中国矿业大学机械制造工程学成形作业及参考答案

一、思考题.什么叫铸造？为什么铸造在机械生产中得到广泛应用？（1）可生产形状复杂的零件，特别是内腔复杂的零件2）适应性好：各种批量、各种合金、各种大小重量的零件都能生产3）成本低：原材料及设备的成本都低4）节省金属及切削加工工作量。但铸件的机械性能较低，所以铸件主要作为受力不大的机械零件的毛坯的生产方法。.铸件机械性能为何较锻件低？铸件的内部组织粗大，且常存在缩松、气孔、偏析等缺陷。而锻造可以细化晶粒；压合铸锭中的气孔、缩松等缺陷；可以减轻或消除铸锭中的成分偏析。3.铸造工艺图包括哪些内容？浇注位置、分型面、加工余量、拔模斜度、、不铸的孔、槽、型芯的结构个数、芯头结构、尺寸、浇冒口等.典型的浇注系统由哪几部分组成？（？外浇口、直浇口、横浇口、内浇口、出气孔）。冒口的作用是什么？（补缩）.何谓合金的流动性，（熔融金属本身的流动能力。）影响的因素有哪些？（.合金种类、化学成分、浇注温度）合金流动性不足时，铸件容易产生哪些缺陷？冷隔、浇不足.何谓合金的收缩？（熔融金属在铸型中凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象）影响收缩的因素有哪些？（1）化学成分2）浇注温度3）铸件结构4）铸型条件.何谓铸造内应力，其分布规律如何？（厚臂处承受拉应力，薄臂处承受压应力）.根据组织特征划分，常用的铸铁有几种？（白口铁，灰铁，球铁，可铁）各自性能特点如何？.为什么说铸铁是脆性材料？（延伸率＜0.5%）可锻铸铁可以锻造吗？（不）.铸钢的铸造性能如何？（a.钢水流动性差b.收缩大、应力裂纹缩松缩孔倾向大c熔点高。什么场合宜使用铸钢？（受力较大且形状复杂的零件）.生产铸铁件，（冲天炉）铸钢件（电弧炉感应电炉）和有色金属铸件（地竭炉）所用的熔炉有哪些？.名词解释浇注位置：浇注时，铸件在铸型中所处的位置分型面：分开的铸型的接触面二、判断题（正确的打，，错误的打X）.当过热度相同时，亚共晶铸铁的流动性随含碳量的增多而提高。（，）.灰铁具有良好的减振性、耐磨性和导热性，是制造床身、壳体、导轨、衬套、内燃机缸体、缸盖、活塞环的好材料。（，）.熔模铸造不需分型面。（V）.铸钢常用熔炉为电弧炉及感应电炉。（V）.可锻铸铁可以进行锻造。（X）TOC\o"1-5"\h\z.为了获得铸件内腔，不论砂型铸造、金属型铸造、离心铸造均需使用型芯.（X）.由于流动性差，铸钢件必须采用大尺寸冒口。（X）.选择浇注位置时，应使零彳的重要工作面朝上。（X）三、选择题.冷却速度对各种铸铁的组织、性能均有影响，其中对（）影响极小，所以，它适于生产厚壁或壁厚不均匀的大型铸件。A.灰铁B,可铁C.球铁D.孕育铸铁.HT100、KTH300—06、QT400—18的机械性能各不相同，主要原因是它们的（）不同。A.基体组织B.碳的存在形式C.石墨形态D.铸造性能.灰铸铁、球墨铸铁、铸钢三者的铸造性能优劣顺序为（）。A.ZG>QT>HTB.HT>QT>ZGC.HT>ZG>QT

