机械制造基础.docx

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机械制造基础

简答题

第12章

什么是液态合金的流动性？

影响合金流动性的因素有哪些？

它与液态合金的充型能力有何关系？

为什么铸钢的充型能力比铸铁差？

液态合金的流动能力成为流动性。

化学成分、铸型的结构和性质、浇注条件。

液态合金的流动性好，易充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补缩；流动性差，则充型能力差，铸件易产生浇不到、冷隔、气孔和夹渣等缺陷。

钢的含碳量比铁低，铸铁的结晶温度区间比铸钢大，凝固过程中的固液断面固液相区的宽度增加，流动性更好，所以充型能力好。

缩孔和缩松对铸件质量有何影响？

为何缩孔比缩松较容易防止？

缩孔和缩松使铸件手里的有效面积减小，而且在孔洞处易产生应力集中，可使铸件力学性能大大减低，以致成为废品。

缩孔是铸件最后凝固部位容积较大的孔洞，采用顺序凝固加冒口的方法就可以防止，但缩松是分散在铸件没区域内的细小缩孔，分部面积很大，所以不好防止

什么是顺序凝固原则和同时凝固原则？

两种凝固原则各应用于哪种场合？

所谓顺序凝固是使逐渐远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口凝固?

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同时凝固原则是尽量减少铸件各部位间的温度差，使其均匀的冷却?

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加冒口，安防冷铁。

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这两种凝固方式适合于收缩率较小的灰铁件铸造。

铁水在砂型里面凝固的时候，顺序凝固一般都是薄壁部分先凝固，厚壁的部分后凝固，也就是铸件壁厚凝固冷却速度有差异；而同时凝固指的是铸件所有壁厚凝固冷却速度温差较小，一般会在热节部位采用冷铁激冷的方式，迫使热节部位快速凝固，这种凝固方式适合于薄壁、壁厚较均匀的铸件。

同时凝固原则适用铝青铜，铝硅合金和铸钢件。

顺序凝固适用灰铸铁，锡青铜等

第13章

影响金属的锻造性能的因素有哪些？

提高金属锻造性能的途径是什么？

材料性质的影响（化学成分、金属组织）加工条件的影响（变形温度、变形速度、应力状态）在压力加工过程中，要根据具体情况，尽量创造有利变形条件，充分发挥金属塑性，降低其变形抗力，以达到塑性成形加工的目的。

什么是纤维组织？

纤维组织的存在有何意义？

在冷变形过程中，晶粒沿变形方向拉长而形成的组织称为纤维组织。

纤维组织的存在使金属在性能上具有了方向性，沿纤维方向塑性和韧性提高；垂直纤维方向塑性和韧性降低。

纤维组织的稳定性很高，故在制造零件时，应使纤维沿轮廓方向分布。

直径300的低碳钢板能否一次拉伸成直径100的圆筒？

为什么？

应如何处理？

不能；100/300=0.33<0.5~0.8；可采用多次拉伸工艺，在一两次拉伸后，应安排工序间的退火工序。

影响金属锻造性能的主要因素是什么？

主要取决于金属的塑性大小

热加工对金属的组织和性能有何影响？

（1）热加工能使铸态金属中的气孔、疏松、微裂纹焊合，提高金属的致密度；减轻甚至消除树枝晶偏析和改善夹杂物、第二相的分布等；提高金属的机械性能，特别是韧性和塑性。

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（2）热加工能打碎铸态金属中的粗大树枝晶和柱状晶，并通过再结晶获得等轴细晶粒，而使金属的机械性能全面提高。

但这与热加工的变形量和加工终了温度关系很大，一般来说变形量应大些，加工终了温度不能太高。

（3）热加工能使金属中残存的枝晶偏析、可变形夹杂物和第二相沿金属流动方向被拉长，形成纤维组织（或称“流线”），使金属的机械性能特别是塑性和韧性具有明显的方向性，纵向上的性能显着大于横向上的。

