材料成型工藝基礎(chǔ)作業(yè)題答案

1、鑄造部分作業(yè)一1、名詞解釋：鑄造、鑄型、型芯頭、起模斜度、鑄造圓角、鑄造工藝圖答：鑄造：熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型、冷卻凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成型方法。鑄型：決定鑄件形狀的容器。型芯頭：（為了在鑄型中支承型芯的空腔），模樣比鑄件多出的突出部分稱為型芯頭。起模斜度：凡垂直于分型面的立壁，制造模樣時必須留出的一定的傾斜度。鑄造圓角：模樣上相交壁的交角處做成的圓弧過渡。鑄造工藝圖：按規(guī)定的工藝符號或文字，將鑄造工藝方案、工藝參數(shù)、型芯等繪制在零件圖上形成的圖。2、造型方法主要有哪兩種？答：造型的方法主要有手工造型和機器造型。3、整模、分模、挖砂、活塊、刮板和三箱造型各適用于鑄造

2、什么樣的零件？答：整模造型適合一端為最大截面且為平面的鑄件；分模造型適合最大截面在中部的鑄件；挖沙造型適合分型面為曲面的單件鑄件；活塊造型適合單件，小批量生產(chǎn)帶有凸出部分難以起模的鑄件；刮板造型適合等截面的或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件貨小批量生產(chǎn)；三箱造型適合單件、小批量生產(chǎn)具有兩個分型面的鑄件。4、為什么鑄件的重要加工面在鑄型中應(yīng)朝下？答：位于鑄型下面的區(qū)域由于重力的作用，其質(zhì)量一般比上面區(qū)域的好，將鑄件重要加工面在鑄型中朝下，可避免重要加工表面出現(xiàn)氣孔、砂眼、縮孔、縮松等鑄造缺陷。5、大面積的薄壁鑄件應(yīng)放在鑄型的什么位置？為什么？答：大面積的薄壁鑄件應(yīng)放在鑄型的下部或側(cè)面，因為這樣可以避免

3、澆不到、冷隔等缺陷。6、為什么盡量使鑄件全部或大部位于同一個砂箱中？答：使鑄件全部或大部位于同一個砂箱中，可以保證鑄件尺寸精度，避免錯箱等缺陷。7、澆注位置選擇的原則有哪些？答：澆鑄位置的選擇原則有：（1） 鑄件的重要加工面或重要工作面應(yīng)處于底面或側(cè)面；（2） 鑄件的大平面應(yīng)盡可能朝下或采用傾斜澆鑄；（3） 鑄件的薄壁部分應(yīng)放在鑄型的下部或側(cè)面；（4） 鑄件的厚大部分應(yīng)放在頂部或分型面的側(cè)面。8、鑄型分型面的選擇原則是什么？答：鑄型分型面選擇原則有：（1） 應(yīng)保證順利起模；（2） 分型面的數(shù)目應(yīng)盡量少；（3） 應(yīng)盡量減少型芯、活塊數(shù)量；（4） 鑄件盡可能放在一個砂箱內(nèi)，或?qū)⒅匾庸っ?、加工的?/p>

4、準(zhǔn)面放在同一砂箱內(nèi)。9、鑄造工藝圖中的工藝參數(shù)主要有哪些？答：主要工藝參數(shù)有：（1）機械加工余量（2）鑄造收縮率（3）起模斜度（4）型芯頭（5）鑄造圓角作業(yè)二1、何謂合金的鑄造性能？鑄造性能不好會引起那些缺陷？答：合金的鑄造性能是指合金在鑄造成型過程中，容易獲得外形正確，內(nèi)部無缺陷鑄件的性能。合金鑄造性能不好會引起的缺陷有：（1）若流動性不好，會引起澆不足和冷隔缺陷；（2）收縮會引起縮孔、縮松缺陷，同時因為應(yīng)力，會使鑄件變形和產(chǎn)生裂紋。2、從Fe-Fe3C相圖分析，什么樣的合金成分具有較好的流動性？為什么？答：由于液相和固相共存的凝固區(qū)合金流動性差，而共晶成分的合金，不存在液相、固相共存的區(qū)域

