课程习题综合材料成型.docx
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课程习题综合材料成型
课程习题（综合）【材料成型】.
习题《材料成形》部分
第1章铸造
填空题：
1、铸造方法从总体上可分为普通铸造和特种铸造两大类，普通铸造是指砂型铸造方法，不同于砂型铸造的其他铸造方法统称为特种铸造，常用的特种铸造方法有：
、、、、等。
2、凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生或。
3、对砂型铸件进行结构设计时，必须考虑合金的和铸造对铸件结构提出的要求。
4、是铸造合金本身的物理性质，是铸件许多缺陷产生的基本
原因。
5、浇注位置是指造型时在铸型中所处的位置，它影响铸件的质量。
6、铸造应力按产生的原因不同，主要可分为和两种。
7、铸件上各部分壁厚相差较大，冷却到室温，厚壁部分的残余应力为应力，而薄壁部分的残余应力为应力。
8、任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经过三个联系的收缩阶段，即、和。
9、在低压铸造、压力铸造和离心铸造时，因人为加大了充型压力，故较强。
提高浇铸温度是改善合金的重要措施。
10、铸件浇铸位置的选择必须正确，如重要加工面、大平面和薄壁部分在浇铸时应尽量，而厚大部位应尽量，以便安放冒口进行。
单项选择题：
1、下列合金流动性最好的是：
①普通灰铸铁；②球墨铸铁；③可锻铸铁；④蠕墨铸铁。
2、摩托车活塞应具有良好的耐热性、热膨胀系数小，导热性好、耐磨、耐蚀、重量轻等性能。
在下列材料中，一般选用：
①铸造黄铜； ②合金结构钢；③铸造铝硅合金；④铸造碳钢。
3、在下列铸造合金中，自收缩率最小的是：
①铸钢；②灰铸铁； ③铸造铝合金；④白口铸铁
4、图示圆锥齿轮铸件，齿面质量要求较高。
材料HT350，小批生产。
最佳浇注位置及分型面的方案是：
（②）
①方案Ⅰ；②方案Ⅱ；③方案Ⅲ；④方案
5、为防止大型铸钢件热节处产生缩孔或缩松、生产中常采用的工艺措施是①采用在热节处加明、暗冒口或冷铁以实现顺序凝固②尽量使铸件壁厚均匀以实现同时凝固③提高浇注温度
④采用颗粒大而均匀的原砂以改善填充条件多项选择题：
1、液态合金浇注温度冷却到室温所经历的收缩阶段有：
①高温收缩；②液态收缩；③凝固收缩④低温收缩；⑤固态收缩2、挖沙或假箱造型时候，分型面：
①一定是曲面；②一定是圆锥面；③可以是平；④一定是平面；⑤可以是曲面
3、影响液态合金充型能力的主要因素是：
①合金的结晶特性； ②浇注温度； ③合金的收缩率；④铸造工艺凝固原则；⑤铸件壁厚和铸型条件
4、影响液态合金充型能力的主要因素是：
①液态收缩； ②固态收缩；③凝固收缩；④线收缩；结构改错题：
1、如下图所示，浇铸位置是否合理？
若不合理请改为合理。
答：
不合理。
大平面应朝下，如下图所示。
2、请修改下列铸件的结构，并说明理。
答：
：
分型面应为简单平面，使造型工艺大大简化；：
防止缩孔产生，壁厚应尽量均匀
） ⑤等温收缩
3、请对下列铸件的结构作适当改进，并说明理。
答：
图A-A截面改为加强筋型。
图上表面改掉不必要的外凸缘结构，使三箱造型变为二箱造型，简化铸造工艺。
图将厚大的截面处改成壁厚均匀的结构，避免热节处易产生的缩孔、缩松等缺陷；另外，避免壁厚不均易产生应力变形甚至产生裂纹等缺陷。
4、请修改下列铸件的结构，并说明理。
答：
铸件的结构应尽量避免过大的水平壁。
浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔、砂眼、夹渣等缺陷。