QT>ZG>HTZG>HT>QTZQ=QT=HT（注：符号“>”表示“优于”或“高于”；符号表示相同）。4.从图4—1所示灰铸铁件上的不同部位切取QT>ZG>HTZG>HT>QTZQ=QT=HT（注：符号“>”表示“优于”或“高于”；符号表示相同）。4.从图4—1所示灰铸铁件上的不同部位切取1、2、3号标准拉力试棒。经测试后，三者的抗拉强度应符合（）。Rm3>Rm2>RmiRmi>Rm2>Rm3Rmi>Rm2<Rm3Rmi=Rm2=Rm3图4—15.灰铸铁、球墨铸铁、铸钢三者的塑韧性高低的顺序为（）A.ZG>QT>HTB.HT>QT>ZGC.HT>ZG>QTD.QT>ZG>HTE.ZG>HT>QTF.ZQ=QT=HT四、试从下列几个方面定性比较灰铁、可铁、球铁与铸钢。合金不恢含碳量组织机械性能铸造性能灰铸铁2钢的基体+片状石墨4最差1最好球墨铸铁1最局钢的基体+球状石墨22可锻铸铁3钢的基体+团状石墨33铸钢4最低F+P1最好4最差五、填空题.机器造型均采用模板进行两箱造型,即只允许一个分型面。.合金的铸造性能是指合金在铸造过程中所表现出来的流动性和收缩性。.液体合金的流动性是指液体金属本身的流动能力,液体合金流动性不足，铸件易产生浇不足和冷隔等铸造缺陷。.影响液体合金流动性的主要因素为浇注温度及合金的成分。.铸造合金的收缩由液态收缩、凝固收缩和固态收缩—三阶段组成。其中—液

态收缩、凝固收缩—是铸件产生缩孔、缩松的基本原因；固态收缩则是铸件产生铸造内应力、变形及裂纹的基本原因。6,铸造内应力分布的规律是铸件厚壁处承受拉应力，薄壁处承受压应力;铸件变形的规律是厚壁处内凹，薄壁处外凸。7,可锻铸铁主要用于制造用于生产形状复杂的薄壁受力小件。8,球铁中球状石墨的形成时刻是液体金属结晶时、可铁中的团絮状石墨的形成时刻是固态石墨化退火时。9,铸铜与铸铝的熔炼特点是易吸气、易氧化。10.在设计铸件结构时，凡是垂直于分型面的不加工表面应具有结构斜度六、填空比较下面几种铸造方法:"、”-、一铸造方法比较项目砂型铸造金属型铸造压力铸造熔模铸造适用金属不限低熔点的有色金属低熔点的有色金属难加工的金属为主铸件精度及表面质量3212适用批量不限批量大批量不限七、图4-2所示铸件各有两种结构方案。试分析哪种结构较为合理？为什么?b空心球e图4—2a壁厚不均匀，壁厚不均匀，铸件容易产生缩孔缩松应力裂纹等缺陷b空心球没有出砂孔、型芯无法布置芯头c便于分型，d便于出砂e避免大平面，大平面容易产生夹砂缺陷。一、思考题.何谓塑Tt变形（不可逆的变形）?塑性变形的实质是什么？（晶内滑移的基础上，晶粒间产生了相互转动和滑动）.什么叫加工硬化？（随着塑性变形量的增加，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象称为加工硬化）加工硬化对金属组织及机械性能的影响如彳^?（强硬度增加，塑韧性下降）.何谓锻造比？（表示金属变形程度的参数）说明锻造比对于金属组织和机械性能的影响。.纤维组织是如何形成的？（随塑性变形量增加，原来的等轴晶沿变形方向逐渐伸长，当变形量很大时，晶粒被拉成纤维状，再结晶后成为细小等轴晶，这种组织称为纤维组织）它对机械性能有何影响？（各向异性）能否消除纤维组织？（不能）5.名词解释再结晶冷变形后的金属，加热到一定温度，破碎的晶粒重新转变为无畸变的等轴晶粒的过程重结晶即同素异品转变6板料冲压有哪些特点？生产效率高；.成本低；.制品重量轻、刚度和强度高.表面质量好、尺寸精度高.；形状可十分复杂；.操作方便，易实现机械化和自动化等优点；.但冲模的结构复杂，制造周期长成本高.；冷冲压只适合于大批量生产。