金屬工藝學(xué)基礎(chǔ)

.合金流動(dòng)性決定于那些因素？合金流動(dòng)性不好對(duì)鑄件品質(zhì)有何影響？合金的流動(dòng)性：合金本身在液態(tài)下的流動(dòng)(充滿型腔的)能力影響流動(dòng)性的因素：澆注溫度，澆注壓力，鑄型的導(dǎo)熱能力和鑄型的阻力，化學(xué)成分，粘度，凝固溫度范圍。合金流動(dòng)性不好鑄件易產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷，也是引起鑄件氣孔、夾渣、縮孔缺陷的間接原因。⑵?何謂同時(shí)凝固原則和定向凝固原則？答：①同時(shí)凝固原則：將內(nèi)澆道開在薄壁處，在遠(yuǎn)離澆道的厚壁處出放置冷鐵，薄壁處因被高溫金屬液加熱而凝固緩慢，厚壁出則因被冷鐵激冷而凝固加快，從而達(dá)到同時(shí)凝固。②定向凝固原則：在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位安放冒口，使鑄件遠(yuǎn)離冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝⑷何謂合金的收縮？影響合金收縮的因素有哪些？答：①合金在澆注、凝固直至冷卻至室溫的過(guò)程中體積和尺寸縮減的現(xiàn)象，稱為收縮。②影響合金收縮的因素：化學(xué)成分、澆注溫度、鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型條件?？s孔和縮松的形成:在合金凝固結(jié)晶過(guò)程中，如果合金液態(tài)收縮和凝固收縮得不到及時(shí)補(bǔ)充，鑄件內(nèi)部最后凝固的部位組織就不夠致密，形成集中或分散的孔洞。容積較大的集中洞稱為縮孔，容積較小的彌散孔洞稱為縮松?？s孔和縮松的防止方法：順序凝固、加壓補(bǔ)縮、壓力鑄造、離心鑄造。采用冒口和冷鐵，使鑄件定向凝固。在熱節(jié)處安放冷鐵或在砂型的局部表面涂敷激冷涂料，加大鑄件冷卻速度，或加大結(jié)晶壓力，減少金屬液流動(dòng)阻力，達(dá)到防止縮松的目的。(⑴如何確定模鍛件分模面的位置？答：模鍛件分模面要保證以下原則：要保證模鍛件能從模膛中取出；按選定的分模面制成鍛模后，應(yīng)使上、下兩模沿分模面的模膛輪廓一致；最好把分模面選定在模膛深度最淺的位置處；選定的分模面應(yīng)使零件所加的敷料最少；最好使分模面為一個(gè)平面，上、下鍛模的模膛深度基本一致，以便于鍛模制造。試述分型面與分模面的概念。分模兩箱造型時(shí)，其分型面是否就是其分模面？①分型面是指兩半鑄型或多個(gè)鑄型相互接觸、配合的表面。分模面是分模時(shí)兩箱的接觸面。13、金屬液態(tài)成形中冒口、冷鐵及補(bǔ)貼的作用。答：冒口可以補(bǔ)縮鑄件收縮，防止產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷還有集渣和排氣的作用。冷鐵加快鑄件某一部分的冷卻速度，調(diào)節(jié)鑄件的凝固順序，與冒口配合使用還可以擴(kuò)大冒口的有效補(bǔ)縮距離。冷鐵可以加大鑄件局部冷卻速度⑴.什么叫焊接性？怎樣評(píng)價(jià)和判斷材料的焊接性？答：焊接性:被焊金屬在一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下，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。方法：用碳當(dāng)量方法來(lái)估算被焊接鋼材的焊接性。3(°當(dāng)量)=3(C)+3(Mn)/6+[3(Cr)+3(Mo)+3(V)]/5+[?(Ni)+3(Cu)]/15當(dāng)3(。