将图中过的大水平面改为倾斜的表面。
凸台和筋的设计应便于造型和起模。
图中的凸台必须用活块或外砂芯才能取出模样。
改后图形为：
5、判断下列铸件的结构工艺性，如不良，则请修改,并请说明理。
答：
图的两个斜凸台在造型时影响起模，需采用活快。
因此，应设计成向上的直凸台，简化造型工艺，减低成本、提高生产效率。
图原设计需用两个型芯，其中的型芯1为悬臂型芯、下芯时必须使用芯撑，型芯的固定、排气和清理都比较困难。
将两个连通成一体，则便于造型时型芯的稳固支撑、安放、排气和铸造后的清理方便。
简答题：
1、用应力框说明热应力的产生过程。
答：
起始阶段两杆处于塑性阶段，冷却到t1-t2阶段后，细杆进入弹性状态而粗干仍处于塑性，导致在横杆的作用下将对粗干产生压应力，细杆受到拉应力。
这时粗杆将产生压塑变形，使粗细两杆收缩趋于一致，应力将消失。
继续冷却T2-T3,此时两杆均进入弹性状态，粗杆温度高，产生较大收缩，而细杆温度低，收缩以几乎停止。
所以在最后阶段粗杆受拉，细杆受压。
2、什么是缩孔？
如何区别缩孔和气孔？
怎样才能防止铸件产生缩孔？
答：
缩孔：
于液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充，在铸件最后凝固的部位形成的孔洞。
区别：
缩孔：
通常位于铸件的上部或最后凝固的部位，形状不规则，孔壁粗糙。
气孔：
是气体在铸件中形成的孔洞，孔内表面比较光滑，明亮或略带氧化色。
防止措施：
1）采用顺序凝固原则；
2）合理确定内浇道位置及浇注工艺；3）应用冒口、冷铁、补贴等；
3、轧钢机导轮，材料ZG310-570，在铸后出现缩孔如下图示。
试分析该铸件出现缩孔的原因及消除该铸件缩孔的工艺措施。
答：
出现缩孔的原因：
材料ZG310-570属于共析的合金，逐层凝固，易在最后凝固部位及热节处产生集中的缩孔，轧钢机导轮的结构恰好为上部是厚大截面，在厚、薄截面转接处形成热节，因此，在图示部位产生缩孔。
消除该铸件缩孔的工艺措施：
在上部厚大截面处安放冒口、采用顶注式浇铸系统、形成自下而上的顺序凝固，将缩孔引向冒口区。
4、什么是“顺序凝固原则”和“同时凝固原则”实行“顺序凝固原则”和“同时凝固原则”对防止铸件缺陷有何意义？
答：
顺序凝固：
是指利用各种工艺措施，使铸件从原离冒口的部分到冒口之间建立一个递增的温度梯度，凝固从远离帽口的部分开始，逐渐向冒口方向顺序进行，最后是冒口本身凝固。
实现顺序凝固可以实现良好的补缩，使缩孔移至冒口，从而获得致密的铸件。
同时凝固：
利用各种工艺措施，减小铸件各部分的温差，从而实现铸件同一时间的凝固，此热应力可减小到最低程度5、为什么要规定铸件的最小允许壁厚？
不同铸造合金的最小允许壁厚是否一致？
为什么？
答：
铸件壁厚过小，难以充型，容易出现浇不足、冷隔缺陷。
不一致。
因为，不同合金的流动性各不相同，导致不同合金在一定的铸造条件下所能浇铸出铸件最小壁厚也不同。
第2章金属塑性加工
填空题：
1、锻压是和的总称。
2、拉深时，拉深系数愈和板料相对厚度愈，板料愈容易起皱。
3、塑性加工时，作用在工具表面单位面积上的大小称为变形抗力。
4、合金的越好，越低,其锻造性就越好。
5、对于大型或特大型锻件，只能采取来生产。
6、冲压加工方法多种多样，但概括起来，可以分为和两大类。
7、冲裁的分离过程分为弹性变形阶段、、断裂分离阶段三个阶段。
8、宜于锻造的金属应具有良好的性，故可锻铸铁是锻造的。
9、锻压件是金属在态下成形的，故其形状一般比铸件的。
10、锻件坯料加热时，应尽量提高始锻温度，但要避免产生和、脱碳和严重氧化等缺陷。
单项选择题：
1、金属热变形与冷变形的分界线是：