5、，且相同條件下，凝固溫度最低，因此共晶成分的合金具有較強的流動性。3、鑄件的凝固方式依照什么來劃分？那些合金傾向于逐層凝固？答：鑄件的凝固方式依照凝固區(qū)域的寬窄及向鑄件中心遷移的情況來劃分；純金屬和共晶成分的合金，不存在凝固區(qū)，傾向于逐層凝固。4、縮孔和縮松是如何形成的？可采用什么措施防止？為何縮孔比縮松較容易防止？答：液態(tài)合金在凝固時，若其液態(tài)收縮和凝固收縮的縮減容積得不到補足，則會在鑄件最后凝固的部分形成一些孔洞。容積較大且集中的為縮孔，容積小且分散的為縮松；可采取以下措施防止縮孔和縮松：（1） 控制鑄件的凝固順序；（2） 合理布置內(nèi)澆道及澆鑄工藝；（3） 合理利用冒口、冷鐵、補貼等工藝措

6、施。 因為縮孔容積大，且接近外殼，采用順序凝固即可防止。而縮松容積較小，不易觀察且分布廣泛，因而不易防止。5、什么是定向凝固原則？什么是同時凝固原則？各需要采用什么措施來實現(xiàn)？答：定向凝固原則：在鑄件上可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位通過安放冒口等工藝措施，使鑄件遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位，最后才是冒口本事凝固；同時凝固原則：通過減小鑄件各部分之間的溫度差，使其均勻冷卻；定向凝固可采用合理安放冒口位置，放置冷鐵等工藝實現(xiàn)；同時凝固可通過將澆道開在薄壁處，是薄壁處較厚壁處升溫較高，補償薄壁處冷速快的現(xiàn)象來實現(xiàn)。6、鑄造應(yīng)力有哪幾種？如何形成的？如何防止鑄造應(yīng)力、變形和裂紋？答：鑄造應(yīng)力分為

7、機械應(yīng)力和熱應(yīng)力。機械應(yīng)力是鑄件的固態(tài)收縮受到鑄型或型芯的機械阻礙而形成的；熱應(yīng)力是鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部位由于不均勻收縮引起的。防止機械應(yīng)力的措施是提高鑄型、型芯的退讓性；防止熱應(yīng)力的措施是采用同時凝固的方法。防止鑄件變形的措施有：（1）鑄件壁厚盡量均勻、對稱（2）采用同時凝固工藝（3）反變形（4）去應(yīng)力退火防止裂紋的措施有：（1）合理設(shè)計鑄件的結(jié)構(gòu)（2）改善鑄件、型芯退讓性（3）現(xiàn)在金屬液的含硫量。7、鑄件的縮孔缺陷與合金的何種鑄造性能有關(guān)？答：鑄件的縮孔缺陷與合金的收縮性有關(guān)。作業(yè)三1、鑄鐵有哪幾類？他們的基本區(qū)別是什么？和碳鋼比，鑄鐵在化學(xué)成分和顯微組織上有何不同？答：根據(jù)碳在

8、鑄鐵中的存在形式，鑄鐵可以分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵和麻口鑄鐵；它們的基本區(qū)別是碳的存在形式不同：白口鑄鐵碳主要以Fe3C形式存在，灰口鑄鐵碳主要以石墨形式存在，麻口鑄鐵中既有石墨又有Fe3C；在化學(xué)成分上，鑄鐵和碳鋼的區(qū)別主要是含碳量不同。含碳量在2.14%6.67%的Fe-C合金為鑄鐵，含碳量在0.02%2.14%的為碳鋼。鑄鐵的顯微組織較碳鋼多了石墨組織。2、什么是石墨化？影響鑄鐵石墨化的主要因素是什么？答：石墨化是指鑄鐵中碳原子析出聚集形成石墨的過程。影響石墨化的主要因素有：（1） 化學(xué)成分：C、Si元素能促進石墨化過程； S、Mn元素阻礙石墨化過程； P元素對石墨化影響不大，但是會增加鑄

