材料成型及机械制造工艺基础简答题Word文件下载.docx

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主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产生相对的运动，从

而使刀具前面接近工件；

特点是在切削过程中速度最高，消耗动力最大，其运动方式可以是

旋转运动也可以是往复直线运动。

进给运动也是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可以连续进行切削，并得到具有所需几何特性的已加工表面；

特点是在切削过程中速度低，消耗动力少，其运动可以是间歇的，也可以是连续的，可以是直线送进，也可以是圆周送进。

在切削加工中，主运动只有一个，而进给运动可以有一个或数个。

7、拉深变形时常见的缺陷是什么？

分别采取什么措施加以解决？

拉深缺陷：

折皱和拉穿 

措施：

折皱――加压边圈

拉穿――凸凹模间的间隙要合适；

凸凹模间的圆角要合适；

选用合理的拉深系数。

8、焊接应力与变形产生的原因是什么？

常见的几种变形形式是什么？

原因：

焊缝局部不均匀的加热和冷却；

变形形式：

收缩变形，角变形，弯曲变形，扭曲变形，波浪变形。

9、减少焊接应力与变形的工艺措施有那些？

工艺措施：

结构设计：

焊缝位置应尽量对称结构中性轴；

在保证结构有足够承载能力

的条件下，尽量减少焊缝的长度和数量。

焊接工艺：

反变形法，刚性固定法，合理安排焊接次序，焊前预热焊后缓冷焊后热处理。

焊后矫形处理：

机械矫形，火焰矫形。

10、分析积屑瘤产生的原因，特性；

对切削加工的影响和对积屑瘤的控制。

切屑与前刀面的摩擦阻力超过材料的内部结合力时，有一部分金属会粘附在切

削刃附近而形成；

特性；

时生时灭；

对切削加工的影响：

利：

可保护刀刃代替刀刃进行切削；

使实际前角增大，切削

比较轻快；

弊：

使切削层厚度不断变化，影响尺寸精度；

导致切削力的变化，引起振动，有

一些积屑瘤碎片粘附在工件的已加工表面上，使表面变得粗糙。

对积屑瘤的控制：

避免在中温中速加工塑性材料。

12、铸造厂生产了一批灰铸铁件。

经检测，随炉单个浇注的Φ30试棒的抗拉强度为205～

210MPa，符合图纸得出的HT200的要求。

用户检验时，在铸件不同部位取样，检测结果表明，铸件上壁厚为8mm处的σb为200MPa；

15mm处的σb为196MPa；

25mm处σb为175MPa；

30mm处的σb为168MPa。

据此，用户认为该批铸件不合格，理由是：

1）铸件力学性能不符合HT200要求；

2）铸件整体强度不均匀。

试判断用户的意见是否正确，为什么？

不正确；

因随炉单个浇注的Φ30试棒的抗拉强度为205～210MPa，已达到图纸的要求；

且符合国家对铸件性能的检测要求，铸件随着壁厚的增加，冷却速度减慢，晶粒粗大，力学

性能降低。

13、某工厂用T10钢制造的钻头给一批铸铁件钻10mm深孔，钻几个孔以后钻头很快就磨损，经检验，钻头的材质、热处理工艺、金相组织、硬度均合格，试问失败原因，并请提出解决办法。