7.影响可锻性的因素是什么？材料的本质和变形条件二大类材料的本质包括成分和组织。如钢的含碳量越高可锻性越差；钢的组织中单相固溶体最好。变形条件包括变形温度、变形速度、应力状态三个方面。变形温度越高，一般可锻性越好；变形速度较低时，随变形速度的提高，可锻性下降；当变形速度足够高时，可锻性随变形速度的提高而变好。三向应力中，压应力越多，变形抗力越大、塑性越好；三向应力中拉应力越大，变形抗力越小，塑性越差8同是45钢，为什么锻件比铸件机械性能高？2.同是45钢，为什么锻件比铸件机械性能高？铸件内部常存在有气孔、缩松、缩孔、裂纹等缺陷，而且铸件内部组织粗大，成分不均匀。而锻造压合了钢材内部的气孔、缩松、裂纹、细化了晶粒、均匀了成分，减轻了偏析。二、填空.金属材料的冷热变形是以再结晶温度为界限的。.金属材料在冷变形下会发生加工硬化现象，强硬度增加，塑韧性下降。.在热变形中金属同时进行着两个过程，但往往加工硬化随时被再结晶过程所消除。.金属材料的可锻性常由变形抗力和塑性两个指标综合衡量,可锻性决定于金属的性质及变形条件条件两个因素。.压力加工的主要生产方法有自由锻模锻冲压轧制拉拔挤压六种。.板料冲压工序分为分离工序和变形工序两大类。.冲裁工序中，冲下部分为工件（成品），周边为废料时称为落料工序,相反时称为冲孔工序。.拉深系数m是指拉深后的工件直径与拉深前坯料直径的比值。m值越小，则变形程度越大。在多次拉深中，因考虑材料产生加工硬化，往往要插入中间再结晶退火工序。0.合理利用纤维组织应遵守两个基本原则，纤维方向应与零件轮廓相符合而不被切断；使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致,最大_切应力与纤维方向垂直。.单晶体塑性变形的实质是晶内的滑移。.拉深时，可能产生拉穿和起皱两种缺陷。.板料弯曲时，如果弯曲圆角半径过小,会出现弯裂。14.板料冲压中的落料工序和拉伸工序的上、下模形状相似。但由于凸凹模间隙不同和凸凹模的圆角半径不同这两种因素,使之获得截然不同的工艺效果。.一般在多次拉深中，应安排再结晶退火工序。以改善由于冷变形而产生的加工硬化现象,否则，则易产生拉穿和起皱。.板料弯曲时，其纤维方向应与弯曲线垂直，否则易发生弯裂。.常用自由锻设备为锻锤及压力机。.常用冲压设备为剪床及冲床。三、选择题.纤维组织使材料的机械性能呈现方向性，沿纤维方向,垂直于纤维方向（）。A.抗拉强度最高B.抗剪强度最高C.疲劳强度最高D,屈服强度最高.为了简化锻件，将小孔、凹档、小台阶等不予锻出而添加的那部分金属，称为（）。A.余量B,收缩量C.敷料D.料头.对于带通孔模锻件，模锻时不可能冲穿。终锻后孔内留下一薄层金属，称为（）。A.飞边B.毛刺C.冲孔料芯D.冲孔连皮.终锻模膛形状与锻件相适应，但尺寸比锻件放大了一个（）。A,冷却收缩量B,加工余量C.氧化皮量D,飞边量.锻模沿分模面设置飞边槽，主要作用是（）0A.便于取出锻件B.便于金属充满模膛和排出多余金属C.节约材料D.节约能量.碳素钢之所以可以锻造，是由于它在高温时处于塑性好，变形抗力小的（）组织。A.铁素体B,珠光体C.奥氏体D.渗碳体.硬币的制造方法为（）。A.砂型铸造B.模锻C.切削加工D.冲压.凡具有一定塑性的金属才能用压力加工方法成形，得到所需要的产品。