9、鐵脆性（2） 溫度及冷卻速度：高溫緩慢冷卻，有利于石墨相的析出。3、灰鑄鐵的力學(xué)性能、鑄造性能和其他性能有何特點？如何形成這些特點的？灰鑄鐵最適宜做哪類鑄件？答：灰鑄鐵性能特點及其原因：（1） 力學(xué)性能低：石墨相當(dāng)于鋼基體中的裂紋或孔洞，破壞了組織連續(xù)性，易導(dǎo)致應(yīng)力集中。（2） 鑄造性能好：灰鑄鐵硅含量高，且成分接近共晶成分，熔點低流動性好。（3） 切削性能好：石墨車削易脆斷，不粘刀。（4） 壓力加工及焊接性差：灰鑄鐵易脆斷，因此不利于壓力加工；另外，它的強度低，塑性差，在焊接過程中冷速快，焊件受熱不均勻，因而焊接應(yīng)力過大，所以也不利于焊接。（5） 消震性能好：因為石墨可以吸收震動能量。（6）

10、 耐磨性能好：因為石墨本身有潤滑的作用。（7） 缺口敏感性?。夯w中遍布的石墨相當(dāng)于許多缺口?；诣T鐵適合做承受壓力和震動的零件，例如：機床床身、各種箱體等。4、常用的球墨鑄鐵有哪幾種？在組織、性能上各有何特點？各適用于那些鑄件？答：常用的球墨鑄鐵分為珠光體球墨鑄鐵和鐵素體球墨鑄鐵。（1）珠光體球墨鑄鐵：組織：珠光體基體上有球狀石墨；性能特點：抗拉強度、屈服強度、疲勞強度高，硬度、耐磨性比高強度灰鑄鐵好；應(yīng)用：適合制作承受震動，載荷大的零件，如：曲軸、傳動齒輪。（2）鐵素體球墨鑄鐵：組織：鐵素體基體上有球狀石墨性能特點：抗拉強度低于珠光體球墨鑄鐵，塑性、沖擊韌性較好，力學(xué)性能優(yōu)于可鍛鑄鐵；應(yīng)用：

11、鐵素體球墨鑄鐵抗拉強度低，一般用于制作閥門，底盤零件等。5、試從下列諸方面比較可鍛鑄鐵與球墨鑄鐵：制造方法；組織；強度、塑性和沖擊韌性；應(yīng)用。球墨鑄鐵可鍛鑄鐵制造方法高溫出爐、順序凝固、需球化劑球化處理白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火組織基體上石墨呈球狀分布基體上面分布團絮狀石墨強度b：400MPa1200MPa 較高b：300MPa700MPa 較低塑性比灰鑄鐵高比灰鑄鐵高沖擊韌性高于灰鑄鐵、可鍛鑄鐵高于灰鑄鐵應(yīng)用震動、載荷大的零件：曲軸、傳動齒輪形狀復(fù)雜、震動的薄壁小型件：汽車輪殼6、鋼鑄件與鐵鑄件的鑄造特點有何區(qū)別？鑄鋼件為什么必須使用大冒口？為什么必須熱處理？答：鋼鑄件的力學(xué)性能比鐵鑄件高，特別是

12、塑性、韌性、焊接性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵鑄件。但是鋼鑄件的鑄造性能、減震性和缺口敏感性都比鑄鐵差；因為鑄鋼件鑄造性能差，流動性差，澆鑄溫度高，體積收縮率大，因而易形成較大縮孔，個采用大冒口補縮；鑄鋼件組織粗大，有較大應(yīng)力，偏析嚴(yán)重，因而需要熱處理細(xì)化組織，消除內(nèi)應(yīng)力，改善偏析，提高力學(xué)性能。作業(yè)四1、作好鑄件外形設(shè)計應(yīng)考慮哪些方面？如何正確設(shè)計外形？答：鑄件的外形設(shè)計應(yīng)考慮以下幾個方面：（1）鑄件外形力求簡化，是造型方便；（2）鑄件應(yīng)有最少分型面；（3）應(yīng)設(shè)計結(jié)構(gòu)斜度；（4）應(yīng)避免水平放置較大平面；（5）避免鑄件收縮受阻；（6）防止細(xì)長件或大而薄的平面彎曲；（7）應(yīng)有鑄造圓角正確設(shè)計外形時應(yīng)注意：（1）外

