(热处理及表面处理)，使其成为成品或半成品的这部分主要过程。工艺过程划分铸造、锻造、机械加工、热处理、装配等工艺过程。
2 机械加工工艺过程组成工序、工位、安装（定位和夹紧）、工步、走刀
3 安装与工位 安装:指在同一工序中，工件在机床或夹具中经一次装夹后所完成的那部分加工过程 工位：加工中采用转位（或移位夹具）回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上相对刀具所完成的那部分加工过程
4加工精度 零件加工以后的几何参数(尺寸、形状和位置)与理想零件的几何参数相符合程度
5加工误差包括:加工原理误差、工艺系统静误差、工艺系统动误差、度量误差、调整误差、工件安装误差。
6工艺系统:由机床、夹具、工件所组成的系统
工艺系统静刚度：工艺系统在静载荷作用下，会产生静变形，静力与静力作用下产生变形的比值
8经济精度 一种加工方法只有在一定精度范围内才是经济的，此一定范围的精度即为这种加工方法的经济精度
9系统误差 当连续加工一批零件时，这类误差的大小和方向保持不变或是按一定规律变化
10随机误差 加工一批零件中，这类误差的大小和方向是不规律地变化
11使公差δ和△随（6σ）之间有足够大的比值，这个比值Cp称为”工艺能力系数”。
12表面质量对零件使用性能的影响 a表面粗糙度对零件耐磨性的影响b表面质量对零件耐腐蚀性的影响（电化学 化学 应力）c表面质量对零件强度的影响d表面质量对配合精度的影响e降低表面粗糙度课可提高密封性减少泄漏
12强迫振动 由外界周期性干扰力的作用而引起的振动 特点① 在外界干扰力(周期性)作用下产生，振动本身并不引起干扰力的变化② 强迫振动频率与干扰力的频率相同或是它的倍数③幅值大小很大程度上取决于干扰力的频率与系统固有频率的比值，干扰力越大振幅越大
13自激振动 没有周期性干扰力作用下的稳定振动 特点①自激振动频率取决于机床加工系统的固有特征②自激振动是一种不衰减振动③自振能否产生以及振幅大小，决定于每一振动周期内系统所获得的能量与所消耗的对比情况。④自振形成与持续是由于过程本身产生的激振和反馈作用
14再生颤振条件1重叠切削2和振动频率与工件转速的比值有关
15工艺规程 用文件规定下来的工艺过程 其作用1组织生产的指导件文件2生产准备工作的依据3新建和扩建加工车间时，计算所需设备种类和数量
16工艺路线拟定 确定装夹方式，选择定位基准，确定各表面的加工方法和划分加工阶段；合理安排各表面加工顺序，决定工序集中或分散程度
17基准指决定零件上被研究的面、线或点位置所依据的面、线、点 基准在生产中的用途分为设计基准（图纸中使用）和工艺基准（零件加工测量和装配中使用
工艺基准包括工序基准 定位基准 装配基准 测量基准
18工序集中指加工集中在少数几道工序里完成，每道工序所包含的加工内容较多 优点减少工件装夹次数和机床的数量
工序分散指加工分得细、工序多、工艺路线长，每工序所包含的加工内容较少
19加工余量：加工前后尺寸之差 工序余量指某一工序加工前后尺寸之差 基本余量即基本尺寸之差
20夹具主要作用 1保证加工精度、降低工人技术等级2提高劳动生产率、降低生产成本3扩大机床工艺范围，实现一机多用4减轻工人劳动强度
21夹具类型1通常夹具2专用夹具3可调夹具4组合夹具5随行夹具
22夹具的组成 1定位元件2夹紧机构3夹具体4其它元件及装置
23 工件定位指工件在加工前相对于机床和刀具占有正确的加工位置，
完全定位指工件的六个不定度全部被限制。不完全定位指根据要求工件不需要限制全部的不定度 欠定位：指工件定位时，支承点所限制的不定度数目少于工件的工序加工要求必须限制的不定度数目。过定位指工件上的某一个不定度被几个点支承重复限制的现象
24工件夹紧和夹紧机构的原则 保证夹紧可靠 夹紧力合适 夹紧机构简单提高效率
夹紧力三要素 作用点 方向 大小 夹紧的要求 保证夹紧可靠 夹紧力合适 夹紧机构简单紧凑 操作安全省力
