金属工艺学复习题大题山东理工DOCWord文档格式.docx

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而铸件产生缩松时，由于发达的树枝晶布满了整个截面而使冒口的补缩通道受阻，因此即使采用顺序凝固安放冒口也很无法消除。

7.什么是定向凝固原则？

什么是同时凝固原则？

各需采用什么措施来实现？

上述两种凝固原则各适用于哪种场合？

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，使铸件上远离冒口的部位先凝固然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。

同时凝固，就是采取必要的工艺措施，使铸件各部分冷却速度尽量一致。

实现定向凝固的措施是：

设置冒口；

合理使用冷铁。

它广泛应用于收缩大或壁厚差较大的易产生缩孔的铸件，如铸钢、高强度铸铁和可锻铸铁等。

实现同时凝固的措施是：

将浇口开在铸件的薄壁处，在厚壁处可放置冷铁以加快其冷却速度。

它应用于收缩较小的合金（如碳硅质量分数高的灰铸铁）和结晶温度范围宽，倾向于糊状凝固的合金（如锡青铜），同时也适用于气密性要求不高的铸件和壁厚均匀的薄壁

8.铸造应力有哪几种？

形成的原因是什么？

铸造应力有热应力和机械应力两种。

热应力是铸件在凝固和冷却过程中，由于铸件的壁厚不均匀、各部分冷却速度不同，以至在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的。

