材料成形技术基础问答题答案

第二章 铸造成形

问答题：

1.合金的流动性〔充型能力〕取决于哪些因素？提高液态金属充型能力一般采用哪些方法？

答：因素及提高的方法：

〔1〕金属的流动性：尽量采用共晶成分的合金或结晶温度围较小的合金，提高金属液的品质；

〔2〕铸型性质：较小铸型与金属液的温差；

〔3〕浇注条件：合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头，合理设置浇注系统；

〔4〕铸件构造：改良不合理的浇注构造。

2.影响合金收缩的因素有哪些？

答：金属自身的化学成分，结晶温度，金属相变，外界阻力〔铸型外表的摩擦阻力、热阻力、机械阻力〕

3.分别说出铸造应力有哪几类？

答：〔1〕热应力〔由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同〕

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〔2〕相变应力〔固态相变、比容变化〕

〔3〕机械阻碍应力

4.铸件成分偏析分为几类？产生的原因是什么？

答：铸件成分偏析的分类：〔1〕微观偏析

晶偏析：产生于具有结晶温度围能形成固溶体的合金。〔因为不平衡结晶〕

晶界偏析：〔原因：两个晶粒相对生长，相互接近、相遇；晶界位置与晶粒生长方向平行。〕

〔2〕宏观偏析

正偏析〔因为铸型强烈地定向散热，在进展凝固的合金形成一个温度梯度〕

逆偏析

产生偏析的原因：结晶速度大于溶质扩散的速度

5.铸件气孔有哪几种？

答：侵入气孔、析出气孔、反响气孔

6.如何区分铸件裂纹的性质〔热裂纹和冷裂纹〕？

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答：热裂纹：裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝呈氧化颜色

冷裂纹：裂纹细小，呈连续直线状，缝有金属光泽或轻微氧化色。

七：什么是封闭式浇注系统？什么是开放式浇注系统？他们各组元横截面尺寸的关系如何？

答：封闭式浇注系统：从浇口杯底孔到浇道的截面逐渐减小，阻流截面在直浇道下口的浇注系统。(ΣF<ΣF横开放式浇注系统：从浇口杯底孔到浇道的截面逐渐加大，阻流截面在直浇道上口的浇注系统。〔ΣF>ΣF横>F直下端>F直上端〕

8.浇注位置和分型面选择的根本原那么有哪些？

答：浇注位置选择：〔1〕逐渐的重要外表朝下或处于侧面；〔原因：以防止气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷〕

〔2〕铸件的宽大平面朝下或倾斜浇注；

〔3〕铸件的薄壁局部朝下；〔原因：可保证铸件易于充型，防止产生浇缺乏、冷隔缺陷〕

〔4〕铸件的厚大局部朝上。〔原因：便于补缩〕容易形成缩孔的铸件，厚大局部朝上。〔原因：便于安置冒口实现自上而下的定向凝固，防止产生缩孔〕

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分型面的选择：〔1〕应尽可能使全部或大局部构件，或者加工基准面与重要的加工面处于同一半型；〔原因：以防止因合型不准产生错型，保证铸件精度〕