如（）就不能采用压力加工方法成形。A.灰铸铁B.低碳钢C,铝合金D.铜合金.某种合金的塑性较低，但又要用压力加工方法成形。此时，以选用（）方法的成形效果最好。A.轧制B.挤压C.拉拔D.自由锻造.用直径6.5mm的Q235线材制成直径2mm的钢丝，需要多次冷拔，为使冷拔能顺利进行，通常应（）。A.增加润滑B,使用有利于变形的模具C.进行工序间再结晶退火D,降低变形速度.对同一种金属用不同方式进行压力加工，其中（）时，变形抗力最大。A.自由锻造B.轧制C.拉拔D.挤压.有一批大型锻件，因晶粒粗大，不符合质量要求。经技术人员分析，产生问题的原因是（）。A.始锻温度过高B,终锻温度过高C.始锻温度过低D.终锻温度过低.用钢锭锻造锻件，为了能够充分打碎铸态晶粒，获得优良的机械性能，其锻造比应选（）。A.1~1.2B,1.2~1.5C,1.5~2.0D,2.0~5.0TOC\o"1-5"\h\z.用下列方法生产钢齿轮时，使用寿命最长，强度最好的为（）。A.精密铸造齿轮B.利用厚板切削的齿轮C.模锻的齿轮D,利用圆钢经锻粗后加工的齿轮。.45钢加热后，锻造时呈块状碎裂，完全丧失了可锻性。这是由（）引起的。A.过热B.过烧C.热应力D.氧化E.脱碳.某厂一台空气压缩机中重6kg的曲轴断裂了，因买不到配件，自行制造。锻造车间制坯，选用的设备应该是（）oA.空气锤B,摩擦压力机C.平锻机D,蒸汽一空气模锻锤.辙粗、拔长、冲孔工序部属于（）A.精整工序B.辅助工序C.基本工序.大批量生产外径为50mm、内径为25mm、厚为2mm的垫圈。为保证孔与外圆的同轴度应选用（）。A.简单模B,连续模C,复合模四、填表锻造方法锻件大小锻件复杂程度锻件精度生产率适用批量自由锻不限低低低单件胎模锻中小件中中中中、小批量模锻中小件高高高批量五、判断题（正确的打，，错误的打X）TOC\o"1-5"\h\zV1.金属塑性变形时只产生形状的变化，基本上不发生体积的变化。（）X2.塑性是金属固有的一种属性，它不随压力加工方式的变化而变化。（）V3.冷拔可以提高产品的强度和表面质量。（）X4.金属经热锻并冷却后，锻件内部的晶粒沿变形方向拉长，并产生碎晶。若对该锻件进行再结晶退火，便获得细品组织。（）V5.只有经过冷变形的钢，才会在加热时产生回复与再结晶。没有经过冷变形的钢，即使把它加热到再结晶温度以上，也不会产生再结晶。（）X6.金属的塑性越好，变形抗力越大、金属可锻性越好。反之则差。（）V7.以钢锭为坯料时，选择锻造比是十分重要的；若以轧材（如圆钢）为坯料，选择锻造比则意义不大TOC\o"1-5"\h\z8X.某批锻件经检查。发现由于纤维组织分布不合理而不能应用。若对这批锻件进行适当的热处理，可以使锻件重新得到应用。（）V9.合金钢及部分铜、铝合金塑性较差。为了提高其塑性变形能力，可采用降低变形速度或在三向压力下变形等措施。（）X10.15钢、40钢、T8钢相比，40钢可锻性最好。（）V11.自由锻是单件、小批生产锻件最经济的方法，也是生产重型、大型锻件的唯一方法。因此，自由锻在重型机械制造中具有特别重要的作用。（）X12.绘制自由锻锻件图时，应考虑在零件图上增加敷料、加工余量和锻件公差、也就是说.在零件的所有表面上.都应该给出加工余量和锻件公差。（）V13.自由锻冲孔前，通常需要锻粗，以使冲孔面平整和减少冲孔深度。（），14.胎模锻一般采用自由锻方法制坯、然后再用胎模成形。因此，它在一定程度上兼有自由锻及模锻的特点。（）六、图5-1为自由锻毛坯，请改动其结构不合理之处，使其符合自由锻结构工艺性。

