金属工艺学课后答案

1、1、说明S 、0.2 、b、1 、k、45-50HRC、300HBS的名称含义答案：见教材。45-50HRC表示洛氏硬度为45-50；300HBS表示布氏硬度为300.2、解释应力与应变的概念答：应力：物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。应变：物体受力产生变形时，体内各点处变形程度一般并不相同。用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变。为此可在该点处到一单元体，比较变形前后单元体大小和形状的变化。1、说明晶粒粗细对力学性能的影响。一般

2、情况下，晶粒越细小，金属材料的强度和硬度越高，塑性和韧性越好。因为晶粒越小，晶界越多。晶界处的晶体排列是非常不规则的，晶面犬牙交错，互相咬合，因而加强了金属间的结合力。工业中常用细化晶粒的方法来提高金属材料的机械性能，称为细晶强化。晶粒的大小与过冷度和变质处理密切相关：过冷度：过冷度越大，产生的晶核越多，导致晶粒越细小。通常采用改变浇注温度和冷却条件的办法来细化晶粒。变质处理：也叫孕育处理。金属液中晶核多，则晶粒细小。通常采用浇注前添加变质剂的办法来促进晶核产生，以拟制晶粒长大。2、你如何理解相与组织，指出Fe -C状态图中的相与组织。 相与组织相是指材料中结构相同、化学成分及性能同一的组成部

3、分，相与相之间有界面分开。“相”是合金中具有同一原子聚集状态，既可能是一单相固溶体也可能是一化合物；组织一般系指用肉眼或在显微镜下所观察到的材料内部所具有的某种形态特征或形貌图像，实质上它是一种或多种相按一定方式相互结合所构成的整体的总称。因此，相与组织的区别就是结构与组织的区别，结构描述的是原子尺度，而组织则指的是显微尺度。合金的组织是由相组成的，可由单相固溶体或化合物组成，也可由一个固溶体和一个化合物或两个固溶体和两个化合物等组成。正是由于这些相的形态、尺寸、相对数量和分布的不同，才形成各式各样的组织，即组织可由单相组成，也可由多相组成。相组成物与组织组成物是人们把在合金相图分析中出现的“

4、相”称为相组成物，出现的“显微组织”称为组织组成物。组织是材料性能的决定性因素。在相同条件下，不同的组织对应着不同的性能。Fe -C状态图中的相与组织1). 铁碳合金基本相铁素体 奥氏体 渗碳体2). 铁碳合金基本组织三种单相组织；三种双相组织 铁碳合金基本组织组 织定义符号C溶解度 /%结 构性能特点单项铁素体F00.02体心立方软、韧奥氏体A02.11面心立方塑性好渗碳体Fe3C=6.69斜方硬、脆双项珠光体P=0.77体心立方+斜方综合性能好高温莱氏体Ld=4.3面心立方+斜方硬、脆低温莱氏体Ld=4.3体心立方+斜方硬、脆3、说明F、A、 Fe 3C、P的名称、含碳量、晶体类型及力学性

5、能特征。 F：铁素体，含碳量0.006%0.0218% 体心立方晶格 力学性能特征见教材p16倒一段。 A：奥氏体，含碳量，端部发蓝处理（防锈）汽车钢板弹簧：油淬+中温回火其余见教材P35表1-8发动机曲轴：曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺+回火。锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺+回火。1、金属液态成形有何最突出的优点？通常有哪些液态成形方法？金属液态成形具有如下最突出的优点：（1）可制造出内腔、外形很复杂的毛坯。如各种箱体、机床床身、汽缸体、缸盖等。（2）工艺灵活性大，适应性广。液态成型件的大小

6、几乎不限，其重量可由几克到几百吨，其壁厚可由0.5mm到1m左右。工业上凡能溶化成液态的金属材料均可用于液态成型。对于塑性很差的铸铁，液态成型是生产其毛坯或零件的唯一的方法。（3）液态成型件成本较低。液态成型可直接利用废机件和切屑，设备费用较低。同时，液态成型件加工余量小，节约金属。通常的液态成形方法：通常分为两大类：砂型铸造成形工艺和特种铸造成形工艺（如：金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、低压铸造、实型铸造、离心铸造等）2、金属铸造工艺性能主要以何种物理特性来表征？其影响因素如何？请分别予以分析？ 金属铸造工艺性能主要以液态金属的充型能力来表征。影响液态金属充型能力的因素有：合金的流动性，铸型

7、性质，浇注条件，铸件结构等。 合金的流动性是指金属液的流动能力。流动性越好的金属液，充型能力越强。 铸型性质的影响： （1）铸型材料 铸型的蓄热系数大，充型能力越差。（2）铸型温度 铸型温度越高，充型能力越强。（3）铸型中的气体 浇注条件的影响 （1）浇注温度：一般T浇越高，液态金属的充型能力越强。（2）充型压力：压力越大，充型能力越强。（3）浇注系统结构 结构复杂，流动阻力大，充型能力差。铸件结构的影响：（1）铸件壁厚 厚度大，热量散失慢，充型能力就好。（2）铸件复杂程度 结构复杂，流动阻力大，充型困难。 3、铸造凝固方式，根据合金凝固特性分成哪几类？它们对铸件质量将分别产生什么影响？铸造凝

