材料成形复习资料

材料成形复习资料材料成形复习资料 一 名词解释 本大题共5小题 每小题3分 共15分 1 凝固成形 凝固成形俗称铸造 是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸 型内 经冷却凝固 清整处理后得到有预定形状 尺寸和性能的铸 件的工艺过程 2 锻造答在加压设备及工 模 具的作用下 通过金属体积的转移 和分配来获得机器零件或毛坯的塑性成形方法称为锻造 多在热态下进行 故也常称为热锻 3 焊接成形答焊接是通过加热或加压 或者两者并用 并且用或不 用填充材料 使工件达到结合的一种方法 4 加工硬化答在塑性变形过程中 随着变形程度的增加 金属的强 度硬度增加 而塑性韧性降低 这种现象称为加工硬化 5 表面改性技术答通过改变材料表面成分及结构来改变材料表面性 能的技术称为表面改性技术 6 压力铸造答压力铸造是在高压下 30 70Mpa 快速地将液态或半 液态金属压入金属铸型中 并使液态金属在压力下凝固 以获得铸 件的凝固成形方法 7 冲压板料成形是指使用成形设备通过模具对合金板料在室温下加 压以获得所需形状和尺寸的成形方法 习惯上称为冲压或冷冲压 8 挤压9 精密塑性成形技术答精密塑性成形技术是指零件成形后 不需要加工或仅需要少量加工 就可用作机械构件的塑性成形技术 10 表面涂层技术答表面涂层技术是指在材料表面制备与其性能不同 的 且能满足使用要求的材料覆盖层技术 11 板料成形12 钎焊13 压焊14 熔焊15 表面改性技术16 铸件结构 斜度17 复合冲模18 连续冲模19 充型能力20 焊剂在焊接时被加热 熔化形成熔渣 对熔化金属起保护和冶金作用 它是埋弧焊接过程 中保证焊缝质量的重要材料 二 填空题 本大题共10小题 每空1分 共20分 1 所谓合格的 高质量的液态金属 通常包括三方面的要求具有所 需要的温度 杂质含量低 具有所需的化学成分 2 熔炼金属常用的设备有冲天炉 电弧炉和感应电炉等 其中 为防止高合金含量铸铁中合金元素在熔炼过程中大量氧化或 烧损 必须采用感应电炉或电弧炉熔炼 3 在现代制造技术的许多领域 对铸件尺寸精度和外观质量的要求 越来越高 正是这种要求促进了近净成形铸造技术的迅猛发展 它 改变着铸造只能提供毛坯的传统观念 4 从金属学角度看 在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷塑性 变形 在再结晶温度以上进行的塑性变形称为热塑性变形 5 塑性成形技术可分为板料成形和体积成形两大类 在未来的发展中 板料成形主要向大批量生产中的高速化 自动化 小批量生产的简易化 通用化和万能化 工艺过程的模拟化和模 具设计与制造的计算机化 成形零件的精密化等方向发展 6 冲模是冲压生产中必不可少的模具 其中 在冲床的一次行程中 只完成一个工序的冲模称为简单模 在冲床的一次冲程中 模具的 同一部位上同时完成数道冲压工序的模具称为复合模 在冲床的一 次冲程中 在模具的不同部位上同时完成数道冲压工序的模具称为 连续模 7 与金属材料的一般热处理相比 或与塑性成形或凝固成形相比 焊接时的加热速度特别快 冷却速度也相当快 这是造成焊接接头 组织不均匀性和性能不均匀性的重要原因 8 焊条由药皮和焊芯两部分组成 药皮的作用是保护作用 冶金作 用 使焊条具有良好的工艺性能 焊芯的作用为既是电极又是填充 金属 9 钎焊按熔点可分为软钎焊 钎料熔点低于450 硬钎焊 钎料 熔点高于450 两大类 10 表面成形是以表面工程技术为基础 在不改变基体组织结构和 成分 不降低基体所具备的各种性能的条件下 通过表面涂层技术 表面改性技术及二者的复合技术来设计零件表面 从而赋予表面 具有基体材料本身所不具备的特殊性能及功能 如耐腐蚀等 11 铸造成形按照造型方法习惯上分为砂型铸造和特种铸造 其中 后者又包括金属型铸造 压力铸造 低压铸造 熔模铸造和离心铸 造 12 