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材料成形技术基础(问答题答案整理)

第二章铸造成形问答题: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范围较小的合金,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)铸件结构:改进不合理的浇注结构。

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(铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力)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)(2)相变应力(固态相变、比容变化)(3)机械阻碍应力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)微观偏析晶内偏析:产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。

(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,在进行凝固的合金内形成一个温度梯度)逆偏析产生偏析的原因:结晶速度大于溶质扩散的速度铸件气孔有哪几种?答:侵入气孔、析出气孔、反应气孔如何区分铸件裂纹的性质(热裂纹和冷裂纹)?答:热裂纹:裂缝短,缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化颜色冷裂纹:裂纹细小,呈连续直线状,缝内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:从浇口杯底孔到内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内<ΣF横<F直下端<F直上端)开放式浇注系统:从浇口杯底孔到内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内>ΣF横>F直下端>F直上端)浇注位置和分型面选择的基本原则有哪些?答:浇注位置选择:(1)逐渐的重要表面朝下或处于侧面;(原因:以避免气孔、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)铸件的薄壁部分朝下;(原因:可保证铸件易于充型,防止产生浇不足、冷隔缺陷)(4)铸件的厚大部分朝上。

(原因:便于补缩)容易形成缩孔的铸件,厚大部分朝上。

(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)分型面的选择:(1)应尽可能使全部或大部分构件,或者加工基准面与重要的加工面处于同一半型内;(原因:以避免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)铸件的拔模斜度的设计原则有哪些?答:设计原则(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)内壁的斜度比外壁的斜度大。

浇注系统的作用、基本组元构成、基本类型?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;(2)挡渣及排除铸型型腔中的空气及其他气体;(3)调节铸型与铸件各部分的温度分布以控制铸件的凝固顺序;(4)保证液态金属在最合适的时间范围内充满铸型,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内有适当的上升速度。

基本组元构成:浇口杯,直浇道,横浇道,内浇道(浇包、通气孔)基本类型:顶部注入式,中间注入式,底部注入式,阶梯注入式(按内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)冒口的作用是什么?简述其设计时应满足的基本条件。

答:冒口的作用:补缩铸件、集渣、通气排气基本条件:(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;铸件结构设计的一般原则?答:(1)简化或减少分型面;(2)应尽量不用或少用型芯;(3)铸件结构应起模方便;(4)有利于型芯的固定和排气;(5)避免变形和裂纹;(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金属塑性变形遵循的基本规律。

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);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。

金属的可锻性?影响金属可锻性的主要因素有哪些?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)、内部组织的影响(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)。

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部分;2)加工余量:在零件加工表面增加供切削加工用的金属部分(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。

自由锻件结构设计时应满足那些要求?答:1)自由锻件上应避免锥体、曲线或曲面交接以及椭圆形、工字形截面等结构;2)自由锻件上应避免加强筋、凸台等结构;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结构设计的原则。

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。

原则: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,尽量避免零件截面间差别过大或具有薄壁、高筋、高凸起等结构,以便于金属充满模膛和减少工序;3)尽量避免有深孔或多孔结构;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。

模锻是确定锻件分模面位置的原则。

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;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:尺寸的确定: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内错开,因此光亮带小一些,剪裂带和毛刺均较大。

冲孔和落料异同之处?答:相同:变形机制一样;模具结构相同。

不同:凸凹模尺寸取向不同。

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)采用多次拉深;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11.拉深模与冲裁模的主要区别?答:1)工作部分凸模与凹模的间隙不同;拉深的凹凸模没有锋利的刃口。

第五章连接成形部分问答题: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:焊缝的组织和性能:金属结晶从熔池底壁开始,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。

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。

热影响区的组织和性能:(分为过热区、正火区、部分相变区)热影响是不可避免的,为了提高焊接品质希望它愈小愈好。

改善焊接接头组织性能的办法:(从焊接方法、焊接规范、接头型式、焊接后冷却速度考虑)对于低碳钢焊接因其塑形好,热影响区较窄,不需要处理;对于重要的钢结构或用电渣焊焊接构件,需要焊接热处理;对于碳素钢与低碳合金钢构件,需要正火处理;对于不能进行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。

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)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;焊前预热;加热“减应区”;焊后热处理:去应力退火。

焊接变形的基本形式有哪些?消除焊接变形常采用的措施有哪些?答:焊接变形的基本形式:收缩变形、角变形(焊接截面形状上下不对称)、弯曲变形(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:合理设计焊接构件:减少焊缝数量、焊缝长度、焊缝截面积;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:逆向分段焊法为什么要对焊件冶金过程进行保护?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,限制有害气体进入焊接区。

如:焊条药皮、自动焊焊剂、惰性气体等;2)渗入有用合金元素以保护焊缝成分。

焊条药皮或焊剂中加入锰铁元素;3)进行脱氧、脱硫和脱磷。

焊条药皮中加入锰铁或硅铁。

5、6不作要求7.什么是焊接热影响区,焊接热影响区由几部分组成?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。

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)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);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、可进行全位置焊接);4)适用于焊接易氧化金属;5)焊接成本高。

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