第七章 铸造.docx

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第七章铸造

第七章铸造

一、概念

1、铸造2、合金的流动性3、比热容4、液体收缩5、凝固收缩6、固态收缩7、缩孔8、缩松9、顺序凝固原则10、热应力11、机械应力12、热裂13、冷裂

二、填空题。

1、在液态金属成形的过程中，液态金属的充型及收缩是影响成形工艺及铸件质量的两个最基本的因素。

2、铸造组织的晶粒比较粗大，内部常有缩孔、缩松、气孔、砂眼等组织缺陷。

3、液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却到室温要经历液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个互相联系的收缩阶段。

4、热裂是在凝固后期高温下形成的，主要是由于收缩收到机械阻碍作用而产生的。

5、冷裂是在较低温度下形成的，常出现在铸件受拉伸部位，特别是有应力集中的地方。

三、判断题。

1、合金的凝固温度范围越宽，其流动性也越差。

（√）

2、合金的凝固温度范围越宽，其流动性也越好。

（×）

3、合金的凝固温度范围越小，其流动性越好。

（√）

4、合金的凝固温度范围越小，其流动性越差。

（×）

5、凝固时合金的结晶潜热释放得越多，流动性越好。

（√）

6、凝固时合金的结晶潜热释放得越多，流动性越差。

（×）

7、铸型的畜热能力越大，铸型对液态合金的冷却能力越强，其充型能力越差。

（√）

8、铸型的畜热能力越大，铸型对液态合金的冷却能力越强，其充型能力越好。

（Χ）9、液态合金所受的静压力越大，其充型能力就越好。

（√）

10、液态合金所受的静压力越大，其充型能力就越差。

（Χ）

11、对于给定成分的铸件，在一定的浇注条件下，缩孔和缩松的总容积是一定值。

（√）12、对于给定成分的铸件，在一定的浇注条件下，缩孔和缩松的总容积是一不定值。

（Χ）

13、在金属型铸造中，铸型的激冷能力更大，缩松的量显著减小。

（√）

14、在金属型铸造中，铸型的激冷能力更大，缩松的量显著增多。

（Χ）

15、铸件厚的部分受拉应力，薄的部分受压应力。

（√）

16、铸件厚的部分受压应力，薄的部分受拉应力。

（Χ）

17.分模造型是应用最广泛的造型方法。

（Χ）

18.机器造型适于中小铸件的成批或大量生产。

（√）

19.机器造型适于大型铸件的成批或大量生产。

（Χ）

四、选择

1、缩孔的外形特征是近似于A形，内表面不光滑。

A倒锥B球C六面体D正锥形

2、在实际生产中，通常采用顺序凝固原则，并设法使分散的缩松转化为集中的缩孔，载使集中的缩孔转移到B中。

A直浇道B冒口C横浇道D浇口杯

3、铸件厚的部分受C应力。

A交变B压C拉D弯曲

4、铸件薄的部分受A应力。

A压B交变C拉D弯曲

五、问答

1.铸造有哪些优缺点。

优点：

1）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。

工业上常用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm到1m左右。

2）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直接利用废机件，故铸件成本较低。

缺点：

1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。

2）铸件质量不够稳定。

2.影响合金流动性及充型能力的因素有哪些。

影响合金流动性的因素有：

（1）化学成份：

纯金属和共晶成分的合金，由于是在恒温下进行结晶，液态合金从表层逐渐向中心凝固，固液界面比较光滑，对液态合金的流动阻力较小，同时，共晶成分合金的凝固温度最低，可获得较大的过热度，推迟了合金的凝固，故流动性最好

（2）铸型及浇注条件：

铸型的结构越复杂、导热性越好，合金的流动性就越差。

影响充型能力的因素有:

流动性、铸型条件、浇注条件和铸件结构等

3.合金的收缩过程可分为哪几个阶段？

第一阶段：

液态收缩，金属液从某个温度冷却到液相线附近时产生的收缩，在铸造中表现为液面的下降。

第二阶段：

凝固收缩，金属在凝固，即从液体转变为固体时的收缩。

第三阶段：

固态收缩，即金属在凝固以后降温到室温时的收缩，这个过程中产生的收缩不是均一的，因为在这个过程中产生相变。

4.防止铸造缩孔和缩松的措施有哪些？

（1）合理选择铸造合金。

（2）控制铸件色凝固顺序，通常采用定向凝固原则控制铸造缩孔和缩松的产生。

（3）控制浇注温度和浇注速度。

5.什么是热裂，产生的原因及防止措施主要有哪些？

热裂是在高温下形成的裂纹。

其形状特征是:

缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色（黑褐色）。

形成热裂的影响因素:

合金性质，铸型阻力

原因：

1）含碳量很低的钢和高碳钢比较容易形成热裂；

2）硫促使钢形成热裂；

3）铸钢中的氧是以铁的氧化物形式存在于晶界，使晶界强度降低，增加热裂倾向；

4）浇注温度高，晶粒粗大，使低熔点夹杂聚集晶间，也易产生热裂。

防止：

⑴降低浇注温度；⑵合理设计浇注系统，尽量使用一个交口同时补缩几个热节（高温出炉，低温浇注，保证红壳）；⑶增加模壳退让性；⑷铸件上增加防裂肋；⑸转移热裂，采用易割冒口（成本较高）；⑹防止S、P元素叠加而造成铸件抗裂性降低。

六、修改下列铸件结构不合理的部位：

1．

2．

3．

4.

5．

应改为奇数或弯曲轮辐

6．

第八章压力加工

一、概念

1．压力加工2．轧制3．挤压4．拉拔5．模锻6．板料冲压7．滑移8．孪生9．加工硬化10．回复11．再结晶12．锻造比13．变形速度14．流线组织15．过热16．过烧17．始锻温度18．终锻温度