〔2〕应尽可能减少分型面的数目；〔原因：保证铸件精度，简化造型操作〕

〔3〕分型面应尽量选用平面〔原因：简化造型工艺过程和模板制造，容易保证铸件精度〕

〔4〕尽可能使型腔和主要型芯位于下型。〔原因：便于造型，合型，下芯，检验铸件壁厚〕

9.铸件的拔模斜度的设计原那么有哪些？

答：设计原那么〔1〕一般在0.5-5度之间；

〔2〕立壁越高，斜度越小；

〔3〕机器造型的斜度应小；

〔4〕木模造型的斜度应大；

〔5〕壁的斜度比外壁的斜度大。

10.浇注系统的作用、根本组元构成、根本类型？

答：浇注系统的作用：〔1〕将铸型型腔与浇包连接起来，平稳地导入液态金属；

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〔2〕挡渣及排除铸型型腔中的空气及其他气体；

〔3〕调节铸型与铸件各局部的温度分布以控制铸件的凝固顺序；

〔4〕保证液态金属在最适宜的时间围充满铸型，不是金属过度氧化，有足够的压力头，并保证金属液面在铸型腔有适当的上升速度。

根本组元构成：浇口杯，直浇道，横浇道，浇道〔浇包、通气孔〕

根本类型：顶部注入式，中间注入式，底部注入式，阶梯注入式〔按浇道在铸件的相对位置分〕

开放式浇注系统，封闭式浇注系统〔组元截面比例的大小或限流截面位置不同〕

11.冒口的作用是什么？简述其设计时应满足的根本条件。

答:冒口的作用：补缩铸件、集渣、通气排气

根本条件：〔1〕凝固时间应大于或等于铸件的凝固时间；

〔2〕有足够的金属液体补充铸件的收缩；

〔3〕与铸件被补缩部位之间必须存在补缩通道；

12.铸件构造设计的一般原那么？

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答：〔1〕简化或减少分型面；

〔2〕应尽量不用或少用型芯；

〔3〕铸件构造应起模方便；

〔4〕有利于型芯的固定和排气；

〔5〕防止变形和裂纹；

〔6〕有利于防止夹渣、气孔；

〔7〕有利于铸件清理。

第三章 塑性成形

问答题

1.金属塑性变形遵循的根本规律。

答：1〕体积不变定理：金属固态成形加工中金属变形后的体积等于变形前的体积。〔又叫质量恒定定理〕；

2）最小阻力定律：金属在塑性变形过程中，其质点都将沿着阻力最小的方向移动。

2.金属的可锻性？影响金属可锻性的主要因素有哪些？

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答：可锻性〔金属塑性变形的能力〕：金属材料在塑性成形加工时获得优质毛坯或零件的难易程度。

影响因素：1〕金属本身的性质：化学成分的影响〔纯金属的塑性比合金好〕、部组织的影响〔单相组织比多相组织塑性好，均匀细小晶粒铸态柱状晶组织和粗晶组织可锻性好〕；

2〕变形加工条件：变形温度的影响〔对于多数金属材料，温度提高，塑性提高〕、变形速度的影响〔变形速度足够大，热效应现象明显，金属的塑性指标延伸系数和断面收缩率调高，变形抗力下降〕、应力状态的影响〔压应力和拉应力不同〕。

3.绘制自由锻件图时考虑的因素有哪些？自由锻件图与模锻件图有何区别？

答：绘制自由锻件图考虑的因素：

1〕敷料或余块：简化锻件形状便于锻造增添的金属局部；

2〕加工余量：在零件加工外表增加供切削加工用的金属局部〔零件越大、形状越复杂，余量越大〕

3〕锻件公差：锻件名义上尺寸允许的变动量。

模锻件图和自由锻件图的区别：模锻图比自由锻件图多分模面、模锻斜度、模锻件圆角半径。

4.自由锻件构造设计时应满足那些要求？

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答：1〕自由锻件上应防止锥体、曲线或曲面交接以及椭圆形、工字形截面等构造；

2〕自由锻件上应防止加强筋、凸台等构造；

3〕对于锻件截面急剧变化或形状复杂采用特别的技术措施或工具；还可以设计几个简单件构成组合件，再焊接〕。

5.绘制模锻件图应考虑的主要因素和模锻件构造设计的原那么。

答：主要因素：分模面、敷料、加工余量、锻件公差、模锻斜度、模锻件圆角半径。

原那么：1〕模锻零件必须具有一个合理的分模面，以保证模锻件抑郁从锻模中取出、敷料最少、锻模制造容易；

2〕零件外形力求简单、平直和对称，尽量防止零件截面间差异过大或具有薄壁、高筋、高凸起等构造，以便于金属充满模膛和减少工序；

3〕尽量防止有深孔或多孔构造；

4〕有可能的情况下，对复杂的零件采用锻-焊组合，以减少敷料，简化模锻过程。

6.模锻是确定锻件分模面位置的原那么。

答：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；

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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〕分模面最好是平面，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。

7.冲孔和落料时凸、凹模尺寸确定，凸、凹模间隙对冲裁成形工艺的影响。

答：尺寸确实定：落料：凹模刃口尺寸即为落料件尺寸，然后用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值；

冲孔：凸模刃口尺寸为孔的尺寸，然后用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。

对成形工艺的影响：

间隙过小：凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向外错开，上下裂纹不能很好重合，导致毛刺增大。

间隙过大：凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向错开，因此光亮带小一些，剪裂带和毛刺均较大。

8.冲孔和落料异同之处？

答：一样：变形机制一样；模具构造一样。

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不同：凸凹模尺寸取向不同。

9.防止拉深中的起皱和破裂的主要措施有哪些\"

答：1〕选用压边圈；

2〕采用屡次拉深；

3〕拉深系数尽可能取小值

10.模型锻造时，影响金属充满模膛的因素有哪些？

答：1〕金属的塑性和变形抗力；

2〕金属模锻时的温度；

3〕飞边槽的形状和位置；

4〕锻件的形状和尺寸；

5〕设备的工作速度：一般速度大，填充好；

6〕填充模膛方式：镦粗比挤压易充型；

7〕其他，如有误润滑、预热

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11.拉深模与冲裁模的主要区别？

答：1〕工作局部凸模与凹模的间隙不同；

2）拉深的凹凸模没有锋利的刃口。

第五章 连接成形局部

问答题：

1.焊接接头的组成，影响焊接接头组织和性能的因素。

答：焊接接头的组成：焊缝、熔合区、热影响区

影响焊接接头组织和性能的因素：

1）焊缝的组织和性能：金属结晶从熔池底壁开场，由于各个方向冷却速度不同，形成柱状晶。由于冷却速度很快，已凝固的焊缝金属中的化学成分来不及扩散，易造成合金元素的分布不均匀。由于焊接材料的渗合金作用，焊缝金属的合金元素含量比基体要高，所以焊缝金属的力学性能可能不低于基体金属。

