重庆大学材料成型复习题答案.docx

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重庆大学材料成型复习题答案

一、

1落料和冲孔：

落料和冲孔又称冲裁，是使坯料按封闭轮廓分离。

落料是被分离的部分为所需要的工件，而留下的周边是废料；冲孔则相反。

2焊接：

将分离的金属用局部加热或加压，或两者兼而使用等手段，借助于金属内部原子的结合和扩散作用牢固的连接起来，形成永久性接头的过程。

3顺序凝固：

是采用各种措施保证铸件结构各部分，从远离冒口的部分到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒口的部分最先凝固，在向冒口方向顺序凝固，使缩孔移至冒口中，切除冒口即可获得合格零件的铸造工艺

同时凝固：

是指采取一些工艺措施，使铸件个部分温差很小，几乎同时进行凝固获得合格零件的铸造工艺

4．缩孔、缩松液态金属在凝固过程中，由于液态收缩和凝固收缩，因而在铸件最后凝固部位出现大而集中的孔洞，这种孔洞称为缩孔，而细小而分散的孔洞称为分散性缩孔，简称缩松。

5.直流正接：

将焊件接电焊机的正极，焊条接其负极；用于较厚或高熔点金属的焊接。

直流反接：

将焊件接电焊机的负极，焊条接其正极；用于轻薄或低熔点金属的焊接。

6自由锻造：

利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成形过程。

模型锻造：

它包括模锻和镦锻，它是将加热或不加热的坯料置于锻模模膛内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成型过程。

7.钎焊：

利用熔点比钎焊金属低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化将处于固态的焊件连接起来的一种方法。

8.金属焊接性：

金属在一定条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性。

9，粉末冶金：

是用金属粉末做原料，经压制后烧结而制造各种零件和产品的方法。

二、

1、铸件中可能存在的气孔有侵入气孔、析出气孔、反应气孔三种。

2、金属粉末的基本性能包括成分、粒径分布、颗粒形状和大小以及技术特征等。

3、砂型铸造常用的机器造型方法有震实造型、微震实造型、高压造型、抛砂造型等。

4、影响金属焊接的主要因素有温度、压力。

5、粉末压制生产技术流程为粉末制取、配混、压制成形、烧结、其他处理加工。

6、影响液态金属充型能力的因素有金属流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个方面。

7、金属材料的可锻性常用金属的塑性指标和变形抗力来综合衡量。

8、熔化焊接用焊条通常由焊芯和药皮组成，其中焊芯的主要作用为作为电源的一个电极，传导电流，产生电弧、熔化后作为填充材料，与母材一起构成焊缝金属等。

9、金属塑性变形的基本规律是体积不变定律和最小阻力定律。

10、一般砂型铸造技术的浇注系统结构主要由浇口杯，直浇道，横浇道，内浇道组成。

11、硬质合金是将一些难熔的金属碳化物和金属黏结剂粉末混合，压制成形，并经烧结而形成的一类粉末压制品

12、液态金属浇入铸型后，从浇注温度冷却到室温都经历液态收缩，固态收缩，凝固收缩三个互相关联的收缩阶段。

13、按照熔炉的特点，铸造合金的熔炼可分为冲天炉熔炼、电弧炉熔炼、感应电炉熔炼、坩埚炉熔炼等。

14、金属粉末的制备方法主要有矿物还原法、电解法、雾化法、机械粉碎法、研磨法等。

15、焊接过程中对焊件进行了局部不均匀加热，是产生焊接应力和变形的根本原因。

16、根据钎料熔点不同，钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两大类，其温度分界为450℃。

17、固态材料的连接可分为永久性，非永久性两种。

18、铸造成型过程中，影响合金收缩的因素有金属自身的成分、温度、相变和外界阻力。

19、金属的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性，其评定的方法有碳当量法、冷裂纹敏感系数法。

