材料加工工程試題庫

1、材料加工工程試題庫一、 砂型鑄造部分（一）填空及名詞解釋1設置冒口、冷鐵和鑄肋的主要目的是（防止縮孔、縮松、裂紋和變形等鑄造缺陷）。2脫模時間(stripping time)：指從混砂結束開始，在芯盒內制的砂芯(或未脫模的砂型)硬化到能滿意地將砂芯從芯盒中取出(或脫模)，而不致發(fā)生砂芯(或砂型)變形所需的時間間隔。3。補貼：為實現順序凝固或加強補縮效果，在靠近冒口的鑄件壁厚上補加的傾斜的金屬塊。4 水玻璃是各種硅酸鹽的統稱。在鑄造上常用的有鈉水玻璃、鉀水玻璃、鋰水玻璃，分別為（硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰）的水溶液，其化學式分別為（na2o。msio2 。nh2o、k2o。msio2。nh2o、 l

2、i2omsio2。nh2o）。5流動性：型砂在外力或自重作用下，沿模樣與砂粒之間相對移動的能力稱為流動性。6氣硬冷芯盒法（vapor cold box process）：將混好的雙組份樹脂砂填入芯盒，然后在室溫下通過吹氣硬化制成砂芯的方法。7.型、芯砂：將原砂或再生砂+粘結劑+其它附加物等所混制成的混合物為型砂或芯砂（其中將其用于鑄型者被稱為型砂,用于制砂芯者稱為芯砂）。8可使用時間(bench life，working time)：指自硬樹脂砂(其它化學粘結劑也相同)混砂后能夠制出合格砂芯的那一段時間。9。冷鐵：為增加鑄件局部冷卻速度，在型腔內部及工作表面安放的金屬塊。10熱芯盒法(hot-

3、box process)：用液態(tài)熱固性樹脂粘結劑和催化劑配制成的芯砂，吹射入加熱到一定溫度的芯盒內(180-250c)，貼近芯盒表面的砂芯受熱，其粘結劑在很短時間即可縮聚而硬化而制成砂芯的方法。（二）問答題1. 鑄鐵件、鑄鋼件和鑄造非鐵合金件用的濕型砂各具有什么特點？答題要點：由于鑄鐵件、鑄鋼件和鑄造非鐵合金件的合金特性和澆注溫度不同，因此它們用的濕型砂不宜一樣。 鑄鐵件的合金熔點較高(略低于鑄鋼)，澆注溫度一般在1200一1400左右，因此對濕型砂耐火度的要求可比鑄鋼件低。鑄鐵件濕型砂的顯著特點是其中普遍加入了煤粉，煤粉的作用主要在于防止粘砂。 鑄鋼件的合金熔點很高，澆注溫度高達1500-1

4、650，因此要求混型砂有較高的耐火度和透氣性。鑄鋼件濕型砂一般應具有以下一些特點：a) 采用耐火度高的硅砂；b) 膨潤土加入量相應增多，以提高型砂強度，以有利于降低水分，以有利于防止粘砂、夾砂和氣孔缺陷；c) 嚴格控制濕型砂水分，提高型砂的透氣性；鑄造非鐵合金件的合金熔點一般不高，銅合金澆注溫度約1200，鋁合金澆注溫度一般不超過700一800，鎂合金澆注溫度更低，因此時濕型砂的耐火度和化學熱穩(wěn)定性要求不高，但非鐵合金液一般極易氧化，主要要求是防止合金液滲入鑄型，要求鑄件有較清晰輪廓和光潔的表面。2 根據確定鑄件澆注位置的一般原則，指出下列每一組圖形中的哪一個是合理的，并說明其理由。圖1 圖2

5、 圖3答：圖1： a) 不合理 b) 合理鑄件的重要加工面、工作面、受力面應盡量放在底部或側部，以防止這些面產生鑄造缺陷。圖示的齒輪輪齒是加工面和使用面，應將其朝下。圖2： a) 不合理 b) 合理澆注位置應有利于所確立的順序凝固，對于體收縮較大的合金，澆注位置應盡量滿足定向凝固的原則，鑄件厚實部分應在澆注位置上方，以利于冒口補縮。圖3：a) 不合理 b) 合理澆注位置應有利于砂芯的定位支撐，使排氣順暢，盡量避免吊芯、懸臂砂芯。3試介紹酚醛酯自硬砂法的基本工藝和它的優(yōu)點及不足之處答題要點：酚醛酯自硬法用樹脂為在強堿性條件下合成的堿性甲階酚醛樹脂水溶液，其ph值高達11135。 用于這種粘結劑的

6、催化劑為一系列的液態(tài)酯。酚醛酯自硬法的一個特殊優(yōu)點是,有機酯固化劑能直接參與樹脂的硬化反應,但在室溫下有機酯僅能使大部分樹脂交聯,故它有一定的塑性。在澆注時的熱作用下,未交聯的樹脂繼續(xù)進行縮聚反應(稱二次硬化),這種先表現出塑性,然后再轉為剛性而產生較高強度的特點,導致樹脂砂具有一定的熱塑性和容讓性,可減少硅砂的熱膨脹對鑄件的收縮阻力,從而減輕鑄件、特別是薄壁鑄鋼件產生熱裂紋傾向。目前還有待改進之處是，在樹脂加入量相同的條件下，酯硬化砂的實際粘結強度沒有酸催化的樹脂砂和尿烷自硬砂的高；存放穩(wěn)定性差；舊砂用干法再生后的使用率平不高。總之，酚醛-酯自硬法是有發(fā)展前途的新型樹脂體系之一，其樹脂砂的成

7、本可能較高，但它在生態(tài)學、工人操作和鑄造質量上的許多優(yōu)點有可能彌補成本較高這一缺點。4在酸催化劑自硬法中，催化劑對硬化過程的控制起著決定性作用。用于呋喃系、酚醛系樹脂自硬砂的酸性催化劑哪些？以國內常用的磷酸、硫酸酯和芳基磺酸為例，分別說明它們對樹脂自硬砂硬化特性的影響。答題要點：從呋喃系、酚醛系樹脂自硬砂用酸性催化劑有：芳基磺酸、無機酸、以及它們的復合物。常用的無機酸為磷酸、硫酸單酯、硫酸乙酯；芳基磺酸為對甲苯磺酸(pta)、苯磺酸(bsa)、二甲苯磺酸、苯酚磺酸、萘磺酸、對氯苯磺酸等。磷酸多用于高氮呋喃樹脂的硬化，砂芯(型)有好的表安性，熱強度高，而且，高氮低糠醇樹脂采用磷酸作催化劑可獲得很