8、固方式，根据合金凝固特性分成逐层凝固、糊状凝固、中间凝固。合金的结晶温度范围愈小，凝固区域愈窄，愈倾向于逐层凝固；凝固区域愈宽，愈倾向于糊状凝固；对于一定成分的合金，结晶温度范围已定，凝固方式取决于铸件截面的温度梯度，温度梯度越大，对应的凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区域的宽窄，铸件的凝固与铸造缺陷的关系：一般说来，逐层凝固有利于合金的充型及补缩，便于防止缩孔和缩松；糊状凝固时，难以获得组织致密的铸件，如果凝固和收缩得不到合理的控制，铸件内部就会出现缩孔、缩松、铸造应力、变形、裂纹等缺陷。4、金属液态成形中，其收缩过程分为哪几个相互联系的阶段，对

9、铸件质量将产生什么影响？如何防止缩孔和缩松的产生？ 金属从液态冷却到室温，要经历三个相互联系的收缩阶段： 液态收缩从浇注温度冷却至凝固开始温度之间的收缩。 凝固收缩从凝固开始温度冷却到凝固结束温度之间的收缩。固态收缩从凝固完毕时的温度冷却到室温之间的收缩。收缩导致的铸件缺陷：(1)缩孔和缩松 缩松的形成是由于铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足；或者因合金呈糊状凝固，被树枝状晶体分隔开的液体小区得不到补缩所致。缩松分为宏观缩松和显微缩松两种。【宏观缩松是用肉眼或放大镜可以看见的小孔 洞，多分布在铸件中心轴线处或缩孔下方。显微缩松是分布在晶粒之间的微小 孔洞，要用显微镜才能看见。这种缩松分布更为广

10、泛，有时遍及整个截面。显微缩松 难以完全避免，对于一般铸件多不作为缺陷对待；但对气密性、力学性能、物理性能 或化学性能要求很高的铸件，则必须设法减少。】不同的铸造合金形成缩孔和缩松的倾向不同。逐层凝固合金(纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围合金)的缩孔倾向大，缩松倾向小；糊状凝固的合金缩孔倾向虽小，但极易产生缩松。由于采用一些工艺措施可以控制铸件的凝固方式，因此，缩孔和缩松可在一定范围内互相转化。缩孔和缩松的防止：实现“顺序凝固”使铸件从远离冒口的部分到冒口之间建立一个递增的温度梯度，凝固从远离冒口的部分开始，逐渐向冒口方向顺序进行，最后是冒口本身凝固。这样就能实现良好的补缩，使缩孔移至冒口，从

11、而获得致密的铸件。(2)铸造应力、变形和裂纹（见下一题）5、何谓铸件热应力和机械应力？它们对铸件质量将产生什么影响？如何防止铸件变形？铸件的固态收缩受到阻碍而引起的应力，称为铸造应力。热应力：由于铸件各部分冷却速度不同，以致在同一时期内收缩不一致，而且 各部分之间 存在约束作用，从而产生的内应力，称为热应力。铸件冷却至室温后，这种热 应力依然存在 ，故又称为残余应力。机械应力：是由于铸件的收缩受到机械阻碍而产生的，是暂时性的，只要机械阻碍一消除，应力也随之消失。铸造应力的存在会带来一系列不良影响，诸如使铸件产生变形、裂纹 ，降低承载能力，影响加工精度等。防止铸件变形的途径工艺方面a.使铸件按“

12、同时凝固”原则进行凝固。为此，应将内浇道开设在薄壁处，在厚壁部位安放冷铁，使铸件各部分温差很小，同时进行凝固，由此热应力 可减小到最低限度。应该注意的是，此时铸件中心区域往往出现缩松，组织不够致密。b.提高铸型和型芯的退让性，及早落砂、打箱以消除机械阻碍，将铸件放入保温坑中缓冷，都可减小铸造应力。结构设计方面应尽量做到结构简单，壁厚均匀，薄、厚壁之间逐渐过渡，以减小各部分的温差，并使各部分能比较自由地进行收缩。 铸件产生热应力后，可用自然时效、人工时效等方法消除。灰口铸铁和白口铸铁在组织和性能上有何区别？（1）组织区别：白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3c）形式存在，断口呈亮白色。灰口铸铁碳

