金屬工藝學基礎

.合金流動性決定于那些因素？合金流動性不好對鑄件品質有何影響？合金的流動性：合金本身在液態(tài)下的流動(充滿型腔的)能力影響流動性的因素：澆注溫度，澆注壓力，鑄型的導熱能力和鑄型的阻力，化學成分，粘度，凝固溫度范圍。合金流動性不好鑄件易產生澆不到、冷隔等缺陷，也是引起鑄件氣孔、夾渣、縮孔缺陷的間接原因。⑵?何謂同時凝固原則和定向凝固原則？答：①同時凝固原則：將內澆道開在薄壁處，在遠離澆道的厚壁處出放置冷鐵，薄壁處因被高溫金屬液加熱而凝固緩慢，厚壁出則因被冷鐵激冷而凝固加快，從而達到同時凝固。②定向凝固原則：在鑄件可能出現縮孔的厚大部位安放冒口，使鑄件遠離冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝⑷何謂合金的收縮？影響合金收縮的因素有哪些？答：①合金在澆注、凝固直至冷卻至室溫的過程中體積和尺寸縮減的現象，稱為收縮。②影響合金收縮的因素：化學成分、澆注溫度、鑄件結構和鑄型條件?？s孔和縮松的形成:在合金凝固結晶過程中，如果合金液態(tài)收縮和凝固收縮得不到及時補充，鑄件內部最后凝固的部位組織就不夠致密，形成集中或分散的孔洞。容積較大的集中洞稱為縮孔，容積較小的彌散孔洞稱為縮松?？s孔和縮松的防止方法：順序凝固、加壓補縮、壓力鑄造、離心鑄造。采用冒口和冷鐵，使鑄件定向凝固。在熱節(jié)處安放冷鐵或在砂型的局部表面涂敷激冷涂料，加大鑄件冷卻速度，或加大結晶壓力，減少金屬液流動阻力，達到防止縮松的目的。(⑴如何確定模鍛件分模面的位置？答：模鍛件分模面要保證以下原則：要保證模鍛件能從模膛中取出；按選定的分模面制成鍛模后，應使上、下兩模沿分模面的模膛輪廓一致；最好把分模面選定在模膛深度最淺的位置處；選定的分模面應使零件所加的敷料最少；最好使分模面為一個平面，上、下鍛模的模膛深度基本一致，以便于鍛模制造。試述分型面與分模面的概念。分模兩箱造型時，其分型面是否就是其分模面？①分型面是指兩半鑄型或多個鑄型相互接觸、配合的表面。分模面是分模時兩箱的接觸面。13、金屬液態(tài)成形中冒口、冷鐵及補貼的作用。答：冒口可以補縮鑄件收縮，防止產生縮孔和縮松缺陷還有集渣和排氣的作用。冷鐵加快鑄件某一部分的冷卻速度，調節(jié)鑄件的凝固順序，與冒口配合使用還可以擴大冒口的有效補縮距離。冷鐵可以加大鑄件局部冷卻速度⑴.什么叫焊接性？怎樣評價和判斷材料的焊接性？答：焊接性:被焊金屬在一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數及結構形式條件下，獲得優(yōu)質焊接接頭的難易程度，即金屬材料在一定的焊接工藝條件下，表現出“好焊”和“不好焊”的差別。方法：用碳當量方法來估算被焊接鋼材的焊接性。3(°當量)=3(C)+3(Mn)/6+[3(Cr)+3(Mo)+3(V)]/5+[?(Ni)+3(Cu)]/15當3(。當量)<0.4%時，焊接性良好；當3(°當量)=0.4%?0.6%時,焊接性較差；當co（C當量）＞0.6%時，焊接性不好.3、焊接應力產生的根本原因是什么？減少和消除焊接應力的措施有哪些？答：根本原因：焊接過程中對焊件進行了局部不均勻加熱。措施：1）選擇合理的焊接順序，應盡量使焊縫自由收縮而不受較大約束；2） 焊前預熱，焊前將工件預熱到350?400°C，然后再進行焊接；3） 加熱“減應區(qū)”，在焊件結構上選擇合適的部位加熱后再焊接；4） 焊后熱處理。去應力退火，即將工件均勻加熱后到600-650C保溫一段時間后冷卻。整體高溫回火消除焊接應力最好。9常見焊接缺陷及其產生原因：（1）氣孔：焊接材料部清潔；弧長太長，保護效果差；焊接規(guī)范不恰當，冷速太快；焊接前清理不當。2）裂紋：熱裂紋：母材硫磷含量高；焊縫冷速太快，焊接應力大；焊接材料選擇不當。冷裂紋：母材淬硬傾向大；焊縫含氫量高；焊接殘余應力較大。（3） 夾渣：焊道間的熔渣未清理干凈；焊接電流太小，焊接速度太快；操作不當。