8、好的終強度，而低氮高糠醇用磷酸作催化劑時終強度較低。硫酸酯是酸性最強的無機酸催化劑，它能加速硬化速度，縮短脫模時間，同時對防止砂芯長期存放過程中的軟化有利。但殘存于樹脂膜中的硫酸酯對樹脂膜有腐蝕作用，而且硬化和脫水速度快，樹脂膜易產生應力和裂紋，使終強度降低，表安性也較差；澆注過程中，將產生so2氣體，不僅污染環(huán)境，而且易引起鋼液增硫和球墨鑄鐵球化不良。采用芳基磺酸作催化劑可得到與相應的無機酸同樣的硬化速度，且終強度較高，酸的殘存率比無機酸低，對再生砂有利。另外，用芳基磺酸作催化劑，混砂時常散發(fā)出難聞氣味；在澆注過程中用甲苯磺酸作催化劑時會產生少量so2和h2，也會使球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵鑄件出現

9、異常表層組織和鑄鋼件增硫。5常用于確定冒口尺寸的方法有哪些？其原理是什么？但當冒口尺寸確定后還應怎么辦？常用于確定冒口尺寸的方法有哪些？其原理是什么？但當冒口尺寸確定后還應怎么辦？答題要點：常用于確定冒口尺寸的方法有：比例法、模數法和補償液量法。比例法是根據鑄件熱節(jié)處的內切圓直徑按比例確定冒口各部分的尺寸，比較簡便，應用也比較廣泛。模數法是根據鑄件被補縮部分的模數和冒口補縮范圍內鑄件的凝固收縮量，兩個條件確定冒口的尺寸，計算比較繁雜但比較可取，適用于要求致密高的鑄件。一般冒口模數(mm)應略大于鑄件模數(mj)。補償液量法是先假定鑄件的凝固速度和冒口的凝固速度相等，冒口內供補縮的金屬液是直徑為

10、d0的球，當鑄件凝固完畢時，d0為冒口直徑(dm)和鑄件厚度()之差(即d0dm一)；另外，直徑為d0的球的體積應該與鑄件被補縮部分總的體積收縮值相等(即d036v件，為體收縮率)。這樣，只要算出鑄件被補縮部分的體積v件)，即可得到補縮球的直徑d0，然后用公式dm = d0+求出冒口直徑。冒口高度可取hm(1.51.8)dm，使冒口補縮可靠。冒口尺寸確定后，應對其進行補縮能力的校核。一般應用鑄件的工藝出品率進行校核，如果計算的工藝出品率過低，說明冒口重量過大，應考慮能否采取措施減少冒口尺寸和數量；如果計算的工藝出品率過高，則應考慮是否增加冒口尺寸和數量。6請簡述濕型的生產特點（優(yōu)缺點）。答題要

11、點：特點：（1）生產靈活性大，適用面廣，既可手工，又可機器、以及流水線生產，既可生產大件，也可生產小件，可鑄鋼（中小件），也可鑄鐵、有色合金件等；（2）生產效率高，生產周期短，便于流水線生產，可實現機械化及自動化。汽車、柴油機和拖拉機制造業(yè)應用最廣（300500kg鑄鐵薄壁件）；(3)用原材料成本低，來源廣；（4）節(jié)省能源、烘干設備和車間生產場地面積；（5）因不經烘干，砂箱壽命長；（6）缺點：操作不當，易產生一些鑄造缺陷：夾砂結疤，鼠尾，砂眼，脹砂，粘砂等。7。鑄件的凝固補縮方式與內澆道的開設位置有很大關系，一般要求內澆道的開設位量應符合鑄件的凝固補縮方式。請問要考慮那些因素？答題要點：（1）

12、要求同時凝固的鑄件，內澆道應開設在鑄件薄壁處，快速均勻地充滿型腔，避免內澆道附近的砂型局部過熱。（2）要求定向凝固的鑄件，內澆道應開設在鑄件厚壁處。在鑄件與內澆道之間，使金屬液經冒口引入型腔，以提高冒口的補縮效果，如球鐵曲軸、齒輪以及鑄鋼齒輪等。（3）對于結構復雜的鑄件，往往采用定向凝固與同時凝固相結合的所謂“較弱定向凝固”原則安排內澆道位置開設，即對每一個補縮區(qū)按定時凝固的要求設置內澆道，而對整個鑄件則按同時凝固的要求采用多個內澆道分散充型，這樣設置既可使鑄件各厚大部位得到充分補縮而不產生縮孔及縮松，而又可將應力和變形減到最小程度。（4）當鑄件壁厚相差懸殊而又必須從薄壁處開設內澆道引入金屬液

13、時，則應注意同時使用冷鐵加快厚壁處的凝固及加大冒口，澆注時還應采取點冒口等工藝措施，以保證厚壁處的補縮。（三）綜合題1試述鈉水玻璃砂的吹c02硬化、加熱烘干硬化和有機酯硬化的硬化工藝及硬化機理和對粘結強度的影響。答題要點：鈉水玻璃（硅酸鈉）是弱酸強堿鹽，在水溶液中幾乎完全電離，所以鈉水玻璃實際是部分電離的聚硅酸負離子和鈉離子在水中的分散體系。其中最有意義的反應是硅酸鈉(以=si一0一na表示)的鈉-氧鍵水解(hydrolysis)(向右進行)和酸-堿反應(向左進行)，不同硅酸鹽負離子的平衡是錯綜復雜的，它取決于ph值、模數和溫度，在若干特有的反應過程中達到平衡。如果沒有任何膠凝作用的影響，鈉水