铸造成形CAD包括 铸造工艺CAD以及铸造工装CAD 13 现代凝固成型技术主要包括定向凝固 快速凝固 深过冷凝固 连续铸造以及超常凝固 14 通过对金属坯料施加压力 使其产生塑性变形以获得具有一定 力学性能 形状和尺寸的加工方法 称为锻造 锻造可分为自由锻和模锻两大类 15 多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶间变形两种 在冷态变形条件下 多晶体的塑性变形以前者为主 后者次之 而 且需要其他变形机制的相协调 17 焊条由药皮和焊芯两部分组成 药皮的作用是保护作用 冶金 作用 使焊条具有良好的工艺性能 焊芯的作用为既是电极又是填 充金属 18 电阻焊按焊接工艺主要分成点焊 缝焊 凸焊 对焊 19 等离子弧焊中 产生的等离子弧具有三种效应其中 通道对电 弧产生的为机械压缩效应 电弧电流周围磁场作用产生的为磁收缩 效应 20 表面涂层技术的基本问题是涂层与基体的结合和涂层的材料及 结构 表面改性技术的基本问题是针对材料的服役条件及损伤机理 并结 合基体材料 设计出所希望的组织及结构 并研究获得这一表面材 料的方法 21 铸造的种类砂型铸造 特种铸造 金属型 压力等 22 塑性成 形分为板料成形 冲孔 落料 翻边 拉深 胀形 弯曲 和体积 成形 锻造 挤压等 23 金属合金在铸型中凝固时 可以分为三 个典型的区域液相区 固 液两相区 固相区24 由凝固件断面的凝 固动态曲线 便可看出凝固件的凝固方式 分为糊状凝固 逐层凝 固以及中间凝固方式 25 影响铸件凝固方式的因素有以下两个合金固液相线温度间隔 凝固件的温度梯度 26 合金收缩分为以下三个阶段液态收缩主要表现液面的降低 凝 固收缩 取决于状态改变和凝固温度范围的大小 固态收缩 对铸 件的尺寸精度影响较大 27 多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶界变形 晶间变形 两种 在冷态条件下 由于晶界强度高于晶内 多晶体的塑性变形主要是 晶内变形 晶间变形只起次要作用 而且需要有其它变形机制相协 调 晶内变形方式有滑移和孪生 晶体的滑移过程 实质上是位错的移动和增殖的过程 28 热塑性变形机理变形机理主要有晶内滑移与孪生 晶界滑移和 扩散蠕变 其主要机理仍然是晶内滑移 29 模锻 利用模具使坯料变形获得锻件的锻造方法称为模锻 按设备 模锻可分为锤上模锻和压力机上模锻 30 根据金属流动方向与凸模运动方向的关系 挤压成形又可分为正 挤压 反挤压和复合挤压 三 选择题 本大题共10小题 每题2分 共20分 1 铸造过程的凝固控制包括多种 其中工艺控制主要包括充型能力 控制 收缩控制应力 凝固组织控制 2 金属型铸造具有的特点是实现了一型多铸 铸件尺寸精度高 节 省场地 改善劳动条件 3 各板料成形工艺参数中 用于表征弯曲变形程度的是r t 4 压力机上模锻具有的力学特征是静压力 5 焊接方法中 属于非熔化极熔焊的是钨极氩弧焊 6 掌握结构钢 不锈钢各个钢种的焊条牌号 7 下列钨极氩弧焊的焊接电流连接方式中 存在 阴极清理 作用 的是直流反接 正弦波交流 矩形波交流 8 焊接方法中 可以替代锻造 铸造和部分机加工的是摩擦焊 9 等离子弧焊的特点是高温 高速 高能量密度 10 下列结合机理中 属于涂层结合机理的是机械结合 金属键结 合 微扩散结合 11 下列各特点中 属于熔模铸造的特点是铸型精密 没有分型面 能适应各种合金的铸造 生产批量不受限制 12 胀形工件的获得需要包括下列哪些板料成形加工阶段 弯曲 局部胀形 胀形向外扩展过程 13 自由锻工序中 主要用于生产齿轮 法兰等饼类锻件的是墩粗 14 各工艺参数中 用于判断拔长成形难易程度的是相对送进量 15 压力机上模锻具有的力学特征是静压力 16 手工电弧焊的焊接的适用范围 19 等离子弧焊的特点有高温 高速高能量密度 17 下列结构特点中 属于涂层结构特点的是 