材料成型工藝基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)及答案

1、1鑄件的凝固方式及其影響因素（1）逐層凝固方式2）糊狀凝固方式3）中間凝固方式影響因素 （1）合金的結(jié)晶溫度范圍： 結(jié)晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越傾向于逐層凝固。低碳鋼近共晶成分鑄鐵傾向于逐層凝固，高碳鋼、遠(yuǎn)共晶成分鑄鐵傾向于糊狀凝固。 （2）逐漸的溫度梯度： 在合金的結(jié)晶溫度范圍已定時(shí)，若鑄件的溫度梯度由小到大，則凝固區(qū)由寬變窄，傾向于逐層凝固。 2鑄造性能含義及其包括內(nèi)容，充型能力含義，影響合金流動(dòng)性因素（合金種類、成分、澆注條件、鑄型條件） ：鑄造性能是表示合金鑄造成形獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力，合金的鑄造性能主要指合金的流動(dòng)性、收縮性和吸收性等。 充型能力：液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完

2、整輪廓清晰的鑄件的能力影響合金流動(dòng)性因素1) 合金的種類。灰鑄鐵、硅黃銅流動(dòng)性最好，鋁合金次之，鑄鋼最差。2) 合金的成分。同種合金，成分不同，其結(jié)晶特點(diǎn)不同，流動(dòng)性也不同。3) 澆注溫度越高，保持液態(tài)的時(shí)間越長，流動(dòng)性越好;溫度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越強(qiáng)。在保證充型能力的前提下溫度應(yīng)盡量低。生產(chǎn)中薄壁件常采用較高溫度，厚壁件采用較低澆注溫度。4） 1.鑄型的蓄熱能力越強(qiáng)，充型能力越差2. 鑄型溫度越高，充型能力越好3.鑄型中的氣體阻礙充型3合金的收縮三階段，縮孔、縮松、應(yīng)力、變形、裂紋產(chǎn)生階段1. 收縮。合金從液態(tài)冷卻至常溫的過程中，體積或尺寸縮小的現(xiàn)象。合金的收縮過程可分為

3、三階段 1）液態(tài)收縮 2）凝固收縮3）固態(tài)收縮1） 縮孔的形成 形成條件，金屬在恒溫或很窄的溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，鑄件壁以逐層凝固方式凝固。縮孔產(chǎn)生的基本原因是合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值大于固態(tài)收縮值，且得不到補(bǔ)償?？s孔產(chǎn)生的部位在鑄件最后凝固區(qū)域，次區(qū)域也稱熱節(jié)。2） 縮松的形成 鑄件最后凝固的收縮未能得到補(bǔ)足，或者結(jié)晶溫度范圍寬的合金呈糊狀凝固，凝固區(qū)域較寬，液、固兩相共存，樹枝晶發(fā)達(dá)，枝晶骨架將合金液分割開的小液體區(qū)難以得到補(bǔ)縮所致。 一般出現(xiàn)在鑄件壁的軸線區(qū)域、熱節(jié)處、冒口根部和內(nèi)澆口附近，也常分布在集中縮孔的下方。3） 其熱應(yīng)力形成過程分三階段 第一階段。兩者都塑性變形，無熱應(yīng)力；第二階段

4、，一塑性，一彈性，仍無熱應(yīng)力； 第三階段，兩者均彈性變形，冷卻慢的受拉，快的受壓。4） 鑄件的變形：殘留鑄造應(yīng)力超過鑄件材料的屈服極限時(shí)產(chǎn)生的翹曲變形。結(jié)論：后部、心部受拉應(yīng)力，出現(xiàn)內(nèi)凹變形。薄部、表面受壓應(yīng)力，出現(xiàn)外凸變形。5） 鑄件的裂紋 當(dāng)鑄件應(yīng)以超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí)。鑄件便產(chǎn)生裂紋， 分為熱裂和冷裂4 鑄造內(nèi)應(yīng)力分類及其各自產(chǎn)生原因鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部位由于不均衡的收縮而引起的應(yīng)力，稱熱應(yīng)力。鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受鑄型、型芯、澆冒口等外力的阻礙而產(chǎn)生的應(yīng)力稱收縮應(yīng)力固態(tài)下發(fā)生相變的合金，由于部分冷卻速度不同，到相變溫度的時(shí)間不同，而且發(fā)生相變程度不同 由此產(chǎn)生的應(yīng)力5什么是定