14、玻璃則可保存很長時間，但它對引起平衡變化的任何因素卻非常敏感，這一潛在不穩(wěn)定特性，通常被用來加速鈉水玻璃的縮聚，以形成堅硬的三維的網狀結構，使型砂粘結在一起。鑄造生產中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或間接影響上述反應平衡點的氣態(tài)、液態(tài)或粉狀固化劑，與oh-作用，從而降低ph值，或靠失水，或靠上述二者的復合作用來達到硬化。(1 )加熱硬化-失水發(fā)生由液態(tài)到固態(tài)的轉變凡是能去除鈉水玻璃中水分的方法，如加熱烘干、吹熱空氣或干燥的壓縮空氣、真空脫水、微波照射以及加入產生放熱反應的化合物等都可使鈉水玻璃硬化。 (2)化學反應形成新的產物 鈉水玻璃在ph值大于10以上很穩(wěn)定，加入適量酸性或具有潛在酸性

15、的物質時，其ph值降低，穩(wěn)定性下降，使水解和縮聚過程加速進行。 a)吹c02硬化c02與鈉水玻璃中的水作用形成碳酸 ：co2 + h20- 2h+ + c03-產生的h+使表面鈉水玻璃的ph值不斷降低，并達到迅速硬化。鈉水玻璃同c02反應，消耗na20，把凝膠化的水玻璃推到圖的不穩(wěn)定液體和凝膠區(qū)域(區(qū)域11)。這種si02凝膠含si02高，并使砂芯和砂型建立強度。b) 有機酯液態(tài)硬化劑酯促使鈉水玻璃砂硬化建立強度分兩階段，酯使鈉水玻璃膠凝化，產生強度；最終強度來自硅酸鈉脫水。用酯硬化時，酯在鈉水玻璃中進行水解生成有機酸和醇，有機酸提供氫離子，其反應通式是rcoor+h2o-rcooh+rohr

16、coo-與鈉水玻璃電離的鈉離子na+發(fā)生皂化反應，生成脂肪酸鈉；h+與鈉水玻璃的oh-結合，均有利于酯的進一步水解和使鈉水玻璃析出硅酸溶膠，并促使朝著生成大的凝聚的硅酸分子方向移動，當它在三維空間任意生長時，就形成凝膠，這就導致鈉水玻璃硬化。各種硬化方法所得鈉水玻璃砂的強度是不同的.其原因為:a得到的粘結劑膜組織的密度和有序性排列不同，因而影響強度的大小，其順序為加熱硬化、酯硬化、鉻鐵渣硬化、co2硬化，相應的粘結膜的內聚強度為410mpa、298mpa、205mpa、149mpa；b相應地，所得的鈉水玻璃的凝膠膠粒大小明顯不同，c02硬化的膠粒直徑為02048µm，酯硬化的為007

17、-018µm，真空硬化的為006-016µm，加熱硬化的只有0035-004µm，因而強度會明顯不同。2在化學粘結劑砂制芯（型）中，殼法和熱芯盒法同屬加熱硬化法,請分別簡述其基本工藝、優(yōu)缺點、應用范圍和應用前景。答題要點：將砂粒表面上已覆有一層固態(tài)樹脂膜的稱為覆膜砂，又其與加熱到160-260的金屬模接觸，從而形成與金屬模外形輪廓一致的型腔、厚度為6-12mm的堅硬薄殼的造型方法，稱為殼法。覆膜砂具有良好的流動性和存放性,用它制作的砂芯強度高、尺寸精度高,便于長期存放,用覆膜砂既可制作鑄型,又可制作砂芯(實體芯和殼芯)，不僅可以用于生產黑色金屬鑄件,還可以用于生產

18、有色金屬鑄件,等等。殼型工藝和鐵模覆砂工藝已在曲軸、凸輪軸、復雜殼體鑄件、集裝箱箱角、摩托車缸體等典型鑄件上應用。覆膜砂殼芯已廣泛地用于氣道芯、缸體水套芯、排氣管及進氣管芯，以及液壓件的砂芯。因此，可以講，殼芯、殼型和覆膜砂射芯工藝近幾年在我國發(fā)展相當迅速?，F在,覆膜砂已廣泛應用于汽車、拖拉機、柴油機、機床、離心鑄造、液壓件及泵類等行業(yè),可滿足各種材料,各種生產條件的復雜精密鑄件的生產要求。熱芯盒法是將液態(tài)熱固性樹脂粘結劑和催化劑配制成的芯砂，填入加熱到一定溫度的金屬芯盒內，貼近芯盒表面的砂芯受熱，其粘結劑在很短時間內縮聚而硬化，而且只要砂芯的表層有數毫米結成硬殼即可自芯盒取出，中心部分的砂芯

19、利用余熱和硬化反應放出的熱量可自行硬化的制芯方法。熱芯盒法與殼芯(型)法相比，具有更高的生產率，造芯速率從幾秒至數十秒，造芯用粘結劑成本低；砂芯的混砂設備簡單，投資少等優(yōu)點。熱芯盒法在20世紀60年代后陸續(xù)在歐美等國被逐步開發(fā)應用，其發(fā)展速度極為迅速，至今它在全世界的汽車、拖拉機及柴油機等行業(yè)廣泛應用。熱芯盒法存在的主要問題是：（1）樹脂品種少， 呋喃類真正能滿足不同生產要求的品種不多(不同含氮量);而酚醛類因固化熱脆性大，在國內外應用更少；（2）與樹脂配套的潛伏性好、無毒、硬化快的高效熱激活催化劑少；（3）在制芯過程中產生有刺激性的煙氣，芯砂中游離甲醛含量高，給操作環(huán)境造成污染；（4）在相對

20、濕度大的地區(qū)，砂芯抗吸濕性差，導致存放期強度下降；（5）)用于生產鑄鋼件、部分球墨鑄鐵件和復雜薄壁的鑄鐵件時易產生皮下氣孔和針孔。（6）樹脂砂可使用時間有限，給生產的組織與管理帶來不便。由于熱芯盒法存在的上述問題至今未能很好解決，致使其在有機化學杉結劑砂制芯市場份額逐步被殼芯(型)法和氣硬冷芯盒法擠占，如果今后若干年，熱芯盒法存在的上述問題、特別是（1）、（2）條問題不能很好解決，它將會被殼芯(型)法和氣硬冷芯盒法完全取代。二、液態(tài)金屬非重力鑄造及金屬型鑄造成形部分（答案）（一）填空1在金屬型鑄件的成形中，金屬型與普通砂型鑄造不同的是（金屬型材料導熱系數大）、（沒有退讓性）和（沒有透氣性）。2