夹具的主要作用1保证加工精度降低工人技术等级2提高劳动生产率 降低生产成本3扩大机床工艺范围 4减轻工人劳动强度
25车床和圆磨床夹具一般用于加工回转件，所以大部分是定心夹具
铣床夹具要求夹紧力大，夹具各部分元件有足够的强度与刚度。 一般设有定位槽（保证相对位置要求），对刀装置目的是快速调整道具相对于工件加工表面的位置
26装配根据规定的技术要求，将零件组合成组件和部件，并进一步将它们组合成机器的过程 基本内容：装配、调整、检验、试验、油漆和包装
27装配精度包括尺寸精度 位置精度 相对运动精度 接触精度
28保证装配精度方法 互换法 分组法 选择装配法 修配法 调整法
1互换法 特点装配容易、工人技术水平要求不高，装配生产率高，装配时间定额稳定，易于组织装配流水线生产，企业间协作、维修与备品问题也易于解决多用于精度要求不高的少环数尺寸链2分组装配法 特点一般可用于组成环公差都相等的装配链，分组数不宜太多，否则增加检验工时与费用3修配法 特点高的装配精度，但增加一道修配工序，要求技术熟练工人，修配时间难定，且不易保证装配流水线生产要求，用于单件、成批、组成环较多，装配精度又高4调整法多用于中小批和单件生产
29轴系理论中线的确定方法有 拉线法 光学仪器法
30曲轴扭转变形应测量曲柄的臂距差来判断
31机械加工修复法主要有 修理尺寸法 尺寸选配法 附加零件法 局部更换法
32热喷涂层的结合机理包括 机械结合 物理结合 化学或显微结合
33电弧喷涂的主要特点 热效率高 生产率高 喷涂成本低 结合强度高 可以制备假合金涂层
修理部分
故障 任何产品凡不能完成其规定功能或其性能指标恶化至规定标准外的一切现象均称为故障，对不可修复产品则称为失效。
故障原因：本质故障 从属故障 误用故障
严重性：致命故障 严重故障 一般故障 轻度故障
1 磨损按其磨损机理分为粘着磨损 磨粒磨损 表面疲劳磨损 腐蚀磨损 微动磨损
船舶主辅机的缸套与活塞环之间存在粘着 磨粒和腐蚀 曲轴与轴承存在粘着和疲劳 气缸套零件的气门座与气门之间存在磨粒 腐蚀 疲劳和微动 等
2 磨粒磨损的影响因素有材料的硬度 显微组织 加工硬化 材料的断裂韧性 弹性模量 磨粒硬度和粒度
3表面疲劳磨损影响因素有冶金质量 热处理组织 表面状态 表面粗糙度 润滑油的粘度
4磁粉探伤特点 1磁粉探伤只适用于铁磁性工件2磁粉探伤只能检查出工件的表面及近表面存在的缺陷3磁粉探伤只能检查出与磁力线垂直或成一定角度的缺陷
荧光探伤适用于表面裂纹2适用于金属和非金属3灵敏度高
颜色探伤适用于金属或非金属的与表面相同的裂纹2操作简单3灵敏度高
超声波探伤可检查金属和非金属材料2可探零件内部缺陷3速度快穿透力强 灵敏度高效果好4设备轻巧操作方便成本低对人体无害
射线探伤1适用于内部探伤能检查金属和非金属2灵敏度高3缺陷位置形状大小可直接看出4穿透力强但操作复杂对人体有害
纵向磁化适用于检查零件圆周方向和垂直与轴线或与轴线成一定角度的缺陷
周向磁化适用于检查轴向的缺陷 综合磁化适用于检查零件上任何方向的缺陷
5 修理尺寸法是将零件的损伤工作表面进行机械加工，消除损伤缺陷，使零件的原始尺寸改变为另一尺寸 －修理尺寸, 以恢复它们的正确几何形状
6尺寸选配法是将磨损后的相配合的零件，先分别进行机械加工，使其具有正确的几何形状，然后根据配合要求进行选配
7环氧树脂粘结剂 特点1粘结力极强2耐腐蚀性能好3耐热性低 适用于需要高的粘结强度，使用温度不高的场合
无机粘结剂 特点1耐高温2有较强的粘结力3适用于金属特别是碳钢的粘结不适用与非金属4适用于不需拆卸紧固套接件5不耐强酸强碱和氨水 适用于需要粘结强度较低温度高的场合
8松孔镀铬是耐磨铬镀的一种特殊形式 它的表面经过松孔处理而形成许多点状或网状的沟纹 可储存润滑油 改善零件表面抗粘着磨损特性