5、向凝固原則？什么是同時(shí)凝固原則？其目的是什么？需要采取什么措施來實(shí)現(xiàn)？6防止或減少鑄件應(yīng)力與變形的措施？ 合理設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)應(yīng)盡量使鑄件形狀簡單、對(duì)稱、壁厚均勻。 盡量選用先收縮率小 彈性模量小的合金 采用同時(shí)凝固的工藝設(shè)法改善鑄型 型芯的退讓性，合理設(shè)置澆冒口對(duì)鑄件進(jìn)行時(shí)效處理。自然時(shí)效 熱時(shí)效（去應(yīng)力退火）和共振時(shí)效第三章1熔模鑄造工藝過程，特點(diǎn)及適用范圍，（不可用金屬型）答：工藝過程; 制造蠟摸制殼脫蠟熔燒和澆筑：特點(diǎn):（1）鑄件的精度和質(zhì)量高。（2）可制造形狀較復(fù)雜的鑄件。（3）適用各種合金鑄件。尤其是高熔點(diǎn)和難以加工的高合金鋼，如耐熱合金，不銹鋼，磁鋼等。（4）生產(chǎn)批量不受

6、限制，單件 小批量大批量均可使用。（5）工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，使用費(fèi)和消耗的材料費(fèi)較貴。適用范圍：熔摸制造適用于制造形狀復(fù)雜，難以加工的高熔點(diǎn)合金既有特殊要求的精密鑄件：主要有汽輪機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)葉片 切削刀具 儀表原件 汽車 拖拉機(jī)及機(jī)床等零件的生產(chǎn)。2金屬性鑄造應(yīng)采取怎么樣的工藝措施來保證產(chǎn)品質(zhì)量（預(yù)熱、噴涂料、控開型、提高澆注溫度） 鑄件特點(diǎn)、應(yīng)用范圍（1）金屬型的預(yù)熱（預(yù)熱溫度一般不低于150c）。（2）涂料(耐火土料的厚度為0.30.4mm)。利用涂料厚度的厚薄，來調(diào)節(jié)鑄件的冷卻速度：保護(hù)金屬型。防止高溫金屬液對(duì)型壁的沖蝕和熱擊：利用涂料儲(chǔ)氣排氣。（3）控制開型時(shí)間。（4）提高澆注

7、溫度和防止鑄件產(chǎn)生“白口”。2鑄造特點(diǎn)：（1）可承受多次澆筑，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)；（2）鑄件精度和表面質(zhì)量高；（3）鑄件的結(jié)晶組織致密買機(jī)械性能 高，鑄件質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率低。4金屬型成本高，周期長，鑄造工藝嚴(yán)格，3適用范圍適用于大批量生產(chǎn)有色金屬鑄件，如鋁合金活塞、汽缸體等。3離心鑄造特點(diǎn)及應(yīng)用 概念 特點(diǎn)：（1）利用旋轉(zhuǎn)表面生產(chǎn)圓筒形鑄件，省去型芯和澆注系統(tǒng)，大大簡化生產(chǎn)過程節(jié)約了金屬。（2）離心力作用：鑄件由外向內(nèi)的順序凝固，而氣體和殘?jiān)虮戎剌p向內(nèi)腔移動(dòng)而排除，鑄件組織致密，極少有縮孔、氣孔、夾渣等缺陷。（3）合金的充型能力強(qiáng)便于流動(dòng)性差的合金及薄件的生產(chǎn)，便與制造雙金屬件。但是鑄件易產(chǎn)