13、大部或全部以自由状态片状石墨存在，断口呈灰色。（2）性能区别：白口铸铁由于有大量硬而脆的Fe3c，故其硬度高、脆性大、韧性差，很难加工。灰口铸铁因石墨存在，具有良好铸造性能、切削加工性好，减震性、减磨性好。灰铸铁最适宜制造什么类型和用途的零件毛坯？根据牌号的不同可分别制造：（1）低负荷和不重要的零件，如防护罩、小手柄、盖板和重锤等；（2）承受中等负荷的零件，如机座、支架、箱体、带轮、轴承座、法兰、泵体、阀体、管路、飞轮和电动机座等；（3）承受较大负荷的重要零件，如机座、床身、齿轮、汽缸、飞轮、齿轮箱、中等压力阀体、汽缸体和汽缸套等；（4）承受高负荷、要求耐磨和高气密性的重要零件，如重型机床床身

14、、压力机床身、高压液压件、活塞环、齿轮和凸轮等。2、孕育铸铁将如何生产？孕育铸铁有何组织和性能特点？ 孕育铸铁生产：在浇注前向铁液中加入少量孕育剂（如硅铁和硅钙合金），形成大量的、高度弥散的难熔质点，成为石墨的结晶核心，促进石墨的形核，得到细珠光体基体和细小均匀分布的片状石墨。这种方法称为孕育处理，孕育处理后得到的铸铁叫做孕育铸铁。 孕育铸铁组织和性能特点：组织是细珠光体基体和细小均匀分布的片状石墨；性能特点：强度和韧性都优于普通灰铸铁，而且孕育处理使得不同壁厚铸件的组织比较均匀，性能基本一致。故孕育铸铁常用来制造力学性能要求较高而截面尺寸变化较大的大型铸件。3、铸铁石墨化的意义是什么？影响铸

15、铁石墨化的因素有哪些？（1）铸铁石墨化的意义：石墨化可将高硬度、性脆的白口铸铁转化为具有较高强度及其他性能的灰铸铁、球铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁。（2）影响铸铁石墨化的因素： 铸铁的组织取决于石墨化进行的程度，为了获得所需要的组织，关键在于控制石墨化进行的程度。实践证明，铸铁化学成分、铸铁结晶的冷却速度及铁水的过热和静置等诸多因素都影响石墨化和铸铁的显微组织。4、（1）球墨铸铁是如何获得的？通过在浇注之前，往铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨而获得的。（2）球墨铸铁有何组织和性能特点？组织：珠光体+球状石墨或铁素体+球状石墨

16、；即P + F少+G球 或F + P少+G球性能：具有优良机械性能，球铁的强度和韧性比其他铸铁高。（3）说明球墨铸铁在汽车制造中的应用东风汽车公司采用铸态珠光体球铁制造曲轴，东风汽车公司与南京汽车厂分别用铸态铁素体球铁大量制造汽车底盘零件。5、对比分析铸钢和球墨铸铁在力学性能、铸造性能、生产成本以及应用上的区别。铸钢的综合机械性能好于球铁，尤其是抗拉强度和抗冲击性能。但球墨铸铁具有更高的屈服强度和较好的疲劳强度，其屈服强度最低为40k，而铸钢的屈服强度只有36k。球墨铸铁的耐腐蚀性和抗氧化性都超过铸钢。由于球墨铸铁的球状石墨微观结构，在减弱振动能力方面，球墨铸铁优于铸钢；球墨铸铁铸造性能好于铸

17、钢；球墨铸铁比铸钢生产成本低。球墨铸铁以其优良的性能，在使用中有时可以代替昂贵的铸钢，在机械制造工业中得到广泛应用，甚至能代替锻钢做成曲轴,齿轮等重要零件，抗蚀性能也优于普通铸钢，通常做阀门、减压阀。但在重型机械中用于制造承受大负荷的零件，如轧钢机机架、水压机底座等；在铁路车辆上用于制造受力大又承受冲击的零件如摇枕、侧架、车轮和车钩等，建议使用铸钢。6、简述铸造非铁合金的种类、性能和应用上的区别。（1）铸造铜合金用于生产铸件的铜合金。例如铸造铍青铜和铸造锡青铜，这类合金塑性极差，不能进行压力加工，有较高的力学性能和耐蚀性,耐磨性较好，可切削性能良好。铸造铍青铜主要用作防爆工具、模具、海底电缆中

18、继器的结构件、焊接电极等。铸造锡青铜，铸造铝青铜，铸造黄铜主要用作轴瓦、轴套、衬套、轴承、齿轮、管件等。 （2）铸造铝合金据主要合金元素差异有四类铸造铝合金。铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在1025。有时添加0.20.6镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。铝铜合金，含铜4.55.3合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸

19、件。铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。7、举例列表说明各种铸造合金牌号、组织 、主要力学性能及其应用。从教材或课件上的找几种铸造合金（灰铸铁、球铁、可锻铸铁、

20、蠕墨铸铁、铸钢、铸造铜合金、铸造铝合金）列表。1砂型铸造的关键技术包含哪些内容？ 合金的熔炼、造型（制芯）方法的选择、型（芯）砂的制备、分型面的选择、工艺参数的确定、浇注位置的确定、浇注系统设计、铸造工艺图的绘制等。2. 举例说明铸件浇注位置和分型面的选择原则及应用。 浇注位置的选择： 定义-浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。一般原则：（1）. 质量要求高的重要加工面、受力面应该朝下（2）. 厚大部分放在上面或侧面（3）. 大而薄的平面朝下，或侧立、倾斜（4）. 应充分考虑型芯的定位、稳固和检验方便应用举例参见教材或课件 分型面的选择原则 定义-分型面是指铸型之间的结合面； 一般原