21、在熔模鑄造主要工序有（制蠟模）、（ 制殼 ）和（熔煉澆注 ）。3壓力鑄造的兩大特點是（ 高壓 ）和（ 高速 ），其壓射比壓范圍為（ 幾兆帕至幾十兆帕 ）和其充填速度范圍為（ 0.5120m/s ）。4低壓鑄造的定義是（ 液體金屬在20kpa60kpa壓力的作用下，自下而上地充型并凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法。） 5球墨鑄鐵管最適合（離心鑄造）方法，其制造工序是（熔煉鐵水、進行球化孕育處理、離心澆注、熱處理和后處理）等5道工序。）6在壓鑄過程中，充填（充型）速度是指（金屬液自內澆口進入型腔的線速度。） 7在反重力鑄造中，低壓鑄造方法與差壓鑄造方法在設備結構上的差別在于（差壓鑄造采用上下室形式，即

22、保溫爐置于下室，鑄型置于上室，而低壓鑄造只使用下室，鑄型置于大氣環(huán)境中。）8消失模鑄造又稱（氣化模鑄造），其英文名稱是（lost foam casting）。 （二）回答題1在低壓鑄造中，如何從工藝設計及工藝規(guī)范等方面保證獲得無縮孔、無氣孔的鑄件？答：工藝設計方面：保證自下而上的順序凝固原則，如加工藝補貼、加冷鐵、采用通風、水冷等強制冷卻措施；工藝規(guī)范方面：控制好充型及凝固各階段的壓力、速度的變化以及型溫和澆注溫度等。2在壓鑄中，對各階段的壓射比壓和壓射速度有什么要求？目的是什么？答：壓鑄過程中作用在液體金屬上的壓力不是個常數，它是隨著壓鑄過程的不同而變化的，液體金屬在壓室及壓型中的變動情況可

23、分為四個階段。 第一階段i慢速封孔階段： 壓射沖頭以慢速向前移動，液體金屬在較低壓力的作用下推向內澆口。低的壓射速度是為了防止液態(tài)金屬在越過壓室澆注孔時濺出和有利于壓室中氣體的排出，減少液體金屬卷入氣體。此時壓力pd只用于克服壓射缸內活塞移動和壓射沖頭與壓室之間的摩擦阻力，液體金屬被推至內澆口附近。 第二階段充填階段 ： 二級壓射時，壓射活塞開始加速，并由于內澆口處的阻力而出現小的峰壓，液體金屬在壓力pt的作用下，以及高的速度在很短時間內充填型腔 第三階段增壓階段： 充型結束時，液體金屬停止流動，由動能轉交為沖擊壓力。壓力急劇上升，并由于增壓器開始工作，使壓力上升至最高值。這段時間極短，一班為

24、00200 4s，稱為增壓建壓時間。第四階段保壓階段，亦稱壓實階段：金屬在最終靜壓力作用下進行凝固，以得到組織致密的鑄件。由于壓鑄時鑄件的凝固時間很短，因此，為實現上述的目的，要求壓縮機構在充型結束時，能在極短時間內建立最終壓力，使得在鑄件凝固之前，壓力能順利地傳遞到型腔中去。3 在熔模鑄造型殼的干燥硬化過程中，硅溶膠型殼通常會出現型殼鼓泡和裂紋，請分析其原因。答：硅溶膠型殼中的水大部分在干燥過程中排除，干燥過程實質上就是硅溶膠的膠凝過程。硅溶膠膠凝后，被包在凍膠網格中的物理吸附水在干燥期間逐漸蒸發(fā)；硅溶膠膠粒吸附層中的化學吸附水在加熱至100200°c時失去；膠粒表面殘存的硅醇（s

25、ioh）在400800范圍內通過自縮聚而脫水。干燥的最終結果是不斷發(fā)生硅醇聚縮反應，形成牢固的硅氧鍵而膠凝。如果型殼的硅溶膠還未轉變成凝膠，或者剛膠凝尚含有較多溶劑，馬上涂掛下一層，必然會發(fā)生凍膠回溶現象或者吸收下層溶膠引起型殼溶脹鼓泡，甚至使制殼工藝無法進行下去。干燥過程中，隨著溶劑的蒸發(fā)，型殼將發(fā)生收縮，若各部分干燥不均勻，收縮不一致，就會形成內應力而導致型殼開裂。影響型殼干燥的因素很多，其中環(huán)境濕度的影響最大，其次是風速和環(huán)境溫度等。（三） 綜合題試歸納總結壓力鑄造、低壓鑄造和離心鑄造的特點及應用范圍。 壓力鑄造、低壓鑄造和離心鑄造同屬非重力鑄造。壓力鑄造(簡稱壓鑄)的實質是使液態(tài)或半液

26、態(tài)金屬在高壓的作用下，以極高的速度充填壓型，并在壓力作用下凝因而獲得鑄件的一種方去。高壓力和高速度是壓禱時液體金屬充填成型過程的兩大特點，也是壓鑄與其他鑄造方法最根本區(qū)別之所在。與其它鑄造方法相比，壓力鑄造具有以下優(yōu)點：1) 產品質量好。由于壓鑄型導熱快，金屬冷卻迅速，同時在壓力下結晶，鑄件具有細的晶粒組織，表面堅實，提高了鑄件的強度和硬度，此外鑄件尺寸穩(wěn)定，互換性好，可生產出薄壁復雜零件；2) 生產率高，壓鑄模使用次數多；3) 經濟效益良好。壓鑄件的加工余量小，一般只需精加工和鉸孔便可使用，從而節(jié)省了大量的原材料、加工設備及工時。壓鑄的缺點是，壓鑄型結構復雜，制造費用高，準備周期長，僅適用于