松孔镀铬层形成的方法包括机械松孔及电化学松孔 其中电化学松孔有网膜电化学松孔，内应力电化学松孔及周期换向松孔镀铬层
9气缸盖裂纹产生的主要原因 热负荷过高,形成过大的残余拉应力 其他方面设计、结构方面 材料 加工工艺 装配工艺 操作管理方面等
裂纹修理方法1.波浪键扣合法2螺钉密封法3无机粘结剂或金属补漏剂粘结4焊补法
5镶套法6复板法
10 气门座的损伤 常见有磨损 烧蚀 凹痕 裂纹
11气缸套的磨损种类1磨料磨损2腐蚀磨损3粘着磨损/
12热喷涂 结构特征：1图层层状结构，有大量相互平行的碟形粒子相互粘结而成2图层的多孔结构，粒子碰撞、变形和冷凝等过程的时间极短3涂层中氧化物夹杂，其数量取决与热源，材料和喷涂条件4涂层的各向导性，层状结构——各项异性5涂层残余应力，涂层中存在残余应力。
图层空隙率对对图层实用性能的影响：1对于防腐涂层，空隙率的存在会使腐蚀介质作用于机体表面，使机体产生腐蚀，并导致涂层脱落2对于耐磨图层，空隙率具有储油作用，能改善图层的抹茶磨损特性，特别是改善图层抗粘着磨损性能3对于忒长图层，适当的空隙率能提高涂层抗热循环性能。
减小涂层空隙率的措施：1采用封孔处理2涂层重熔处理3采用HVOF及爆炸喷涂方法4有话喷涂工艺参数
12 拉缸 拉缸是活塞环或活塞与缸套的某些部位因局部地区润滑油膜破坏，使摩擦表面直接接触，产生高温，熔融、而发生粘着、撕裂；再粘着、再撕裂……的粘着磨损现象叫拉缸。严重时会咬死
根本原因是油膜破坏油膜破坏的原因是供油不良或接触应力过大和气缸窜气而破坏了油膜。 1磨合阶段没按试车大纲进行2气缸套表面粗糙度不恰当3活塞安装不正或歪斜使活塞环与缸套过度磨损并产生过热4气缸套、活塞组件的间隙过大或过小5气缸套变形6活塞环折断7气缸润滑油供应不足或中断8冷却水（油）供应不足或中断9操作管理不当
防止拉缸的措施 1磨合阶段严格按照试车大纲试车2保证零件的加工质量和柴油机的装配质量3选择合理的加工方法a衍磨加工b激光加工c振动加工4提高缸套和活塞环摩擦表面的抗粘着能力（气缸套活塞环松孔镀铬 活塞环喷合金）5改进环的结构形状6正确地维护管理
13决定曲轴轴颈修理的依据 首先对曲轴轴颈进行测量和检查 如果轴颈有椭圆度误差圆柱度误差 擦伤 划痕 腐蚀和凸台 则需要对曲轴轴颈进行修理
修理工艺的选择 1擦伤、划痕、腐蚀和凸台的修理 （轻微的划痕 严重的划痕）2椭圆形、圆锥形的修理（机械加工主轴颈 就地机械加工）3)轴颈最小直径的修复（按规范规定公式计算轴颈最小直径 按镀铬镀铁热喷涂堆焊的修复方法进行修复）
14 气门座磨损原因由于气门座受
气门座损坏后可采用的修理方法有 1手工研磨对损伤不严重凹痕小的情况2 铰削+手工研磨对凹痕严重变形磨损较大情况3堆焊对磨损较严重的情况4热喷熔对裂纹凹痕较深磨损较严重的情况5镶套修理对凹痕较深或有裂纹的情况
15热喷涂涂层的结构特征 1涂层层状结构由大量相互平行的蝶形粒子互相粘结而成2涂层的多孔结构3涂层中氧化物夹杂4涂层的各向导性5涂层残余应力
减少空隙率的措施1采用封孔处理2涂层重熔处理3采用HVOF及爆炸喷涂4优化喷涂工艺参数
16生产过程与工艺过程的含义及两者的组成部分有哪些
机械的生产过程是指机械从原料开始直到制成机械产品之间的各个相互联系的劳动过程的总和 它包括毛坯制造 零件的加工热处理 机械的装配及检验 油漆包装过程等直接生产过程 还包括原材料的运输和保管以及设置工艺装备的制造维修等生产技术准备工作
工艺过程是生产过程的重要组成部分 包括直接改变工件的形状 尺寸 位置和材料性质使其成为预期产品的过程 机械加工工艺过程一般由工序 安装或工位工步走刀等组成
出现马鞍型 导轨弯曲 工件刚度好 床头与床尾刚度小
出现鼓型 导轨弯曲 工件刚度小 床头和床尾刚度好
17气缸套毛坯为砂型铸造，壁厚不均匀时，其粗基准应选内腔 以它定位来加工外圆面，再以外圆面定位来加工内腔看这样可保证气缸套的内腔加工余量均与，使用中气缸套表面性能基本相同 磨损均匀。