铸件可能有麻口或白口组织，硬度太高，导致钻头磨损；

（2）铸件表面可能有粘砂；

导致钻头磨损；

对铸件进行退火处理，消除铸件的麻口或白口组织；

降低铸件硬度；

用砂

轮磨掉铸件表面粘砂。

16、在本课程学习中，有哪些内容涉及内应力问题。

试分析、说明这些内应力问题在金属

成形和切削加工中形成的主要原因。

（1）铸件内应力问题：

主要是由于铸件凝固时，因壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，

以致于在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力。

它是铸件产生变形和裂纹的基本原因。

（2）金属塑性变形时，制件内部也会产生应力，但当外力去除后，应力会消失，对制件

质量没有影响，只有当锻件表面粗糙或有划痕、微裂纹、粗大夹杂等在拉伸时导致缺陷产生

应力集中，使得缺陷扩展甚至造成制件开裂。

（3）焊接应力问题：

焊接过程中，局部加热和冷却导致被焊结构产生较大的温度不均匀，

造成焊接件产生应力与变形。

（4）切削加工时，一是因切削温度导致的工件产生应力，切削速度越高，表层切削温度

越高，当切削温度不超过工件材料相变温度时，使工件表层产生较大拉应力。

另外是工件表

面层塑性变形引起的应力，使得工件里层受到拉应力、表层受到压应力作用。

18、什么是定向凝固原则？

需要采取什么措施来实现？

定向凝固原则是提高增设冒口和冷铁使铸件远离冒口的部位先凝固，冒口本身最后

凝固。

19、合金的收缩经历了哪几个阶段？

各会产生什么影响？

合金的收缩经历了液态、凝固和固态收缩，其结果表现为体积的减小、线尺寸的减

小。

20、熔焊焊接冶金过程特点是什么？

针对该特点，为了保证焊缝质量焊接过程中应该采取

什么措施？

答、反应区温度高、冶金反应激烈；

熔池小而冷却速度快；

冶金条件差易形成杂质等缺

陷。

焊接前必须对铸件进行清理，焊接过程中对熔池金属进行冶金保护和机械保护。

21、什么是加工硬化？

其产生原因是什么？

答、冷变形时，晶粒破碎为碎晶块，出现晶格扭曲，位错密度增加；

随着金属冷变形程度

的增加，金属材料的强度、硬度的指标都会逐渐提高，但塑性、忍性的指标又会下降，此现

象就称为加工硬化。

22、常见的焊接变形有哪些？

应采取什么措施解决？

答、收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形；

注意结构设计、焊接工艺及

焊后矫形处理。

23、在拉深中最容易出现的缺陷是什么？

为保证拉深件的质量，应该采取什么措施？

答、会产生破裂、起皱及凸耳；

为保证拉深件的质量，应该注意凸凹模的圆角半径、凸凹

模间隙、正确选择压边力和拉深系数。

24、试分析预锻模膛和终锻模膛的作用并说明它们的区别。

答、预锻模膛的作用是使坯料的形状和尺寸更接近锻件；

经过终锻模膛后坯料最终变形到

锻件所需要的外尺寸；

前者比后者高度大、宽度小，预锻模膛没有飞边槽，而且预锻模膛

的模锻斜度、圆角及模膛体积比终锻模膛大。

25、何谓金属的可锻性？

用什么指标来进行综合衡量？

金属的可锻性取决于哪些因素？

答、金属的可锻性：

衡量金属材料在塑性成形时获得优质零件的难易程度；

用什么指标来进行综合衡量：

金属的塑性和变形抗力；

金属的可锻性取决于哪些因素：

合金的成分及组织：

化学成分，金属组织；

变形条件：

变形温度，变形速度，应力状态。

26、焊接接头的构成是什么？

并分析焊接接头的组织和性能。

答、焊接接头构成：

由焊缝区，熔合区，热影响区构成。

焊缝区：

组织为柱状晶粒，易使化学成分和杂质在焊缝中心区产生偏析，使焊缝金属