27、定型產品的大量生產；壓鑄速度高，型腔中的氣體很難完全排出，加之金屬型在型中凝固快，實際上不可能補縮，致使鑄件容易產生細小的氣孔和縮松，鑄件壁越厚，這種缺陷越嚴重，因此，壓鑄一般只適合于壁厚在6mm以下的鑄件；壓鑄件的塑性低，不宜在沖擊載荷及有震動的情況下工作；另外，高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大應用。綜上所述，壓力鑄造適用于有色合金，小型、薄壁、復雜鑄件的生產。 低壓鑄造是液體金屬在20kpa60kpa壓力的作用下，自下而上地充型并凝固而獲得鑄件的一種鑄造方法。低壓鑄造所用的鑄型可以是金屬型、砂型(干型或濕型)、石膏型、石墨型及熔模殼型等。 低壓鑄造時，鑄件形成過程的基本特點

28、是：根據鑄件的結構特點、鑄型的種類及形成過程各個階段的要求，充填速度及壓力可以在一定范圍內進行調整。因此，低壓鑄造有如下的優(yōu)點： (1)液體金屬是自下而上平穩(wěn)池充填鑄型，且型腔中泄流的方向與氣體排出的方向一致，因而避免了液體金屬對型腔和型芯的沖刷作用，以及卷入氣體和氧化夾雜物，防止鑄件產業(yè)氣孔和非金屬夾雜物等鑄造缺陷。 (2)鑄件的凝固過程是在壓力作用下進行的，補縮效果好，故鑄件的致密度高，機械性能好。如抗拉強度和硬度，一般比重力鑄造提高10左右。因此可用于生產耐壓、防襂漏的鑄件。 (3)液體金屬的充填過程是在壓力作用下進行的，從而改善了充型條件，可用于鑄造形狀復雜的薄壁鑄件。 (4)由于簡化

29、了澆冒口系統，且升液管中末凝固的液體金屬可回流至坩鍋中，節(jié)省了金屬的消耗，工藝實收率一般可達90。 (5)減輕勞動強度，改善勞動條件，且因設備簡單，容易實現機械化和自動化。 所以，金屬型低壓鑄造廣泛用于生產質量要求較高的鑄件，如汽車輪轂、缸體、缸蓋等鑄件。在砂型低壓鑄造中，可以成形輪廓很大的優(yōu)質鑄件。離心鑄造是將液體金屬注入高速旋轉的鑄型內，使金屬液在離心力的作用下充滿鑄型和形成鑄件。離心力的作用有：使液體金屬在徑向能很好地充滿鑄型并形成鑄件的自由表面；不用型芯能獲得圓柱形的內孔；有助于液體金屬中氣體和夾雜物的排除；影響金屬的結晶過程，從而改善鑄件的機械性能和物理性能。與重力澆注相比較，離心鑄

30、造的優(yōu)點為：1）鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；2）生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善金屬充型能力，降低鑄件壁厚對長度或直徑的比值，簡化套筒和管類鑄件的生產過程；3）幾乎不存在澆注系統和冒口系統的金屬消耗，提高工藝出品率；4)便于制造筒、套類復合金屬鑄件，如鋼背銅套、雙金屬軋輥等；成形鑄件時，可借離心力提高金屬的充型能力，故可生產薄壁鑄件。離心鑄造的缺點有：1）鑄件易產生比重偏析，因此不適合于合金易產生比重偏析的鑄件(如鉛青銅)，尤其不適合于鑄造雜質比重大于金屬液的合金；2）鑄件內孔直徑不準確，內孔表面比較粗糙，質量較差，加工余量大；3）用于生產異形鑄件

31、時有一定的局限性等。材料加工工程試題庫第二部分：固態(tài)金屬塑性成形一、模鍛工藝及鍛模設計、填空與名詞解釋（）金屬坯料鍛前加熱的目的：提高金屬的塑性，降低變形抗力，使之易于在鍛模模膛內流動成形，并具有一定的力學性能。（）常用的下料方法：剪床下料、沖床剪切下料、鋸床下料。（）開式模鍛：沿鍛件分模面周圍形成橫向飛邊的模鍛。（）閉式模鍛：不形成橫向飛邊，僅形成縱向毛刺（小飛邊）的模鍛。（）鍛模中心：鍛模燕尾中心線和鍵槽中心線的交點。（）模膛中心：模鍛時上模模膛承受反作用力的合力作用點。（）精密模鍛：在鍛件表面僅留少量的機加工余量或不留余量的模鍛。（8）正擠壓： 擠壓時金屬的流動方向與凸模的運動方向一致。

32、（9）反擠壓： 擠壓時金屬的流動方向與凸模的運動方向相反。、問答題（）試分析錘上模鍛和熱模鍛壓力機上模鍛飛邊槽的作用？答：錘上模鍛時，飛邊槽的作用是，產生足夠大的橫向阻力，促使金屬充滿鍛模模膛；對毛坯金屬起調節(jié)和補償作用；對于錘模鍛還能起到緩沖作用。而熱模鍛壓力機上模鍛由于采用于較為完備的制坯工步，金屬在終鍛模膛內主要是以鐓粗的方式變形，飛邊槽的阻力作用不像錘上顯得那么重要，而較多地起著排泄和容納毛坯上多余金屬的作用，即熱模鍛壓力機上模鍛，其飛邊槽的主要作用是對毛坯金屬起調節(jié)和補償作用；其次才是起橫向阻力作用；并因熱模鍛壓力滑塊行程固定且打擊速度慢，模鍛時上下模不接觸，故不存在起緩沖作用的問題

33、。（2）試分析歸納選用預鍛模膛的作用和帶枝芽類鍛件的預鍛模膛的設計方法？答：預鍛模膛的正面作用 ，一是經預鍛后的坯件，保證終鍛時獲得成形飽滿、無缺陷的優(yōu)質鍍件；二是減少流入飛邊槽的金屬橫耗；三是減少終鍛模膛的磨損，提高使用壽命。其負面作用，增大了鍛模尺寸，降低了生產率，對于錘和螺旋壓力機上模鍛導致了偏心打擊，降低了尺寸精度，錘桿（螺桿）受力惡化。帶枝芽類鍛件預鍛模膛總的設計思路是要造成有利于坯料金屬流向枝芽模膛。其設計方法是：簡化枝芽部分的形狀；增大與枝芽連接處的圓角半徑；必要時可在分模面上開設阻力尼溝，加大預鍛時金屬流向飛邊槽的橫向阻力。（3）試述閉式模鍛鍛模設置分流降壓腔的原則及作用，并利