20、按金属固态成形的温度将成形过程分为两大类其一是冷变形过程，其二是热变形过程，它们以金属的再结晶温度为分界限。

21、模锻时飞边的作用是强迫充填，容纳多余的金属，减轻上模对下模的打击，起缓冲作用。

三、

1、板料加工技术过程中冲裁凸、凹模和拉深凸、凹模有何不同。

答：

主要区别在于工作部分凸模与凹模的间隙不同，而且拉深的凸凹模上没有锋利的刃口。

冲裁凸凹模有锋利的刃口和适当的间隙；拉深凸凹模有适当的圆角和较大的间隙。

2、手工电弧焊用焊条的选用原则是什么？

P143

答：

1）根据母材的化学成分和力学性能，

2）根据焊件的工作条件和结构特点，

3）根据焊接设备、施工条件和焊接技术性能。

3、焊接应力产生的根本原因是什么？

减少和消除焊接应力的措施有哪些？

答：

根本原因：

焊接过程中对焊件进行了局部不均匀加热。

措施：

1）选择合理的焊接顺序，应尽量使焊缝自由收缩而不受较大约束；

2）焊前预热，焊前将工件预热到350~400℃，然后再进行焊接；

3）加热“减应区”，在焊件结构上选择合适的部位加热后再焊接；

4）焊后热处理。

去应力退火，即将工件均匀加热后到600–650℃保温一段时间后冷却。

整体高温回火消除焊接应力最好。

4、铸造成形的浇注系统由哪几部分组成，其功能是什么？

答：

浇注系统结构主要由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道组成。

功能：

1）腔与浇包连接起来，平稳地导入液态金属；

2）及排除铸型型腔中的空气及其他其他；

3）调节铸型与铸件各部分的稳定分布以控制铸件的凝固顺序；

4）保证液态金属在最合适的时间范围内充满铸型，不使金属过度氧化，有足够的压力头，并保证金属液面在铸型型腔内有适当的上升速度等。

5、熔炼铸造合金应满足的主要要求有哪些？

答：

1）熔炼出符合材质性能要求的金属液，而且化学成分的波动应尽量小；

2）熔化并过热金属的高温；

3）有充足和适时的金属液供应；

4）低的能耗和熔炼费用；

5）噪声和排放的污染物严格控制在法定范围内。

7、简述铸件上冒口的作用和冒口设计必须满足的基本原则。

答：

补偿铸件收缩，防止产生缩孔和缩松缺陷，集渣和通、排气。

原则：

凝固实际应大于或等于铸件（或补缩部分）的凝固时间；有足够的金属液补充铸件的收缩；与铸件被补缩部位之间必须挫折补缩通道。

8、简述砂型铸造和特种铸造的特点。

答：

砂型铸造适应性广，技术灵活性大，不受零件的形状、大小、复杂程度及金属合金种类限制，生产过程简单，但其尺寸精度低及表面粗糙度高；铸件内部品质低；技术经济指标低。

特种铸造尺寸精度高，表面粗糙度低，具有较高的技术经济指标材料消耗少，老大条件好。

生产过程易实现自动化和机械化。

但其适应性差，上次准备工作量大，技术装备复杂。

9、焊接用焊条药皮由哪几部分组成，其作用是什么？

答：

由稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、粘结剂组成。

作用：

稳弧剂在电弧高温下易产生钾钠等的离子，帮组电子发射，有利于稳弧和使电弧稳定燃烧。

造渣剂焊接时形成熔渣，对液态金属起到保护作用，碱性渣CaO还可以起脱硫磷的作用。

造气剂造成一定量的气体，隔绝空气，保护焊接熔滴和熔池。

脱氧剂对熔池金属起脱氧作用，锰还有脱硫作用。

合金剂使焊缝金属获得必要的合金成分。