①高于或低于回复温度；②高于或低于再结晶温度；③加热温度；④软化温度
2、在锻压过程中，磷是钢中的有害杂质，使钢的强度、硬度显著提高，而塑性、韧性显著降低，尤其在低温时更为严重，这种现象称为：
①冷脆性； ②热脆性；③时效脆性； ④氢脆3、用以综合衡量金属锻造性能的因素是金属的：
①塑性，变形抗力 ②弹性 ③强度 ④冲击韧性4、金属的冷变形强化有利于：
①冷变形继续进行；②零件的安全使用；③锻压能耗的减少；④工件的塑性成形5、选择模锻件分模面的位置时，必须保证的是：
①分模面是一个平面； ②各个模膛均浅而宽；③模锻件能顺利出模； ④分模面采用直线分模。
多项选择题：
1、实际生产中最常用的自锻基本工序有：
①镦粗；②拔长；③扭转；④错移；⑤冲孔2、影响钢料锻造性能优劣的因素有：
①化学成分；②石墨形态；③变形温度；④变形速度；⑤应力状态
3、锻压的目的是改变或改善金属材料的：
①尺寸；②形状；③晶格结构；④组织； ⑤性能
3、冷锻件图要根据零件图来绘制，在绘制的过程中应考虑的因素有：
（ ）①锻造余块； ②加工余量； ③锻造公差；④冲孔连皮； ⑤圆角半径4、根据金属流动方向和凸模运动方向，挤压可分为：
（ ） ①正挤压；②复合挤压；③逆向挤压；④同向挤压；⑤径向挤压5、下列那些项属于冲压的分离工序：
①剪切；②拉深；③翻边； ④冲裁；⑤切边
结构改错题：
1、判断下列自锻件的结构工艺性，如不良，则请修改并说明理。
轴类自锻件 盘类自锻件
答：
（a）原锻件上具有锥体结构，自锻时成形比较困难，应该为圆柱结构。
原锻件结构具有加强筋，自锻时成形困难，因此，必须尽量减少辅助结构。
零件的合理结构
2、如下图所示，锻件要求内部组织流线沿外轮廓连续分布，采用Ⅱ-Ⅱ面分模是否合理？
若不合理请改为合理。
答：
不合理。
将分模面置于一侧，内部组织流线沿外轮廓连续分布。
3、选择最佳的分模面，并说明理。
答：
c-c面为最佳分模面。
原因：
锻件能顺利取出，也可锻出零件中的孔，同时也能保证锻件以镦粗填充的方式成形，获得良好的锻件质量。
4、对图（a）、（b）所示锤上模锻件的分模面进行修正，并说明理。
答：
图：
分模面设在Ф260截面中央，分模面的位置能保证上、下模膛的轮廓相同，以利于模具制造和避免错型。
图：
分模面设在Ф360截面中央，分模面的位置能保证上、下模膛的轮廓相同，以利于模具制造和避免错型。
模锻时，锻件以镦粗方式充满模膛，获得良好的锻件质量。
5、齿轮零件图如下，锤上模锻制坯。
从其结构上看，有哪些不妥之处？
为什么？
应如何改进？
答：
锤上模锻制坯，要求锻件的结构最好为沿分模面均匀对称。
原设计恰好违反此原则，根据分模面为250的最大面的中心，其轮毂应设计成沿分模面对称结构，且轮毂与轮辐的转接处应为园角过渡
辐板b处尺寸过薄应加厚，附图
简答题：
1、说明自段、模锻和胎膜锻的特点及适宜的生产批量。
1、答：
自锻工序多，锻件的加工余量和锻造公差都较大，生产效率低，只适用于单件或小批量生产；胎膜锻使用了较简单的模具，因此加工余量和锻造公差比自锻小生产效率有所提高；对于模锻而言，操作最为简单，生产效率最高，加工余量和锻造公差小，但模具造价高，生产周期长，适用于大批量生产。
2、简述变形温度、变形速度对塑性和变形抗力的影响。
答：
a）变形温度对塑性和变形抗力的影响：
温度对塑性的影响，就大多数金属而言，其总
的趋势是随着温度的升高，塑性增加，变形抗力降低。
但是，在温度升高过程中的某些温度区间，往往于过剩相的析出或相变等原因，而使金属的塑性降低和变形抗力增加。
b）变形速度对塑性和变形抗力的影响：
变形速度小于临界值时，随着变形速度的增大。