机械应力是铸件在冷却过程中因固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的应力。

9、铸件热应力分布规律是什么？

如何防止铸件变形？

铸件薄壁处受压应力，厚壁处受拉应力。

（1）减小铸造应力。

合理设计铸件的结构，铸件尽量形状简单、对称、壁厚均匀。

采用同时凝固的工艺。

铸件时效处理。

（2）反变形法。

10.试从铸造性能、机械性能、使用性能等方面分析形状复杂的车床床身采用普通灰口铸铁的原因。

普通灰口铸铁铸造性能好，流动性好，适宜铸造形状复杂的铸件。

车床床身使用时只承受压应力，不承受冲击，普通灰口铸铁可以满足要求。

普通灰口铸铁具有较好的减震性、耐磨性，缺口敏感性小，切削加工性好。

11、简述影响石墨化的主要因素。

（1）化学成分：

碳形成石墨，又促进石墨化。

Si强烈促进石墨化，S阻碍石墨化，P、Mn影响不显著。

（2）冷却速度：

缓冷时，石墨可顺利析出。

反之，则易产生白口。

12.何谓铸件的浇注位置？

其选择原则是什么？

浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。

原则：

（1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。

（2）铸件大平面应朝下。

（3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置。

4）易缩孔件，应将截面较厚的部分置于上部或侧面，便于安放冒口。

13.何为铸型的分型面？

分型面是指铸型组元之间的结合面。

应使造型工艺简化。

应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱中，以保证的铸件精度。

应尽量使型腔和主要芯处于下型，以便于造型、下芯、合箱及检验铸件的壁厚。

14.普通压铸件能否热处理？

为什么？

普通压铸件不能热处理

由于充型速度快，型腔中的气体难以排出，压铸件易产生皮下气孔。

若铸件进行热处理，则气孔中气体产生热膨胀压力，可能使铸件表面起泡或变形。

15.为什么用金属型生产灰铸铁件常出现白口组织？

生产中如何预防和消除白口组织？

金属型浇注铸铁件出现白口组织的原因是金属型导热能力强，铸件冷却速度快。

预防：

铸件壁厚不宜过薄（一般应大于15mm）；

金属型应保持合理的工作温度（预热铸型）；

采用碳、硅的质量分数高的铁水（两者之和不小于6%）；

对铁液进行孕育处理。

消除：

利用出型时铸件的自身余热及时进行退火。

18.为什么要规定铸件的最小壁厚？

灰铸铁件的壁厚过大或局部过薄会出现哪些问题？

铸件壁太薄，金属液注入铸型时冷却过快，很容易产生冷隔、浇不足、变形和裂纹等缺陷。

为此，对铸件的最小壁厚必须有一个限制。

灰铸铁件壁厚过大，容易引起石墨粗大，使铸件的力学性能下降；

还会造成金属的浪费。

灰铸铁件的壁厚局部过薄，除产生冷隔、浇不足、变形和裂纹等缺陷外，还会形成白口组织。

19、铸件壁间转角处为何要设计结构圆角？

直角连接处形成金属积聚，而内侧散热条件差，较易产生缩松和缩孔；

在载荷作用下，直角处的内侧易产生应力集中；

直角连接时，因结晶的方向性，在转角的分角线上形成整齐的分界面，分界面上集中了许多杂质，使转角处成为铸件的薄弱环节。

圆角连接可美化铸件外形，避免划伤人体；

内圆角可防止金属液流将型腔尖角冲毁。

1.分析图示轨道铸件热应力的分布，并用虚线表示出铸件的变形方向。

工艺上如何解决？

轨道上部较下部厚，上部冷却速度慢，而下部冷却速度快。

因此，上部产生拉应力，下部产生压应力。

变形方向如图。

反变形法

5.如图一底座铸铁零件，有两种浇注位置和分型面方案，请你选择一最佳方案，并说明理由。

方案（Ⅱ）最佳.。

理由：

方案（Ⅰ）是分模造型，上下铸件易错边，铸件尺寸精度差。

方案（Ⅱ）是整模造型,铸件尺寸精度高。

内腔无需砂芯成型，它是靠

上、下型自带砂芯来成形。

6.下图为支架零件简图。

材料HT200，单件小批量生产。

（1）选择铸型种类

（2）按模型分类应采用何种造型方法？

（3）在图中标出分型面、浇注位置、加工余量

（1）砂型铸造，

（2）整模造型

（3）分型面、浇注位置、加工余量：

见图

9.如图，支架两种结构设计。

（1）从铸件结构工艺性方面分析，何种结构较合理？

简要说明理由。

（2）在你认为合理的结构图中标出铸造分型面和浇注位置。

（1）（b）结构较为合理。

因为它可省去悬臂砂芯。

（2）见图。

分型面。

浇注位置（说明：

浇注位置上下可对调）

`12.如图所示铸件结构是否合理？

如不合理，请改正并说明理由。

铸件上部太厚，易形成缩孔，壁厚不均匀易造成热应力。

可减小上部壁厚，同时设加强筋。

无结构圆角，拐弯处易应力、开裂。

设圆角。

3.某厂铸造一个Φ1500mm的铸铁顶盖，有图示两个设计方案，分析哪个方案的结构工艺性好，简述理由。

（a）图合理

（b）图结构为大的水平面，不利于金属液体的充填，易造成浇不足、冷隔等缺陷；

不利于金属夹杂物和气体的排除，易造成气孔、夹渣缺陷；

大平面型腔的上表面，因受高温金属液的长时间烘烤，易开裂使铸件产生夹砂结疤缺陷。

7.图示铸件的两种结构设计，应选择哪一种较为合理？

零件一：

（b）合理。

它的分型面是一平面，可减少造型工作量，降低模板制造费用。

零件二:

（a）合理。

凸台便于起模，而a图所示的凸台需用活块或增加外部芯子才能起模。

8.改正下列砂型铸造件结构的不合理之处。

并说明理由

（a）图：

铸件外形应力求简单，尽量不用活块和型芯。

图a上凸台妨碍起模，需采用活块或型芯或三箱造型。

将外凸改为内凸，有利于外形起模，且不影响内腔成形。

（b）图：

凸台结构应便于起模。

图示的凸台需用活块或增加外部芯子才能起模。

将凸台延长到分型面，省去了活块或芯。

9.改正下列砂型铸造件结构的不合理之处。

减少铸件分型面的数量，可以降低造型工时，减少错箱、偏芯等缺陷，提高铸件的尺寸精度。

（b）图：

设计时应尽量分散和减少热节，避免多条筋互相交叉，防止产生热应力和缩孔与缩松。

10.改正下列砂型铸造件结构的不合理之处。

将凸台

延长到分型面，省去了活块或芯。

铸件壁不宜过厚，否则易引起晶粒粗大，还会出现缩孔、缩松、偏析等缺陷，使铸件的力学性能下降；

过厚的铸件壁，还会造成金属的浪费。

3、解释铸锭锻造后力学性能提高的原因。

由于塑性变形及再结晶，改变了粗大、不均匀的铸态组织，获得细化了的再结晶组织；

将铸锭中的气孔、缩松等压合在一起，使金属更加致密。

4、简述化学成分和金相组织对金属可锻性的影响。

纯金属的可锻性比合金好；

碳钢的含碳量越低，可锻性好；

钢中有形成碳化物的元素时，可锻性显著下降。

纯金属及固溶体的可锻性好，碳化物的可锻性差；

铸态铸状组织和粗晶结构的可锻性不如晶粒细小而均匀的组织。

1.什么是金属的可锻性？

可锻性以什么来衡量？

简要叙述影响可锻性的因素。

金属的锻造性是衡量材料经受压力加工时的难易程度的一种工艺性能。

锻造性的好坏，常用金属的塑性和变形抗力两个指标来衡量。

塑性高，变形抗力低，则锻造性好；

反之，则锻造性差。

金属的锻造性取决于金属的本质和变形条件。

2.简述变形速度对塑性和变形抗力的影响。

一方面随着变形速度增大，金属的冷变形强化趋于严重，在热加工时来不及再结晶，以消除材料在变形时产生的形变强化，使金属在变形过程中产生的形变强化现象逐渐积累，塑性变形能力下降。

另一方面，金属在变形过程中会将变形时的动能转变为热能，当变形速度很大时，热能来不及散发，使变形金属的温度升高，有利于提高金属的塑性，金属塑性变形能力也相应提高。

因此变形速度有一临界值。

当变形速度小于临界值时，随变形速度的增加，塑性降低，变形抗力增加；

当变形速度大于临界值时，随变形速度的增加，，塑性增加，变形抗力降低。

3.简述应力状态对塑性和变形抗力的影响。

在三向应力状态下，压应力的数目越多、数值越大，金属的塑性越高；

拉应力的数目越多、数值越大，则金属的塑性越差。

因为，拉应力易使滑移面分离，在材料内部的缺陷处产生应力集中而破坏，压应力状态则与之相反。

但同号应力状态之下的变形抗力的大于异号应力状态之下的变形力。

4.冷塑性变形后，金属内部组织和性能发生了什么变化？

组织变化：

晶粒沿变形方向伸长。

晶格扭曲。

晶界产生碎晶。

（2）性能变化：

强度、硬度升高，塑性、韧性下降。

即加工硬化。

5.金属在锻造前为何要加热？

加热温度为什么不能过高

因为加热使原子运动能力增强，很容易进行滑移，因而塑性提高，变形抗力降低，可锻造性明显改善。

加热温度过高，会产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷，甚至坯料报废。

6.金属锻造时始锻温度和终锻温度过高或过低各有何缺点？

始锻温度过高会出现出现过热、过烧现象；

始锻温度过低，加热次数多，生产率低。

终锻温度过低，再结晶无法进行，冷变形强化现象无法消除，变形抗力大，塑性降低，甚至在锻件上产生裂纹及损坏设备、工具；

终锻温度过高，坯料变形后晶粒长大，形成粗大组织，使锻件力学性能下降。

7.模锻与自由锻相比，有何优点？

（1）生产效率高。

（2）模锻件尺寸精确，表面粗糙度低，加工余量小。

（3）模锻可锻造形状较复杂件。

（4）操作简单，易于实现机械化、自动化生产，（5）大批量生产时，成本较低。

7.与自由锻相比，模锻具有哪些特点？

模锻具有锻件精度高、结构更复杂、表面粗糙度低、生产效率以及要求操作者技术水平低等优点。

但是模锻不能锻造巨型锻件，而且模具成本高，不适应单件小批量生产。

8.与自由锻相比，模锻具有哪些特点？

9.按功用不同，锻模模膛如何分类?

