金属工艺设计课后题

材料成形工艺基础1.铸件的凝固方式和各自特点(1)逐层凝固方式。

恒温下结晶的纯金属或共晶合金，在铸件凝固过程中其截面上的凝固区域宽度等于0，固液两相界面清楚。

随着温度的下降，固体层不断加厚，逐步达到铸件中心。

如果合金的结晶温度范围很小，或截面温度梯度很大，铸件截面的凝固区域则很窄，也属于逐层凝固方式。

(2)糊状凝固方式。

如果铸件截面温度场较平坦，或合金的结晶温度范围很宽，铸件凝固的某一段时间内，其凝固区域里既有已结晶的晶体，也有未凝固的液体。

(3)中间凝固方式。

如果合金的结晶温度范围较窄，或者铸件截面的温度梯度较大，铸件截面上凝固区域介于前两者之间。

2.铸件的凝固方式和凝固原则有何不同？何谓顺序凝固原则和同时凝固原则？各适合用于什么合金和铸件结构条件？（1）逐层凝固是指铸件某一截面上，铸件的凝固从表层逐渐向中心发展，直至中心最后凝固：而顺序凝固则是指从铸件的薄壁到厚壁再到冒口的有次序地凝固。

同样，也不要把糊状凝固与同时凝固相混淆。

（2）顺序凝固原则：是指采用各种措施保证铸件结构上各部分，按照远离冒口的部分最先凝固，然后是靠近冒口的部分，最后才是冒口本身凝固的次序进行。

主要适用于必须补缩的场合，如铝青铜，铝硅合金和铸钢件等。

同时凝固原则：是采取工艺措施保证铸件结构上各部分之间没有温差或温差尽量小，使各部分几乎同时凝固。

适用于收缩较小的普通灰铸铁和球墨铸铁。

5.缩孔和缩松是怎样形成的？如何防止铸件中产生缩孔和缩松？答：缩孔：缩孔产生的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩值远大于固态收缩值，缩孔形成的条件是金属恒温或很小的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固方式进行凝固缩松:缩松和形成缩孔原因相同，但形成条件不同，他主要出现在结晶温度范围宽.呈糊状凝固方式的合金中，或铸件厚壁中。

防止：缩孔和缩松的数量可以相互转化。

1制定正确的铸造工艺（1）合理确定内浇口位置及浇注工艺。

采用高温慢浇可加强顺序凝固，有利于补缩，以消除缩孔（2）合理应用冒口，冷铁等工艺措施。

用铸铁，钢和铜制成冷铁2符合顺序凝固原则，并最后凝固的地方安置冒口，使缩孔移至冒口中。

8.铸件产生热裂和冷裂的原因是什么？如何防止铸件产生裂纹？热裂形成原因：1铸件的凝固方式。

宽凝固温度范围呈糊状凝固方式的合金最容易产生热裂。

随着凝固温度范围的变小，合金的热裂倾向变小，恒温凝固的共晶合金最不容易形成热裂。

2凝固时期受到阻碍，得看收缩受到阻碍的大小即铸件凝固区域固相晶粒骨架开始线收缩后受到外部和内部阻碍造成足够大的应力，则会导致热裂的产生。

防止：防止热裂的方法是使铸件结构合理，壁厚均匀，避免热节；改善铸型和型芯的退让性，减小浇.冒口对铸件收缩的机械阻碍；减少合金中有害杂质含量，可提高合金高温强度。

冷裂形成原因：冷裂是铸件处于弹性状态即在低温时形成的裂纹。

冷裂往往出现在铸件受拉应力部位，特别是有应力集中的地方。

防止冷裂的方法是尽量减少铸造应力，防止带轮冷裂的措施：1把内浇口开在薄点的轮辐处，以实现同时凝固；2较早打箱，以去除铸型对收缩的阻碍，打箱后立即用砂子埋好铸件，使其缓慢冷却；3修改结构，加大连接圆角，以增加强度和减少应力集中。

14.何谓锻造比？锻造比如何计算？锻造塑性变形度常用锻造前后金属坯料的横截面积比值或长度（或高度）比值来表示，这种比例关系称为锻造比。

拔长锻造比用金属坯料拔长前的横截面积与拔长后的横截面积之比或拔长后的长度与拔长前的长度之比鐓粗锻造比用金属坯料鐓粗后的横截面积与鐓粗前的横截面积之比或鐓粗前高度与鐓粗后高度之比来表示。