因此热加工时应力求工件流线分布合理。

重要的轴类锻件在锻造过程中常安排有墩粗工序，为什么？

因为锻件存在缩孔宿松等缺陷，合理的镦粗工序能焊合内部缺陷，以满足技术要求。

模锻件为何要有斜度、圆角及冲孔连皮斜度：

便于从模膛中取出锻件；圆角：

增大锻件强度，使锻造时金属易于充满模膛，避免锻模上的内尖角处产生裂纹，减缓锻模外尖角处的磨损，从而提高锻模的使用寿命。

落料模与拉伸模的凸凹模间隙和刃口结构有何不同？

为什么？

落料模的凸模、凹模的间隙只是要根据所冲压的材料的厚度和材料的性质而定；而拉伸模具的凸模和凹模的间隙则是要加两个所要拉伸材料的厚度。

落料的凸凹模的刃口，因为要将材料剪切下来，所以都是尖锐的刀口：

而拉伸模的凸模、凹模的刃口，都是圆弧的R，以便于所拉伸材料的流入。

拉伸模通常都做成落料拉伸一体的结构形式，将两道工序一次完成。

第14章

低碳钢焊缝热影响区包括哪几个部分？

简述其组织和性能。

热影响区包括半熔化区、过热区、正火区和部分相变区。

1）半熔化区位于焊缝与基本金属之间，部分金属焙化部分未熔，也称半熔化区。

加热温度约为1490～1530°C，此区成分及组织极不均匀，强度下降，塑性很差，是产生裂纹及局部脆性破坏的发源地。

2）过热区紧靠着熔合区，加热温度约为1100～1490°C。

由于温度大大超过Ac3，奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，使塑性大大降低，冲击韧性值下降25%～75%左右。

3）正火区加热温度约为850～1100°C，属于正常的正火加热温度范围。

冷却后得到均匀细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能优于母材。

4）部分相变区加热温度约为727～850°C。

只有部分组织发生转变，冷却后组织不均匀，力学性能较差。

简述酸性焊条、碱性焊条在成分、工艺性能、焊缝性能的主要区别。

1）从焊缝金属力学性能方面考虑，碱性焊条焊缝金属力学性能好，酸性焊条焊缝金属的塑性、韧性较低，抗裂性较差。

这是因为碱性焊条的药皮含有较多的合金元素，且有害元素硫、磷、氢、氮、氧比酸性焊条含量少，故焊缝金属力学性能好，尤其是冲击韧度较好，抗裂性好，适于焊接承受交变冲击载荷的重要结构钢件和几何形状复杂、刚度大、易裂钢件；酸性焊条的药皮熔渣氧化性强，合金元素易烧损，焊缝中氢、硫等含量较高，故只适于普通结构钢件焊接。

2）从焊接工艺性考虑，酸性焊条稳弧性好，飞溅小，易脱渣，对油污、水锈的敏感性小，可采用交、直流电流，焊接工艺性好；碱性焊条稳弧性差，飞溅大，对油污、水锈敏感，焊接电源多要求直流，焊接烟雾有毒，要求现场通风和防护，焊接工艺件较差。