二、填空题。

1．影响金属可锻性的因素主要包括金属的本质和锻造条件两个方面。

2．金属变形形成纤维组织，使纵向的强度、塑性和韧性增高，横向同类性能下降，力学性能出现各向异性。

3．多晶体的塑性变形包括各个单晶体的塑性变形和各个晶粒之间的变形。

4.金属塑性变形的机制包括滑移和位错运动。

5.冷变形后的金属再加热时，随温度升高，组织会发生回复，再结晶及晶粒长大。

三、判断题。

1．金属在变形过程中，三向受压时塑性最好，出现拉应力则使塑性降低。

（√）

2．金属在变形过程中，三向受压时塑性最好，出现拉应力则使塑性进一步提高。

（Χ）

3．一般来说，纯金属的可锻性优于其合金的可锻性。

（√）

4．一般来说，合金的可锻性优于其纯金属的可锻性。

（Χ）

5．晶界越多，多晶体塑性变形抗力越大。

（√）

6．晶界越多，多晶体塑性变形抗力越小。

（Χ）

7．自由锻件的形状一般应设计的尽量简单。

（√）

8．自由锻主要靠工人的操作技术来保证，可以锻造出复杂形状的锻件。

（Χ）

9.滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好。

（√）

10.在滑移系中，滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。

（√）

11.金属的塑性，体心立方晶格好于面心立方晶格。

（Χ）

12.金属的塑性，体心立方晶格好于密排六方晶格。

（√）

13.密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。

（√）

14.体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。

（√）

15.金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。

（√）

16.金属的晶粒越细，其塑性和韧性越低。

（Χ）

17.随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降。

（√）

18.再结晶过程发生晶核形成和长大，属于相变过程。

（不是相变过程）（Χ）

19.再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分是不同的。

（完全相同）（Χ）

四、问答

1.晶粒大小对金属的力学性能有什么影响？

晶粒越细小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性就越好。

2.什么是弥散强化，产生的原因是什么？

弥散强化指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。

3．纤维组织是如何形成的？

它的存在有何利弊？

设计零件时如何合理利用纤维组织？

在热变形过程中，材料内部的夹杂物及其他非基体物质，沿塑性变形方向所形成。

纤维组织的稳定性很高，不会因热处理而改变，采用其他方法也无法消除，只能通过合理的锻造方

法来改变纤维组织在零件中的分布方向和形状。

因而，在设计和制造零件时，必须考虑纤维组织的合理分布，充分发挥其纵向性能高的优势，限制横向性能差的劣势。

设计原则是使零件工作时承受的最大正应力方向与纤维方向一致，最大切应力方向与纤维方向垂直，并尽可能使纤维方向沿零件的轮廓分布而不被切断。

4.什么是加工硬化，产生的原因主要有哪些？

加工硬化是指随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象。

导致加工硬化产生的主要原因是位错密度及其他晶体缺陷的增加。

5.什么是再结晶，再结晶对金属的性能有什么影响？

当退火温度足够高、时间足够长时，在变形金属或合金的显微组织中，产生无应变的新晶粒──再结晶核心。

再结晶,可以使金属发生相变,在不同外部环境（如温度控制）时,产生不同的状态.如奥氏体,珠光体等。

可以精细金属材料的硬度,密度,强度,以及机械性能等.

第九章焊接

一、概念

1．焊接2．熔焊3．压焊4．钎焊5．焊接电弧6．电弧焊机7．正接8．反接9．焊接热影响区10．过热区：

二、填空题。

1．电弧的热量与焊接电流和电弧电压的乘积成正比。

2．正接是将工件接到电源正极，焊条接到负极。

3．直流弧焊机包括直流弧焊发电机和弧焊整流机两大类。

4．使用酸性焊条焊接低碳钢一般构件时，应优先考虑选用价格低廉、维修方便的交流弧焊机。

5．焊条是由金属焊心和药皮两部分组成。

6．药皮的作用主要是稳弧、保护、脱氧、渗合金及改善焊接工艺性。

7．焊条型号是按熔敷金属的抗拉强度、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分的。

8．根据焊条药皮性质的不同，结构钢焊条可以分为酸性焊条和碱性焊条两大类。

三、判断题。

1．电弧的热量与焊接电流和电弧电压的乘积成正比。

（√）

2．电弧的热量与焊接电流和电弧电压的乘积成反比。

（Χ）

3．直流电弧焊的正接法是将工件接到电源的正极，焊条接到负极。

（√）

4．直流电弧焊的正接法是将工件接到电源的负极，焊条接到正极。

（Χ）

5．直流电弧焊的反接法是将工件接到电源负极，焊条接到正极。

（√）

6．直流电弧焊的反接法是将工件接到电源正极，焊条接到负极。

（Χ）

四、简答题

1.简述焊接变形的影响因素。

1.1材料因素的影响材料对于焊接变形的影响不仅和焊接材料有关,而且和母材也有关系,材料的热物理性能参数和力学性能参数都对焊接变形的产生过程有重要的影响。

其中热物理性能参数的影响主要体现在热传导系数上,一般热传导系数越小,温度梯度越大,焊接变形越显著。

力学性能对焊接变形的影响比较复杂,热膨胀系数的影响最为明显,随着热膨胀系数的增加焊接变形相应增加。

同时材料在高温区的屈服极限和弹性模量及其随温度的变化率也起着十分重要的作用,一般情况下,随着弹性模量的增大,焊接变形随之减少而较高的屈服极限会引起较高的残余应力,焊接结构存储的变形能量也会因此而增大,从而可能促使脆性断裂,此外,由于塑性应变较小且塑性区范围不大,因而焊接变形得以减少。