图5-1a自由锻件应避免锥面b:自由锻件应避免复杂的相贯面c：自由锻件应结构简单d：自由锻件难以锻出筋板结构e自由锻件应避免凸台和筋板结构一、思考题.常用的焊接方法有哪些？各有何特点？应用范围如何？.手工电弧焊为什么不能用光焊丝进行焊接？（氧化烧损严重，吸气多）焊条药皮对保证焊缝质量能起什么作用？（保护、脱氧、合金化）.酸性焊条与碱性焊条的特点和应用场合有何不同？酸性焊条：熔渣呈酸性；工艺性能好；力学性能差，成本低，生产率高。用于一般结构件。碱性焊条：熔渣呈碱性；工艺性能差；力学性能好，成本高，生产率低。用于重要结构件。.试比较埋弧焊（质量好，生产率高，用于中等厚度的平直长焊缝的焊接）、CO2气体保护焊（质量一般，生产率高，成本低。可全方位焊接，可焊薄板，用于焊接低碳钢，低合金结构钢）、氮弧焊（质量最高、成本高，可全方位焊接，可焊薄板，用于有色金属和高合金钢的焊接）电阻焊（质量好，生产率高，可焊薄臂结构或中小件）和钎焊的特点和应用范围（1.钎焊接头组织性能变化少，应力、变形小，光洁美观。2.可焊接材料范围广，也可焊异种材料。3.可焊接各种精密、复杂、微型的焊件。钎焊接头强度低，工作温度受到焊料熔点的限制）.产生焊接应力与变形的主要原因是什么？（不均匀的加热）如何消除或减少焊接应力和焊接变形？（预热、缓冷、后热，锤击，反变形，退焊，跳焊等）.焊接接头由哪几部分组成，（焊缝金属、热影响区）它们对焊接接头的力学性能有何影响？1.半熔化区（熔合区）（塑韧性差）2.过热区（塑韧性差）3.正火区（性能好）4.部分相变区（性能基本不变）5.再结晶区.何谓焊接热影响区？低碳钢的热影响区组织有何变化？焊后如何消除热影响区的粗晶和组织不均匀性？（正火）.为什么低碳钢有良好的可焊性？（含碳量低，塑韧性好，不易开裂；不易产生气孔）易淬火钢的可焊性为什么较差？（淬火马氏体的脆性大，易裂）.铸铁的焊接特点如何？（易白口、易开裂、易流失）.铜和铜合金的焊接特点如何？1.铜的导热性很强，2.铜的线胀系数比钢大10%

左右，3.铜在液态时能溶解大量氢，4.铜在液态时和离温时，容易氧化生成Cu2Oo结晶时，Cu2O和Cu形成低熔点共晶体，存在于晶界，易引起热裂纹。5.铜合金中的某些无素很易于氧化或蒸发。.铝和铝合金的焊接特点如何？1.容易氧化2.容易产生气孔3.容易焊穿4.焊接的热裂倾向.有一把硬质合金车刀刀头，因某种原因改铜钎焊为铅钎焊是否可行？若改为手弧焊又是否可行？（不）为什么？（铅焊后工作温度太低；手弧焊开裂）二、为下列两表中的产品选择焊接方法表l序号焊接产品适宜方法1Q235:160X3000X20埋弧焊2角钢、槽钢组成的厂房构架手弧焊3重型机械厚大断面的拼焊电渣焊4减速器箱体的单件生产手弧焊5采煤机截齿上焊接硬质合金刀头硬钎焊序号焊接产品焊接方法1同径圆棒间的对焊对焊，摩擦焊2薄冲压钢板搭接点焊，缝焊3异种金属对接摩擦焊4铝合金的重要结构僦弧焊5铜与钢的焊接钎焊三、用下列五种板料制成容器，请选用最佳焊接方法Q235钢板，厚Q235钢板，厚10mm。20钢板，厚1mm。45钢板，厚5mm。1Crl8Ni9钢板，厚10mm。