材料成形工艺期末复习总结.docx

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1、材料成形工艺期末复习总结材料成型工艺 7.简述铸造成型的实质及优缺点。 答：铸造成型的实质是：利用金属的流动性，逐步冷却凝固成型的工艺过程。 优点：1.工艺灵活生大，2.成本较低，3.可以铸出外形复杂的毛坯 缺点：1.组织性能差，2机械性能较低，3.难以精确控制，铸件质量不够稳定4.劳动条件太差，劳动强度太大。 8.合金流动性取决于哪些因素？合金流动性不好对铸件品质有何影响？ 答：合金流动性取决于 1.合金的化学成分 2.浇注温度 3.浇注压力 4.铸型的导热能力5.铸型的阻力 合金流动性不好：产生浇不到、冷隔等缺陷，也是引起铸件气孔、夹渣和缩孔缺陷的间接原因。 9.何谓合金的收缩，影响合金收

2、缩的因素有哪些？ 答：合金的收缩：合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或缩减的现象 影响因素：1.化学成分 2 浇注温度 3.铸件的结构与铸型条件 11.怎样区别铸件裂纹的性质？用什么措施防止裂纹？ 答：裂纹可以分为热裂纹和冷裂纹。 热裂纹的特征是：裂纹短、缝隙宽，形状曲折，裂纹内呈氧化色。 防止方法：选择凝固温度范围小，热裂纹倾向小的合金和改善铸件结构，提高型砂的退让 。 冷裂纹的特征是：裂纹细小，呈现连续直线状，裂缝内有金属光泽或轻微氧化色。 防止方法:减少铸件内应力和降低合金脆性，设置防裂肋 13.灰铸铁最适合铸造什么样的铸件？举出十种你所知道的铸铁名称及它们为什么不用别的材料的原

3、因。 答：发动机缸体，缸盖，刹车盘，机床支架，阀门，法兰，飞轮，机床，机座，主轴箱 原因是灰铸铁的性能： 组织：可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。 力学性能：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片细小，有较高的强

4、度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。 其他性能：良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性 14.可锻铸铁是如何获得的？为什么它只适宜制作薄壁小铸件？ 答：制造可锻铸铁必须采用碳、硅含量很低的铁液，以获得完全的白口组织。 可锻铸铁件的壁厚不得太厚，否则铸件冷却速度缓慢，不能得到完全的白口组织。 17. 压力铸造工艺有何缺点？它熔模铸造工艺的适用范围有何显著不同？ 答：压力铸造的优点： 1. 生产率高 2. 铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低，并可直

5、接铸出极薄件或带有小孔、螺纹的铸件 3. 铸件冷却快，又是在压力下结晶，故晶粒细小，表层紧实，铸件的强度、硬度高 4. 便于采用嵌铸法 压力铸造的缺点： 1.压铸机费用高，压铸型 成本极高，工艺准备时间长，不适宜单件、不批生产。 2.由于压铸型寿命原因，目前压铸尚不适于铸钢、铸造铁等高熔点合金的铸造。 - 1 - 材料成型工艺 3.由于金属液注入和冷凝速度过快，型腔气体难以 全排出，厚壁处难以进行补缩。 压力铸造应用于：低熔点非铁金属的小型、薄壁、形状复杂件的大量生产 熔模铸造应用于：高熔点、难以切削加工的合金钢铸件的成批、大量生产 18.低压铸造的工作原理与压力铸造有何不同？为何铝合金常采用

6、低压铸造？ 答：1工作原理：将干燥的压缩空气或惰性气体通入盛有金属液的密坩埚中，使金属液在低压体作用下沿升液管上升，经浇道进入铸型型腔；当金属液充满型腔后，保持压力直至铸件完全凝固；然后使坩埚与大气相通，撤销压力，使升液管和浇道中尚未凝固的金属在重力作用下流回坩埚；最后开启上型，由顶杆顶出铸件。 2低压铸造具有以下优点： 1。通过气压将铝液从保温炉内压铸到模具型腔内，铝液充填型腔的速度可控，充满型腔后继续保持一定压力，使铝液在压力下结晶凝固，故铸件组织致密，无缩松和气孔； 2。由于铸件是在压力作用下的从上至下的顺序凝固，故无需冒口，金属利用率高； 3。由于是通过气压自动浇注，故易于实现自动化，