1.2结构因素的影响焊接结构的设计对焊接变形的影响最关键,也是最复杂的因素。

其总体原则是随拘束度的增加,焊接残余应力增加,而焊接变形则相应减少。

结构在焊接变形过程中,工件本身的拘束度是不断变化着的,因此自身为变拘束结构,同时还受到外加拘束的影响。

一般情况下复杂结构自身的拘束作用在焊接过程中占据主导地位,而结构本身在焊接过程中的拘束度变化情况随结构复杂程度的增加而增加,在设计焊接结构时,常需要采用筋板或加强板来提高结构的稳定性和刚性,这样做不但增加了装配和焊接工作量,而且在某些区域,如筋板、加强板等,拘束度发生较大的变化,给焊接变形分析与控制带来了一定的难度。

因此,在结构设计时针对结构板的厚度及筋板或加强筋的位置数量等进行优化,对减小焊接变形有着十分重要的作用。

1.3工艺因素的影响

焊接工艺对焊接变形的影响方面很多,例如焊接方法、焊接输入电流电压量、构件的定位或固定方法、焊接顺序、焊接胎架及夹具的应用等。

在各种工艺因素中,焊接顺序对焊接变形的影响较为显著,一般情况下,改变焊接顺序可以改变残余应力的分布及应力状态,减少焊接变形。

多层焊以及焊接工艺参数也对焊接变形有十分重要的影响。

五、修改下列焊接结构不合理的部位

1．

2．

3．

第十章切削加工基础知识

一、概念

1．切削运动2．主运动3．进给运动4．切削用量5．切削速度6．进给量7．粗加工8．半精加工9．精加工10．背吃刀量11.带状切屑12．节状切屑13．崩碎切屑14.积屑瘤15．切削热16．刀具耐用度17．切削加工性