13、形設(shè)計應(yīng)注意美觀大方，避免不必要曲面和圓角結(jié)構(gòu)，盡量不出現(xiàn)內(nèi)凹形狀，避免外形芯，還應(yīng)盡量使用平直分型面；設(shè)計凸臺等時，應(yīng)便于起模（2）減少分型面（3）在鑄件所有垂直于分型面的非加工面應(yīng)設(shè)計斜度（4）將較大平面設(shè)計為斜面或澆鑄時將砂箱傾斜（5）防止收縮受阻，如改用奇數(shù)輪輻、孔幅板（6）細(xì)長或大而薄的平板件，應(yīng)采用對稱或加肋結(jié)構(gòu)防止彎曲（7）留有鑄造圓角。2、鑄件內(nèi)腔涉及應(yīng)滿足那些要求？答：鑄件的內(nèi)腔設(shè)計應(yīng)滿足：（1）盡量少用或不用型芯（2）型芯必須安裝方便，固定，排氣通暢（3）清砂方便3、鑄件壁的設(shè)計應(yīng)考慮哪些原則？答：（1）鑄件壁厚應(yīng)適當(dāng)、合理（2）鑄件壁厚應(yīng)盡可能均勻（3）鑄件壁連接應(yīng)有結(jié)構(gòu)

14、圓角，避免交叉和銳角連接，避免采用十字型交叉連接，厚壁與薄壁之間要有逐步過渡鑄件4、為什么鑄件應(yīng)有最少分型面?具體設(shè)計時應(yīng)如何考慮？答：使鑄件分型面的數(shù)目最少，可以簡化造型過程，減少由于錯箱造成的鑄件誤差，因此鑄件應(yīng)有最少分型面。具體設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：（1）分型面應(yīng)為平直面，使分模造型、起模方便（2）減少分型面數(shù)量（3）減少型芯、活塊數(shù)量（4）使鑄件盡可能放在一個砂箱內(nèi)，或?qū)⒅匾庸っ婧图庸せ鶞?zhǔn)面放在同一砂箱中，以保證尺寸精度。5、 為保證鑄件內(nèi)腔形狀，設(shè)計型芯時應(yīng)考慮哪些問題？答：應(yīng)考慮的問題有：（1）盡量不用或少用型芯（2）型芯必須安裝方便、固定、排氣通暢（3）使清砂方便6、鑄件壁小于

15、最小壁厚會產(chǎn)生什么后果？壁厚適當(dāng)?shù)囊话阍瓌t是什么？答：鑄件壁小于最小壁厚，會產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷；壁厚適當(dāng)?shù)囊话阍瓌t：鑄件內(nèi)壁比外壁厚度小，肋的厚度小于內(nèi)壁，以使鑄件各部分冷卻速度相近，達(dá)到同時凝固的目的。另外，鑄件壁厚度力求均勻。7、為什么要求鑄件壁厚應(yīng)盡量均勻？答：鑄件壁厚力求均勻，可以時鑄件各處冷卻速度相近，避免局部過厚形成熱節(jié)結(jié)構(gòu)，避免縮孔，熱應(yīng)力變形，裂紋。塑性變形部分作業(yè)一1、 為什么同種材料的鍛件比鑄件的力學(xué)性能高？答：鍛件又坯料經(jīng)反復(fù)軋制成型，組織致密度高，縮孔、縮松被扎實，柱狀枝晶被打碎；而鑄件組織粗大，內(nèi)有縮孔、縮松，所以鍛件力學(xué)性能優(yōu)于鑄件。2、 金屬塑性變形的機理是什