7、减轻劳动强度； 4。低压铸造的铸件可以进行热处理。 鉴于以上优点，故铝合金常用低压铸造。 19.什么是离心铸造？它在圆筒铸件中有哪些优越性？圆盘状铸件及成型铸件应采用什么形式的离心铸造？ 答：将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下充填铸型和凝固而形成铸件的工艺称为离心铸造 优点：1.可省去型芯、浇注系统和冒口 2.补缩条件好，铸件组织致密，力学性能好 3.便于“双金属”轴套和轴瓦 圆盘状铸件用立式离心铸造，成形铸件采用成形件离心铸造 20浇注位置对铸件品质有何影响？它按照什么原则来选择？ 答：浇注位置不好会造成铸件产生夹渣、气孔、缩孔，浇不到，冷隔等现象。 原则：1.浇注系统与塑件

8、一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置； 2.尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间； 3.浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，即喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩； 4.避免高压融体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移； 5.浇注系统凝料脱出方便可靠，易于塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤； 6.熔和缝位置须合理安排，必要时配置冷料井获溢料槽； 7.尽量减少浇注系统的用料量； 21.试述结构斜度与起模度的异同点 答：相同点：都是便于铸造而设计的斜度 不同点：结构斜度是产品功能或者外观所需要的，起模斜度也叫拔模斜度，是铸造时为了能够让模具顺利从砂型等拿出来而特意做的斜度。产

9、品设计时可以没有斜度，但在模具设计时要考虑要增加一些斜度以利于拔模。 23.轧材中的纤维组织是怎样形成的？它的存在对制作零件有何利弊？ 答：钢锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质开状将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。其中，纤维状的杂质不能经再结晶而消失，在塑性变形后被保留下来，这种结构叫纤维组织。 纤维组织的存在使零件分布状况不能通过热处理消除，只能通过不同方向上的锻压成形才能改变。同时，我们也可以利用纤维组织的方向性，加固零件使零件不易被切断。 24. 如何提高金属塑性？最常采用的措施是什么？ 答：提高材料成分和组织的均匀性，合理选择变形温度和应变速率，选择三向

10、压缩性比较强的方式，减小变形的不均匀性，提高材料的纯度。 - 2 - 材料成型工艺 26. 如何确定模锻件分模面的位置？ 答：模锻件分模面要保证以下原则： 要保证模锻件能从模膛中取出； 按选定的分模面制成锻模后，应使上、下两模沿分模面的模膛轮廓一致； 最好把分模面选定在模膛深度最浅的位置处； 选定的分模面应使零件所加的敷料最少； 最好使分模面为一个平面，上、下锻模的模膛深度基本一致，以便于锻模制造。 28. 凸、凹模间隙对冲裁件断面品质和尺寸精度有何影响？ 答：凸凹模间隙过小：冲裁件断面形成第二光亮带，凸凹受到金属挤压作用增大，增加了与凸凹模之间摩擦力，使冲裁件尺寸略有变化，即落料件外形尺寸增

11、大，冲孔件孔腔尺寸缩小，不能从最短路径重合。 凸凹模间隙过大：冲裁件切断面的光亮带减小，圆角带与锥度增大，形成厚而大的拉长毛剌，同时翘曲现象严重，尺寸有所变化，落料件外形尺寸缩小，冲孔件内腔尺寸增大。 凹凸模间隙合理：冲裁件断面光良带占板厚的1/21/3，圆角带、断裂带和锥度均很小，零件尺寸几乎与模具一致。 30. 辊锻与模锻相比有什么优缺点？ 答：辊锻比模锻的优点：a设备简单，吨位小，投资少；b震动小，噪声低，劳动条件好，生产率高，易于实现机械化和自动化；c模具价格低廉，加工容易；d锻件力学性能好；e材料利用率高。 缺点：锻件尺寸精度不高，可锻造形状简单。 31. 挤压零件生产的特点是什么？