应根据金属材料的种类和锻件尺寸及所需性能。

锻造工序等多方面因素进行锻造比的选择19.熔焊焊接接头由哪几部分组成？其中力学性能差的薄弱区域在哪里？为什么？按组织性能变化特征不同，其热影响区可以分为过热区。

正火区和部分相变区。

冷变形金属焊接时还可能出现再结晶区等。

过热区最薄弱正火区最不薄弱。

过热区焊接加热时奥氏体晶粒发生长大现象并形成粗大的魏氏组织使过热区的塑性和韧性严重下降，尤其是冲击韧度降低更为显著，所以成为薄弱区域22.影响焊接接头性能的因素有哪些？影响焊接接头组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接接头形式和坡口等。

25.什么叫碳当量？碳当量如何计算？有何用处？将钢中的合金元素（包括碳）的质量分数，按其对焊接性的影响程度换算成碳的相当质量分数，其总和称为碳当量，用符号CE表示。

碳钢和低合金高强钢碳当量计算公式为C E=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15式中的化学元素符号表示该元素在钢材中的质量分数。

碳当量法是一种能根据钢材的化学成分粗略的估计其焊接性好坏的间接评估法。

塑性成形1.自由锻造工艺规程包括哪些主要内容？绘制自由锻锻件图应主要考虑哪些因素？答：自由锻工艺规程是锻造生产的依据，它包括绘制锻件图，确定变形工艺，计算坯料质量及尺寸，选择锻造设备和工具，确定锻造温度范围和加热、冷却及热处理规范，提出锻件技术要求及验收要求，填写工艺卡等。

考虑加工余量、锻造公差和余块，并结合自由锻工艺特点绘制而成的。

6.凸、凹模间隙对冲裁件断面质量和尺寸精度以及摸具寿命有何影响？如何确定合理冲裁间隙？答：间隙过小，上下剪裂纹向外错开，在冲裁件断面上会形成毛刺和叠层；间隙过大，材料中拉应力增大，塑性变形阶段过早结束，裂纹向里错开，不仅光亮带小，毛刺和剪裂带均较大。

冲裁间隙越小，不但凸、凹摸刃口磨损加剧，摸具寿命减小，也会使冲裁力增大。

当冲裁间隙合理时，上下剪裂纹基本重合，获得工件断面较光洁，毛刺最小。

7.冲裁模与拉深模的结构有何不同？为什么？答：冲裁模一般包括：上模板、下模板、刃板冲头、卸料板、导向装置。

部分冲裁模还包括固定板、垫板。

拉深模一般包括：凹模型、凸模型、压边圈，退料装置、导向装置。

原因：生产要求不同焊接4、焊条型号E4303、E5015各部分的含义是什么？答：E（代表焊条）43（代表熔敷金属抗拉强度不低于43kgf/mm^2）0（“0”“1”适用于全位置焊接，“2”平焊或平角焊，“4”向下立焊）1（第3位和第4位数字组合时代表焊接电流种类和药皮类型）5、酸性焊条和碱性焊条在性能上有何区别？答：从焊缝金属的力学性能考虑，酸性焊条的药皮熔渣氧化性强，合金元素易烧损，焊缝中氢。

硫含量高等，碱性焊条的药皮性能与此相反。

从焊接操作工艺性能考虑，酸性焊条电弧稳定，飞溅小，易脱渣，对油污、水和锈的敏感性小，焊接电流可采用交流或直流，焊接操作工艺性好；碱性焊条稳弧性差，飞溅大，对油污、水和锈的敏感性大，焊接电流一般要求采用直流，焊接烟尘有毒，要求现场通风和防护，焊接操作工艺性较差。

10.电渣焊特点，其应用范围如何？特点：电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热进行焊接的焊接方法。