粘结剂将药皮牢固的粘在钢芯上。

10、简述碱性焊条和酸性焊条的性能和用途。

答：

酸性焊条：

氧化性强，焊接时具有优良的焊接性能，如稳弧性好，脱渣能力好，飞溅小，焊缝成形美观等，对铁锈、油污和水分等容易导致气孔的有害物质敏感性较低。

用途：

若母材中碳、硫、磷含量较高，则选用抗裂性能好的碱性焊条，对于承载交变载荷、冲击载荷的焊接结构，或者形状复杂、厚度大、刚性大的焊件，应选用碱性低氢型焊条。

碱性焊条：

有较强的脱氧、去氧、除硫和抗裂纹的能力，焊缝力学性能好，但焊接技术不如酸性焊条，如引弧困难，电弧稳定性差等，一般要求用直流电源。

而且药皮熔点较高，还应采用直流反接法。

碱性焊条对油污、铁锈和水分较敏感，焊接时容易产生气孔。

用途：

无法清理或在焊件坡口处有较多油污、铁锈、水分等赃物时。

在保证焊缝品质的前提下，应尽量选用成本低、劳动条件好，无特殊要求时应尽量选用焊接技术性能好的酸性焊条。

11、硬质合金的分类情况及其主要用途是什么？

硬质合金有3类：

1、钨钴类（YG）2、钨钴钛类（YT）3、钨钽类（YW）

主要用途：

1.YG切削脆性材料的刀具，如切削铸铁、脆性有色合、电木等。

2.YT制作高韧度钢材的刀具。

3.YW加工不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的材料。

12、请阐述金属在模锻模膛内的变形过程及特点。

答：

（1）充型阶段：

所需变形力不大；

（2）形成飞边和充满阶段：

形成飞边完成强迫充填的作用，变形力迅速增大；（3）锻足阶段：

变形仅发生在分模面附近区域，以挤出多余金属，变形力急剧增大，达到最大值。

13、金属液态成形中冒口、冷铁及补贴的作用。

答：

冒口可以补缩铸件收缩，防止产生缩孔和缩松缺陷还有集渣和排气的作用。

冷铁加快铸件某一部分的冷却速度，调节铸件的凝固顺序，与冒口配合使用还可以扩大冒口的有效补缩距离。

冷铁可以加大铸件局部冷却速度。

14、模锻成形过程中飞边的形成及其作用。

答：

继续锻造时，由于金属充满模膛圆角和深处的阻力较大，金属向阻力较小的飞边槽内流动，形成飞边。

作用：

（1）强迫充填；

（2）容纳多余的金属；（3）减轻上模对下模的打击，其缓冲作用。

15铸造方法的选用原则？

答：

1）根据生产批量大小和工厂设备、技术的实际水平及其他有关条件，结合各种铸造方法的基本技术特点，在保证零件技术要求的前提下，选择技术简单、品质稳定和成本低廉的铸造方法。

四、

1、低碳钢焊接热影响区的形成及其对焊接接头的影响（组织性能特征）。

形成：

在电弧热的作用下，焊缝两侧处于固态的母材被加热，处于相变温度到固相线温度之间，按温度的不同具体分为过热区、正火区、部分相变区，并使母材发生组织和性能变化，从而形成低碳钢焊接热影响区。

对焊接接头的影响：

1、过热区处于过热区的母材组织转变为奥氏体，奥氏体在高温下急剧长大，冷却后形成过热粗晶组织，使焊接接头的塑性和韧性下降；2、正火区经书从结晶，且得到细化，使焊接接头的力学性能得到提高；3、部分相变区因相变不均匀使冷却后的晶粒大小不等，对接头力学性能产生不利影响。

2、试分析图一所示铸造应力框：

（1）铸造应力框凝固过程属于自由收缩还是受阻收缩?

（2）？

造应力框在凝固过程中将形成哪几类铸造应力?

（3）在凝固开始和凝固结束时铸造应力框中1、2部位应力属什么性质（拉应力、压应力）?