12、 答：a.可提高金属抷料的塑性；b.可挤压出各种形状复杂、深孔、薄壁、异形截面的零件；c.零件精度高，表面粗糙度低；d.挤压变形后零件内部的纤维组织是连续的，基本沿零件外形分布而不被切断，提高了零件力学性能。 32. 轧制零件的方法有几种？各有什么特点？ 答：有四种。 纵轧：轧辊轴线与抷料轴线互相垂直； 横轧：轧辊轴线与抷料轴线互相平行； 斜轧：轧辊轴线与抷料轴线相交成一定角度； 楔横轧：利用轧辊轴线与轧件轴线平行，轧辊的辊面上镶有楔形凸棱、并作同向旋转的平行轧辊对沿轧辊轴向送进的坯料进行轧制的成型工艺。 33.什么是焊接？焊接的工艺如何分类？ 答：焊接的实质就是通过加热或加压使材料两个分离表

13、面的原子达到晶格距离，借助原子的结合与扩散而获得不可拆接头的工艺方法。 根据实现原子结合基本途径不同，焊接工艺的分类为： 熔焊、压焊、钎焊及封粘 34.简述熔焊过程及熔焊三要素 答：熔焊的本质是小熔池熔炼与冷凝，是金属熔化与结晶的过程。当温度达到材料熔点时，母材和焊丝形成熔池，熔池周围母材受到热影响，组织和性能发生变化形成热影响区，热源移走后熔池结晶成柱状晶。 35.什么是焊接性？怎样评定或判断材料的焊接性？ 答：金属材料的焊接性，是指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。

14、 就是指评定其焊接接头产生焊接缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺规程(WPS)提供支持。以钢材为例，主要是以材料的化学成分为依据进行间接评定的“碳当量法”和以接头抗裂性试验为依据的直接试验法。 36.焊接接头由哪几部分组成，各部分主要性能特点是？影响焊接接头性能的主要因素？ 答：焊接接头由焊缝区和热影响区组成。 焊缝：晶粒以垂直熔合线的方向熔池中心生长为柱状树枝晶，低熔点物将被推向焊缝最后结晶部位，形成成分偏析区。 热影响区:熔合区，成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接热影响区中性能很差的部位； - 3 - 材料成型工艺 过热区，晶粒粗大，塑性差，易产生过热组织，是热影响区中性能最差

15、的部位； 正火区，正火区因冷却时奥氏体发生重结晶而转变为珠光体和铁素体，所以晶粒细小，性能好； 部分变相区，存在铁素体和奥氏体两相，晶粒大小不均，性能较差。 焊接热影响区是影响焊接接头性能的关键部位。焊接接头的断裂往往出现在热影响区，尤其是熔合区及过热区。 3.影响因素：A 焊剂与焊丝 B 焊接方法 C 焊接工艺参数 D 熔合比 E 焊后热处理 选择题 形状复杂的高熔点难切削合金精密铸件的铸造应采用 A 金属型铸造 B 熔模铸造 C 压力铸造 2、铸造时冒口的主要作用是 A 增加局部冷却速度 B 补偿热态金属，排气及集渣 C 提高流动性 3、下列易产生集中缩孔的合金成分是 A 0.77%C B

16、 球墨铸铁 C 4.3%C 4、下列哪种铸造方法生产的铸铁不能进行热处理，也不适合在高温下使用 A 金属型铸造 B 压力铸造 C 熔模铸造 5、为了消除铸造热应力，在铸造工艺上应保证 A 顺序凝固 B 同时凝固 C 内浇口开在厚壁处 6、直浇口的主要作用是 A 形成压力头，补缩 B 排气 C 挡渣 7、在各种铸造方法中，砂型铸造对铸造合金种类的要求是 A 以碳钢、合金钢为主 B 以黑色金属和铜合金为主 C 能适用于各种铸造合金 10、制造模样时，模样的尺寸应比零件大一个 A 铸件材料的收缩量 B 机械加工余量 C 铸件材料的收缩量+机械加工余量 11、下列零件适合于铸造生产的有 A 车窗上进刀

17、手轮 B 螺栓 C 自行车中轴 12、普通车床床身浇注时，导轨面应 A 朝上 B 朝下 C 朝左侧 13、为提高合金的流动性，生产中常采用的方法是 A 适当提高浇注温度 B 加大出气口 C 延长浇注时间 14、浇注温度过高时，铸件会产生 A 冷隔 B 粘砂严重 C 夹杂物 15、金属型铸造主要适用于浇注的材料是 A 铸铁 B 有色金属 C 铸钢 五、综合分析题 1、何谓合金的充型能力？影响充型能力的主要因素有哪些？ 答：液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力 影响因素有： 1）合金的流动性 2）铸型的充型条件 3）浇注条件 4）铸件结构等。 2、合金的充型能力不好时，易产生哪些缺