锻模模膛按其作用可分为模锻模膛和制坯模膛。

模锻模膛包括预锻模膛和终锻模膛

制坯模膛包括拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、切断模膛。

10.预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同？

什么情况下需要预锻模膛？

预锻模膛作用是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，有利于金属充满终锻模膛。

同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命。

终锻模膛作用是使金属坯料最终变形到锻件所要求的形状与尺寸。

只有在锻件形状复杂、成形困难且批量较大情况下，才设置预锻模膛。

11.模锻时预锻模膛的作用是什么？

它的结构与终锻模膛有何不同？

预锻模膛的作用使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，有利于金属充满终锻模膛；

减少终锻模膛的磨损，延长锻模的使用寿命。

预锻模膛的圆角、斜度和高度比终锻模膛大；

无飞边槽

12.锤上模锻的终锻模膛设有飞边槽，飞边槽的作用是什么？

是否各种模膛都要有飞边槽？

飞边槽的作用：

增加金属从模膛中流出阻力，促使金属更好地充满模膛；

容纳多余的金属；

缓冲作用，减弱对上下模的打击，防止锻模开裂。

不是，只有终锻模膛才设飞边槽。

13.为什么要考虑模锻斜度和圆角半径？

锤上模锻带孔的锻件时,为什么不能锻出通孔？

为便于从模膛中取出锻件，模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度。

圆弧过渡有利于金属的变形流动，锻造时使金属易于充满模膛，提高锻件质量，并且可以避免在锻模上的内角处产生裂纹，减缓锻模外角处的磨损，提高锻模使用寿命。

孔内留有留有冲孔连皮的目的，是为了使锻件更接近于零件形状，减少金属消耗和机械加工时间，同时，冲孔连皮还可以减轻锻模的刚性接触，起到缓冲作用，避免锻模的损坏。

15．用φ250×

1.5板料能否一次拉深直径为φ50的拉深件？

应采取哪些措施才能保证正常生产？

（板料极限拉深系数为0.5）

因为：

所以此件不能一次拉深成形。

应采取的措施是：

①多次拉深（可安排4～5次）；

②多次拉深后，对工件进行退火处理，保证足够的塑性；

③加润滑剂，减少摩擦阻力。

16.何谓板料冲压？

板料冲压的特点有哪些？

板料冲压是利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的成形工艺

板料冲压的特点①可获得尺寸精确、表面光洁、形状复杂的冲压件。

②冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。

③冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化。

④冲压模具结构复杂，精度高，制造费用相对较高。

17.拉深件在拉深过程中易产生哪两种主要缺陷，如何解决？

起皱。

模具通常采用压边圈将凸缘部分压紧。

拉裂。

凸凹模刃口加工成圆角；

凸凹模之间间隙合理；

选择合理的拉深系数；

加润滑剂。

18.拉深模的圆角半径和模具间隙对拉深质量有何影响？

拉深模的圆角半径过小，坯料流动阻力大，弯曲处易产生应力集中，板料易拉穿。

模具间隙过大，拉伸件容易起皱，拉深件尺寸精度低；

间隙过小，坯料与凹模间的摩擦力增大，易拉穿工件和擦伤工件表面，凹模刃口磨损加重，模具寿命降低。

1.采用直流焊机进行电弧焊时，什么是直流正接？

它适用于哪一类焊件？

当工件接阳极，焊条接阴极时，称为直流正接。