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填空题：

第十二章

1、铸件的凝固方式有（逐层凝固），（中间凝固）和（糊状凝固）。

其中恒温下结晶的金属或合金以（逐层凝固）方式凝固，凝固温度范围较宽的合金以（糊状凝固）方式凝固。

2、缩孔产生的基本原因是（液态收缩）和（凝固收缩）大于（固态收缩），且得不到补偿。

防止缩孔的基本原则是按照（顺序凝固）原则进行凝固。

3、铸造应力是（热应力），（机械应力），（相变应力）的总和。

防止铸造应力的措施是采用（同时凝固）原则。

4、在确定浇注位置时，具有大平面的铸件，应将铸件的大平面朝（下）。

5、为有利于铸件各部分冷却速度一致，内壁厚度要比外壁厚度（薄）。

6、铸件上垂直于分型面的不加工表面，应设计出（起模斜度）。

第十三章

1、衡量金属锻造性能的指标是（塑性），（变形抗力）。

2、锻造中对坯料加热时，加热温度过高，会产生（过热）、（过烧）等加热缺陷。

3、冲孔时，工件尺寸为（凸）模尺寸；落料时，工件尺寸为（凹）模尺寸。

4、画自由锻件图，应考虑（敷料）、（加工余量）及（锻造公差）三因素。

5、板料弯曲时，弯曲部分的拉伸和压缩应力应与纤维组织方向（平行）。

6、拉伸时，容易产生（拉裂）、（起皱）等缺陷。

7、弯曲变形时，弯曲模角度等于工件角度（+/-）（-）回弹角，弯曲圆角半径过小时，工件易产生（弯裂）。

8、拉伸系数越大工件变形量越（小），“中间退火”适用于拉伸系数较（小）时。

9、钢在常温下的变形加工是（冷）加工，而铅在常温下的变形加工是（热）加工。

第十四章

1、J422焊条可焊接的母材是（结构钢），数字表示（焊缝抗拉强度420Mpa,酸性）。

2、焊接熔池的冶金特点是（熔池温度高，熔池凝固快）。

3、直流反接指焊条接（阳）极，工件接（阴）极。

4、按药皮类型可将电焊条分为（酸、碱）两类。

5、20钢、40钢、T8钢三种材料中，焊接性能最好的是（20钢），最差的是（T8钢）。

6、改善合金结构钢的焊接性能可用（预热）、（控制焊接工艺参数）等工艺措施。

7、酸性焊条的稳弧性比碱性焊条（好）、焊接工艺性比碱性焊条（好）、焊缝的塑韧性比碱性焊条焊缝的塑韧性（差）。

8、常用的电阻焊方法除点焊外，还有（缝焊），（对焊）。

选择题：

第十二章

1、（逐层凝固）的合金，铸造时合金得流动性较好，充型能力强。

2、防止和消除铸造应力的措施是采用（同时凝固原则）。

3、缩孔一般发生在以（逐层凝固）的合金中。

4、缩松一般发生在以（糊状凝固）的合金中。

5、合金液体的浇注温度越高，合金的流动性（越好），收缩率（越大）。

6、铸件冷却后的尺寸将比型腔的尺寸（小）。

7、生产滑动轴承时，采用的铸造方法应是（离心铸造）。

8、模样越高，起模斜度取值越（小），内壁斜度比外壁斜度（大）。

9、零件的结构斜度是在零件的（非加工面上）上设置的。

第十三章

1、材料的锻造比总是（>1）。

2、冲压拉伸时，拉伸系数总是（<1）。

3、自由锻件的加工余量比模锻件（大）。

4、?

100mm钢板拉伸成?

75mm的杯子，拉伸系数是（0.75）。

5、零件的所受最大切应力方向应与其纤维组织的方向呈（90度）。

6、铅在室温下变形（是冷变形）（铅熔点327℃）

7、锻造时出现（过烧）缺陷即为废品。

8、提高锻件锻造性能，可以通过（使用高速锤）。

9、模锻件质量一般（<150kg）。

第十四章

1、汽车油箱生产时常采用的焊接方法是（缝焊）。

2、焊接时刚性夹持可以减少工件的（变形）。

3、结构钢件选用焊条时，不必考虑的是（工人技术水平）。

4、铝合金板最佳焊接方法是（氩弧焊）。

5、结构钢焊条的选择原则是（焊缝强度不低于母材强度）。

6、车刀刀头一般采用的焊接方法是（钢钎焊）

名词解释

第十二章

1.流动性：

液态合金的流动能力（液态合金本身的属性）。

2.充型能力：

液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力（取决于液态合金本身的流动性，也与外间条件有关）。

3.缩孔：

集中在铸件上部或最后凝固部位、容积较大的孔洞。

4.缩松：

多呈倒圆锥形，内表面粗糙，分散在铸件某些区域内的细小缩孔。

5.分型面：

两半铸型相互接触的表面。

6.收缩率：

体收缩率：

单位体积收缩量；线收缩率:

单位长度收缩量

7.起模斜度：

为了使模样（或型芯）易于从砂型（或芯盒）中取出，凡垂直于分型面的立壁，制造模样时必须留出一定的倾斜度。

8.结构斜度：

结构斜度是在零件的非加工面上设置的，直接标注在零件图上，且斜度值较大。

第十三章

1、冷加工与热加工：

冷加工：

金属在再结晶温度以下的塑性加工（钢在常温下加工）；

热加工：

金属在再结晶温度以上进行的加工变形（铅在常温下加工）。

2、锻造性能：

金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。

3、纤维组织：

在冷变形过程中，晶粒沿变形方向拉长而形成的组织（可通过再结晶退火消除）。

4、锻造比：

用变形前后的截面比，长度比或高度比来表示。

5、模锻斜度：

为了使锻件易于从模膛中取出，锻件上与分模面垂直的部分需带一定斜度，外壁斜度通常为7°，内壁斜度应较外壁斜度大2°-3°。

6、拉伸：

利用模具冲压坯料，使平板冲裁坯料变形成开口空心零件的工序。

7、回弹角：

材料成形后，一般会产生回弹。

但回弹究竟多少，这就和成形结构，条件（模具闭合高度等）以及材质有很大的关系，很难精确的知道。

因此，在放回弹时，可多放1～2度，这样冲出来即使角度偏大，要调回来也比较容易；要是角度偏小，只好改成形入子角度了。

回弹一般放2～5度，在不同的情况下选取不同的回弹角。

8、冲孔连皮：

需要锻出的孔内须留连皮（及一层较薄的金属），以减少模膛突出部位的磨损，连皮厚度通常为4到8mm,孔径大时取值较大。

第十四章

1、焊接热影响区：

在焊接热循环的作用下，焊缝两侧因焊接热而发生全相组织和力学性能变化的区域。

2、酸性焊条：

药皮中含有大量酸性氧化物。

3、碱性焊条：

药皮中含有大量碱性氧化物。

4、电阻焊：

是将焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力下形成焊接接头的焊接方法。

5、钎焊：

利用熔点比母材低的填充金属熔化后，填充接头间隙并与固态的母材相互扩散，实现连接的焊接方法。

6、焊接性能：

金属材料对焊接加工的适应能力。

7、碳当量：

将钢中的合金元素（包括碳）的含量按其对焊接性影响程度换算成碳的影响，其总和成为碳当量。

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简答题（提纲内）

第12章

1.特种铸造都有哪些方法？

（熔模铸造,金属型铸造,压力铸造,低压铸造,离心铸造）

2.什么是合金的流动性和充型能力？

（液态合金的流动能力称为流动性。

液态合金充满型腔,形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力，称为液态金属的充型能力。

）它对铸件的质量有何影响？

（液态合金的流动性好，易于充满型腔，有利于气体和非金属夹杂物上浮和对铸件进行补锁。

流动性差，则充型能力差，铸件易产生交不到、冷隔、气孔和夹渣等缺陷。

）其大小是怎样衡量的？

（合金的流动性通常用螺旋形流动性试样衡量，浇注的试样越长，其流动性越好。

）了解影响流动性的因素是什么？

（化学成分，铸件的结构和性质，浇注条件）铸件凝固方式。

（逐层凝固，中间凝固，糊状凝固）

3.解释合金收缩定义，（液态合金在凝固和冷却过程中，体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩）分哪几个阶段？

（液态收缩，凝固收缩，固态收缩）缩孔和缩松的定义、形成部位、原因（缩孔是集中在铸件上部或最后凝固部位，容积较大的孔洞，是由于合金的液态收缩和凝固收缩得不到补充而产生的。

缩松是分散在某些区域的细小缩孔，主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中，是被树枝状晶体分隔开的封闭的液提取收缩难以得到补缩所致。

）

4.按形成原因铸造应力有哪几种？

（热应力，机械应力，相变应力）铸件裂纹的分类？

（热裂，冷裂）

5.掌握概念：

顺序凝固（是在铸件可能出现缩孔的扩大位置，通过安放冒口等工艺措施，是铸件上远离冒口的部位最先凝固，接着是靠近冒口的部位凝固，冒口本身最后凝固。

），同时凝固（是指采用一些工艺措施尽量减小铸件各部位间的温度差，是铸件各部位同时冷却凝固。

），拔模斜度（是为了方便出模而在模膛两侧设计的斜度。

）

6.P249铸造工艺对铸件结构的要求。

（铸件的外形必须力求简单、造型方便；合理设计铸件内腔；分型面尽量平直；铸件要有结构斜度）

第13章

1.基本概念：

锻造性能、.过热、过烧、最小阻力定律、增加敷料

2.应力状态与塑性的关系。

3.谓锻造比？

原始坯料长150mm，若拔长到450mm时，其锻造比是多少？

（拔长时，锻造比为y=F0/F1或y=L1/L0式中F0,L0—拔长前钢锭或钢坯的横断面积和长度；F1,L1—拔长后钢锭或钢坯的横截面积和长度。

）

4.拉深的易破裂部位，拉深系数，总拉深系数的计算？

（拉伸件直径d与柸料直径D的比值称为拉伸系数;总拉伸系数等于每次拉伸系数的乘积）

5.自由锻有哪些工序？

自由锻结构工艺性P271。

（自由锻造的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切割及锻接等）

6.锤上模锻的制坯模膛有哪几种？

预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同？

（镦粗台、压扁面、拨长模膛、锟压模膛、成形模膛、弯曲模膛;?