焊接过程不产生电弧，焊接热源是渣池电阻热。

生产率高，焊缝金属纯净，焊后需要热处理。

应用范围：适用于焊接焊件厚度40mm以上的的结构焊接，一般用于立焊直焊缝，也可以用于焊接环焊缝。

11.电阻焊的主要方法有哪些，各自的特点和应用范围如何？有点焊，缝焊，对焊。

点焊是利用电阻热熔化母材金属形成一个焊点的电阻焊方法，主要用于不要求密封的冲压薄板，钢筋，金属丝网等焊接。

缝焊是利用盘状滚轮电极压紧搭接焊件电极相对运动，配合连续和间断通电，形成缝状焊缝的电阻焊方法，主要用于3mm以下薄板，有密封要求的较规则焊缝，如油箱，小型容器等。

对焊是将焊件装配成对接接头，电阻热加热接头金属，在压力下完成焊接的电阻焊方法，有电阻对焊和闪光对焊两种，主要用于截面简单的棒材和线材。

13.钎焊和熔焊相比有什么区别？举例说明钎焊的应用钎焊与熔焊的主要区别在于，采用比母材熔点低的金属材料作钎料，熔化钎料填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的焊接方法。

钎焊分硬钎焊和软钎焊，硬钎焊适用于焊接刀具，自行车架等。

软钎焊适用于电子产品线路的连接。

14.简述低碳钢的焊接特点，普通低合金钢焊接的主要问题是什么？常用哪些焊接方法？焊接时应采取哪些措施？低碳钢焊接性好，焊接时一般不需要采取特殊工艺措施，用各种焊接方法都能获得优质焊接接头。

问题在于，焊接时热影响区产生淬硬组织倾向较大，易产生裂纹，因此焊前要预热。

常用焊接方法有埋弧焊，二氧化碳保护焊，焊条电弧焊，富氩混合气体保护焊等。

焊接时要使用合适的焊条，焊丝，焊剂成分等要合理，而且焊前需要预热，焊后需要立即回火热处理。

16.铸铁件焊补的主要困难是什么？常用哪些焊接方法？焊接接头易出现裂纹，易出现白口组织，难以机加工，易产生气孔。

焊接工艺分为冷焊法和热焊法，冷焊法使用焊条电弧。

热焊法常用焊条电弧焊和气焊。

切削加工工艺基础3.为什么机械切削加工要划分阶段？是怎样划分的？热处理在其中起何作用？切削加工划分阶段具有如下优点（1）避免毛坯内应力的释放而影响加工精度。

（2）避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精度的影响。

（3）先粗加工一遍，可及时发现毛坯的内在缺陷而决定取舍，以免浪费更多的工时。

（4）可合理使用机床。

（5）便于工艺过程中热处理工序的安排，根据各加工阶段的目的，公差尺寸等级和表面粗糙度Ra值的范围分为粗加工，半精加工，精加工，精密加工，超精密加工.热处理的目的：1、消除应力；2、改善组织；3、提高性能。

5.确定刀具静止参考系的主要坐标平面有哪几个？这些坐标平面在测量刀具的几何角度中各起什么作用？基面，切削平面，正交平面，假定工作平面，背平面。

前角是前刀面与基面间的夹角，在正交平面中测量。

背前角是前刀面与基面间的夹角，在背平面中测量。

后角是主后刀面与切削平面间的夹角，在正交平面中测量。

背后角是主后刀面与切削平面间的夹角，在背平面中测量.主偏角是切削平面与假定工作平面间的夹角，在几面中测量。

（若主切削刃为直线，主偏角就是主切削刃在基面上投影与进给方向的夹角）.副偏角是副切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。

（若副切削刃为直线，副偏角就是副切削刃在基面上投影与进给反方向的夹角）。

刃倾角是主切削刃与基面间的夹角，在切削平面内测量。

6.车床的右偏刀有哪几个主要的标注角度？这些角度在切削加工中各起何作用？前角—主要作用使刃口锋利，影响切削刃的强度。

后角—作用减少刀具与工件之间的摩擦和磨损。

主偏角—影响背向力与进给力的比例以及刀具寿命。

副偏角—减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦，减少切削震动。

刃倾角——影响刀尖的强度，而且影响切屑的流向。

8.磨具的切削加工有何特点？为什么他比较容易达到更高的精度和表面粗糙度？(1)背向磨削力大。

（2）磨削温度高。

（3）表面变形强化和残余应力严重。

磨削过程的实质是切削，刻划和摩擦抛光的综合作用过程。

13.在切削加工中，分析有哪些因素影响零件的加工精度和表面粗糙度。