21、则：（1）便于起模（2）减少分型面和活块的数量（3）重要加工面应位于同一砂型中（4）尽量采用平直的分型面（5）减少砂芯数量，同时注意下芯、合型及检验的方便应用举例参见教材或课件3. 用示意图说明铸造型芯和芯头的作用。 为使型芯准确牢固地安放在砂型中，并顺利排除型芯内的气体，型芯通常都带有芯头部分，下芯时芯头放入砂型上形状相应的芯座中。根据型芯所处的位置不同，芯头分为垂直芯头和水平芯头两大类(分别见图1-1、图1-2)。垂直型芯一般都有上、下芯头(见图1-1(a)。为了型芯安放和固定的方便，下芯头要比上芯头高一些，斜度要小些，并且要在芯头和芯座之间留一定间隙。截面较大、高度不大的型芯可只有下芯头

22、或全无芯头(见图1-1(b)，(c)。水平型芯一般也有两个芯头。当型芯只有一个水平芯头，或虽有两个芯头仍然定位不稳而易发生转动或倾斜时，还可采用联合芯头、加长或加大芯头、安放型芯撑支撑型芯等措施(见图1-2)。 上述各工艺参数(芯头高度、斜度，芯头间距等)的确定均可参考有关手册。 图1-1垂直芯头的形式图1-2 水平芯头的形式(a)一般形式；(b)只有下芯头；(c)无芯头(a)一般形式；(b)联合芯头；(c)加长芯头；(d)芯头加型芯撑4. 说明浇注系统的组元及其应用？ 浇注系统的作用是：控制金属液充填铸型的速度及充满铸型所需的时间;使金属液平稳地进入铸型,避免紊流和对铸型的冲刷;阻止熔渣和其

23、他夹杂物进入型腔;浇注时不卷入气体，并尽可能使铸件冷却时符合顺序凝固的原则。浇注系统包括：浇口杯：承接浇包倒进来的金属液，也称外浇口；直浇口：联接外浇口和横浇口，将金属液由铸型外面引入铸型内部；横浇口：联接直浇口，分配由直浇口来的金属液流；内浇口：联接横浇口，向铸型型腔灌输金属液。5. 列表统计说明金属型铸造、熔模精密铸造、压力铸造和实型铸造的特点和应用。 从教材或课件上找出后列表 6. 试确定下列零件在大批生产条件下，最宜采用哪种成形方法：汽轮机叶片：精密铸造或模锻铝活塞：金属型铸造 柴油机缸套：砂型铸造摩托车汽缸体：压力铸造 车床床身：砂型铸造1、说明金属塑性成形的条件和方法。 条件：一是

24、成形的金属必须具备可塑性；二是必须有外力的作用。金属塑性成形的方法：(1)轧制 将金属材料通过轧机上两上相对回转轧辊之间的空隙,进行压延变形成为型材的加工方法；(2)挤压 将金属置于一封闭的挤压模内，用强大的挤压力将金属从模孔中挤出成形的方法；(3)拉拔 将金属坯料拉过拉拔模模孔，,而使金属拔长,其断面与模孔相同的加工方法；(4)自由锻造 将加热后的金属坯料置于上下砧铁之间受冲击力或压力而变形的加工方法； (5)模型锻造(模锻) 将加热后的金属坯料置于具有一定形状的锻造模具模膛内，金属毛坯受冲击力或压力的作用而变形的加工方法； (6)板料冲压 金属板料在冲压模之间受压产生分离或变形而形成产品的

25、加工方法；2、何谓金属冷变形和热变形？ 变形温度低于回复温度时，金属在变形过程中只有加工硬化而无回复与再结晶现象，变形后的金属只具有加工硬化组织，这种变形称为冷变形。变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。3、同种金属材料分别经过冷、热变形，其组织和性能有何差异？何谓金属再结晶？ （1）冷变形：1）组织变化的特征：晶粒沿变形最大方向伸长；晶粒扭曲，产生内应力，变形织构；晶粒间产生碎晶。2）性能变化的特征：随着变形程度的增加，会其强度和硬度不断提高，塑性和韧性不断下降的现象（加工硬化）。

26、（2）热变形：1）组织变化的特征： 细化晶粒； 压合了铸造缺陷； 组织致密。2）性能变化的特征：无加工硬化现象；出现锻造流线，金属性能各向异性。金属再结晶：当温度升高到该金属熔点温度的0.4倍时，金属原子获得更多的热能，则开始以某些碎晶或杂质为核心结晶成新的晶粒，从而消除了全部加工硬化现象。这个过程称为再结晶。4、说明金属锻造性（可锻性）的意义，有哪些影响因素？ 金属塑性变形的能力又称为金属的锻造性，它指金属材料在塑性成形加工时获得毛坯或零件的难易程度。锻造性用金属的塑性指标 (延伸系数和断面减缩率 )和变形抗力来综合衡量。影响金属塑性的因素:(1)金属本身的性质 化学成分：碳含量越低，材料的