塑性降低，变形抗力升高；变形速度大于临界值时，随着变形速度的增大，塑性提高，变形抗力降低。
3、简述应力状态对塑性及变形抗力的影响。
答：
在应力状态中，压应力状态中，压应力个数愈多、愈大，则金属的塑性愈高。
反之，拉应力个数愈多、数值愈大，则金属的塑性越低。
应力状态对变形抗力有很大的影响。
一般来说，同号主应力图的变形抗力大于异号主应力图的变形抗力。
4、依据什么来评定金属的锻造性能？
其影响因素有那些？
答：
依据塑性及变形抗力来评定金属的锻造性能。
其影响因素有：
金属的化学成分和组织对塑性和变形抗力的影响；变形温度、变形速度对塑性和变形抗力的影响；应力状态对塑性和变形抗力的影响；
毛坏表面状况和周围介质及变形不均匀对塑性和变形抗力的影响。
5、绘制自锻件图要考虑哪些因素？
绘制模锻件图要考虑哪些因素？
答：
绘制自锻锻件图时，应以零件图为基础，并考虑以下几个因素：
锻件敷料、锻件余量、锻件公差。
模锻件图分为冷锻图和热锻图两种。
冷锻图是用来最终锻件的检验，它要根据零件图来绘制。
绘制时要考虑以下因素：
分模面，确定加工余量和锻造公差，确定冲孔连皮，确定模锻斜度和圆角半径。
热锻件图用于锻模设计和加工制造，它是以冷锻件图为依据，在冷锻件图的基础上加放收缩率，尺寸的标注也应遵循高度、方向、尺寸分模面为基准的原则。
3章焊接
填空题：
1、埋弧自动焊的焊接材料是和。
2、焊接冶金过程中的氧化会使焊缝金属含氧量（增高），还会使焊缝中合金元素，影响焊缝的质量。
3、手弧焊的焊接过程实质上是一个冶炼过程，焊接时在、和周围空气三者之间发生一系列冶金反应。
4、消除焊接应力的有效方法是焊后进行热处理。
5、常用的电弧焊方法有、和等。
6、按照钎料的熔点不同，将钎焊分为和。
7、间接评定钢材的焊接性的方法有和。
8、焊接电弧一般、和三部分组成。
9、按焊接过程物理特点，焊接方法可以分为、和。
10、焊接结构材质不同时，焊接的难易程度，因此，应尽量选择材料来制造焊接结构。
单项选择题：
1、焊接接头中因受热影响而发生组织和性能变化的区域称为：
①焊缝； ②熔合区； ③热影响区； ④部分相变区2、下列焊接方法中使工件变形最小的是：
①手弧焊；②气体保护焊；③埋弧焊；④钎焊；3、气焊黄铜时采用：
①中性焰；②碳化焰；③弱氧化焰； ④强氧化焰；4、对钎焊的钎料熔点的要求是：
①低于母材的熔点； ②高于母材的熔点；
③与母材的熔点相等；④可低于、等于或高于母材的熔点5、对于有复杂内腔的零件最佳成形方法是：
①锻造； ②冲压； ③铸造； ④焊接
多项选择题：
1、埋弧自动焊的优点有：
①生产率高；②可进行全位置焊；③焊接质量好；④节省金属材料；⑤劳动条件好2、为避免或减少焊接应力和变形，焊缝布置的一般原则是：
①应尽可能密集； ②应尽可能分散； ③应尽可能避开加工表面；④应便于焊接操作；⑤焊缝位置应尽量对称。
3、熔焊的接头设计如下图所示，合理的接头设计是：
① ② ③ ④
4、焊条选用必须遵守的最基本原则：
①同成分原则；②抗裂性；③等强度原则；④成本要求；⑤组织原则5、低碳钢焊接接头包括：
①焊缝热区；②熔合区；③淬火区；④正火区；⑤部分相变区
结构改错题：
1、说明以下焊缝布置及焊接顺序是否合理，并说明原因。
答：
不合理。
焊缝应尽量避免密集和交叉，如果焊缝密集或交叉会使接头处过热，力学性能下降。
不合理。
合理的焊接顺序：
1-3-4-2-7-6-5-8，这样可减小焊接产生的变形。
2、修改焊接结构及焊缝布置不合理处。
答：
焊缝应对称分布，使焊接变形相互抵消。
焊缝应避免交叉结构，克服焊接接头热影响区过热，力学性能下降。
3、修改焊缝布置不合理处，并说明理。
答：
焊缝应尽量避开最大应力的位置。