8、生偏折，鑄件內(nèi)表面較粗糙。內(nèi)表面尺寸不易控制。應(yīng)用：離心鑄造主要用于大批量生產(chǎn)管、套類零件。如鑄鐵管、銅套、氣缸套等。4壓力鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用(薄壁、精密件、鑲嵌件、不能熱處理) 特點(diǎn)：(1)鑄件精度高；可以做形狀復(fù)雜的薄壁件；2力學(xué)性能好；3生產(chǎn)率高50150次/小時(shí)；4但設(shè)備投資大，鑄型周期長，只適用于大批量生產(chǎn)，而且不能進(jìn)行切削余量加工，防止孔洞外漏。應(yīng)用：用于生產(chǎn)有色金屬的精密鑄件。第四章1鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 （理解工藝要求 鑄造性能要求）工藝要求 1外形設(shè)計(jì)應(yīng)避免外形側(cè)凹，簡化工藝2外形設(shè)計(jì)凸臺(tái)應(yīng)考慮便于造型3減少型芯數(shù)量，利于型芯的固定 排氣和清理 4應(yīng)合理確定結(jié)構(gòu)的斜度性能要求 1

9、鑄件壁厚的設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)鑄件壁厚要合理，鑄件壁厚介于臨界壁厚和最小壁厚之間 2鑄件壁厚應(yīng)均勻，避免厚大截面，使過熱3 鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁，內(nèi) 外壁厚差約10-30% 2鑄件壁鏈接 （1鑄件的各壁之間應(yīng)均勻過度，兩個(gè)非加工表面所形成的內(nèi)角應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角 2避免銳角連接 3減緩肋、輔收縮的阻礙） 3避免鑄件大的水平平面結(jié)構(gòu) 4避免鑄件產(chǎn)生翹曲變形 5對(duì)鑄鋼件，審查實(shí)現(xiàn)定向凝固的可行性2澆注位置選擇原則.分型面選擇原則澆注 1鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或位于側(cè)面2 鑄件的寬大平面應(yīng)朝下3鑄件局部薄壁部位朝下 4利于鑄件順序凝固和補(bǔ)縮 厚大部位在上 5應(yīng)盡量減少型芯的數(shù)量，便于型芯安放、固定和排氣分型 1型

10、面的確定應(yīng)能方便、順利的去出模樣或鑄件，分型面一般選在鑄件的最大截面處 2分型面應(yīng)避免曲折，數(shù)量應(yīng)少，最好是一個(gè)，且為平面 3最適宜采取哪種鑄造方法鋁合金活塞 原型鑄造.發(fā)動(dòng)機(jī)鋼背銅套 離心鑄造.鑄鐵水管 離心鑄造.車床床身 砂型鑄造.汽輪機(jī)葉片 熔模鑄造第五章1冷熱變形的含義，變形后組織性能特點(diǎn)冷變形 金屬在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形 特點(diǎn)1 晶粒沿變形方向被拉長2晶粒破碎 3晶粒擇優(yōu)取向，形成變形織構(gòu)4殘余內(nèi)應(yīng)力熱變形 金屬在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形 特點(diǎn)1金屬致密度提高2 組織細(xì)化，力學(xué)性能提高3出現(xiàn)鍛造流線2回復(fù)與再結(jié)晶含義，回復(fù) 將冷成形厚的金屬加熱至一定溫度后，使原子回復(fù)到平

11、衡位置，晶內(nèi)殘余應(yīng)力大大減小的現(xiàn)象 組織與性能 1使晶格畸變減輕或消除，但晶粒的大小和形狀并無改變2消除了晶格扭曲及大部分內(nèi)應(yīng)力。力學(xué)性能變化不大，強(qiáng)度、硬度塑性略有提高，內(nèi)應(yīng)力大大降低再結(jié)晶 塑性變形后金屬被拉長了的晶粒出現(xiàn)重新生核、結(jié)晶，變?yōu)榈容S晶粒的現(xiàn)象 組織與性能 1再結(jié)晶通過形核、長大的方式進(jìn)行。得到細(xì)小均勻等軸晶粒2消除了殘余應(yīng)力和加工硬化現(xiàn)象，塑性提高，再結(jié)晶退火3鍛造流線對(duì)性能影響，如何利用？ 鍛造流線使金屬性能呈現(xiàn)異向性 ； 沿著流線方向 (縱向)抗拉強(qiáng)度較高 , 而垂直于 流線方向 (橫向)抗拉強(qiáng)度較低。 合理利用纖維組織 1應(yīng)使零件在工作中所受的最大正應(yīng)力方向與纖維方向重