27、锻造性越好；组织状态：纯金属和固溶体具有良好的锻造性。(2)变形的加工条件1)变形温度，塑性；2)变形速度的影响；见课件；3)应力状态的影响，压状态为三向压应力时塑性最好。5、什么是锻造流线？在设计和制造零件时应如何分布锻造流线？ 塑性变形时，金属的晶粒沿变形方向被拉长或压扁，变形后晶间杂质也沿变形方向排列，这种按照一定方向分布的晶界杂质称为锻造流线，锻造流线使金属的力学性能表现为各向异性，即不同方向上的力学性能有所不同（各向异性），表现为沿着纤维方向的力学性能比垂直于纤维方向的好。在机械零件中应注意： （1）流线与工件最大拉应力方向一致 （2）流线与外在切应力或冲击力方向垂直 （3）沿工件外

28、轮廓连续分布6、金属锻造时，为什么要加热？钢的锻造温度大致限制在什么范围内？ 加热是为了提高金属的塑性，降低其变形抗力，有效改善金属的可锻性。金属锻造温度大致限制在始锻温度（允许的最高温度称为始锻温度）终锻温度（停止锻造的温度）之间。比如：碳钢：1200800()1、板料冲压有何生产特点？对原材料供应有什么要求？ 板料冲压是利用冲模使板料变形或分离，从而获得具有一定形状尺寸的零件的压力加工方法。加工材料均为板料，一般板料冲压是在再结晶温度以下进行，所以又叫冷冲压。冷冲板料通常厚度不大于4mm。当板料厚度超过810mm时，则需采用热冲压。冲压加工的生产特点： 1）可生产形状复杂的零件；具有足够的

29、精度和较低的表面粗糙度；互换性好，强度高，刚度好。 2）材料的利用率高，一般可达 70-80。 3）适应性强，金属、非金属材料均可用冲压方法加工。冲压零件可大可小，小的如仪表零件，大的如汽车纵梁和表面覆盖件等。 4）生产率高，每分钟可冲压小件数千件，易于实现机械化和自动化。对原材料供应有什么要求：塑性好的板料冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料，金属板料分黑色金属和有色金属两种。黑色金属：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢片等；有色金属：纯铜、黄铜、青铜、铝等。2、冲压基本工序分为哪两类？何谓冲裁？ 板料冲压的基本工序可分为分离工序和变形工序两大

30、类。 冲裁：使坯料沿封闭轮廓分离的工序。3、如何决定板料冲孔和落料的凸、凹模尺寸及合理间隙值？ 1）凸、凹模尺寸落料：以凹模为设计基准，D凹 = d落；D凸= D凹 Z冲孔：以凸模（冲头）为设计基准，D凸 = d孔；D凹 = D凸 + Z2）合理的凸凹模间隙：Z（双边间隙）= （5%10%）t（壁厚）4、说明落料前合理排样的经济意义和排样方法。 排样设计原则（合理排样的经济意义）：(1)提高材料利用率(2)改善操作性(3)使模具结构简单合理，使用寿命高。(4)保证冲裁件质量。排样方式：根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对排斜排等多种排列方式。（可给出

31、一个实际零件绘制排样图）。1. 焊接电弧是怎样的一种物理现象？电弧各区的温度有多高？温度高对焊接质量会带来什么后果? 焊接电弧是一种气体放电的物理现象。电弧的组成：由阳极区、阴极区和弧柱组成。阳极区：用钢焊条焊接时，该区平均温度为2600K；阴极区：用钢焊条焊接时，该区平均温度为2400K。弧柱：由于电弧的热交换在弧柱区最为激烈，而弧柱温度高，约为60008000K。熔池温度，直接影响焊接质量，熔池温度高、熔池较大、铁水流动性好，易于熔合，但过高时，铁水易下淌，单面焊双面成形的背面易烧穿，形成焊瘤，成形也难控制，且接头塑性下降，弯曲易开裂。熔池温度高，易使金属元素产生强烈的熔损和蒸发。熔池温度

32、低时，熔池较小，铁水较暗，流动性差，易产生未焊透，未熔合，夹渣等缺陷。2. 何谓焊接热影响区？各区段对焊接接头性能有何影响？ 焊接热影响区是指在焊接过程中，母材因受热影响(但未熔化)而发生组织和力学性能变化的区域。焊接热影响区包括过热区、正火区和部分相变区。焊接热影响区的组织和性能，基本上反映了焊接接头的性能和质量。 1)过热区：在焊接热影响区中，具有过热组织或晶粒显著粗化的区域称为过热区。该区被加热的最高温度范围为固相线至1100，宽度约13mm。由于晶粒粗大，使材料的塑性和韧性降低，且常在过热处产生裂纹。 2)正火区：该区被加热的最高温度范围为1 100至Ac3之间，宽度约为1.24.0m