34、用教材上相對平均工作壓力pm/2k相對面積縮減率r曲線圖解釋減小模膛工作壓力的依據及方法？答：設置原則：分流腔的位置應選擇在模膛最后充滿的部位；多余金屬分流時在模膛內所產生的壓力比剛充滿時所產生的壓力沒有增加或增加很小。作用：減少模膛工作壓力，有利于提高模具壽命；對工藝的穩(wěn)定性起補償作用，降低對下料精度的苛刻要求。由pm/2kr曲線圖可以看出：工作壓力pm隨面積縮減率r的增加而增加，在閉式模鍛行程未了，其r=1時，pm增至無窮大，不僅變形金屬不能完全充滿模膛（如齒輪的齒尖處），而且還會損害模具，如果在與鍛件非重要部位對應的模膛設置一溢（分）流口，使r1，當模膛完全充滿時，就可避免工作壓力急劇增

35、高。3、綜合題（1）：試述計算毛坯的依據和作用，根據下面的計算毛坯直徑圖，寫出各項繁重系數的表達式并說明各自的含義，根據給出的數據計算出各繁重系數的具體數據，并由教材上“長軸類鍛件制坯工步選用圖表”查找出所需的制坯工步？答：依據是，假定長軸類鍛件在模鍛時為平面應變狀態(tài)，因而計算毛坯的長度與鍛件長度相等，而軸向各橫截面面積與鍛件各相應處橫截面面積和飛邊橫截面面積之和相等，即。作用是，選擇制坯工步和制坯模膛設計的依據；確定坯料體積和尺寸的依據。繁重系數的表達式分別為： 金屬流入頭部的繁重系數，其含義是值越大，表示頭部所需要的金屬越多；金屬沿軸向流動的繁重系數，其含義是值越大，則金屬沿軸向流動的距離

36、越長；桿部斜率，其含義是k值越大，表明桿部錐度越大，小頭或桿部的金屬越過剩；鍛件的質量g，g越大，表明制坯更難。若已知：；（單位為mm），鋼材密度。代入計算得：；鍛件質量。由圖查得宜選用拔長閉式滾擠制坯工步。（2）:簡要說明冷擠壓工藝的主要優(yōu)點與缺點，指出由圖2a所示圓餅毛坯（20號鋼）成形為圖2b所示圓筒形零件應采用那種擠壓工藝？試推導寫出毛坯高度h0、毛坯成形為零件的斷面收縮率和所需要的擠壓力f的計算公式？ 答：冷擠壓工藝的主要優(yōu)點是：擠壓件尺寸精度高，表面粗糙度低；材料利用率高；由于在三向壓應力狀態(tài)下成形，有利于提高金屬材料的塑性，加上冷作硬化效應，可提高擠壓件的力學性能。其缺點是：變形

37、抗力大，所需要的設備噸位大；擠壓變形工序前需對毛坯進行退火和表面處理，因而不能連續(xù)生產。由圖2a示圓餅毛坯成形為圖2b所示杯筒件應采用反擠壓工藝。由體積相等原理并假設得：毛坯高度：斷面收縮率：擠壓力：若50,d=40,h=50,h=5（單位為mm），并有p1500mpa，代入上面的公式，得二、沖壓工藝及沖模設計1、填空、判斷與名詞解釋（下列命題中，你認為正確的在題后括內號內打“”，錯誤的打“×”。）（1）判斷題：1）沖壓加工只能用于加工金屬板材。（×）2）沖壓產品的尺度精度主要是由模具保證的。（）3）材料強度極限與屈服極限之比值稱為屈強比。（×）4）材料變形時，隨

38、著變形程度增加，材料的塑性指標上升，強度指標下降的特性叫硬化效應。（×）5）沖壓工序可以分為成形工序與分離工序兩大類。（）6）沖裁件正常的斷面主要是由圓角帶、光亮帶、斷裂帶、毛刺組成。（）7）板料雙角彎曲又可以稱為v形彎曲。（×）8）板料相對彎曲半徑越小，變形程度越小。（×）9）拉深毛坯筒壁部分可以稱為已變形區(qū)或傳力區(qū)。（）10）拉深件毛坯尺寸可按拉深前后毛坯與工件表面積相等的原則計算。（）（2）名詞解釋1）成形工序指沖壓過程中，使毛坯在不破壞的條件下，發(fā)生塑性變形，成為所要求的形狀，同時沖壓件應該滿足尺寸精度方面的要求。成形工序主要包括彎曲、拉深、脹形、翻邊、擴

39、口、旋壓等工序。2）最小相對彎曲半徑在保證彎曲毛坯外層纖維不發(fā)生破壞的條件下，彎曲的內表面所能達到的最小的圓角半徑，稱為最小彎曲半徑，最小彎曲半徑與毛坯厚度之比稱為最小相對彎曲半徑。3）應變中性層在彎曲變形時，毛坯的外層受切向拉應力作用下產生伸長變形，內層受壓應力作用產生壓縮變形，而中間必然有一層金屬長度不變，這層金屬稱為應變中性層。4）連續(xù)模在壓力機的一次沖程中，在模具的不同位置，同時完成兩道以上的工序，稱為連續(xù)?；蚣夁M模，也可以稱為跳步模、步進模。5）材料潛塑性材料的潛塑性是指材料潛在的塑性變形能力，是材料常規(guī)模破壞之后沒能充分利用的塑性。（3）選擇題（根據題目內容，將選擇結果填在括號內）

40、1）根據模具零件的功用分類，凸模、凹模、凸凹模屬于（d）。a、主要零件b、導向零件c、輔助結構零件d、工作零件2）普通沖裁時，材料分離區(qū)的應力特征為（a）a、b、c、d、3）沖模的（d）是指模具在最低工作位置時，上模座上平面到下模座下平面間的距離。a、工作高度b、最小高度c、裝配高度d、封閉高度4）一次沖程中，在一付模具的不同位置，同時完成兩道以上工序的模具叫（d）a、簡單模b、連續(xù)模c、復合模d、組合模5）拉深系數越小，則拉深變形程度越大，而材料拉深系數的減少有一個客觀界限值，這個界限值就稱為（d）a、拉探次數b、拉深比c、極限拉深比d、極限拉深系數2、問答題（1）在制定拉深工藝過程中，如何