由于工件受热较大，因此适合焊接厚大工件。

2.采用直流焊机进行电弧焊时，什么是直流反接？

当工件接阴极，焊条接阳极时，称为直流反接。

由于工件受热较小，适合焊接薄小工件。

3.焊芯和药皮在电弧焊中分别起什么作用？

指出焊芯和药皮的主要组成成分。

焊芯作用：

（1）作为电极，起导电作用；

（2）作为焊缝的充填金属；

药皮作用：

（1）对熔池进行机械保护；

（2）去除熔池金属中的杂质并添加有益的合金元素；

（3）提高电弧燃烧的稳定性；

焊芯成分：

金属材料，主要有碳钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、铜及合金、铝及合金等。

药皮成分：

金属、有机物、矿物质、化工产品等。

4.焊条药皮的作用是什么？

（1）提高电弧的稳定性（或稳弧）

（2）气—渣保护（或保护）

（3）脱氧，去硫磷，渗合金

5.酸性焊条有何特点？

特点：

（1）氧化性强，合金元素烧损大，焊缝的塑性和韧度不高。

（2）焊缝中氢含量高，抗裂性差。

（3）具有良好的工艺性，对油、水、锈不敏感，交直流电源均可用。

（4）成本低用于一般结构件的焊接。

6.碱性焊条有何特点？

（1）脱氧、除氢、渗金属作用强，

（2）焊缝中氢含量较低，有益元素较多，有害元素少，焊缝力学性能与抗裂性好。

（3）工艺性较差（电弧稳定性差），对油污、水、锈较敏感，抗气孔性能差，一般要求采用直流焊接电源。

（4）成本较高

主要用于焊接重要的钢结构或合金钢结构。

7.焊接时焊条的选用原则是什么？

①考虑母材的力学性能和化学成分焊接低碳钢和低合金结构钢时，应根据焊件的抗拉强度选择相应强度等级的焊条，即等强度原则；

焊接耐热钢、不锈钢等材料时，则应选择与焊接件化学成分相同或相近的焊条，即同成分原则。

②考虑结构的使用条件和特点对于承受动载荷或冲击载荷的焊件，或结构复杂、大厚度的焊件，为保证焊缝具有较高的塑性和韧度，应选择碱性焊条。

③考虑焊条的工艺性对于焊前清理困难，且容易产生气孔的焊件，应当选择酸性焊条；

如果母材中含碳、硫、磷量较高，则应选择抗裂性较好的碱性焊条。

④考虑焊接设备条件如果没有直流焊机，则只能选择交直流两用的焊条。

8.什么是焊接热影响区？

低碳钢焊接时热影响区分为哪些区段？

焊接热影响区是指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。

低碳钢热影响区分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。

9.产生焊接应力和变形的原因是什么？

焊接变形的基本形式有哪些？

产生原因：

（1）受阻加热及冷却

（2）不均匀收缩

（3）组织应力收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形

10.产生焊接应力和变形的原因是什么？

焊接变形如何矫正？

产生原因：

（1）受阻加热及冷却

（2）不均匀收缩（3）组织应力

矫正方法：

（1）机械矫正

（2）火焰矫正

11.产生焊接应力和变形的原因是什么？

焊接应力如何消除？

（1）受阻加热及冷却

（2）不均匀收缩（3）组织应力

消除应力措施：

（1）捶击焊缝

（2）焊后热处理（去应力退火）

（3）机械拉伸法

12.为防止和减少焊接变形，焊接时应采取何种工艺措施？

焊前预热；

正确选择焊接参数、焊接次序；

加热减应区；

反变形法；

刚性夹持法。

16.根据碳当量的高低，钢材焊接性能可分为哪三种？

（1）C当量＜0.4%，钢材塑性好，钢的淬硬和冷裂倾向不大，焊接性良好。

（2）C当量=0.4～0.6%,钢材塑性下降,淬硬倾向明显,焊接性较差。

（3）C当量＞0.6%,钢材塑性低,淬硬倾向强,焊接性很差。

钎焊时钎剂的作用是什么？

常用的钎剂有哪些?