33、m。由于金属发生了重结晶，随后在空气中冷却。因此可以得到均匀细小的正火组织，力学性能良好。 3)部分相变区：该区被加热的最高温度范围为Ac1Ac3之间，只有部分组织发生相变。由于部分金属发生了重结晶，冷却后可获得细化的铁素体和珠光体，而未重结晶的部分则得到粗大的铁素体，由于晶粒大小不一，故力学性能较差。一般情况，焊接时焊件被加热到Ac1以下的部分，钢的组织不发生变化。对于经过冷塑性变形的钢材，则在450Ac1的部分，还将产生再结晶，使钢材软化。3. 产生焊接应力与变形的原因是什么？如何减小或消除焊接应力？如何预防和消除焊接变形？ 焊件在焊接过程中受到局部加热和冷却是产生焊接应力和变形的主要原因

34、。减小或消除焊接应力的方法1）合理选择焊接顺序2）选择合理的焊接规范 为尽量减少焊接受热范围，根据焊接结的实际情况，必要时可采用小直径焊条和小焊接电流进行焊接，以达到减少焊后残余应力的目的。3）预热法 焊前将焊件整体或一部分加热，缓慢、均匀地冷却，这是在中、高碳钢、铸铁等焊接时经常采用的有效措施。4）加热减应法 这是近年来推行的减小应力的方法，焊前对焊件适当部分进行局部加热，使焊缝金属在焊后可以自由收缩。这洋可使整个焊件尽可能均匀冷却和收缩，焊后的应力就可以大大减小。焊件上被加热部分称减应区。这种方法的目的是减小焊缝与焊件上阻碍焊接自由收缩部位( 减应区) 之间的温度差。5）间断焊接法为减小对

35、焊件的加热程 度，减少加热范围，可根据焊接结构的具体情况，采用间断焊方法。如铸铁的电弧冷焊，每次只焊一段很短的焊缝，让其冷却到不烫时再焊下一段，直到 全部焊完。这样焊缝始终处于“冷态”中，可减小焊接应力 。6）设计措施 a ) 尽量减少焊缝的数量和尺寸 b ) 避免焊缝过分集中，焊缝间保持足够间距 。 c ) 在残余应力为拉应力的区域内，避免几何不连续性，以免内应力在该处进一步发展 。 d ) 采用刚性较小的接头形式 如用翻边连接代替插入式管连接，降低焊缝约束度。 7） 焊后消除应力热处理 焊后消除应力退火即是对焊件进行整体或局部退火。这样可使焊接残余应力松弛，防止焊接部位脆性化破坏。为防止消

36、应处理引起组织恶化和晶粒尺寸变大， 因此消应处理通 常在临界温度以下进行。 防止与减小焊接变形的工艺措施：（1）反变形法 用试验或计算方法，预先确定焊后可能发生变形的大小和方向，在焊前将工件安置在与变形相反的位置上，以抵消焊后所发生的变形。（2）加余量法 根据经验，在焊件下料时加一定余量，通常为工件尺寸的0.1%0.2%，以补充焊后的收缩，特别是横向收缩。（3）刚性夹持法 焊前将焊件固定夹紧，焊后变形即可大大缩小。但刚性夹持法只适用于塑性较好的低碳钢结构，对淬硬性较大的钢材及铸铁不能使用，以免焊后产生裂纹。（4）选择合理的焊接顺序 如果在构件的对称两侧都有焊缝，应设法使两侧焊缝的收缩互相抵消或

37、减弱。（5）机械矫正或火焰矫正来矫正焊接变形4. 点焊、缝焊和对焊都属于压力焊，归于电阻焊，说明其加热原理、加压作用及其应用。 电阻焊是在焊件通过电流后，利用焊接区产生的电阻热（焦耳热），使焊接区金属加热到局部熔化或高温塑性状态，在外力的锻压作用下形成牢固接头的压焊方法。加压使其产生塑性变形、再结晶和扩散等作用。主要应用于航空航天、电子、汽车、家用电器等行业。5. 何谓电阻对焊和闪光对焊？两者有何区别？电阻对焊是将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。闪光对焊是将焊件装配成对接接头，接通电源，使其端面逐渐移近达到局部接触，利用个

38、别点接触，个别点通过的电流密度很高，可使其瞬间熔化或汽化，形成液态过梁。由于过梁上存在电磁收缩力和电磁引力及斥力而使过梁爆破飞出，形成闪光，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，断电并迅速施加顶锻力完成焊接的方法。电阻对焊和闪光对焊极为相似，两者的焊接热都是由接头电阻通电后产生。但是，前者主要由焊件自身的电阻产生的电阻热，而后者必须通过闪光过程，靠闪光时产生的接触电阻热实现焊接。6. 点焊对工件厚度有何要求？能否采用点焊焊接铜或铜合金板件？点焊主要用于4mm以下的薄板搭接。铜合金与铝合金相比，电阻率稍高而导热性稍差，所以点焊并无太大困难。厚度小于1.5mm的铜合金，尤其是低电