16、么？答：金屬塑性變形是各晶粒內(nèi)的位錯運動和晶粒間的滑動與轉(zhuǎn)動的綜合結(jié)果。3、 何謂加工硬化？產(chǎn)生的原因是什么？碳鋼在其鍛造溫度范圍內(nèi)變形是否會產(chǎn)生加工硬化？答：加工硬化是指在常溫下金屬隨變形程度的增加，其強度和硬度增加，而塑性和韌性下降的現(xiàn)象。加工硬化產(chǎn)生的原因是：金屬塑性變形后，滑移面上產(chǎn)生了許多晶格方位的碎晶塊，同時由于經(jīng)歷轉(zhuǎn)動、伸長，造成了滑移面附近的晶格嚴(yán)重的扭曲，出現(xiàn)了內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生進一步滑移的阻力，使塑性變形難以進行下去。碳鋼的鍛造溫度一般為8001250以內(nèi)，T加工=800+273=1073K,T再結(jié)晶=0.4（1500+273）=709.2K，因此，T加工 T再結(jié)晶,鍛造屬于熱加

17、工，加工硬化與再結(jié)晶現(xiàn)象同時發(fā)生，因而不會出現(xiàn)明顯加工硬化現(xiàn)象。4、 何謂再結(jié)晶？它對金屬的性能有何影響？答：再結(jié)晶是指溫度上升到金屬熔化溫度的0.40.5倍時，由于金屬原子獲得更多熱能，塑性變形后的金屬被拉長了的晶粒重新形核長大，變?yōu)榈容S晶粒的過程。金屬再結(jié)晶發(fā)生后，加工硬化被完全消除，金屬塑性提高，硬度下降。5、 鉛（t熔=327）在20、鎢（t熔=3380）在1100下變形屬于哪種變形？為什么？答：鉛：T再結(jié)晶=0.4（327+273）=240K, T加工=20+273=293K，因為T加工T再結(jié)晶,因此鉛屬于熱加工；鎢：T再結(jié)晶=0.4（3380+273）=1461K,T加工=1100

18、+273=1373K，因為T加工50，所以不能保證精度。2、分析沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力及模具壽命的影響。沖裁間隙對沖裁質(zhì)量的影響：（1） 斷面質(zhì)量：間隙過大，會增大塌角，產(chǎn)生過多毛刺；間隙過小，會產(chǎn)生兩個光亮帶。（2） 由于模具尺寸偏差對尺寸精度也會產(chǎn)生一定影響。沖裁間隙對沖裁力的影響：間隙減小，沖裁力變大。沖裁間隙對模具壽命的影響：間隙較大有利于壽命的提高；間隙較小易卡料，易磨鈍、崩刃等損壞。3、某沖壓件在彎曲部位發(fā)現(xiàn)裂紋，而且變形角度與圖樣不符，試分析各種可能的原因。答：造成裂紋的可能原因有：板料過厚、內(nèi)彎半徑r過小，材料塑性不夠；造成變形角度與圖樣不符的原因可能是彎曲模具的角度大于

19、回彈角。4、如上圖所示的08F鋼圓筒件，壁厚為2mm，說明能否一次拉深成形？答：拉深系數(shù)m=d件/D料；其中，d件=50-2-2=46， 所以，m=46/123.31=0.37，mm1,所以300的零件比200的零件變形程度小，因而拉深更容易。焊接部分作業(yè)一1、焊接方法分哪幾類？答：焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釬焊。2、焊接接頭分幾個區(qū)？在焊低碳鋼時，其熔合區(qū)和熱影響區(qū)的組織和性能有何變化？答：焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)和焊接熱影響區(qū)。熔合區(qū)未熔化，組織為因過熱而長大的粗晶組織和（部分新結(jié)晶的）鑄態(tài)組織。該區(qū)很窄，組織不均勻，強度下降，塑性很差，是產(chǎn)生裂紋及局部脆斷的發(fā)源地。熱影響區(qū)又分為過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。其中，過熱區(qū)為粗大的過熱組織；該區(qū)塑性和韌性下降，焊接剛度大的結(jié)構(gòu)時，該區(qū)易產(chǎn)生裂紋；正火