应改成自两端分散的2条焊缝。
焊缝应避免应力集中的位置。
应改成碟型封头。
4、焊缝布置应便于操作，修改下面手弧焊的焊缝设置。
答：
图的设计在进行手弧焊时，操作空间不够，应加大两立柱的间距。
图的设计在进行手弧焊时，操作空间不够，应颠倒两个搭接件的位置。
图的设计在进行手弧焊时，操作空间不够，无法施焊，应将焊缝改成直角后再转接的形状
5、判断下列焊接件的结构工艺性，如不良，则说明理。
管子钎焊接头 电阻对焊接头
答：
接触面积过小，可改成斜面接触、台阶界面、搭接等形式。
截面积不一样，电阻不一样导致熔化速率不同，易产生较大焊接变形。
应改为同截面积零件焊接。
简答题：
1、试述减小焊接残余应力的工艺措施1、答：
结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度也要尽可能小。
将焊件预热后再进行焊接。
去应力退火，锤击焊缝。
2、三块钢板拼焊，其焊接顺序有a和b两种，试问哪一个方案比较合理？
并说明不合理方案在焊接
时可能产生的缺陷。
方案a 方案b答：
方案a比较合理。
先焊完焊缝1后，可进行去应力处理，例如、采用锤击的方法进行校形然后进行焊缝2的焊接，可保证构件整体变形小并容易进行校形。
方案b不合理，因为按此顺序焊接将产生很大的焊接变形。
焊缝1焊完后，于整个构件受热和冷却不均，在对接接头2处将出现外缘接缝间隙大、靠近焊缝1处接缝间隙小的不规矩的接头形状，焊缝2的接头间隙和熔池大小不均将使焊后产生很大的变形应力，导致整个构件产生扭曲变形。
3、什么是熔焊的冶金过程？
并说明它与炼钢和铸造冶金过程比较有哪些区别？
答：
电弧焊时，母材和焊条受到电弧高温而熔化形成熔池。
金属熔池也可看作一个微型冶金炉，其内要进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼及合金化等一系列物理、化学过程。
于大多数熔焊是在大气空间进行，金属熔池中的液态金属与周围的熔渣及空气接触，产生复杂、激烈的化学反应，这就是焊接冶金过程。
与炼钢和铸造冶金过程比较，有以下特点：
①金属熔池体积很小，熔池处于液态的时间很短，各种冶金反应进行的不充分。
②熔池温度高，使金属元素强烈的烧损和蒸发。
同时，熔池周围又被冷却的金属包围，使焊缝处产生应力和变形，严重时甚至会开裂。
4、用小块钢板拼焊，如图所示，从减小焊接应力考虑，应如何布置焊缝、确定合理的焊接顺序，试在图中标出，并说明理。
答：
先焊完焊缝1后，形成三块板条后，可进行应力处理，例如、采用锤击的方法进行整形，然后顺序进行焊缝2的焊接，可保证构件整体变形小并容易进行校形。
其它焊序，则会因为按此顺序焊接将会产生很大的焊接变形。
焊缝焊完后，于整个构件受热和冷却不均，在对接接头1处将出现外缘接缝间隙大、靠近焊缝2或处接缝间隙小的不规矩的接头形状，焊缝1或的接头间隙和熔池大小不均匀将使焊后产生很大的变形应力，导致整个构件产生扭曲变形。
5、低碳钢熔焊焊接接头哪几个部分组成？
试指出力学性能较差的区域并说明原因。
答：
低碳钢焊接接头焊缝区、熔合区和热影响区构成。
熔合区是焊接接头中焊缝金属向热影响区过渡的区域。
该区域较窄，两侧分别为经过完全熔化的焊缝区和完全不熔化的热影响区。
熔合区加热的最高温度范围在合金的固、液相之间。
熔合区具有明显的化学不均匀现象，从而引起组织不均匀，其组织特征为少量铸态组织和粗大的过热组织，因而塑性差、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.
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