18曲轴弯曲的主要原因由于各主轴承轴线的同轴度受到破坏导致曲轴局部温度高 产生塑性变形 刚性较差的大中型曲轴在拆卸安装过程中起吊不当或与其它物体相撞 或柴油机各缸负荷相差较大 并长期运转或超负荷工作以及定时不对等都会引起曲轴弯曲
曲轴弯曲的校直方法 加热校直法
19曲轴裂纹产生的主要原因是疲劳破坏 它是由弯曲扭曲或两者合成的交变应力所引起的，而弯曲应力是两者中主要因素
修理方法要取决于裂纹的长度与深度 首先进行探伤检查 如果裂纹深度较浅 经强度校核不影响曲轴的使用 将裂纹凿去即可 裂纹较深较长可考虑焊补法修理
5. 关于砂型铸造的问题
砂型铸件的表面缺陷
1.1 机械粘砂和化学粘砂
砂型铸件表面的机械粘砂是金属液直接钻入砂型砂粒间孔隙，靠金属的包围和钩连作用与砂粒连结在一起，没有发生化学反应。产生化学粘砂的原因是高温金属液可能被氧化而生成金属氧化物，主要产物是氧化亚铁FeO，其熔点为1370℃。FeO与型砂的SiO2起化学反应生成硅酸亚铁（即铁橄榄石FeO•SiO2），化学反应如下：
SiO2 + 2FeO 2FeO•SiO2
硅酸亚铁的熔点极低，仅有1220℃，因此流动性很好，即使铸件表面已有凝固壳，新生成的硅酸亚铁仍呈液态，易于渗透入砂型孔隙中。凝结后的硅酸亚铁对铸件和型砂都有极强的粘结性，能够将型砂牢固粘附在铸件表面上而成个化学粘砂。
用湿型砂生产铸铁件一般只形成机械粘砂，而不会形成化学粘砂。这是因为铁液中含有多量碳，不会产生大量氧化铁等金属氧化物。砂型中又含有相当多的煤粉，浇注时产生的还原性气氛能防止金属氧化物。原砂的SiO2含量较低也不是湿型铸铁件形成化学粘砂的必然条件。研究结果表明，使用SiO2含量只有82%左右的黄河风积砂，用湿型生产铸铁件并未发现有化学粘砂。
凭肉眼区别两种粘砂是比较困难的，通常可用以下方法区分：
⑴显微观查：从粘砂层上敲取一小块，用液体树脂固定并磨制成试样，用金相显微镜观察。如果是机械粘砂，可以清楚看到单个砂粒夹在金属之中。渗入的金属与砂粒间有明显的分界线，不存在任何化学反应产物。渗入的金属金相组识与铸件本体的金相组织一致（见图2）。如果是化学粘砂，则可以看见在粘砂层中有新生相将铸件和砂粒粘连（见图3）。
⑵电测：机械粘砂中连结物是金属，具有良好的导电能力。将万用电表的旋钮开到电阻测定档，用一个电极接触铸件，另一电极接触粘砂部位。如果电阻接近为零，表明粘砂是金属包裹砂粒形成的机械粘砂。如果显示有巨大电阻，表明粘砂部位已经形成不导电的硅酸亚铁，属于化学粘砂。
⑶化学鉴别：用扁铲凿下一小块粘砂块，浸入盛有浓盐酸的试管中。如果缓慢发生气泡，一夜之后液体颜色由无色透明变为棕红色。反应终了时粘砂块消失，试管底部留下少数单个砂粒，说明是机械粘砂，铁质部分已被盐酸溶解成为氯化铁。化学反应式为：
2Fe + 6HCl 2FeCl3 +3H2↑
如果是化学粘砂，则气泡产生很少，酸液也没有明显的变化。最后的残留物是多孔性团絮状物质。
1.1.1 各种因素对机械粘砂的影响
实际生产经验表明，湿型铸件的重量一般不超过一、二百千克，壁厚大多不超过50mm，型砂中水分引起激冷效应使铸件外壳较快冷却和凝固，对型砂的加热作用并不过分严重。虽然铸铁用原砂中除了含有石英（熔点1715℃）以外，还含有相当数量熔点较低的长石（熔点1170～1550℃）、云母（熔点1150～1400℃）及其它矿物质，但同时铸铁湿型砂中含有的煤粉抑制了氧化铁的生成，因而不致引起化学反应。生产经验表明，湿型铸钢件一般也都是机械粘砂，而不是化学粘砂。这是因为湿型铸钢件都不是厚大铸件，而且所用硅砂含SiO2较高，铸件对型砂的热作用并不严重，不产生明显多的铁橄榄石。
以下将分别讨论铸件产生机械粘砂的各种影响因素：
1.1.1.1 砂型紧实程度