焊接方法：CO2气体保护焊焊接方法：缝焊焊接方法：CO2气体保护焊焊接方法：僦弧焊5.紫铜板，厚5mm。焊接方法：僦弧焊四、填空.根据焊接的工艺过程特点，焊接方法可以分为熔化焊、压力焊、钎焊三大类。.常见的熔化焊方法有手弧焊、气焊、埋弧焊CO2气体保护焊氮型g、电渣焊。.手弧焊焊条由两部分组成。其中焊芯起导电和填充金属作用,药皮起引弧、保护和脱氧、合金化作用。.金属的可焊性是指被焊金属材料在采用一定的焊接工艺方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。.钢的碳当量越大，其裂纹气孔倾向越大,可焊性越上。.中碳钢焊接时有一定的裂纹倾向，因此常用碱性焊条焊接、并且在焊接前进行预热，焊后进行缓冷。.铸铁可焊性很差，其主要原因是①焊接加热快，冷却快、焊缝易形成白口，②铸件本身强度低，塑性差，易产生裂纹。.手工电焊条药皮中加入钻铁是为了脱氧、合金化。.铜及铜合金常用的焊接方法为气焊、射弧焊、钎焊。.铝及铝合金最好的焊接方法为口弧焊。五、选择题.从焊接质量和经济方面考虑，中等厚度钢板长焊缝一般采（C）;铝合金容器应采用（D）;铸铁（壁薄）的补焊宜采用（B）。A.手工电弧焊B.气焊C.埋弧焊D.氮弧焊E.电渣焊.焊接时一般要对被焊区进行保护，以防止空气的有害影响。如焊接低碳钢时，手弧焊（A）;电渣焊（B）;氮弧焊（C）;闪光对焊（£）;钎焊（D）;埋弧焊（A）。A.采用气渣联合保护B.采用渣保护C.采用气体保护D.采用熔剂保护E.不采取保护措施F.采用真空保护.低碳钢焊接接头的破坏常首先出现在（B）。A.母材B.熔合区或过热区C.正火区D.不完全正火区.电焊条药皮的主要作用之一是（B）oA.防止生锈B.稳定焊接电弧C.增大焊接电流D,降低焊接温度.钎焊的优点之一是（C）。A.加热速度快B.接头强度高C.热影响区小或没有D.焊前和焊后要求清洁不严.采用碱性焊条焊接比采用酸性焊条焊接突出的优点是（C）A.对焊接设备要求不严B.对焊接清洁不敏感C,焊缝抗裂性能好D.焊接效率高，经济性好.焊接时在被焊工件的结合处产生（B）,使分离的工件连为一体。A.机械力B.原子间结合力C.粘结力D.A、B和C.氮弧焊的焊接质量好，但焊接成本高，所以（B）一般不用氮弧焊焊接。A.铝合金结构B.低碳钢结构C.耐热钢结构D.不锈钢结构.钎焊按（C）分为软钎焊和硬钎焊两大类。A.接头强度B,接头硬度C.钎料熔点D.钎料硬度.热影响区使焊接接头（C）。A.强度增加B.弹性增加C.脆性增加D.塑性增加.对于重要结构，承受冲击载荷或在低温下工作的结构，焊接时应选用碱性焊条，原因是（D）。A.焊缝含氢量低B,焊缝金属韧性高C.焊缝金属抗裂性好D.A、B和C.如图6-1所示，厚板，开X型坡口多层焊，为减焊接变形，合理的焊接顺序为（D）。A.abcdA.abcd图6-1六、判断题（正确的打，，错误的打x）焊接电弧与电焊的氧一乙烘火焰一样，都是气体燃烧现象，不同的是前者燃烧更激烈，热量更集中，温度更高。（X））在熔化焊焊接接头中，热影响区是不可避免的，但不同焊接方法的热影响区总宽度是不同的。（，）电弧焊的熔池体积小，冷却速度快，在很短时间内就凝固成焊缝。因此,电弧周围的空气对焊缝质量影响不大。（x）对于焊接变形，一般可以用两种方法进行矫正。如果材料的塑性好，可