（4）铸造应力框冷却到常温时，在1部位的C点将其锯断，AB两点间的距离L将如何变化（变长、变短、不变）？

答：

（1）属于受阻收缩

（2）有热应力和机械阻碍应力。

（3）在凝固开始时，铸造应力框中1受压应力，2受拉应力

凝固结束时，铸造应力框中1受拉应力，2受压应力

（4）AB两点间的距离L将变长

3、模锻分模面选取的原则是什么？

请按照该原则在图二所示的a-a、b-b、c-c、d-d、e-e五个面中选取符合条件的分模面。

模锻分模面选取的原则：

（1）要保证模锻件易于从模膛中取出；

（2）所选定的分模面应能使模膛的深度最浅；

（3）选定的分模面应能使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致；

（4）分模面做好是平面，且上下锻模的模膛深度尽可能一致；

（5）所选分模面尽可能使锻件上所加的敷料最少。

图中c-c面是符合要求的分模面。

4、图三所示双联齿轮，批量为10件/月，材料为45钢，试：

1）根据生产批量选择锻造方法。

（2）绘制该零件的锻件图。

（3）分析该零件的锻造生产工序。

（1）选用自由锻；

（2）P79

（3）镦粗、压肩、拔长打圆。

5、试分析图四所示平板对焊过程中，尺寸和焊接应力的变化情况？

参考书P133-134建议画图分析

画图分析时注意焊接中的母材总长大于L，焊后冷却时母材总长小于L，作图时体现出来才能更好的说明拉压应力的产生及部位。

6、试分析图五所示零件的冲压过程。

答：

落料、拉深、第二次拉深、冲孔、翻边。

7、图六所示的轴类零件，批量为15件/月，材料为40Cr钢，试：

）

1）根据生产批量选择锻造方法。

（2）绘制该零件的锻件图。

（3）分析该零件的锻造生产工序。

（1）自由锻造

（2）可参考书P79图3.14（3）压肩，拔长，打圆；压肩，拔长，打圆；压肩，拔长，打圆。

8、试分析图七所示铸件：

（1）哪些是自由收缩，哪些是受阻收缩?

（2）受阻收缩的铸件形成哪一类铸造应力?

（3）各部分应力属什么性质（拉应力、压应力）?