39、导率的铜合金在生产中用的最广泛。但纯铜和高电导率的铜合金因电极粘附严重，点焊比较困难，故很少采用点焊。附录资料：不需要的可以自行删除煤矿矿井机电设备完好标准一、通用部分1、 紧固件1.1 紧固用的螺栓、螺母、垫圈等齐全、紧固、无锈蚀。1.2 同一部位的螺母、螺栓规格一致。平垫、弹簧垫圈的规格应与螺栓直径相符合。紧固的螺栓、螺母应有防松装置。1.3 用螺栓紧固不透明螺孔的部件，紧固后螺孔须留有大于2倍防松垫圈的厚度的螺纹余量。螺栓拧入螺孔长度应不小于螺栓直径，但铸铁、铜、铝件应不小于螺栓直径的1.5倍。1.4 螺母紧固后，螺栓螺纹应露出螺母13个螺距，不得在螺母下面加多余垫圈减少螺栓的伸出长度。

40、1.5 紧固在护圈内的螺栓或螺母，其上端平面不得超出护圈高度，并需用专用工具才能松、紧。2、 隔爆性能2.1 隔爆结合面（I类）的间隙、直径差或最小有效长度（宽度）必须符合表4-1-1的规定。表中 L 静止隔爆接合面的最小有效长度；L1 螺栓通孔边缘至隔爆接合面边缘的最小有效长度；W 静止隔爆接合面及操纵杆与杆孔隔爆接合面最大间隙或直径差；转轴与轴孔隔爆接合面最大直径差。但快动式门或盖的隔爆接合面的最小有效长度须不小于25mm。 表4-1-1I类隔爆接合面结构参数mm接合面型 式LL1W外壳容积V（t）V0.1V0.1平面、止口或圆筒结构6.012.525.040.06.08.09.015.0

41、0.300.400.500.400.500.60带有滚动轴承的圆筒结构6.012.525.040.00.400.500.600.400.500.600.802.2 操纵杆直径（d）与隔爆接合面长度（L）应符合表4-1-2的规定。表4-1-2操纵杆直径或圆筒直径与隔爆接合面的结构参数mm操纵杆直径隔爆接合面长度d66d2525dL6LdL252.3 隔爆电动机轴与轴孔的隔爆接合面在正常工作状态下不应产生摩擦。用圆筒隔爆接合面时，轴与轴孔配合的最小单边间隙须不小于0.075mm；用滚动轴承结构时，轴与轴孔的最大单边间隙须不大于表4-1-1规定W值的。2.4 隔爆接合面的表面粗糙度不大于；操纵杆的表

42、面粗糙度不大于。2.5 螺纹隔爆结构：螺纹精度不低于3级；螺距不小于0.7mm；螺纹的最少啮合扣数、最小拧入深度应符合表4-1-3的规定。表4-1-3螺纹的最少啮合扣数、最小拧入深度mm外壳净容积V（t）最小拧入深度最少啮合扣数V0.10.1V2.02.0V5.09.012.562.6 隔爆接合面的法兰减薄厚度，应不大于原设计规定的维修余量。2.7 隔爆接合面的缺陷或机械伤痕，将其伤痕两侧高于无伤表面的凸起部分磨平后，不得超过下列规定：a.隔爆面上对局部出现的直径不大于1mm、深度不大于2mm的砂眼，在40、25、15mm宽的隔爆面上，每1cm2不得超过5个；10mm宽的隔爆面上，不得超过2个

43、。b.产生的机械伤痕，宽度与深度不大于0.5mm；其长度应保证剩余无伤痕隔爆面有效长度不小于规定长度的2/3。2.8 隔爆接合面不得有锈蚀及油漆，应涂防锈油或磷化处理。如有锈迹，用面纱擦净后，留有呈青褐色氧化亚铁状痕迹，用手摸无感觉者仍算合格。2.9 用螺栓固定的隔爆接合面，其紧固应以压平弹簧垫圈不松动为合格。2.10 观察窗孔胶封及透明度良好，无破损、无裂纹。2.11引进设备的隔爆性能应符合煤矿机电设备检修质量标准电气设备分册的附录5-A、B、C、D的规定。2.12 凡不合格1.2.11.2.11任意一条者即任为该装备失去隔爆性能，称为失爆，不得评为完好设备。3、 接线3.1 进线嘴连接紧固