手工造型和震压造型的紧实程度如果较低，则砂型表面的砂粒比较疏松，砂型型腔的坑凹处和拐角处局部也都更容易出现疏松。如金属液钻入砂粒之间孔隙不深，将使铸件表面显得粗糙；钻入较深和包裹砂粒则形成机械粘砂。造型工人可以采取手指塞紧、用冲锤的尖头冲紧砂型局部。高生产率的高密度造型是否有局部疏松，则取决于型砂流动性如何，因而很多工厂尽量降低型砂紧实率来提高型砂的流动性。在填砂和压实过程中采用微震提高砂型紧实程度是十分有效的。此外，也取决于紧实装置设定液压或气压的高低。图4为一灰铁汽车铸件出现机械粘砂，使用进口静压造型机，一箱两件。但液压系统的压力调节不适当，砂箱的压实比压较低；而且两件之间和与砂箱的吃砂量仅有25mm左右。砂型平面硬度只有50～60，边缘侧面硬度不足40。
1.1.1.2 型砂的粒度和透气性
湿型的砂粒粗细一方面要保证浇注后排气通畅，另一方面湿型砂的透气能力又不可太高，以免金属液容易渗透入砂粒之间孔隙中。手工造型生产小件的砂型上扎有较多排气孔，而且往往采用面砂，砂粒可以细些，面砂透气率40～60大约已然合适。机器造型湿型单一砂的型砂粒度大致在70/140目，透气率大多在60～90的范围内。高密度砂型比较密实，则要求型砂有较高透气能力。粒度大多在50/140或140/50目，透气率较多集中在100～140。很多工厂的砂芯用原砂粒度比型砂粒度粗，例如汽车发动机缸体砂芯用原砂粒度为50/100目，长期生产会有大量芯砂混入型砂而使型砂粒度变粗。以致有些工厂的型砂透气率高达160以上，甚至达到200左右。除非在砂型表面喷涂料，否则铸件表面变得粗糙，甚至可能有局部机械粘砂。美国有一工厂在混制湿型砂时加入100、140目两筛细粒新砂5％来纠正型砂变粗现象，使型砂粒度维持在50/140的四筛分布。
1.1.1.3 金属液压力
金属液压力越高，机械粘砂就越严重。因此，高大铸件的底部比较容易形成机械粘砂。
1.1.1.4 浇注温度和铸件壁厚
金属液温度高，流动性好，就容易渗入砂粒之间孔隙而产生机械粘砂。但从避免铸件产生气孔、冷隔等缺陷考虑，浇注温度不可任意降低。生产复杂薄壁铸件时尤需较高浇注温度。
1.1.1.5 砂型涂料
生产重量较大的湿型铸件，可以向砂型的型腔喷刷醇基涂料，点燃后即可下芯与合型。一般上型可以不喷涂料，因为所受金属液压头比下型小。喷涂料的另一优点是提高了砂型表面耐冲刷能力。但是湿型用涂料的配方不同于砂芯用涂料，其强度不可太高，必须与砂型强度匹配，否则可能使涂层开裂翘皮，并使铸件产生夹砂缺陷。对内腔要求不高的一般铸铁的湿砂型中如果有树脂芯或油砂芯，为了防止金属液钻入砂芯，可以在硬化后的砂芯表面局部容易渗透金属液处，涂抹用机油或其他粘结剂加石墨粉、石英粉或其它耐火粉料调制的涂料膏，凉干后即可下芯。当生产内腔清洁度和光洁度要求很高的铸铁件（如内燃机缸盖、机体、液压系统阀件等）时，必须对砂芯采取整体浸或浇涂料而后表面烘干。手工生产铸铁件时，常用软毛刷将土石墨粉细心涂刷在湿砂型和砂芯表面上。也有的喷土石墨与水混合液，晾干后即可浇注。石墨粉可以填塞孔隙，又不被铁液润湿，铁液难以钻入砂粒之间。美国Caterpillar铸造工厂用高压造型大量生产工程机械大型发动机汽缸体，其克服机械粘砂的措施是靠对上、下砂型全面自动喷水基涂料。然后用大火焰喷枪自动喷烤，使涂层和砂型表层干燥。这种表面烘干的型砂所用膨润土、煤粉等材料的品种和加入量，以及型砂性能控制均不同于普通湿型砂。
1.1.1.6 型砂的煤粉量
湿型铸铁件防止粘砂和改善表面光洁程度最主要的型砂加入物是煤粉。但是市售煤粉良莠不齐。一般生产中等大小铸铁件型砂中有效煤粉量可能在3.5~7.0%，主要取决于煤粉品质和对铸态表面的要求不同。为了排除煤粉品质的影响，可以只用1g型砂在900℃的发气量代表有效煤粉含量。例如普通机器造型的型砂发气量可以在20~26mL/g之间，高宻度造型的型砂发气可以是16~22mL/g范围内。国外常用测定灼减量方法估计型砂中煤粉含量是否足够多。例如有些工厂要求型砂灼减量在3.0~5.0%。在实际生产中可以观看铸件的外表形貌就可以查觉出型砂所含有效煤粉量是否合适。如果铸件表面毛糙，而型砂的透气率和砂型紧实程度都无不妥之处，可能有效煤粉不足或者煤粉品质不良。如果铸件表面有明显的蓝色，但较为粗糙，可能有效煤粉量已够，而型砂透气性偏高，或砂型紧实程度不够。