答：

（1）第一列是自由收缩，第二列第三列是受阻收缩。

（2）第二列是机械阻碍应力（临时应力），第三列是热应力（残余应力）

（3）第二列过程中都是拉应力，铸件取出后应力消失，第三列上面的零件开始时上部是压应力，下部是拉应力，凝固后上拉下压。

下面的零件相反。

9、分析题图1-1所示的自由锻件、题图1-2所示的铸件和题图1-3示的焊接连接件结构是否合理？

请图示改善方案。

题图1-1铸造构件题图1-2自由锻连杆锻件图题图1-3焊接构件

题图1-1见书P83图3.15，题图1-2不方便起模改成书P69图2.18（d）图，题图1-3三板交接处易产生热应力，在交接处去掉一个三角形。

10、如题图3-1所示两块材质、厚度相同，宽度不同的钢板，采用相同规范，分别在其长边侧面各焊一条焊缝，哪块的应力和变形大？

为什么？

答：

板宽的钢板所受应力大但变形小，因为板的上下边缘温差大，故应力大；变形抗力大，故变形小。

板窄的钢板所受应力小但变形大，因为板的上下边缘温差小，故应力小；变形抗力小，故变形小。

材料成形工艺基础

笑长

铸造、塑性成形

1.浇注时，铸件上宽大的平面应朝上位置（F）宽大平面应朝下，避免上表面长时间受烘烤而产生夹渣。

2.机加工余量越大越好（F）

3.缩松可以通过一定工艺完全消除（F）

4.冒口和冷铁的作用一样，都可以补缩（F）冷铁增加局部冷却速度，延长补缩时间

5.铸铁是由金属基体和石墨组成，金属基体决定材料的性能（T）石墨决定

6.终锻模膛的尺寸必须和零件尺寸大小一致（F）终锻模膛应比零件尺寸大一个收缩量

7.大型锻件一般采用随炉冷却（T）

8.蠕墨铸铁的性能介于灰铁和球铁之间（F）在石墨状态一样的情况下

9.冷热挤压是以金属的回复温度为界（F）以再结晶温度为界

10.典型铸件断面组织由哪三个晶区组成？

1）表面结晶区2）柱状晶区3）中心等轴晶区

11.浇注系统中，设置浇道的目的？

封闭式浇注系统有什么特点？

（1）目的是提供足够的充型压力，保证金属液的充型速度，将液态金属平稳导入型腔，排除金属液中的渣和气，排出型腔中的气体，防止金属液过度氧化，调节铸件各部分的温度分布，控制铸件的凝固顺序且有补缩作用

（2）封闭式浇注系统的特点：

充型迅速，呈受压流动状态，冲刷力大，有一定档渣作用

12.常见的热加工方法？

铸造、塑性成形和焊接

13.液态金属的充型过程取决于其具有的哪两种宏观特性？

易流动性和无定形性

14.金属的凝固方式有哪三种？

1）逐层凝固方式2）糊状凝固方式3）中间凝固方式

15.合金的化学成分如何影响合金的流动性？

成分不同的合金具有不同的结晶特点，其流动性也不同.