力学性能下降；

熔合区：

少量的铸态组织和粗大的过热组织，化学成分不均匀，组织不均匀；

塑性

差，强度低，脆性大，易产生焊接裂纹和脆性断裂，是焊接接头最薄弱的环节之一；

过热区：

该区组织过热，晶粒粗大，塑性韧性差，也是焊接接头的一个薄弱的环节；

正火区：

冷却后为均匀细小的正火组织，力学性能较好；

部分相变区：

冷却后为粗大的铁素体与细晶粒珠光体，晶粒大小不一致，力学性能

稍差。

27、拉深件在拉深过程中易出现什么缺陷？

应分别采取什么措施加以解决？

答、易出现折皱――加压板或压边圈；

（２分）拉穿――合适的凸凹模间隙、合适的凸

凹模圆角、控制拉深系数的大小，变性程度大时可进行多次拉深，后续的拉深系

数比前面的大，并且可安排中间退火。

28、简述熔化焊的冶金过程特点及保证焊缝质量的措施。

答、冶金过程特点：

熔池温度高，有益的合金元素容易烧损；

熔池体积小，冷却速度快，

化学成分不均匀，气体来不及逸出会产生气孔；

动态熔池更新。

保证焊缝质量

的措施：

渗加有益的合金元素，保证焊缝的化学成分；

造成有效地保护隔绝空气

对焊缝的不利影响；

进行脱氧、脱硫、脱磷等。

29、试画出车削细长轴工件的装夹情况，并分析各定位元件分别约束了哪几个自由度？

答、用三爪卡盘和前后顶尖装夹：

三爪卡盘约束了Ｙ轴、Ｚ轴的平移；

前后顶尖约束了Ｘ轴、Ｙ轴、Ｚ轴的平移；

Ｙ轴、Ｚ轴的转动；

属于过定位；

把三爪卡盘换成卡箍。

30、常见的焊接变形有哪些？

答、焊接变形有收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。

结构设计――焊缝布置尽量对称、减少焊缝长度和数量；

工艺设计――加

裕量、反变形法、合理安排焊接次序、焊前预热焊后缓冷、焊后热处理；

焊后矫形处理――机械矫形、火焰矫形。

31、什么是液态合金的充型能力？

合金的流动性取决于那些因素？

合金的流动性不好对

铸件质量有何影响？

为什么铸钢的流动性比铸铁差？

答.1）合金的充型能力：

液态金属填充铸型的能力；

2）合金的流动性取决于那些因素：

化学成分和浇注条件；

3）合金的流动性不好对铸件质量有何影响：

会产生冷隔和浇不足；

4）为什么铸钢的流动性比铸铁差？

铸钢的结晶温度高，结晶温度范围大。

32、什么是拉深系数？

用φ２５０ｍｍ＊１．５ｍｍ的板料能否一次拉深成直径为φ５０的拉深件？

应采取哪些措施才能保证正常生产？

答、拉深系数：

拉深后制件的直径与毛坯直径之比；

不能，因为拉深系数太小变形程度

太大，可以进行多次拉深，后续的拉深系数可选得大一些，并可安排中间退火。

33、简述焊条选用的基本原则？

（1）工件的力学性能和化学成分

（2）工件的工作条件和使用性能（3）工件的结构特点（4）施工现场条件受不同施工现场条件的限

34、产生焊接应力与变形的原因是什么？

焊接过程的局部加热导致被焊结构产生较大的温度不均匀，除引起接头组织和性能不均

匀外，还会产生焊接应力与变形。

35、和手工电弧焊相比，埋弧自动焊有何特点?

应用范围如何?

1）焊接生产效率高。

熔深大，焊接速度快，焊丝连续进给，节省了焊接辅助时间。

2）节省焊接材料。

对中厚板埋弧焊可不开坡口，一次焊透，降低了焊接材料消耗。

3）焊缝质量好。

由于焊剂层保护效果好，焊接过程有调节作用，

4）劳动条件较好。

埋弧焊的非明弧操作和机械控制方式，减轻了体力劳动，避免了弧

光伤害，减小了烟尘。

埋弧焊的不足之处是：

只适合于平焊位置、长直焊缝和大直径环缝，不适于薄板和曲线

焊缝的焊接，而且对被焊件预装配要求较高。

36、铸铁焊补的主要问题是什么?