12、合 2最大切應(yīng)力方向與零件的輪廓相符合，盡量不被切斷4什么是金屬的可鍛性，影響可鍛性的因素？各自如何起作用？金屬的可鍛性是指金屬材料在受鍛壓后，可改變自己的形狀而不產(chǎn)生破裂衡量金屬通過塑性加工獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度的工藝性能影響因素 1金屬的本質(zhì) a 化學(xué)成分 純金屬合金 碳化物形成元素使塑性加工性下降 b金屬組織 純金屬和固溶體碳化物 粗晶粒均勻細(xì)小晶粒 2加工條件 a變形溫度 鍛造溫度 始鍛溫度越高，可鍛性好 b變形速度 速度增加，一方面，回復(fù)和再結(jié)晶來不及進(jìn)行，塑性下降，變形抗力增加；另一方面，熱效應(yīng)明顯，塑性提高，變形抗力下降。變形速度較小時(shí)，以強(qiáng)化為主，較大時(shí)以熱效應(yīng)為主 c應(yīng)力狀態(tài)

13、壓應(yīng)力數(shù)目越多，塑性越好 d 呸料便面質(zhì)量 便面粗糙度低，塑性越好第六章1自由鍛工序，特點(diǎn)，制定自由鍛工藝規(guī)程的主要內(nèi)容？工藝余塊含義？工序 1） 基本工序 用來改變pei料的形狀 尺寸的主要工序，主要包括：鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移、切割 2）輔助工序 為了完成基本工序而進(jìn)行的預(yù)先變形工序，主要包括：壓鉗口、倒棱、壓肩 3）修整工序 用來提高鍛件尺寸及位置精度的工序，主要包括：校正、滾圓、平整 特點(diǎn)：自由鍛根據(jù)其所用設(shè)備分為手工自由鍛和機(jī)器自由鍛，手工自由鍛只能生產(chǎn)小型鍛件，生產(chǎn)效率低，機(jī)器自由鍛則是自由鍛的主要生產(chǎn)方法，重型鍛件唯一可行的生產(chǎn)方法收是自由鍛工藝規(guī)程 繪制鍛件圖，計(jì)算

14、pei料的重量和尺寸，確定變形工步，選定設(shè)備和工具，確定鍛造溫度范圍，加熱、冷卻及熱處理的方法及規(guī)范等工藝余塊 為了簡化鍛件形狀而加上去的那部分金屬2與自由鍛相比，模鍛有什么特點(diǎn)？模膛分類？飛邊槽、沖孔連皮含義？拔長、滾壓模膛作用？胎模鍛特點(diǎn) 1）由于有模膛引導(dǎo)金屬的流動(dòng)性，鍛件的形狀可以比價(jià)復(fù)雜 2）鍛件內(nèi)部的鍛造流線比較完整，從而提高了零件的力學(xué)性能和使用壽命 3）鍛件表面光潔，尺寸精度高，節(jié)約材料的切削加工工時(shí)因此生產(chǎn)率較高 操作簡單 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 生產(chǎn)批量越大陳本越低 但模鍛是整體成形，摩擦阻力大，故只適用于中小型鍛件的成批或大批生產(chǎn) 模膛分類 1模鍛模膛 2制pei模膛飛槽邊 錘上

