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