预锻模膛的作用是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，这样再进行终锻时金属容易充满终锻模膛，同时减少了终锻模膛的磨损，延长了终锻模膛的寿命。

终锻模膛的作用是使坯料最后变形到锻件所要求形状和尺寸。

对于形状复杂或批量较大的模锻件需要预锻模膛。

）

7.弯曲变形区的应力状况。

何谓弹复现象？

对弯曲件有何影响？

怎样消除这些影响？

第14章

1.焊缝中的氢、氧、氮有何危害？

（焊缝金属中含氢量高时,会导致金属的脆化和冷裂纹等问题;含氧量高时,导致金属的强度、塑性和韧性都急剧下降，尤其会引起冷脆等质量问题，还可能产生气孔；含氮量高时，在焊缝中易形成气孔，还会使焊缝金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，特别是低温韧性急剧降低。

）

2.说明焊接接头的组织和性能。

（熔焊的焊接接头由焊缝和热影响区组成。

焊缝组织是由液态金属结晶的铸态组织，热影响区是指在焊接热循环的作用下，焊缝两侧因焊接热而发生金相组织和力学性能变化的区域。

热影响区一般包括半熔化区、过热区、正火区和部分相变区。

）

3.焊条由什么组成，各组成部分的作用，焊条的分类。

（焊芯、药皮；焊芯作用一是作为电极传导电流，二是其熔化后成为填充金属，与熔化的母材共同组成焊缝金属。

药皮作用一是改善焊接工艺性，二是对焊接区其保护作用，三是其冶金处理作用；焊条按用途不同分为十大类：

结构钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条，其中结构钢焊条分为碳钢焊条和低合金焊条。

）

4.埋弧自动焊、氩弧焊的特点及应用。

（1.生产率高、成本低；2.焊接质量好、稳定性高；3.劳动条件好；4.埋弧焊适应性较差；5.设备费用一次性投资较大。

埋弧自动焊适用于成批生产的中、厚板结构件的长直及环焊缝的平焊。

1.用氩气保护可焊接化学性质活泼的非铁金属及其合金或特殊性能钢，如不锈钢等；2.电弧燃烧稳定，飞溅小，表面无熔渣，焊缝成形美观，焊接质量好；3.电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，焊缝周围气流冷却，热影响区小，焊后变形小，适宜薄板焊接；4.明弧可见，操作方便，易于自动控制，可实现各种位置焊接；5.氩气价格较贵，焊件成本高。

氩弧焊主要适用于焊接铝、镁、钛及其合金、稀有金属、不锈钢、耐热钢等，脉冲钨极氩弧焊还适用于焊接0。

8mm一下的薄板。

）

5.钨极和熔化极氩弧焊有何异同？

（1、钨极氩弧焊焊接电流不能太大，一般适用于焊接小于4mm的薄板件，熔化极氩弧焊焊接电流比较大，适用于焊接中厚板，比如8mm以上的铝容器。

2、钨极氩弧焊焊接钢材时，多用直流电源正接，以减少钨极的烧损；焊接铝、镁及其合金时采用反接。

熔化极氩弧焊通常采用直流反接。

）

6.点焊接头形式，点焊分流现象，缝焊和摩擦焊的应用。

（1、点焊接头形式见书P312图。

2、焊完一个点后，电极将移至另一点进行焊接，当焊接下一个点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称为分流现象。

3、缝焊主要用于制造要求密封性的薄壁结构；摩擦焊主要用于旋转件的压焊。

）

7.钎焊如何分类？

（根据钎料熔点的不同，钎焊可分为硬钎焊与软钎焊两类。

）

8.解释碳当量和冷裂纹的敏感系数。

（碳当量法师根据钢材的化学成分粗略地估计估计其焊接性好坏的一种间接评估法。

将钢中的合金元素（包括碳）的含量按其对焊接性影响程度换算成碳的影响，其总和称为碳当量。

由于碳当量计算公式是在某种试验情况下得到的，对钢材的适用范围有限，它只考虑了化学成分对焊接性的影响，没有考虑冷却速度、结构刚性等重要因素对焊接性的影响，所以利用碳当量只能在一定范围内粗略地评估焊接性。

而冷裂纹敏感系数法是先通过化学成分、钢板厚度、熔敷金属中扩散氢含量计算冷裂敏感系数Pc，然后利用Pc确定所需预热温度。

冷裂纹敏感系数法只适用于低碳，且含多种微量合金元素的低合金高强度钢。

）

9.焊接结构工艺性。

P321（1.焊缝的布置:

焊缝的布置尽量分散,焊缝的布置尽量对称,便于焊接操作,焊缝要避开应力较大和应力集中部位,焊缝尽量避开就行加工表面;2.接口的设计应按焊件的结构形状、强度要求、工件厚度、焊后变形大小、焊条消耗量、坡口加工难易程度、焊接方法等因素综合考虑，主要包括接口形式和坡口形式。

）