（4） 咬邊：焊條角度和擺動不正確；焊接電流太大電弧太長。（5） 焊瘤：焊接電流太大，電弧太長，焊接速度太慢；焊接位置和云條不當。（6） 未焊透：焊接電流太小，焊接速度太快；坡口角度太小，縫隙過窄，鈍邊太厚。6幾種常見的變形形式及原因：（1）收縮變形：焊接后由焊縫的縱向和橫向收縮引起，（2）角變形：V型坡口對接焊后，焊縫橫截面形狀上下不對稱，由焊縫橫向收縮不均引起。（3） 彎曲變形：T型梁焊接時，焊縫布置不對稱，由焊縫縱向收縮引起。（4） 扭曲變形：工字梁焊接時，由于焊接順序和焊接方向不合理引起結構上出現扭曲。（5波浪邊形:薄板焊接時，由于焊接應力局部較大使薄板局部失穩(wěn)而引起。7防止焊接變形措施：（1）焊接變形的主要原因是焊接應力，預防焊接應力的措施對防止焊接變形是十分有效的。（2）合理設計焊件結構可有效防止焊接變形，（3）在焊接工藝上，對于不同的變形形式也可采取不同的措施防止焊接變形。另外，合理的焊接次序，也能有效防止焊接變形，對于?？p的焊接，為防止焊接變形，可采用分段焊接或逆向分段焊。⑸.焊接接頭有哪幾個部分組成？各部分的組織和性能特點怎樣？答：①焊接接頭由焊縫區(qū)和熱影響區(qū)組成。②焊縫：晶粒以垂直熔合線的方向熔池中心生長為柱狀樹枝晶，低熔點物將被推向焊縫最后結晶部位，形成成分偏析區(qū)。熱影響區(qū):熔合區(qū)，成分不均，組織為粗大的過熱組織或淬硬組織，是焊接熱影響區(qū)中性能很差的部位；過熱區(qū)，晶粒粗大，塑性差，易產生過熱組織，是熱影響區(qū)中性能最差的部位；正火區(qū)，正火區(qū)因冷卻時奧氏體發(fā)生重結晶而轉變?yōu)橹楣怏w和鐵素體，所以晶粒細小，性能好；部分變相區(qū)，存在鐵素體和奧氏體兩相，晶粒大小不均，性能較差。焊接熱影響區(qū)是影響焊接接頭性能的關鍵部位。焊接接頭的斷裂往往出現在熱影響區(qū)，尤其是熔合區(qū)及過熱區(qū)。⑺.試述熱裂紋及冷裂紋的特征、形成原因及防止措施。答：①熱裂紋：特征：沿晶界開裂，表面有氧化色彩。原因：焊縫粒狀晶形態(tài)和晶界存在較多低熔點雜質、接頭存在拉應力。防止措施：限制材料的低熔點雜質、提高焊縫成形條數，防止中心偏析、減少焊接應力。②冷裂紋：特征：無分支，穿晶形，表面無氧化色彩。原因：鋼材的淬硬傾向大、焊接接頭的含氫量高和結構的焊接應力大。防止措施：選用堿性焊條、焊劑，嚴格清理，焊前預熱，焊后緩冷，減少焊接應力，焊后退火去氫處理。第一章⑴.試從石墨的存在和影響分析灰鑄鐵的力學性能和其他性能特征。答：石墨在灰鑄鐵中以片狀形式存在，易引起應力集中。石墨數量越多，形態(tài)愈粗大、分布愈不均勻，對金屬基體的割裂就愈嚴重。灰鑄鐵的抗拉強度低、塑性差，但有良好的吸震性、減摩性和低的缺口敏感性，且易于鑄造和切削加工。石墨化不充分易產生白口，鑄鐵硬、脆，難以切削加工；石墨化過分，則形成粗大的石墨，鑄鐵的力學性能降低。⑵影響鑄鐵中石墨化過程的主要因素是什么？相同化學成分的鑄鐵件的力學性能是否相同？答：①主要因素：化學成分和冷卻速度。②鑄鐵件的化學成分相同時鑄鐵的壁厚不同，其組織和性能也不同。在厚壁處冷卻速度較慢，鑄件易獲得鐵素體基體和粗大的石墨片，力學性能較差；而在薄壁處，冷卻速度較快，鑄件易獲得硬而脆的白口組織或麻口組織。⑸.什么是孕育鑄鐵？它與普通灰鑄鐵有何區(qū)別？如何獲得孕育鑄鐵？答：①經孕育處理后的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵。孕育鑄鐵的強度、硬度顯著提高，冷卻速度對其組織和性能的影響小，因此鑄件上厚大截面的性能較均勻；但鑄鐵塑性、韌性仍然很低。原理：先熔煉出相當于白口或麻口組織的低碳、硅含量的高溫鐵液，然后向鐵液中沖入少量細狀或粉末狀的孕育劑，孕育劑在鐵液中形成大量彌散的石墨結晶核心，使石墨化驟然增強，從而得到細化晶粒珠光體和分布均勻的細片狀石墨組織。⑻.為什么普通灰鑄鐵熱處理效果不如球墨鑄鐵好？普通灰鑄鐵常用的熱處理方法有哪些？其目的是什么？