（1）熔合区易产生白口组织。

由于焊接时为局部加热，焊后铸铁件上的焊补区冷却

速度远比铸造成形时快得多，因此很容易形成自口组织，其硬度很高，焊后很难进行机械加

工。

（2）易产生裂纹。

铸铁强度低，塑性差。

当焊接应力较大时，就会在焊缝及热影响区内

产生裂纹，甚至使焊缝整体断裂。

此外，当采用非铸铁组织的焊条或焊丝冷焊铸铁件时，铸

铁因碳及硫、磷杂质含量高，基体材料过多熔入焊缝中，易产生裂纹。

（3）易产生气孔。

铸铁含碳量高，焊接时易生成CO和CO2气体，铸铁凝固中由液态转变

为固态所经过的时间很短，熔池中的气体来不及逸出而形成气孔。

此外，铸铁的流动性好，立焊时熔池金属容易流失，所以一般只应进行平焊。

37、铸铁热焊和冷焊各有何优缺点?

（1）热焊法热焊法是将铸件整体或局部缓慢预热到600~700℃，焊接中保持400

℃以上，焊后缓慢冷却。

这种方法应力小，不易产生裂纹，可防止出现白口组织和产生气孔，但成本较高，生产率低，劳动条件差。

常用的方法是气焊和焊条电弧焊。

热焊法一般仅用于焊后要求机械加工或形状复杂的重要铸铁件

（2）冷焊法冷焊法是焊补前不对铸件预热或在低于400℃的温度下预热的焊补方

法。

焊接时应尽量用小电流、短电弧、窄焊缝、分段焊等工艺，焊后立即用锤轻击焊缝，以松弛焊接应力，待冷却后再继续焊接。

铸铁冷焊用焊条有钢芯铸铁焊条、镍基铸铁焊条、铜基铸铁焊条和铸铁芯铸铁焊条。

冷焊法生产率高，成本低，劳动条件好，尤其是不受焊缝位置的限制，故应用广泛。

38、么叫弹性变形？

什么叫塑性变形？

随外力消除而消失的变形称为弹性变形。

当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性

变形。

39、σ0.2的含义是什么？

为什么低碳钢不用此指标？

σ0.2为名义屈服强度（点），适用于没有明显屈服现象的金属材料。

低碳钢有明显

的屈服现象，用σs表示。

40、抗拉强度与硬度之间有没有一定的关系？

为什么？

有。

因为它们以不同形式反映了材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。

只是反

映的材料体积不同，σb反映的是被测材料整个体积内，而HRC反映被压处。

41、αk表什么指标？

为什么αk不用于设计计算？

αk代表金属材料的冲击韧度，即试样缺口底部面积上的冲击吸收功，代表抵抗冲

击载荷作用而不破坏的能力。

因为αk值的影响因素多，重复性差，且工件大多以小能量多

次冲击下工作，此时的寿命主要取决于强度。

所以，不直接用于设计计算。

42、晶粒大小对其力学性能有何影响？

如何控制液态金属的结晶过程，以获得细小晶粒？

晶粒越细，晶界就越多，晶界处的晶格排列方向极不一致，犬牙交错、互相咬合,

从而增加了塑性变形的抗力，提高了金属的强度。

同时，金属的塑性和韧性也可得到提高。

采用快速冷却、人工精核、机械震动、超声波振动、电的磁搅拌等方法可获得细小晶

粒。

43、找出一根积压的钢材，经金相分析后发现其组织为珠光体加铁素体，其中铁素体占80

℅，问此钢材的含碳量大约是多少?

因为80%（Wc-0）=20%（0.77-Wc）

所以Wc=%154.077.0%20

（为15钢）

44、件应采用什么退火方法，并说明退火的目的。

（1）亚共析钢（Wc=0.35℅）铸造齿轮：

去应力退火；

消除应力。

（2）锻造后产生过热组织（晶粒粗大）的亚共析钢（Wc=0.6℅）锻造毛坯：

完全退火；

细化

晶粒。

（3）具有片状渗碳体的钢坯（Wc=1.2℅）：

球化退火；

使Fe3C球化，降低HBS，提高切削

加工性。

45、Wc=1.2℅的过共析钢正火的目的是什么?