當(dāng)量)<0.4%時(shí)，焊接性良好；當(dāng)3(°當(dāng)量)=0.4%?0.6%時(shí),焊接性較差；當(dāng)co（C當(dāng)量）＞0.6%時(shí)，焊接性不好.3、焊接應(yīng)力產(chǎn)生的根本原因是什么？減少和消除焊接應(yīng)力的措施有哪些？答：根本原因：焊接過(guò)程中對(duì)焊件進(jìn)行了局部不均勻加熱。措施：1）選擇合理的焊接順序，應(yīng)盡量使焊縫自由收縮而不受較大約束；2） 焊前預(yù)熱，焊前將工件預(yù)熱到350?400°C，然后再進(jìn)行焊接；3） 加熱“減應(yīng)區(qū)”，在焊件結(jié)構(gòu)上選擇合適的部位加熱后再焊接；4） 焊后熱處理。去應(yīng)力退火，即將工件均勻加熱后到600-650C保溫一段時(shí)間后冷卻。整體高溫回火消除焊接應(yīng)力最好。9常見焊接缺陷及其產(chǎn)生原因：（1）氣孔：焊接材料部清潔；弧長(zhǎng)太長(zhǎng)，保護(hù)效果差；焊接規(guī)范不恰當(dāng)，冷速太快；焊接前清理不當(dāng)。2）裂紋：熱裂紋：母材硫磷含量高；焊縫冷速太快，焊接應(yīng)力大；焊接材料選擇不當(dāng)。冷裂紋：母材淬硬傾向大；焊縫含氫量高；焊接殘余應(yīng)力較大。（3） 夾渣：焊道間的熔渣未清理干凈；焊接電流太小，焊接速度太快；操作不當(dāng)。（4） 咬邊：焊條角度和擺動(dòng)不正確；焊接電流太大電弧太長(zhǎng)。（5） 焊瘤：焊接電流太大，電弧太長(zhǎng)，焊接速度太慢；焊接位置和云條不當(dāng)。（6） 未焊透：焊接電流太小，焊接速度太快；坡口角度太小，縫隙過(guò)窄，鈍邊太厚。6幾種常見的變形形式及原因：（1）收縮變形：焊接后由焊縫的縱向和橫向收縮引起，（2）角變形：V型坡口對(duì)接焊后，焊縫橫截面形狀上下不對(duì)稱，由焊縫橫向收縮不均引起。（3） 彎曲變形：T型梁焊接時(shí)，焊縫布置不對(duì)稱，由焊縫縱向收縮引起。（4） 扭曲變形：工字梁焊接時(shí)，由于焊接順序和焊接方向不合理引起結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)扭曲。（5波浪邊形:薄板焊接時(shí)，由于焊接應(yīng)力局部較大使薄板局部失穩(wěn)而引起。7防止焊接變形措施：（1）焊接變形的主要原因是焊接應(yīng)力，預(yù)防焊接應(yīng)力的措施對(duì)防止焊接變形是十分有效的。（2）合理設(shè)計(jì)焊件結(jié)構(gòu)可有效防止焊接變形，（3）在焊接工藝上，對(duì)于不同的變形形式也可采取不同的措施防止焊接變形。另外，合理的焊接次序，也能有效防止焊接變形，對(duì)于常縫的焊接，為防止焊接變形，可采用分段焊接或逆向分段焊。⑸.焊接接頭有哪幾個(gè)部分組成？各部分的組織和性能特點(diǎn)怎樣？答：①焊接接頭由焊縫區(qū)和熱影響區(qū)組成。②焊縫：晶粒以垂直熔合線的方向熔池中心生長(zhǎng)為柱狀樹枝晶，低熔點(diǎn)物將被推向焊縫最后結(jié)晶部位，形成成分偏析區(qū)。熱影響區(qū):熔合區(qū)，成分不均，組織為粗大的過(guò)熱組織或淬硬組織，是焊接熱影響區(qū)中性能很差的部位；過(guò)熱區(qū)，晶粒粗大，塑性差，易產(chǎn)生過(guò)熱組織，是熱影響區(qū)中性能最差的部位；正火區(qū)，正火區(qū)因冷卻時(shí)奧氏體發(fā)生重結(jié)晶而轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w和鐵素體，所以晶粒細(xì)小，性能好；部分變相區(qū)，存在鐵素體和奧氏體兩相，晶粒大小不均，性能較差。焊接熱影響區(qū)是影響焊接接頭性能的關(guān)鍵部位。焊接接頭的斷裂往往出現(xiàn)在熱影響區(qū)，尤其是熔合區(qū)及過(guò)熱區(qū)。