目前我国有多种煤粉代用品商品供应。其中淀粉材料的抗粘砂效果与优质煤粉基本相当。但只适合用来生产灰铁铸件，如用于生产球铁件有可能产生皮下气孔缺陷，因为不能产生足够还原性气氛。还有些“煤粉代用品”商品，其真实的具体配方不详，使用效果也有很大差异。用户应当靠浇注试验来判断其实际抗粘砂效果。可用同样的原砂（不可用旧砂，以免干扰试验结果）和膨润土、水，再分别加入不同抗粘砂材料混制型砂。应设法保持型砂透气率相同或接近，造型硬度相同，浇注温度相同。比较铸件表面光洁程度，然后即可做出选用决定。
国外生产抗粘砂商品主要有两类：①增效煤粉（高效煤粉）：在煤粉中加入20～40％高软化点石油沥青，使其光亮碳含量提高到12～20％，抗粘砂能力大为提高。现在我国也有几家公司供应增效煤粉。②混合附加物：是优质膨润土与优质煤粉的混合物，也可再根据需要加入淀粉、木粉等材料。大型铸造工厂一条生产线中的产品特征接近，膨润土与煤粉的比例不需经常改变。采用混合附加物易于控制管理，设备简化。配方由供需双方的工程师根据铸件生产条件共同制定。用散装罐车运送到车间，气力输送进材料罐。用户混砂时只加一种附加物即可。
单一砂混砂时煤粉的补加量首先取决于煤粉本身的品质优劣如何，同时也受砂/铁比、铸件厚度、浇注温度、冷却时间、清理方法、对铸件表面光洁度具体要求等等因素的影响。德国有些工厂表示煤粉补加量的单位为每100kg铁水和每1％光亮碳形成物（即有效煤粉）的煤粉补加量kg。例如Mettmann铸造工厂统计生产中光亮碳形成物（煤粉）补加量在0.14～0.27kg / 1%光亮碳形成物 / 100kg铁。德国南方化学公司的实例中砂/铁比为10:1，浇注每吨铁的ECOSIL煤粉消耗量18kg / t Fe。即浇注每吨铁水用10吨型砂，型砂中补加18kg ECOSIL煤粉，折合混砂时煤粉补加量为0.18％，如果按照我国大多数工厂砂/铁比6:1左右，则ECOSIL煤粉混砂加入量应为0.30％。根据铸造手册“造型材料”（第2版103～104页）介绍，我国东风汽车公司、一汽铸造有限公司、中国一拖集团公司、上海汽车发动机公司和南京泰克西铸铁有限公司的高密度造型线湿型单一砂配方14种。混砂时煤粉加入量最高者3～4％，最低者0.3～0.5％。另外一汽、泰克西、上海发动机厂的震击造型单一砂4种。混砂煤粉加入量最高者3～5％，最低者1～1.25％。上述我国工厂中大多数的煤粉补加量绝大多数的煤粉补加量高的原因在于这些工厂所用煤粉品质低。笔者由近几年我国个别工厂使用优质煤粉和增效煤粉的经验表明，一般湿型铸铁件单一砂的混砂煤粉补加量在0.15～0.3％之间，个别厚大件为0.5％。抚顺某厂的气冲线砂铁比平均为11:1，同一车间内的挤压线砂铁比平均为7.5:1，两条线共用砂处理系统混砂的增效煤粉加入量仅为0.08～0.12％。由此可见，即使优质和增效煤粉价格稍高（不到普通煤粉的两倍），但消耗量仅为普通煤粉的几分之一。使用后不仅生产成本大幅度下降，还节省了贮存和运输费用。而且型砂中含泥量、含水量、大幅度下降，韧性、透气率、起模性得到提高。不但铸件表面光洁，而且气孔、砂孔等缺陷必然明显减少。
1.2 爆炸粘砂
在机械化铸造工厂的浇注流水线上，经常看到浇注后，几乎每一个砂箱与小车台面之间都会发生爆炸，这并不会发生铸件缺陷。但是有时偶尔还可以看到另一种在型腔内部发生能够引起铸件表面粘砂的爆炸，称为爆炸粘砂。高密度造型的铸件可能会出现这种爆炸粘砂缺陷，与通常机械粘砂出现在浇注位置的下表面和热节处不同，爆炸粘砂大多发生在铸件浇注位置的上表面。爆炸产生原因是开始浇注时砂型的水分蒸发凝聚在温度较低的型腔上表面，当金属液面上升与型腔上表面接触时水分骤然蒸发而发生爆炸，产生的巨大气体压力迫使金属液钻入砂型表面而成粘砂。有时爆炸相当猛烈，金属液甚至从冒口喷出直冲房顶。型砂含水量和紧实率高、含煤粉量高、砂型硬度高、通气条件不良和浇注速度过快时较易发生爆炸粘砂。