2）熔合区的组织和性能：〔过渡区〕熔合区的塑形和韧性极差，成为裂纹和局部脆性破坏的源点。

3）热影响区的组织和性能：〔分为过热区、正火区、局部相变区〕热影响是不可防止的，为了提高焊接品质希望它愈小愈好。

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改善焊接接头组织性能的方法：〔从焊接方法、焊接规、接头型式、焊接后冷却速度考虑〕

1）对于低碳钢焊接因其塑形好，热影响区较窄，不需要处理；

2）对于重要的钢构造或用电渣焊焊接构件，需要焊接热处理；

3）对于碳素钢与低碳合金钢构件，需要正火处理；

4）对于不能进展热处理的金属或构件，需要正确的焊接方法和焊接过程来减少影响。

2.减少焊接应力常采用的措施有哪些？

答：〔焊件的局部不均匀受热是产生焊接应力的根本原因〕

1）选择合理的焊接顺序：尽量使焊缝自由收缩而不受较大的约束；

2）焊前预热；

3）加热“减应区〞；

4）焊后热处理：去应力退火。

3.焊接变形的根本形式有哪些？消除焊接变形常采用的措施有哪些？

答：焊接变形的根本形式：收缩变形、角变形〔焊接截面形状上下不对称〕、弯曲变形

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〔焊缝不对称〕、波浪形变形〔薄板〕、扭曲变形〔构件横截面不对称或焊接过程不合理〕。

采用的措施：

1）合理设计焊接构件：减少焊缝数量、焊缝长度、焊缝截面积；

2）采用必要的技术措施

反变形法：焊件安置在与焊接变形相反的位置；

加裕量法：增加收缩量；

刚性夹持法

选择合理的焊接顺序

采用合理的焊接方法：逆向分段焊法

4.为什么要对焊件冶金过程进展保护？采用的保护措施有哪些？

答：原因：1〕温度高，金属蒸发、氧化和吸气严重；

2〕熔池体积小，冷却速度快，不利于焊缝金属化学成分不均匀和气体、杂质的排除，产生气孔和夹渣。

保护措施：1〕采取保护措施，有害气体进入焊接区。如：焊条药皮、自动焊焊剂、

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惰性气体等；

2〕渗入有用合金元素以保护焊缝成分。焊条药皮或焊剂中参加锰铁元素；

3〕进展脱氧、脱硫和脱磷。焊条药皮中参加锰铁或硅铁。

5、6不作要求

7.什么是焊接热影响区，焊接热影响区由几局部组成？

答：定义：在电弧热的作用下，焊缝两侧处于固态的木材发生组织或性能变化的区域。

组成：过热区、正火区。

8.什么是直流正接？什么是直流反接？各用于什么场合？

答：直流正接：焊件接直流正极，焊条接直流负极。适用于较厚或高熔点的金属焊件。

直流反接：焊件接直流负极，焊条接直流正极。适用于较薄或低熔点金属焊件。

〔补充：碱性焊条采用直流反接，保证电弧稳定燃烧；酸性焊条采用交流弧焊接〕

9.氩弧焊工艺有哪些特点？

答：1〕焊接品质好，成形美观〔因为氩弧焊电弧稳定，飞减小，焊缝致密〕；

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2〕焊接热影响区和变形较小〔因为保护气流压缩电弧燃烧，热量集中，熔池较小〕；

3〕操作性能好〔因为气流保护，明弧可见，便于观察、操作、可进展全位置焊接〕；

4〕适用于焊接易氧化金属；

5〕焊接本钱高。〔缺点〕

10.焊接构造设计时应遵守的主要原那么有哪些？

答：1〕焊缝位置应便于操作：手弧焊要考虑焊条操作空间、自动焊应考虑接头处便于存放焊剂、电焊应考虑电极引入方便；

2〕焊缝位置布置应有利于减少焊接应力与变形：焊缝应防止过分集中和穿插、尽量减少焊缝数量、焊缝应尽量对称布置、焊缝端部产生锐角处应该去掉、焊缝应尽量避开最大应力或应力集中、不同厚度工件焊接时接头处应平滑过渡、焊缝应避开加工外表。

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