41、確定零件的拉深系數和拉深次數？答：每次拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯直徑之比稱為拉深系數m, m=d/d, 每種材料都存在極限拉深系數，當成形零件拉深系數小于第一次極限拉伸系數時，應采用多次拉深，由以上基本定義、零件的拉深系數為 ，為零件直徑，d為坯直徑，通過該式，查表查出，值可以求出拉深次數。（2）沖裁模具的凸凹模之間的間隙值大小對沖裁件剪切斷面質量有何影響？答：沖裁模的凸凹模之間的間隙值對斷面的質量有很大的影響，當間隙過小時，由于分離面上下裂紋向材料中間擴展時不能互相重合，將被第二次剪切才完成分離，因而出現二次擠壓而形成二次光亮帶，毛刺也有所增長，但沖裁件容易清洗，斷面較垂直。當間隙過大

42、時，材料受到很大的拉深的彎曲應力作用，沖裁件光亮帶小，圓角和斜度加大，毛刺大而厚，難以去除。3. 綜合題（1）試分析影響彎曲件回彈值的主要因素，并簡要敘述提高彎曲件精度的方法。答：影響彎曲回彈的主要因素有： 材料的力學性能，彎曲件的回彈角與成正比，與彈性模數e正成反比。 相對彎曲半徑r/t。r/t越大，回彈量越大。 彎曲角，彎曲角越大，彎曲變形區(qū)越長，即越大，彎曲件回彈積累值越大，使彎曲件回彈增大；但對彎曲曲率半徑的回彈無影響。 彎曲方式對回彈也有直徑的影響，自由彎曲時，彎曲件的約束小，回彈量大；當采用校正接觸彎曲時，彎曲回彈量減小。 彎曲件的形狀，如u形彎曲件由于兩邊受模具限制，其回彈角小于

43、v形形彎曲件。提高彎曲的精度的方法： 改進彎曲件局部結構和選用合適的材料 采用補償法進行修正 采用校正法，對變形區(qū)整形，使變曲件校正。 拉彎法可減少回彈。（2）寫出沖裁力的計算方法，敘述并分析降低沖裁力的幾種主要方法。沖裁力的計算方法如下：平刀沖模的沖裁力：f=klt可?。簁=1.3, 則f式中：f沖裁力，l沖裁件周邊輪廓長度；t材料厚度；k系數 材料抗剪強度；材料抗拉強度；a沖裁件周邊輪廓面面積降低沖裁力的主要方法為： 材料加熱沖裁（紅沖）：通過對毛壞加熱之后進行沖裁，降低材料的抗剪強度或抗拉強度值，從而降低沖裁力。 多凸模階梯布置沖裁。當沖裁模有多個凸模時，可將凸模刃口底平面呈階梯形布置。

44、總沖裁力是每個凸模沖裁力的疊加，而將凸模作階梯布置后，可避免各個凸模沖裁力的最大值同時出現，減少了任意沖裁瞬時的剪切面面積，從而降低了沖裁力鋒值。 斜刃口模具沖裁：將凸模刃口平面設計成與軸線傾斜一定角度，刃口逐步沖切材料，減少了每一瞬時的剪切面積a，從而降低了沖裁力。材料加工工程試題庫第三部分：金屬連接成形工藝一、判斷題：（請判斷下列概念或說法是否正確，對的在題后括號內打“”，錯的打“×”） 1、弧壓反饋式埋弧焊機調節(jié)電流實際是調節(jié)電源外特性曲線 （ ） 2、電阻焊工藝的焊接性比熔焊工藝的焊接性差。 （ × ） 3、電弧焊機的輸出端絕對不能短路，否則會燒壞焊機。 （ 

45、15; ） 4、細絲co2焊應該采用等速送絲調節(jié)系統。 （ ） 5、負載持續(xù)率是負載工作時間與整個周期之比值的百分數。 （ × ）6、面向腐蝕介質的奧氏體不銹鋼焊縫，必須最先施焊。 （ × ）7、低氫焊條應采用直流電源。 （ ） 8、多層焊工藝對防止焊縫出現冷裂紋是有益處的。 （ ） 9、tig焊是熔化極氣體保護焊的英文縮寫。 （ × ） 10、轉移型等離子弧，電極接電源正極，焊件接電源負極。 （ × ）11、粗絲埋弧焊應采用變速送絲調節(jié)系統。 （ ）12、鎢極氬弧焊焊接鋁合金時宜采用交流電源。 （ ）二、單項選擇題：（從下列各題備選答案中選出一個正確答

46、案，將其代號填寫在相應的橫線上。）1、焊接電弧是一種氣體放電現象，其維持放電電壓為 v左右。（a ）a 10 b 20 c 30 d 402、電弧能有效地把電能轉化為 。（d ）a熱能 b光能 c機械能 d以上全部3、焊條藥皮中含有鉀、鈉、鈣等時，會使電弧 。（a ）a穩(wěn)定性提高 b穩(wěn)定性降低 c溫度提高 d溫度降低4、電弧三個區(qū)域的電流密度分布關系是：（b）a 陽極最高，陰極次之，弧柱最低 b陰極最高，陽極次之，弧柱最低 c 弧柱最高，陰極次之，陽極最低 d弧柱最高，陽極次之，陰極最低 5、被焊接的兩種材料可以為 。（d ） a同類金屬或非金屬材料 b同類或不同類金屬材料c金屬與非金屬 d