涂层结构不均匀性 多孔性化学不均匀 性涂层中存在较大应力 18 凝固成形中的宏观组织 分为以下几个区域表面细晶粒区 柱 状晶区 内部等轴晶区 内部细晶粒区 19获得柱状晶的理想途径定向凝固技术 20熔炼铸铁的设备有冲天 炉 反射炉 电弧炉 工频炉等 其中冲天炉应用最广 对于一些合金含量高的铸铁 为了防止合金元素在冲天炉熔炼过程 中的大量氧化 必须采用感应炉或电弧炉熔炼 21 冲裁过程 三个阶段弹性成形 塑性成形 断裂分离 22 冲裁 件断面由圆角带 光亮带 断裂带和毛刺四部分组成 23 衡量挤压工艺的工艺参数 凸 凹模间隙c是冲裁工艺计算及模 具设计中的主要工艺参数 24 1 锻造成形方法分类按所用工具 分为自由锻和模锻 25 镦粗及其变形特点 根据子牛面上网格变化情况 可将镦粗毛坯 分成三个区域 I区称为难变形区 区称为大变形区 区称为小变形区 变形是极不均匀的 26 图显示了正挤压坯料区域划分及主要变形区应力 应变状态 图中扇形点划线 按变形情况将坯料分为 四个区域 区为弹性变形区 凸模下降时 金属将逐渐进入塑性变形 区 为正挤压的主要变形区 区被称作 死区 不参与塑性变形 与 区交界处产生速度间断和很大的切应力 坯料高度小 摩擦阻力小时 该区可进行少量变形 区为已变形 区 由于与凹模有摩擦作用 该区对 区的变形会有影响 四 简答 本大题共5小题 每小题5分 共25分 1 试简述浇铸位置的设计原则有哪些 答浇铸位置是指金属浇铸时 铸件所处的空间位置 其选择原则如下1 铸件重要的加工面或工作 面应朝下或位于侧面 以避免产生气孔 夹渣等缺陷 2 铸件的大 平面应尽量朝下 防止形成夹砂缺陷 3 铸件的大部分薄壁部分应 位于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置 防止产生浇不足或冷隔 缺陷 4 铸件较厚部位应尽量放在分型面附近的上部或侧面 以便 在该处安置冒口进行补缩 2 试简述采用多层焊或多道焊的意义何在 答多层焊或多道焊实际 上是每一单层单道焊综合作用的结果 每当开始焊接后一道焊缝时 前一道焊缝对后一道焊缝起预热作用 后一道焊缝对前一道焊缝起后热作用 相当于对前道焊缝进行正 火处理作用 改善了焊接接头组织 提高了焊接接头塑性 从提高 焊接接头质量角度考虑 采用多层或多道焊比单层单道焊更为有利 3 试简述铝及铝合金熔焊的主要问题及预防措施是什么 答铝及铝 合金熔焊的主要问题是气孔 裂纹及接头性能变化等 防止热裂纹的措施是关键在于选择合适的焊丝 控制焊缝的成分和 配以合理的规范参数 防止气孔的措施有减少氢的 合理选择规范参数 采用氩气中加少 量CO2或O2的熔化极混合气体保护焊 对厚的工件适当预热 4 试简述表面成形技术中电镀与化学镀的基本原理及其最主要的区 别是什么 答电镀是指在含有欲镀金属的盐溶液中 以被镀基体金 属 工件 为阴极 通过电解作用 使镀液中欲镀金属的阳离子在 阴极 工件 表面上还原成金属 或合金 的过程 化学镀又称为无电解镀 是采用某种还原剂 把溶液中的金属离子还原为金属 沉积在经过 一定处理 具有催化活性的金属或非金属基体表面 利用 自催化还原反应 获得金属镀层的方法称为化学镀 两者最主要的区别是电镀是外部通入电流 化学镀不用外加电流 5 试从合金铸造性能方面简述对铸件结构的五项要求 答1 从合金的铸造性能方面考虑 对铸件结构的五项要求是合理设 计铸件壁厚 铸件壁厚尽可能均匀 铸件的转角应采用圆角连接 设防裂筋 注意缓解收缩应力 偶数直轮辐结构可改为奇数直轮辐 结构或弯曲轮辐结构 6 试简述铸型分型面的选择原则有哪些 答铸型分型面是指砂箱间 的接触表面 是制作铸型时从铸型中取出模型的位置 其选择原则 如下1 应便于起模 使造型工艺简化 2 应尽量使铸件的全部或 大部置于同一铸型内 以保证铸件精度 3 应尽量使型腔及主要型 芯位于下箱 7 试简述冷塑性变形特点及对组织和性能的影响 特点各晶粒变形 的不同时性 