作用：

清除被焊金属表面的氧化膜及其它杂质，改善钎料的润湿性；

保护钎料及焊件不被氧化。

软钎焊焊剂：

松香或氯化锌溶液

硬钎焊焊剂：

硼砂、硼酸等。

何谓金属材料的焊接性？

它包括哪几个方面？

金属材料的焊接性是指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以程度。

它包括两个方面：

一是工艺焊接性，指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性；

二是使用焊接性，指焊接接头在使用中的可靠性，包括接头的力学性能及其它特殊性能。

17.低碳钢的焊接性能如何？

焊接低碳钢应用最广泛的焊接方法是哪些？

焊接性能好。

因其含碳量低，塑性好，一般没有淬硬倾向，热影响区产生裂纹倾向小。

焊接方法最常用的是焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊、电阻焊。

1.如图单件小批量生产的阶梯轴，试确定锻造方法，定性地绘出锻件图（可就在原图基础上画），并指出需采用哪些工序才能锻成（原始坯料为圆钢）？

自由锻

下料、拔长、两端压肩、局部拔长、切头

1.图示锻造零件，单件生产。

确定锻造方法及锻造工序（工步），绘制锻件简图。

（所有面均加工）

自由锻下料、镦粗、冲孔、扩孔。

2.图示锻造零件，大批量生产。

确定锻造方法及锻造工序（工步），并绘制锻件工艺简图。

锤上模锻下料—终锻—切飞边—冲孔连皮

分型面、加工余量、冲孔连皮、拔模斜度如图。

9.简述锤上模锻件分型面的选择原则。

标出下图所示锤上模锻件的分模面。

应取最大截面为分模面，保证锻件顺利地从模膛取出；

应使模膛深度最浅；

锻件上所加的敷料最少；

使上下模膛的轮廓相同；

分模面尽量为一平面。

10.试为下图所示模锻件选择合理的分模面位置。

（a）（b）（c）

19.下图所示自由锻件的两种结构，哪一个合理？

（1）（a）合理。

自由锻无法锻出图（b）的锥体结构

（2）（b）合理。

自由锻无法锻出图（a）的加强筋。

20.下图所示自由锻件的两种结构，哪一个合理？

（1）（b）合理。

几何体的交接处不应形成空间曲线

（2）（a）合理。

避免零件具有薄壁、高筋、凸起等不良结构。

21.如图所示锻件，在大批量生产时，其结构是否适于模锻的工艺要求？

如有不当，请修改并简述理由。

其结构不适于模锻的工艺要求。

零件轮辐过于扁薄，薄壁部分金属模锻时容易冷却，不易充满模膛。

非加工表面间所形成的角应按模锻圆角来进行设计。

零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度。

22.改进下列自由锻零件的结构工艺性，并说明理由。

（a）几何体的交接处不应形成空间曲线。

（b）锻件的横截面积有急剧变化或形状较复杂时，应设计成由数个简单件构成的组合体，每个简单件锻制成形后，再用焊接方式构成整体零件.

23.改进下列自由锻零件的结构工艺性，并说明理由。

（b）锻件的横截面积有急剧变化或形状较复杂时，应设计成由数个简单件构成的组合体，

每个简单件锻制成形后，再用机械联接方式构成整体零件。

24.改进下列自由锻零件的结构工艺性，并说明理由。

（b）排样应合理，使废料最少。

25.请纠正原结构错误。

30.为减少焊接应力与变形。

下图焊件应采用何焊接顺序？

如不采用此顺序可能会出现何种问题？

焊接顺序：

1-2-3-4-5-6-7-8。

可减少角变形。

（温度分布均