16.若合金本身的流动性不好，你可以采用何种方法来加以改善其冲型能力？

1）适当提高浇注温度2）适当提高充型压力3）预热铸型4）铸件结构尽量避免壁厚过小，壁厚急剧变化或有大的水平面

17.液态合金收缩分为哪三个阶段？

其中哪个阶段是铸件形成缩孔或缩松的基本原因？

哪个阶段是铸件形成应力的原因？

（1）1）液态收缩2）凝固收缩3）固态收缩

（2）液态收缩和凝固收缩（3）固态收缩

18.为什么合金的实际线收缩率会小于理论线收缩率？

铸件收缩时受到收缩阻碍、热阻碍等

19.减小和消除铸件应力的方法？

1）使铸件同时凝固2）选收缩率小的材料3）尽量使铸件形状简单和对称，不突变，壁厚均匀4）增加铸型和型芯的退让性5）对铸件进行时效处理

20.铸造应力达到什么程度时，铸件会产生变形和裂纹？

铸造应力超过铸件材料的屈服点时，铸件产生变形；铸造应力超过金属的抗拉强度时，铸件产生裂纹

21.材料发生塑性变形的基本形式？

滑移和孪生

22.冷变形加工后，组织和性能发生了什么变化？

组织变化：

1）晶粒变形2）位错密度增加和晶粒碎化3）形变织构性能变化：

1）产生各向异性2）产生加工硬化3）产生残余内应力

23.简诉熔模铸造的工艺过程。

P441）蜡模制造2）制造型壳3）熔去蜡模4）焙烧5）浇注

24.金属型铸造过程需要注意哪四个要点？

1）预热金属型2）喷刷涂料3）适当提高浇注温度4）及时开型取件

25.铸件根据石墨形态可分为哪四种？

灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁

26.模锻和自由锻相比，有什么优点？

1）生产效率高2）模锻件尺寸精确，加工余量小，表面光洁，节约材料和切削加工工时3）可以锻造比较复杂的锻件

27.自由锻工序分为哪三类？

基本工序、辅助工序、精整工序

28.冲压生产基本工序分为分离和变形，请分别举例三种？

分离工序：

落料、冲孔、切边变形工序：

弯曲、拉伸、翻边

29.绘制模锻件图时，除了考虑零件的尺寸外，还需要考虑什么？

1）分模面2）加工余量和锻造公差3）模锻斜度4）圆角半径5）冲孔连皮

30.什么是冲孔连皮，有什么作用？

冲孔连皮是指终锻后的孔内留有的一薄层金属；作用：

减轻上、下模刚性接触的缓冲作用，避免锻模的损坏，并使金属易于充型

焊接部分、粉末冶金

1.焊接方法主要分为哪三类？

1）熔焊2）压焊3）钎焊

2.焊接接头有哪几部分组成？

性能？

组成：

焊缝，熔合区，热影响区；性能：

焊缝金属的力学性能一般不低于母材；熔合区力学性能最差；热影响区居中

3.焊缝金属凝固后得到的组织？

柱状晶

4.焊接接头产生的气孔有哪几类？

控制措施？

三类：

氢气孔，氮气孔（析出性气孔）和一氧化碳气孔（反应性气孔）措施：

焊条和焊剂要烘干，严格清除坡口和母材上的水、锈、油，采用短弧焊，控制焊接速度，使溶池中的气体逸出

5.焊接冷裂纹形成的原因？

1）焊接接头存在淬硬组织2）焊接接头含氢量较高，造成氢脆3）焊接接头存在较大的应力

6.焊接应力和变形的根本原因？

控制措施？

根本原因：

焊接过程中焊件受到的不均匀局部加热和冷却控制措施：

1）焊前预热2）加热感应区3）选择合理的焊接顺序和方向4）焊后热处理

7.焊接方法的选择

焊接方法

主要接头形式

焊接位置

厚度

被焊材料

生产率

应用范围

埋弧自动焊

对接，搭接，T形接

全位置

3~20

碳钢，低合金钢，铸铁

中等偏高

在各种载荷下工作，成批中厚板长直焊缝和较大直径环缝

CO2焊

对接，搭接，T形接

全位置

0.8~25

碳钢，不锈钢（不用于高合金钢和有色金属）

很高

要求致密、耐蚀、耐热的焊件

电渣焊

对接

立焊

40~450

碳钢，低合金钢，不锈钢，铸铁

很高

一般用来焊接大厚度铸件，锻件

缝焊

搭接

平焊

<3

碳钢，低合金钢，不锈钢，铝及铝合金

很高

焊接薄壁容器和管道

点焊

搭接

全位置

05~3

碳钢，低合金钢，不锈钢，铝及铝合金

很高

焊接薄板壳体

8.酸碱性焊条的优缺点

酸性焊条抗裂性差，具有良好的工艺性，对油、锈和水敏感性不大，焊接电源可用直流或交流；碱性焊条刚好相反

9.选用焊条的基本原则

等强度原则和同成分原则

10“凡是能够获得优质焊接接头的金属，焊接性都是好的”，这种说法对吗？

Why？

不对，焊接性包括两方面，结合性能和使用性能，优质的焊接接头并不能说明使用性能一定是好的

11.焊接开坡口的目的？

如何选择？

目的：

为了使其根部焊透，使焊缝美观，通过控制坡口大小，能调节焊缝中母材金属与填充金属的比例，使焊缝金属达到所需的化学成分选择：

根据板材厚度，加工方法，焊接工艺性

12.P188试分析如图所示的各种焊接结构的焊缝布置是否合理，若不合理应如何修改。

13.粉末冶金的定义？

基本工序？

主要成形方法。

定义：

指将具有一定粒度及粒度组成的金属粉末或金属与非金属粉末，按一定配比均匀混合，经过压制成形和烧结强化及致密化，制成材料或制品的工艺技术。

基本工序：

粉末制备、压制和烧结主要成形方法：

注射成形、挤压成形、压制成形

14.热塑性和热固性塑料的区别？

塑料主要成形方法。

区别：

热塑性塑料可反复多次受热后软化重塑，热固性塑料不可以

成形方法：

注射成形、挤出成形、压缩成形

15.复合材料定义？

分类?

定义：

由两种或两种以上物理和化学性质不同的材料组合起来而形成的一种多相固体材料。

分类：

1）按基体材料类型分类金属复合材料和非金属复合材料2）按增强材料形状分类颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料和层合复合材料3）按复合材料用途分类结构复合材料和功能复合材料