各晶粒变形的相互协调性 晶粒与晶粒之间和晶粒内 部与晶界附近区域之间变形的不均匀性 影响组织方面 晶粒形状变化 晶粒内部产生亚结构 晶粒位向改变 性能方面出 现加工硬化现象 钎焊的焊接机理与熔焊或压力焊相比主要的不同是什么 答钎焊时 只有钎料熔化而母材保持固态 不熔化 钎料熔点低于母材 被焊材料 熔点 其成分也与母材有很大差别 熔化钎料依靠润湿 和毛细作用吸入并保持在母材待焊处间隙中 依靠液态钎料与固态 母材之间的相互扩散形成冶金结合 8 从下面4个方面分析凝固方式的具体影响因素铸型的冷却能力冷却 能力强的铸型 如金属型 单位体积吸收凝固合金热量大 且导热 能力强 导致凝固合金与金属铸型的界面得以维持较低的温度和高的温度梯 度 导致合金趋向于逐层凝固 合金凝固的温度范围大小金属内部 温度梯度一定时 凝固温度范围窄的合金 液固相线间距较短 趋 向于逐层凝固 合金热导率热导率大时 导致热流强度大 铸件内部温度梯度平缓 趋向于糊状凝固 合金本身的凝固温度合金的凝固温度和铸型温度相比 差别较小 合金中的温度梯度也较小 趋向于糊状凝固 9 获得细等轴晶的工艺措施 a 适当降低浇注温度b 合理运用铸 型对液态合金的强烈激冷作用c 孕育处理动态晶粒细化10 砂型铸 造的造型方法分类及各自的特点分为手工造型和机器造型两类 手工造型有生产灵活 设备投资低 对零件结构无特殊要求等优点 被大量中 小型工厂采用 对于一些大型 单件或者小批量的铸件生产 手工造型更是首选 但是手工造型劳动强度大 对工人技术要求高 铸型的尺寸精度和 质量差 机器造型能提高造型速度及铸型尺寸精度和质量 适合大型铸造厂 连续大批量生产 废品率低 但设备投资大 且用于工艺成熟的定型铸件 11 进行铸件设计 必须使铸件结构能使制模 造型 制芯 合箱和 清理等过程简化 以便保证铸件质量 降低生产成本 具体而言 主要包括1 铸件外形应便于取出模型2 铸件内腔结构应 使型芯数量少 并有利于型芯的固定和排气3 铸件应有结构斜度12 热塑性变形对金属组织和性能的影响1 对组织的影响 1 改善晶粒组织 细化晶粒 2 锻合内部缺陷 3 形成纤维组织 4 破碎改善碳化物和非金属夹杂在钢中分布2 对性能的影响细 化晶粒 锻合内部缺陷 破碎并改善碳化物和非金属夹杂在钢中分 布可提高材料的强度 硬度 塑性和韧性 纤维组织形成 使金属力学性能呈各向异性 沿流线方向比垂直流 线方向具有较高的力学性能 其中尤以塑性 韧性指标最为显著 13 焊后消除残余应力的方法 1 整体 局部高温回火 2 温差拉伸法 3 机械拉伸法 4 爆炸冲击法 5 振动法 14 影响液态金属的充型能力的因素金属本身的流动能力 金属性 质 铸型性质铸型结构浇注条件 15 凝固过程涉及到一系列的物理化学变化 比较材料凝固前后 改变如下体积改变 外形改变 产生凝固潜热 熵值改变 结构改 变 发生溶质再分配 五 论述分析 本大题共2小题 每小题10分 共20分 1 铸造方法有多种 针对下列各种产品进行大批量生产时 请给出 更为适宜的铸造方法 并对选择依据进行论述分析1 曲轴箱答曲轴 箱在进行大批量生产时 我认为用低压铸造方法更为适宜 原因如 下低压铸造是介于金属型铸造和压力铸造之间的一种铸造方法 在3 0 70kpa压力的作用下 将液态金属压入铸型 并在压力下凝固 以获得铸件的凝固成形方法 该种方法是近些年来发展起来的铸造新工艺 这种方法便于获得优 质铸件 可以弥补压力铸造的某些不足浇铸时压力和速度便于调节 可适应不同铸型 充型平稳对型壁冲刷力小 便于实现顺序凝固 防止缩孔缩松 铸件表面质量高于金属型 生产率高 设备费用远 低于压力铸造 基于上述分析 我认为选择低压铸造方法对曲轴箱进行大批量生产 更为适宜 气缸套 铜套答对气缸套 铜套进行大批量生产时 我 认为用离心铸造方法更为适宜 原因如下离心铸造是将液态金属浇 入高速旋转 250 1500r min 的铸型中 使金属液在离心力作用 下填充铸型并凝固的铸造方法 该种方法具