二、填空题。

1．机床的切削运动包括主运动和进给运动运动。

2．切削用量三要素是切削速度、切削用量和背吃刀量。

3．在切削过程中，工件上形成待加工表面表面、加工表面和已加工表面。

4．塑性金属材料的切削过程是挤压和切屑变形的过程，经历了单性变形、塑性变形、挤裂和切离四个阶段。

5.机床常用的传动元件有带与带轮、齿轮、蜗杆蜗轮、齿轮齿条和丝杠螺母等。

6．车刀的结构形式有整体式、焊接式、机夹式、和机夹可转位式等几种。

三、判断题

1．机床的切削运动中，主运动和进给运动只能有一个。

（Χ）

2．机床的切削运动中主运动一般只有一个。

（√）

3．机床的切削运动中进给运动只能有一个。

（Χ）

4．机床的切削运动中进给运动可以有一个或几个。

（√）

5．残余应力在工件材料内部总体保持平衡，因而对工件加工精度没有影响。

（Χ）

6．残余应力的存在引起工件变形，影响加工的稳定性。

（√）

7．削液可以冷却降低切削区温度，对切削力没有影响。

（Χ）

8．切削液可以减小摩擦阻力而使切削力降低。

（√）

9．切削温度是指前刀面与切屑接触区的平均温度。

（√）

10．车削时切削热主要是有车刀带走的。

（Χ）

11．零件的加工精度是指零件加工后的实测几何参数。

（Χ）

12．零件的加工精度是指零件加工后的实际几何参数与理想参数的复合程度。

（√）

13．在加工同一批工件时，每个工件的误差值是相同的。

（Χ）

14．在加工同一批工件时，每个工件的误差值是不同的。

（√）

15．给定工差数值越小，加工精度越高，加工越容易。

（Χ）

16．给定公差数值越小，加工精度越高，加工的难度越大。

（√）

17．表面粗糙度值Ra越大，表面越光滑。

（Χ）

18．表面粗糙度值Ra越小，表面越光滑。

（√）

19．切削速度对刀具的耐用度影响不大。

（Χ）

20．切削速度对刀具的耐用度影响很大。

（√）

四、综合题

1.简述零件成形方法的分类。

车削，钻削，镗削，刨削，拉削，铣削和磨削

2.降低切削温度的措施有哪些？

切削温度主要受切削用量、刀具几何参数、工件材料、刀具磨损和切削液的影响，

切削用量的影响

分析各因素对切削温度的影响，主要应从这些因素对单位时间内产生的热量和传出的热量的影响入手。

如果产生的热量大于传出的热量，则这些因素将使切削温度增高;某些因素使传出的热量增大，则这些因素将使切削温度降低。

切削速度对切削温度影响最大，随切削速度的提高，切削温度迅速上升。

而背吃力量ap变化时，散热面积和产生的热量亦作相应变化，故ap对切削温度的影响很小。

折叠刀具几何参数的影响

切削温度θ随前角γo的增大而降低。

这是因为前角增大时，单位切削力下降，使产生的切削热减少的缘故。

但前角大于18°~20°后，对切削温度的影响减小，这是因为楔角变小而使散热体积减小的缘故。

主偏角Κr减小时，使切削宽度aw增大，切削厚度ac减小，故切削温度下降。

负倒棱bγ1在（0-2）f范围内变化，刀尖圆弧半径re在0-1.5mm范围内变化，基本上不影响切削温度。

因为负倒棱宽度及刀尖圆弧半径的增大，会使塑性变形区的塑性变形增大，但另一方面这两者都能使刀具的散热条件有所改善，传出的热量也有所增加，两者趋于平衡，所以对切削温度影响很小。

折叠刀具磨损的影响

在后刀面的磨损值达到一定数值后，对切削温度的影响增大;切削速度愈高，影响就愈显著。

合金钢的强度大，导热系数小，所以切削合金钢时刀具磨损对切削温度的影响，就比切碳素钢时大。

折叠切削液的影响

切削液对切削温度的影响，与切削液的导热性能、比热、流量、浇注方式以及本身的温度有很大的关系。

从导热性能来看，油类切削液不如乳化液，乳化液不如水基切削液。

第十一章零件表面的加工方法

二、填空题。

1．镗床按结构形式分卧式镗床、金刚镗床、坐标镗床和专门化镗床等。

2．常见的刨床类型有龙门刨床、牛头刨床和插床等。

3．磨外圆的方法分为纵磨法和横磨法两种。

4．研磨剂有磨料、研磨液和辅助填料等混合而成，有液状，固态和膏状三种。

5．抛光轮一般是用毛毡，橡胶，皮革，布或压制纸板制成的。

三、判断题

1．钻孔精度比铰孔精度高。

（Χ）

2．铰孔精度比钻孔精度高。

（√）

3．镗削主要是加工小孔的。

（Χ）

4．逆铣时铣削厚度从最大到零。

（Χ）

5．逆铣时铣削厚度从零到最大。

（√）

四、简答题

1.表征零件表面质量的几何参数有哪些。

（l）已加上表面质量包括表面形貌和表面层材质变化两方面内容。

（2）表面形貌与零件表面的几何特性是相同概念的两种不同称谓，都指零件表面的几何形状误差和波纹度。

（3）表面粗糙度：

要的是建立起工艺范畴内所研究的表面粗糙度概念所包含的内容；表面粗糙度指加工表面的微观儿何形状误差。

通常用Ra表示。

Ra值越小，零件表面质量越高。

（4）表面波度：

表面波度是介干宏观几何误差（即形状误差）与微观几何误差之间的一种周期性儿何形状误差。

（5）表面层材质变化和零件表面的物理力学性能这也是一个问题的两种说法。

都是指零件表面层金属在受到机械力、热作用引起的性质和性能的改变。

（6）残余应力，零件没有外界的力和热作用情况下，材料内部平衡状态下的应力。

（7）加工硬化；零件加工过程中的力、热作用的结果形成表层材料硬度变化。

（8）表面层金相组织变化；主要指磨削加工的表面烧伤。