1.3 热粘砂
热粘砂是比较少见的粘砂。有以下几种现象：
⑴铸铁件湿型砂用原砂的SiO2含量较低，例如是黄河风积砂和一些当地河砂或山砂的SiO2含量只有80％左右，原砂本身的烧结温度较低。浇注厚大件时，铸件表面被一厚层砂包裹。如果型砂中含有充分的煤粉，烧结砂层容易脱落被清理掉，不出现机械粘砂。
⑵河北省有一家用挤压造型机生产灰铸铁汽车件工厂，平日铸件落砂后大部分表面都能显露出来，经过短时间抛丸清理后铸件表面相当清洁。但是有一次突然发现铸件落砂后表面被一层砂子包裹。铸件抛丸清理后能够较容易地露出表面，表明铁液并未钻入砂型中，不属于机械粘砂。所出现的异常现象属于“热粘砂”缺陷。产生原因不会是原砂二氧化硅降低，因为该厂一直使用品质稳定的内蒙砂。铁液浇注温度也未过高。怀疑是膨润土公司处理活化膨润土时加入碳酸钠配料量过高引起的。碳酸钠本身是冶金用熔剂，能够降低硅砂和膨润土的烧结点和熔点而引起热粘砂。
6. 气缸套的气缸套结构形式
气缸内表面由于受高温高压燃气的作用并与高速运动的活塞接触而极易磨损。为提版高气缸的耐磨性和权延长气缸的使用寿命而又有不同的气缸结构形式和表面处理方法。气缸结构形式有三种：无气缸套式、干气缸套式、湿气缸套式。
无气缸套式机体即不镶嵌任何气缸套的机体，在机体上直接加工出气缸，优点是可以缩短气缸中心距，使机体尺寸和质量减小。但成本较高。
干式气缸套不与冷却液接触，壁厚为2~3mm，外表面和气缸套座孔内表面均须精加工，以保证必要的位型精度和便于拆装。优点是机体刚度大，气缸中心距小，质量轻，加工工艺简单。缺点是传热较差，温度分布不均匀，容易发生局部形变。
湿式气缸套外壁与冷却液直接接触，壁厚5~8mm，利用上下定位环带实现径向定位，轴向定位靠气缸套上部凸缘与机体顶部相应的支承面配合实现。湿式气缸套的优点是机体上没有密封水套，容易铸造，传热好，温度分布比较均匀，修理方便，不必将发动机从汽车上拆下就可更换气缸套。缺点是机体刚度差，容易漏水。
7. 砂型铸造对铸件结构设计有什么要求
砂型造型铸件设计,不仅要考虑工作功能和力学性能的要求,还必须考虑合金铸造性能、铸造工艺对铸件结构的要求.铸件结构设计是否合理,对铸件质量、生产率和制造成本都有很大影响.铸件的结构,假如不能满意合金铸造性能的要求,将可能产生浇不到、冷隔、缩孔、缩松、气孔、裂纹和变形等缺陷.
流动性好的合金,充型能力强,铸造时就不易产生浇不到、冷隔等缺陷,而且能铸出铸件的最小壁厚也小.不同的合金,在一定的铸造条件下能铸出的最小壁厚也不同.设计铸件的壁厚时,一定要大寸：该合金的“最小答应壁厚”,以保证铸件质量.铸件的“最小允许壁厚“主要取决于合金种类、铸造方法和铸件的大小等.表5—1为铸件最小允许壁厚值.但是,铸件壁也不宜太厚.厚壁铸件晶粒粗大,组织疏松,易产生缩孔和缩松,力学性能下降.铸件艰载能力并不是随截面积增大成比例地增加.设计过厚的铸件壁,将会造成金属浪费.为了提高铸件承载能力而不增加壁厚,铸件的结构设计应选用合理的截面形状.
此外,铸件内部的筋或壁,散热条件比外壁差,冷却速度慢.为防止内壁的晶粒变粗和产生内应力,一般内壁的厚度应小于外壁.表5—2为铸铁件外壁、内壁和加强筋的最大临界壁厚.铸件各部分壁厚若相差过大,厚壁处会产生金属局部积聚形成热节,凝固收缩时在热节处易形成缩孔、缩松等缺陷.此外,各部分冷却速度不同,易形成热应力,致使铸件薄壁与厚壁连接处产生裂纹.因此在设计铸件时,应尽可能使壁厚均匀,以防止上述缺陷产生.
检查铸件壁厚是否均匀时,应将铸件的加工余量考虑在内.如果零件图上各处壁厚是均匀的,加上加工余量后,加工面上的铸造厚度将增加,铸件热节却很大.