47、以上全部6、鋁合金mig焊當弧長為28 mm時,其熔滴過渡為 過渡。（c） a 射流過渡 b射滴過渡 c亞射流過渡 d短路過渡7、電弧三個區(qū)域的溫度分布關系是：（c）a 陽極最高，弧柱居中，陰極最低b陰極最高，弧柱居中，陽極最低；c 弧柱較高，兩極較低； d各區(qū)溫度相等。8、焊縫成形系數表示為 。（c）a h/a b h/b c b/h d a/h9、電阻焊產生電阻熱的外部條件是 。（a ） a 焊接區(qū)要通以強大的焊接電流 b 焊接區(qū)要施以強大的電極壓力 c 焊接區(qū)要長時間地接觸和摩擦 d 焊接區(qū)要通以惰性保護氣體 10、在穩(wěn)定狀態(tài)下弧焊電源輸出電壓與電流的關系曲線稱為 曲線。（c）a 電弧靜

48、特性 b 電源動特性 c 電源靜特性 d 電弧動特性11、電弧焊時，焊接電流、電弧電壓是分別影響焊縫 的主要因素。（a ）a 熔深、熔寬 b熔寬、熔深 c 熔深、余高 d熔寬、余高12、細絲熔化極電弧焊應采用 調節(jié)系統。（c）a 焊接電流反饋 b電弧電壓反饋 c等速送絲 d以上任一種三、改錯題：（每小題只有一處錯誤，在錯誤的文字部分下面劃橫線，并改正。）1、焊接電弧是氣體自持放電中電壓最高、電流最大的區(qū)段。 “電壓最高 ” 改為“電壓最低”2、熔化極氣體保護電弧焊的電弧兩極應采用直流正接法?！罢臃ā?改為“反接法”3、熔化極氣體保護焊通常采用陡降外特性的電源?！岸附怠?改為“平、緩”4、ti

49、g 是埋弧焊的英文縮寫“埋弧焊”改為 “鎢極氬弧焊”5、直流反接法時，焊條應接電源負極?！半娫簇摌O” 改為“電源正極”6、重要結構的焊縫，焊后應保留適當的余高“保留適當的余高”改為“除去余高或磨成凹形”四、：簡答題 1、簡述熔化極自動電弧焊兩種調節(jié)方式的調節(jié)原理及適用范圍。答： 1）熔化極等速送絲電弧自身調節(jié)系統 （1）調節(jié)原理 依統靠電弧自身內反饋具有的自身調節(jié)作用，達到補償干擾，穩(wěn)定焊接工藝參數的目的。 （2）工藝應用范圍 a）較細焊絲（直徑小于或等于4毫米）埋弧焊、緩降外特性電源。 b）細焊絲（直徑小于或等于1.6毫米）氣體保護焊、平外特性電源。 2）電弧電壓反饋調節(jié)系統 （1）調節(jié)原理

50、 采用閉環(huán)自動調節(jié)控制，是一種變速送絲調節(jié)系統。（2）工藝應用范圍 多用于粗焊絲（直徑大于或等于4毫米）埋弧焊、配用下降特性焊接電源。2、簡述熔化極氣體保護電弧焊短路和射流兩種過渡的工藝條件、特點及其適用范圍。答： 1）短路過渡工藝條件：細焊絲、小電流、低電壓。工藝特點：熔滴細小、過渡頻率高、焊縫成形美觀。應用范圍：薄板、全位置二氧化碳氣體保護焊。 2）射流過渡工藝條件：氬氣或富氬氣保護、臨界電流以上、長弧。工藝特點：熔滴更細小、過渡頻率更高、軸向過渡、過程穩(wěn)定、焊縫熔深大；應用范圍：應用廣泛，中、厚板合金鋼、不銹鋼mig焊，鋁及其合金mig焊。3、簡述金屬工藝焊接性和使用焊接性及其主要影響因

51、素。答： 1）工藝焊接性：是指在一定的工藝條件（包括焊接方法、焊接材料、焊接工藝參數和結構型式等）下焊接時，產生焊接缺陷的傾向性和嚴重性； 2）使用焊接性：是指焊接接頭或整體結構是否滿足技術條件所規(guī)定的各種使用性能的要求； 3）影響因素：a）材料因素：材料本身的化學成分、組織狀態(tài)和力學性能等對其焊接性起著決定性的作用； b）工藝因素：包括所采用的焊接方法和焊接工藝規(guī)程； c）結構因素：焊接接頭的結構設計直接影響到它的剛度、拘束應力的大小和方向；d）使用條件。4、簡述焊接電弧靜特性曲線特征及其對應的電弧焊方法。答：1）特征：電弧電壓與焊接電流呈u型曲線。 2）對應焊接方法： 下降段，一般沒有對應

52、的實用焊接方法； 水平段，對應焊條電弧焊，埋弧焊，鎢極氬弧焊等； 上升段，對熔化極氣體保護電弧焊。五、綜合分析題： 1、某廠應用co2氣體保護顆粒過渡工藝焊接厚板構件，焊絲直徑1.6mm，所取焊接電流400安培、電弧電壓24伏、小檔直流電感、直流正接法，結果熔滴過渡不穩(wěn)，飛濺嚴重且焊縫出現大量氣孔。試分析形成原因。答：1）電弧電壓取值過低，不能形成穩(wěn)定的細滴過渡，應將電弧電壓提高到3435伏； 2）直流電感不應取小檔，細滴過渡可以去掉直流電感： 3）采用直流正接法錯誤，會造成嚴重的飛濺甚至氣孔。應采用直流反接法。2、試論鋁、鎂及其合金（>3mm）采用tig焊工藝時采用交流電源的原因、可能

53、出現的問題以及對焊機的功能要求。答 1）采用交流電源的原因 （1）交流電源負半周，工件發(fā)射電子，可以清除工件表面的氧化膜（陰極霧化作用）； （2）交流電源正半周，鎢棒發(fā)射電子，電弧穩(wěn)定；同時鎢極產熱低，可使其燒損少（冷卻作用）。 2）可能出現的問題 （1）交流電源頻繁過零，即穩(wěn)定電弧問題； （2）交流電源的整流作用產生直流分量，即消除直流分量問題。 3）對焊機的功能要求 （1）應具有高頻或脈沖引弧、穩(wěn)弧功能；（2）能消除直流分量（或方波交流電源）3、試論交流tig焊工藝時直流分量產生的原因、危害以及其對焊機的功能要求。答： 1）直流分量產生的原因 （1）交流電源負半周，工件發(fā)射電子，電流較??； （2）交流電源正