答：①普通灰鑄鐵組織中粗大的石墨片對基體的破壞作用不能依靠熱處理來消除或改進;而球墨鑄鐵的熱處理可以改善其金屬基體，以獲得所需的組織和性能，故球墨鑄鐵性能好。②普通灰鑄鐵常用的熱處理方法：時效處理，目的是消除內應力，防止加工后變形；軟化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。2鍛造性能是用來衡量金屬材料利用鍛壓加工方法成型的難易程度，是金屬加工性能之一。用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。金屬的鍛造性能主要取決于金屬的本質（1.金屬化學成分2金屬組織狀態(tài)）和金屬的變形條件（1變形溫度2變形速度3變形時應力狀態(tài)）。14、模鍛成形過程中飛邊的形成及其作用。答：繼續(xù)鍛造時，由于金屬充滿模膛圓角和深處的阻力較大，金屬向阻力較小的飛邊槽內流動，形成飛邊。作用：（1）強迫充填；（2）容納多余的金屬，飛邊槽橋部的高度小，對流向倉部的金屬形成很大的阻力，可迫使金屬充滿模膛，（3）飛邊槽中形成的飛邊能緩和上，下模間的沖擊，延長模具壽命。15鑄造方法的選用原則？答：1）根據生產批量大小和工廠設備、技術的實際水平及其他有關條件，結合各種鑄造方法的基本技術特點，在保證零件技術要求的前提下，選擇技術簡單、品質穩(wěn)定和成本低廉的鑄造方法。什么是金屬的鍛造性能以及如何評定一一金屬的鍛造性能是用來衡量金屬材料利用鍛壓加工方法成型的難易程度，是金屬的工藝性能之一。常用金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。影響金屬鍛造性能的因一（1）金屬的本質，即金屬的化學成分和組織成分。（2）變形條件，即變形溫度，變形速度和變性時的應力狀態(tài)。8.模型鍛造與自由鍛造相比具有一下特點（1）由于有模具引導金屬的流動，鍛件的形狀可以比較復雜，（2）鍛件內部的纖維組織比較完整，從而提高了零件的力學性能和使用壽命，（3）鍛件尺寸精度高，表面光潔，能節(jié)約材料和節(jié)約切削加工工時，（4）生產率高，操作簡單，易于實現機械化，（5）所用鍛模價格昂貴，而且模具加工困難，制造周期長，所以模鍛適合大批量生。（6）需要能力較大的專用設備。1、板料加工技術過程中沖裁凸、凹模和拉深凸、凹模有何不同。答：主要區(qū)別在于工作部分凸模與凹模的間隙不同，而且拉深的凸凹模上沒有鋒利的刃口。沖裁凸凹模有鋒利的刃口和適當的間隙；拉深凸凹模有適當的圓角和較大的間隙。12、 金屬在模鍛模膛內的變形過程及特點。答：（1）充型階段：所需變形力不大；（2）形成飛邊和充滿階段：形成飛邊完成強迫充填的作用，變形力迅速增大；（3）鍛足階段：變形僅發(fā)生在分模面附近區(qū)域，以擠出多余金屬，變形力急劇增大，達到最大值。13、 金屬液態(tài)成形中冒口、冷鐵及補貼的作用。答：冒口可以補縮鑄件收縮，防止產生縮孔和縮松缺陷還有集渣和排氣的作用。冷鐵加快鑄件某一部分的冷卻速度，調節(jié)鑄件的凝固順序，與冒口配合使用還可以擴大冒口的有效補縮距離。冷鐵可以加大鑄件局部冷卻速度。（⑴凸、凹模間隙對沖裁件斷面品質和尺寸精度有何影響？答：①凸凹模間隙過?。簺_裁件斷面形成第二光亮帶，凸凹受到金屬擠壓作用增大，增加了與凸凹模之間摩擦力，使沖裁件尺寸略有變化，即落料件外形尺寸增大，沖孔件孔腔尺寸縮小，不能從最短路徑重合。凸凹模間隙過大：沖裁件切斷面的光亮帶減小，圓角帶與錐度增大，形成厚而大的拉長毛剌，同時翹曲現象嚴重，尺寸有所變化，落料件外形尺寸縮小，沖孔件內腔尺寸增大。凹凸模間隙合理：沖裁件斷面光良帶占板厚的1/2?1/3，圓角帶、斷裂帶和錐度均很小，零件尺寸幾乎與模具一致。⑺.翻邊件的凸緣高度尺寸較大，而一次翻邊實現不了時，應采取什么措施？答：可采用先拉深、后沖孔、再翻邊的工藝來實現。（⑴什么是最小阻力定律？答：金屬在受外力作用發(fā)生塑性變形時，如果金屬質點在幾個方向上都可流動，那么金屬質