18、陷？设计铸件时应如何考虑充型能力？ 答：合金的充型能力不好时：1）在浇注过程中铸件内部易存在气体和非金属夹杂物；2）容易造成铸件尺寸不精确，轮廓不清晰；3）流动性不好，金属液得不到及时补充，易产生缩孔和缩松缺陷。 3、为什么对薄壁铸件和流动性较差的合金，要采用高温快速浇注？ 答：适当提高液体金属或合金的浇注温度和浇注速度能改善其流动性，提高充型能力，因为浇注温度高，浇注速度快，液态金属或合金在铸型中保持液态流动的能力强。因此对薄壁铸件和流动性较差的合金，可适当提高浇注温度和浇注速度以防浇不足或冷隔。 4、缩孔和缩松产生原因是什么？如何防止？ 答：缩孔和缩松产生的原因是铸件设计不合理，壁厚不均匀

19、，浇口和冒口开设的位置不对或冒口太小；浇注铁水温度太高或铁水成分不对，收缩率大等。 - 4 - 材料成型工艺 主要原因是液态收缩和凝固收缩所致。 防止方法1）浇道要粗而短； 2）采用定向凝固原则； 3）铸造压力要大； 4）铸造时间要适当延长； 5）合理确定铸件的浇注位置、内浇口位置及浇注工艺。 5、什么是定向凝固原则和同时凝固原则？如何保证铸件按规定凝固方式进行凝固？ 答：定向凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，在远离冒口的部位安放冷铁，使铸件上远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固。 同时凝固就是从工艺上采取各种措施，使铸件各部分之间的温差尽量减小，以达到各部分几乎同时凝固的

20、方法。 控制凝固方式的方法：1）正确布置浇注系统的引入位置，控制浇注温度、浇注速度和铸件凝固位置； 2）采用冒口和冷铁； 3）改变铸件的结构； 4）采用具有不同蓄热系数的造型材料。 6、哪类合金易产生缩孔？哪类合金易产生缩松？如何促进缩松向缩孔转化？ 答：逐层凝固的合金倾向于产生集中缩孔，如纯金属和共晶合金。糊状凝固的合金倾向于产生缩松，如结晶温度范围宽的合金。 促进缩松向缩孔转化的方法：1）提高浇注温度，合金的液态收缩增加，缩孔容积增加； 2）采用湿砂造型，湿型比干型对合金的激冷能力大，凝固区域变窄，使缩松减少，缩孔容积相应增加； 3）凝固过程中增加补缩压力，可减少缩松而增加缩孔。 13、图

21、示两种结构应选择哪一个？为什么？ 答：a 选右边的图，因为第二种铸件设计的分型面是平面 B选第二种结构，因为第二种铸件设计的凸台结构不妨碍起模，造型工序简化 C选第二种结构，因为其内腔是开放的，可自带型芯直接铸出，不需再制造型芯 D选第二种结构，因为第二种铸件内腔侧面的凹槽、凸台的设计有利于取模，尽量避免不必要的型芯和活块。 14、图示铸件结构各有何缺点？应如何改进设计？ - 5 - 材料成型工艺 答：a，设计忽略了分型面尽量平直的要求，在分型面上增加的了外圆，结果必须采用挖沙造型，将最大截面放在上面，便可采用简单的蒸馍造型了。 b，原设计内腔因出口直径缩小，需采用型芯，讲内腔最大直径D通到底，就可以采用自带型芯形成的内腔。 c，原设计铸件各部分壁厚相差过大，壁厚处会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时形成缩孔。讲孔通到地，及壁厚就可均匀，减少缺陷。 d，原设计为空心球体，型芯取不出来，应在分型面上增加两个工艺孔，编曲型芯的安放和取出。 e，原设计壁厚差别过大。 f，法兰尺寸大于立壁直径，不便于整模造型，将上面法兰尺寸设计成与立壁直径相同即可。 - 6 - 材料成型工艺 - 7 -