⑺.試述熱裂紋及冷裂紋的特征、形成原因及防止措施。答：①熱裂紋：特征：沿晶界開裂，表面有氧化色彩。原因：焊縫粒狀晶形態(tài)和晶界存在較多低熔點(diǎn)雜質(zhì)、接頭存在拉應(yīng)力。防止措施：限制材料的低熔點(diǎn)雜質(zhì)、提高焊縫成形條數(shù)，防止中心偏析、減少焊接應(yīng)力。②冷裂紋：特征：無(wú)分支，穿晶形，表面無(wú)氧化色彩。原因：鋼材的淬硬傾向大、焊接接頭的含氫量高和結(jié)構(gòu)的焊接應(yīng)力大。防止措施：選用堿性焊條、焊劑，嚴(yán)格清理，焊前預(yù)熱，焊后緩冷，減少焊接應(yīng)力，焊后退火去氫處理。第一章⑴.試從石墨的存在和影響分析灰鑄鐵的力學(xué)性能和其他性能特征。答：石墨在灰鑄鐵中以片狀形式存在，易引起應(yīng)力集中。石墨數(shù)量越多，形態(tài)愈粗大、分布愈不均勻，對(duì)金屬基體的割裂就愈嚴(yán)重?；诣T鐵的抗拉強(qiáng)度低、塑性差，但有良好的吸震性、減摩性和低的缺口敏感性，且易于鑄造和切削加工。石墨化不充分易產(chǎn)生白口，鑄鐵硬、脆，難以切削加工；石墨化過(guò)分，則形成粗大的石墨，鑄鐵的力學(xué)性能降低。⑵影響鑄鐵中石墨化過(guò)程的主要因素是什么？相同化學(xué)成分的鑄鐵件的力學(xué)性能是否相同？答：①主要因素：化學(xué)成分和冷卻速度。②鑄鐵件的化學(xué)成分相同時(shí)鑄鐵的壁厚不同，其組織和性能也不同。在厚壁處冷卻速度較慢，鑄件易獲得鐵素體基體和粗大的石墨片，力學(xué)性能較差；而在薄壁處，冷卻速度較快，鑄件易獲得硬而脆的白口組織或麻口組織。⑸.什么是孕育鑄鐵？它與普通灰鑄鐵有何區(qū)別？如何獲得孕育鑄鐵？答：①經(jīng)孕育處理后的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵。孕育鑄鐵的強(qiáng)度、硬度顯著提高，冷卻速度對(duì)其組織和性能的影響小，因此鑄件上厚大截面的性能較均勻；但鑄鐵塑性、韌性仍然很低。原理：先熔煉出相當(dāng)于白口或麻口組織的低碳、硅含量的高溫鐵液，然后向鐵液中沖入少量細(xì)狀或粉末狀的孕育劑，孕育劑在鐵液中形成大量彌散的石墨結(jié)晶核心，使石墨化驟然增強(qiáng)，從而得到細(xì)化晶粒珠光體和分布均勻的細(xì)片狀石墨組織。⑻.為什么普通灰鑄鐵熱處理效果不如球墨鑄鐵好？普通灰鑄鐵常用的熱處理方法有哪些？其目的是什么？答：①普通灰鑄鐵組織中粗大的石墨片對(duì)基體的破壞作用不能依靠熱處理來(lái)消除或改進(jìn);而球墨鑄鐵的熱處理可以改善其金屬基體，以獲得所需的組織和性能，故球墨鑄鐵性能好。②普通灰鑄鐵常用的熱處理方法：時(shí)效處理，目的是消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工后變形；軟化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。2鍛造性能是用來(lái)衡量金屬材料利用鍛壓加工方法成型的難易程度，是金屬加工性能之一。用金屬的塑性和變形抗力來(lái)綜合衡量。金屬的鍛造性能主要取決于金屬的本質(zhì)（1.金屬化學(xué)成分2金屬組織狀態(tài)）和金屬的變形條件（1變形溫度2變形速度3變形時(shí)應(yīng)力狀態(tài)）。14、模鍛成形過(guò)程中飛邊的形成及其作用。答：繼續(xù)鍛造時(shí)，由于金屬充滿模膛圓角和深處的阻力較大，金屬向阻力較小的飛邊槽內(nèi)流動(dòng)，形成飛邊。作用：（1）強(qiáng)迫充填；（2）容納多余的金屬，飛邊槽橋部的高度小，對(duì)流向倉(cāng)部的金屬形成很大的阻力，可迫使金屬充滿模膛，（3）飛邊槽中形成的飛邊能緩和上，下模間的沖擊，延長(zhǎng)模具壽命。