15、模鍛鍛模上的組成部分，用以增加金屬從模膛中流出的阻力，促使金屬充滿模膛，同時(shí)容納多余的金屬?zèng)_孔連皮 指模鍛件上的通孔，不能直接鍛出，只能鍛成盲孔，中間留有一定厚度的金屬層拔長模鍛的作用 用它來減少pei料某部分的橫截面積，以增加該部分的長度液壓模鍛的作用用它來減少pei料某部分的橫截面積，以增加另一部分的橫截面積3模鍛件為什么要有斜度和圓角？與模膛深度有什么關(guān)系？內(nèi)外 斜度和圓角取值有何不同？ 1）為取出模鍛件，在平行于錘擊方向的表面設(shè)計(jì)斜度。當(dāng)模膛深度與寬度的比值越大時(shí)，斜度越大 內(nèi)壁斜度比外壁斜度大2-5 2）為增加鍛件強(qiáng)度，使鍛造時(shí)金屬易于充填模膛，避免裂紋，減輕鍛模磨損，設(shè)計(jì)圓角。模膛

16、深度越深，圓角半徑取值越大。內(nèi)圓角半徑是外圓角半徑的2-3倍4自由鍛件、模鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則前者 1零件結(jié)構(gòu)應(yīng)力要求簡單 2鍛件上不應(yīng)有錐面體或者斜面結(jié)構(gòu) 3幾何體的交接處不應(yīng)形成空間曲線 4避免加強(qiáng)筋、凸臺(tái) 5采用鍛 焊 鍛 螺紋連接工藝后者 1必須具有合理的分模面，以保證模鍛件易于從鍛模中取出、余塊最少、模鍛容易制造 2零件上與錘擊方向平行的非加工表面，應(yīng)設(shè)計(jì)出模鍛斜度、圓角 3為了使金屬容易充滿模膛和減少工序，零件外形力求簡單、平直和對(duì)稱，盡量避免零件截面間差別過大，或具有薄壁 高筋 凸起結(jié)構(gòu) 4在零件結(jié)構(gòu)允許的條件下，設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免有深孔或多孔結(jié)構(gòu) 5在可能條件下，采取鍛焊組合工藝，以減

17、少余塊，簡化工藝第十章1常用焊接方法分類，釬焊含義，1熔化焊2壓力焊3釬焊：釬焊是采用比母材料熔點(diǎn)低的材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料濕潤母材，填充接頭間隙并與木材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法，2焊接組成，各部分作用們焊條型號(hào)與牌號(hào)含意，選用原則（等強(qiáng)度、等成分），酸性焊條、堿性焊條各自特點(diǎn)及應(yīng)用場合？ 焊條：有藥皮和焊芯兩部分組成。 1焊芯;起導(dǎo)電和填充焊縫的作用 2焊條藥皮;提高電弧穩(wěn)定性，防止空氣對(duì)熔化金屬的有害作用，對(duì)熔池脫氧，加入合金元素，以保證焊縫金屬的化學(xué)成分力學(xué)性能， 焊條型號(hào)：有國際標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定各類焊條的代號(hào)：焊條牌號(hào)：是焊條行業(yè)統(tǒng)一

18、的條代號(hào)5離子弧是怎么產(chǎn)生的？1）、機(jī)械壓縮效應(yīng)： 2）、熱收縮效應(yīng)3）、磁收縮效應(yīng)第十一章1金屬材料的可焊性，怎樣利用碳當(dāng)量法估算鋼材可焊性？金屬材料的可焊性:是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)式條件下；獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度，即金屬材料在一定的焊接工藝條件下，表現(xiàn)出“好焊”和“不好焊”的差別。 （1）碳當(dāng)量發(fā) 碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的碳當(dāng)量經(jīng)驗(yàn)公式為：c當(dāng)量=c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15*100% （2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn) c當(dāng)量小于0.4%時(shí)，剛才塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性良好。 c當(dāng)量=0.4%0.6時(shí)，鋼材塑性下降，淬硬傾向不明顯，可焊性較差 c當(dāng)量大于0.6%時(shí)，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強(qiáng)，可焊性不好2焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，焊縫布置的原則（圖9-10、9-11、12-10、12-11）焊縫布置原則