44、，密封良好，并应符合下列规定： a.密封圈材质须用邵尔硬度为4555度的橡胶制造，并按规定进行老化处理。 b.接线后紧固件的紧固程度以抽拉不窜动为合格。线嘴压紧应有余量，线嘴与密封圈之间应加金属垫圈。压叠式线嘴压紧电缆后的压扁量不超过电缆直径的10。 c.密封圈内径与电缆外经差应小于1mm；密封圈外径与进线装置内径差应符合表414的规定；密封圈宽度应大于电缆外经的0.7倍，但必须大于10mm；厚度应大于电缆外经的0.3倍，但必须大于4mm(70mm的橡套电缆例外)。密封圈无破损，不得割开使用。电缆与密封圈之间不得包扎其他物品。 d.低压隔爆开关引入铠装电缆时，密封圈应全部套在电缆铅皮上。表4-

45、1-4密封圈外径与进线装置内径间隙 mm密封圈外径D密封圈外径与进线装置内径间隙D2020D6060D1.01.52.0e.电缆护套（铅皮）穿入进线嘴长度一般为515mm。如电缆粗穿不进时，可将穿入部分锉细（但护套与密封圈结合部位不得锉细）。 f.低压隔爆开关空间得接线嘴应用密封圈及厚度不小于2mm得钢垫板封堵压紧。其紧固程度：螺旋线嘴用手拧紧为合格；压叠式线嘴用手晃不动为合格。钢垫板应置于密封圈得外边，其直径与进线装置内径差应符合表4-1-4得规定。高压隔爆开关空间得接线嘴应用与线嘴法兰厚度、直径相符的钢垫板堵封压紧，其隔爆结合面得间隙应符合表4-1-1得规定。 g.高压隔爆开关接线盒引入铠

46、装电缆后，应用绝缘相交灌至电缆三叉以上。 h.凡不符合上述规定之一者，即为失爆，不得评为完好设备。3.2 接线装置齐全、完整、紧固，导电良好，并符合下列要求： a.绝缘座完整无裂纹； b.接线螺栓和螺母的螺纹无损伤，无放电痕迹，接线零件齐全，有卡爪、弹簧垫、背帽等； c.接线整齐，无毛刺，卡爪不压绝缘胶皮或其他绝缘物，也不得压或接触屏蔽层； d.接线盒内导线的电气间隙和爬电距离，应符合GB3836.383爆炸性环境用防暴电气设备增安型电器设备“e”的规定； e.隔爆开关电源、负荷引入装置，不得颠倒使用。3.3 固定电气设备接线应符合下列要求： a.设备引入（出）线的终端线头，应用线鼻子或过渡接

47、头接线； b.导线连接牢固可靠，接头温度不得超过导线温度。 3.4 电缆的连接除应符合煤矿安全规程第449条的规定外，并应符合下列要求： a 电缆芯线的连接严禁绑扎，应采用压接或焊接。连接后的接头电阻不应大于同长度芯线电阻的1.1倍，其抗拉强度不应小于原芯线的80。不同材质芯线的连接应采用过渡接头，其过渡接头电阻值不应大于同长度芯线电阻值的1.3倍； b 高、低压铠装电缆终端应灌注绝缘材料，户内可采用环氧树脂干封。中间接线盒应灌注绝缘胶。4、 安全供电4.1 高、低压电气设备的短路、漏电、接地等保护装置，必须符合煤矿安全规程、矿井保护接地装置的安全、检查、测定工作细则、煤矿井下检漏继电器安装、

48、运行、维护与检修细则和矿井低压电网短路保护装置的整定细则的规定。 4.2 短路保护计算整定合格，动作灵敏可靠。 4.3 漏电保护装置使用合格。4.4 接地装置 4.4.1接地螺栓符合下列标准：a电气设备的金属外壳和铠装电缆接线盒的外接地螺栓应齐全完整，并标志“”符号（运行中移动的采掘机械设备除外）。 b电气设备接线盒应设有内接地螺栓，并标志“”符号（电机车上的电气设备及电压36V以下的电气设备除外）。 c 外接地螺栓直径 容量小于或等于5KW的不小于M8； 容量大于5KW至10KW不小于M10； 容量大于10KW的不小于M12； 通讯、信号、按钮、照明灯等小型设备不小于M6。 d 接地螺栓应进

49、行电镀防锈处理。4.4.2 接地线符合下列规定： a 接主接地极的接地母线，其截面积应不小于: 镀锌铁线 100 mm 扁 钢 254 mm 铜 线 50 mm b 电气设备外壳同接地母线或局部接地极的连线盒电缆接线盒两端的铠装、铅皮的连接接地线，其截面积应不小于： 铜 线 25 mm 扁 钢 50 mm（厚度不小于4mm） 镀锌铁线 25 mm4.4.3 接地电阻不得大于下列数值：a 100KVA以上（低压中性点直接接地系统）4；b 100KVA以上变压器供电线路重复接地10；c 100KVA以下变压器10；d 100KVA以下变压器供电线路重复接地30；e 高、低压电气设备联合接地4；f 电流、电压互感器二次线圈10；g 高压线路的保护网或保护线；h 井下设备2；i 井下手持移动电气设备1。4.5 设备闭锁装置齐全可靠。4.6 井下供电应符合煤矿安全规程第470条的规定，即做到“三无、四有、两全、三全、三坚