如何选择加热温度?

答消除网状Fe3CⅡ，为球化退作组织准备，提高力学性能；

ACCM+30—50℃。

46、Wc=0.45℅的碳钢齿轮，其制造工艺为：

圆钢下料→锻造→退火→车削加工→淬火→回

火→铣齿→表面淬火。

说明各热处理工序的名称和作用。

（1）退火：

降低HBS，提高切削加工性能，细化晶粒，均匀组织。

（2）淬火+回火：

调质；

提高综合性能。

（3）齿面淬火：

表面淬火；

提高HRC和耐磨性。

47、柴油机凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>

50）,而心部具有良好的韧性（Ak>

40J）.

原来用Wc=0.45℅的碳钢调质，再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火。

现因库存钢材

用完，拟用Wc=0.15℅的碳钢代替。

试说明：

（1）原Wc=0.45℅钢的各热处理工序的作用。

（2）改用Wc=0.15℅钢后，仍按原热处理工序进行，能否满足性能要求?

为什么?

（3）改用Wc=0.15℅钢后，采用何种热处理工艺能达到所要求的性能?

（1）调质：

提高心部综合力学性能；

高频淬火+低温回火：

提高HRC、耐磨性，降低脆性，保证要求的硬度值。

（2）不能。

因为含碳量为0.15℅淬不硬，表面硬度不足，耐磨性不够。

（3）渗碳+淬火+低温回火。

48．熔焊、压焊和钎焊的实质有何不同？

解：

熔焊的实质是金属的熔化和结晶，类似于小型铸造过程。

压焊的实质是通过金属欲焊部位的塑性变形，挤碎或挤掉结合面的氧化物及其他杂质，

使其纯净的金属紧密接触，界面间原子间距达到正常引力范围而牢固结合。

钎焊的实质使利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件。

49．焊条药皮由什么组成？

各有什么作用？

1）稳弧剂2）造渣剂3）造气剂4）脱氧剂5）合金剂6）粘结剂

51．与手弧焊相比，埋弧自动焊有什么特点？

埋弧自动焊与手弧焊相比，有以下特点：

（1）生产率高

（2）焊接质量高而且稳定（3）节省焊接材料。

（4）改善了劳动条件

但埋弧焊也有不足之处，如焊短焊缝和曲折焊缝时，不如手弧焊灵活；

在焊接位置上仅

用于平焊；

对于狭窄位置及薄板焊接，埋弧自动焊也受到一定限制。

53．电渣焊的特点是什么？

（1）可一次焊成很厚的焊件

（2）生产率高、成本低（3）焊缝金属比较纯净（4）适于焊接中碳钢与金属构钢

58．焊接接头有几个区域？

各区域的组织性能如何？

焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区三部分。

（1）焊缝焊缝金属的结晶形成柱状的铸态组织，由铁素体和少量珠光体组成。

（2）熔合区该区被加热到固相线和液相线之间，熔化的金属凝固成铸态组织，而未

熔化的金属因加热温度过高而成为过热的粗晶粒，致使该区强度、塑性和韧性都下降，并引

起应力集中，是产生裂纹、局部脆性破坏的发源地。

（3）热影响区由于焊缝附近各点受热情况不同，热影响区又分为过热区、正火区和

部分相变区。

1）过热区焊接热影响区中，具有过热组织火晶粒明显粗大的区域，称为过热区。

因而该区的塑性及韧性降低。

对于易淬火硬化的钢材，此区脆性更大。

2）正火区该区被加热到AC3至AC3以上100～200℃之间，金属发生重结晶，冷却后得

到均匀而细小的铁素体和珠光体组织（正火组织），其力学性能优于母材。

3）部分相变区该区被加热到AC1～AC3之间的温度范围内，材料产生部分相变，即珠光

体和部分铁素体发生重结晶，使晶粒细化；

部分铁素体来不及转变，具有较粗大的晶粒，冷

却后致使材料晶粒大小不均，因此，力学性能稍差。

59．阐述产生焊接应力和变形的原因。