15鑄造方法的選用原則？答：1）根據(jù)生產(chǎn)批量大小和工廠設(shè)備、技術(shù)的實(shí)際水平及其他有關(guān)條件，結(jié)合各種鑄造方法的基本技術(shù)特點(diǎn)，在保證零件技術(shù)要求的前提下，選擇技術(shù)簡(jiǎn)單、品質(zhì)穩(wěn)定和成本低廉的鑄造方法。什么是金屬的鍛造性能以及如何評(píng)定一一金屬的鍛造性能是用來(lái)衡量金屬材料利用鍛壓加工方法成型的難易程度，是金屬的工藝性能之一。常用金屬的塑性和變形抗力來(lái)綜合衡量。影響金屬鍛造性能的因一（1）金屬的本質(zhì)，即金屬的化學(xué)成分和組織成分。（2）變形條件，即變形溫度，變形速度和變性時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。8.模型鍛造與自由鍛造相比具有一下特點(diǎn)（1）由于有模具引導(dǎo)金屬的流動(dòng)，鍛件的形狀可以比較復(fù)雜，（2）鍛件內(nèi)部的纖維組織比較完整，從而提高了零件的力學(xué)性能和使用壽命，（3）鍛件尺寸精度高，表面光潔，能節(jié)約材料和節(jié)約切削加工工時(shí)，（4）生產(chǎn)率高，操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，（5）所用鍛模價(jià)格昂貴，而且模具加工困難，制造周期長(zhǎng)，所以模鍛適合大批量生。（6）需要能力較大的專用設(shè)備。1、板料加工技術(shù)過(guò)程中沖裁凸、凹模和拉深凸、凹模有何不同。答：主要區(qū)別在于工作部分凸模與凹模的間隙不同，而且拉深的凸凹模上沒(méi)有鋒利的刃口。沖裁凸凹模有鋒利的刃口和適當(dāng)?shù)拈g隙；拉深凸凹模有適當(dāng)?shù)膱A角和較大的間隙。12、 金屬在模鍛模膛內(nèi)的變形過(guò)程及特點(diǎn)。答：（1）充型階段：所需變形力不大；（2）形成飛邊和充滿階段：形成飛邊完成強(qiáng)迫充填的作用，變形力迅速增大；（3）鍛足階段：變形僅發(fā)生在分模面附近區(qū)域，以擠出多余金屬，變形力急劇增大，達(dá)到最大值。13、 金屬液態(tài)成形中冒口、冷鐵及補(bǔ)貼的作用。答：冒口可以補(bǔ)縮鑄件收縮，防止產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷還有集渣和排氣的作用。冷鐵加快鑄件某一部分的冷卻速度，調(diào)節(jié)鑄件的凝固順序，與冒口配合使用還可以擴(kuò)大冒口的有效補(bǔ)縮距離。冷鐵可以加大鑄件局部冷卻速度。（⑴凸、凹模間隙對(duì)沖裁件斷面品質(zhì)和尺寸精度有何影響？答：①凸凹模間隙過(guò)?。簺_裁件斷面形成第二光亮帶，凸凹受到金屬擠壓作用增大，增加了與凸凹模之間摩擦力，使沖裁件尺寸略有變化，即落料件外形尺寸增大，沖孔件孔腔尺寸縮小，不能從最短路徑重合。凸凹模間隙過(guò)大：沖裁件切斷面的光亮帶減小，圓角帶與錐度增大，形成厚而大的拉長(zhǎng)毛剌，同時(shí)翹曲現(xiàn)象嚴(yán)重，尺寸有所變化，落料件外形尺寸縮小，沖孔件內(nèi)腔尺寸增大。凹凸模間隙合理：沖裁件斷面光良帶占板厚的1/2?1/3，圓角帶、斷裂帶和錐度均很小，零件尺寸幾乎與模具一致。⑺.翻邊件的凸緣高度尺寸較大，而一次翻邊實(shí)現(xiàn)不了時(shí)，應(yīng)采取什么措施？答：可采用先拉深、后沖孔、再翻邊的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。（⑴什么是最小阻力定律？答：金屬在受外力作用發(fā)生塑性變形時(shí)，如果金屬質(zhì)點(diǎn)在幾個(gè)方向上都可流動(dòng)，那么金屬質(zhì)