8. 砂型铸造的铸件壁厚均匀有什么好处
铸件内部的筋或壁，散热条件比外壁差，冷却速度慢。为防止内壁的晶粒变粗和产生内应力，一般内壁的厚度应小于外壁。铸件各部分壁厚若相差过大，厚壁处会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时在热节处易形成缩孔、缩松等缺陷。此外，各部分冷却速度不同，易形成热应力，致使铸件薄壁与厚壁连接处产生裂纹。因此在设计铸件时,应尽可能使壁厚均匀，以防止上述缺陷产生。
9. 铸件的壁厚设计该注意什么
1 由于铸件在金属型中冷却凝固得比砂型中快，金属型又无容让性，因此在金属型铸造时，铸件中产生的铸造应力比砂型铸件要大裂纹倾向性也大，还容易产生浇不足、冷隔、白口(对于铸铸件)等缺陷。通常：
(1) 在防止金属型铸造铸件产生裂纹方面应注意以下结构问题：
A 在壁厚均匀、壁间过渡与连接要缓和、较角处圆角适当等各方面的要求应比砂型铸造铸件更严格一些；
B 应将垂直相连的壁改为倾斜相连；
C 对于结构上比较薄弱的部分应设肋、凸台等予以加强，以防铸造裂纹；
D 应尽量减少有阻碍铸件自由收缩的凸台、肋、凸缘等突出部分；
E 在铸件上布置加强肋时，还应考虑到它对铸件收缩的影响。
(2) 在防止金属型铸造铸件产生浇不足、冷隔等方面应注意以下结构问题：
A 铸件壁厚要适当不能过薄，特别是当铸件轮廓尺寸较大时更不能过薄；
B 应避免大的水平面，因为它使得铸件在浇注时，金属液上升得很慢，与空气接触的面大，易氧化，同时由于金属型散热快，金属液很快失去流动性，易造成浇不足、冷隔、夹渣等缺陷；
C 铸件的外形应尽量具有流线形避免尖棱角与急剧变化的连接等结构形状，以利于金属液的流动。
2 在设计形状较复杂的金属型铸件时，如果生产工艺有较大的困难，应在不影响铸件使用条件下，尽量使铸件外形简单，强构改变，以便于从金属型中取出铸件。
3 在设计金属型铸造铸件的基本结构单元及其参数选定时，通常还应注意：
（1）由于金属型散热快，因此金属型铸造铸件的最小壁厚应比砂型铸造铸件的要大一些；
（2）铸件内壁和内肋的厚度一般应取相连外壁厚度的 0.6～0.7 ，否则由于内壁(肋)冷得慢，在铸件收缩时易在内外壁交接处产生裂纹；
（3）为防止灰铸铁件产生白口，除从工艺上采取措施外，必须使其壁厚不能过薄(有些资料指出，壁厚在 15mm 以上时，用金属型铸造铸件的转角处都必须采用圆角，对于铝合金、镁合金金属型铸造铸件的铸造圆角不应小于 3～4m；
（4）由于金属型和芯无让性，为便于取出铸件和抽出型，金属型铸造铸件的铸造斜度应比砂型铸造件的适当大一些，一般应大 30%～50% ，应该指出：铸造斜度大小除与合金种类、壁的高度有关外，还与铸件表面的位置有关，凡在铸件冷却收缩时与金属型表面有脱离倾向的铸件表面可设计较小的斜度，而在铸件收缩时趋向于压紧在金属型上的铸件表面应给予较大的斜度。
10. 气缸套毛坯为砂型铸造，壁厚不均匀，此时粗基准如何选择，为什么
砂型铸造的特点：①化学硬化砂型的强度比粘土砂型高得多，而且制成砂型后在硬化到内具容有相当高的强度后脱膜，不需要修型。因而，铸型能较准确地反映模样的尺寸和轮廓形状，在以后的工艺过程中也不易变形。制得的铸件尺寸精度较高。②由于所用粘结剂和硬化剂的粘度都不高，很易与砂粒混匀，混砂设备结构轻巧、功率小而生产率高，砂处理工作部分可简化。③混好的型砂在硬化之前有很好的流动性，造型时型砂很易舂实，因而不需要庞大而复杂的造型机。④用化学硬化砂造型时,可根据生产要求选用模样材料,如木、塑料和金属。⑤化学硬化砂中粘结剂的含量比粘土砂低得多,其中又不存在粉末状辅料,如采用粒度相同的原砂，砂粒之间的间隙要比粘土砂大得多。为避免铸造时金属渗入砂粒之间，砂型或型芯表面应涂以质量优良的涂料。⑥用水玻璃作粘结剂的化学硬化砂成本低、使用中工作环境无气味。但这种铸型浇注金属以后型砂不易溃散；用过的旧砂不能直接回收使用，须经再生处理，而水玻璃砂的再生又比较困难。⑦用树脂作粘结剂的化学硬化砂成本较高,但浇注以后铸件易于和型砂分离,铸件清理的工作量减少，而且用过的大部分砂子可再生回收使用。