如何防止和减小焊接变形？

金属材料具有热胀冷缩的基本属性。

由于焊件在焊接过程中是局部受热且各部分材

料冷却速度不同，因而导致焊件各部分材料产生不同程度的变形，引起了应力。

焊接时局部

加热是焊件产生应力与变形的根本原因。

防止与减小焊接变形的工艺措施

（1）反变形法

（2）加余量法（3）刚性夹持法。

（4）选择合理的焊接顺序

60、焊接应力的工艺措施有那些？

（1）选择合理的焊接顺序

（2）预热法（3）焊后退火处理整体退火处理

62、铸铁材料制作的机床床身其导轨面有缺陷，其缺陷情况如下：

（1）加工前发现铸件有大砂眼；

（2）使用中导轨面研伤。

若对上述情况进行铸铁补焊，各应采用何种焊接方法？

（1）若加工前发现铸件有大砂眼，应采用热焊法。

因为铸件补焊后要进行机加工，

这就要求补焊处硬度不能太高，否则，切削加工困难。

采用热焊法可使焊接接头无白口组织

及裂纹，补焊质量较好，补焊区有较好的切削加工性。

（2）若使用中导轨面研伤，而导轨不宜拆卸，不能机加工，故应采用冷焊法。

焊后焊接

接头有一定的白口，硬度高，耐磨，然后用砂轮打磨修平即可。

63、列板材制作圆筒形低压容器，各应采用哪种焊接方法？

（1）Q215-A钢板，厚20mm，批量生产；

（2）20钢板，厚2mm，批量生产；

（3）45钢板，厚6mm，单件生产；

（4）紫铜板，厚4mm，单件生产；

（5）铝合金板，厚20mm，单件生产；

（6）16Mn，厚20mm，单件生产；

（7）不锈钢板，厚10mm，小批生产；

（1）采用埋弧自动焊；

（2）采用缝焊；

（3）采用手弧焊或熔化极氩弧焊；

（4）采用钨极氩弧焊；

（5）采用熔化极氩弧焊；

（6）采用埋弧焊或手弧焊；

（7）采用熔化极氩弧焊。

64、何谓切削运动？

试分析车、铣、刨、磨、钻切削加工中的切削运动。

表面加工时，刀具工件的相对运动，即所谓切削运动，它是由主运动与进给运动合成的运动

65、形式有哪几种：

什么是刀具的耐用度？

什么是刀具的寿命？

刀具磨损形式有三种：

（1）后刀面磨损

（2）前刀面磨损（3）前后刀面同时磨损

刀具的耐用度：

刀具两次刃磨之间的实际切削时间（s）

刀具的寿命：

刀具从使用到报废为止的切削时间（s）

66、铁石墨化的主要因素是什么？

为什么铸铁的牌号不用化学成分来表示？

化学成分和冷却速度；

因为影响铸铁性能的因素不仅取决于铸铁的金相组织，还与石

墨的数量、大小、形状、分布有密切相关；

在铸铁中用化学成分不能真实的反映铸铁的性能。

67、用φ50mm冲孔模具来生产φ50mm落料件能否保证落料件的精度？

不能，因为设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模尺寸，取凸模作设计基准件，然后根据

间隙确定凹模尺寸（即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值）。

设计落料模时，应先按落料件

确定凹模刃口尺寸，取凹模作设计基准件，然后根据间隙Z确定凸模尺寸（即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值）。

所以用φ50mm冲孔模具来生产φ50mm落料件不能保证落件的精度。

68、分析焊接应力与变形产生的原因，试提出三种以上减少或消除焊接应力与变形的工艺

方法。

焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩。

当拘束很大时（如大平板对接），则会产生残余应力，无残余变形。

当拘束较小（如小板对接焊）时，既产生残余应力，又产生残余变形。

采取合理的焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩；

焊缝不要有密集交叉截面，