金属工艺学考试资料及答案

1、什么是熔模铸造？试述其大致工艺过程。

(P169)答：熔模铸造是用易熔材料制成模样，然后在模样上涂耐火材料，经硬化后，再将模样熔化，排出型外，获得无分型面铸型，浇注即可获得铸件。

因为熔模广泛采用蜡质材料来制造，故这种方法也称失蜡铸造。

它是发展较快的一种精密铸造方法。

工艺过程：1、压型制造 2、蜡模制造 3、蜡模组装4、结壳5、脱蜡 6、焙烧、浇注 7、落沙和清理。

2、与自由锻相比，模锻具有哪些优点？(P185)答：与自由锻相比,模锻的优点：锻件的形状和尺寸比较精确，机械加工余量较小，节省加工工时，材料利用率高；可以锻制形状较为复杂的锻件；生产率较高；操作简单，劳动强度低，对工人技术水平要求不高，易于实现机械化；锻件内流线分布更为合理，力学性能高。

3、用φ50冲孔模具来生产φ50落料件能否保证冲压件的精度？为什么？P193答：不能。

落料和冲孔时，首先使金属发生弯曲，然后由于凸模和凹模刃口的作用，使坯料在与切口接触处开始出现裂纹，随着凸模继续往下压，上下两处裂纹扩展连在一起，使坯料分离。

为了使成品边缘光滑，凸模刃口必须锋利，凸凹模间隙要适当均匀。

而用φ50冲孔模具来生产φ50落料件没有间隙了。

影响断面质量，模具寿命以及成品的尺寸精度。

4、用φ250×1.5板料能否一次拉深直径为φ50的拉深件？应采取哪些措施才能保证正常生产？P194答：不能，因为一次性拉伸，变形量过大，容易出现拉穿现象。

为了避免拉穿，应分几次进行拉深，逐渐增加工件的深度，减小工件的直径，即所谓多次拉深。

5、解释应力与应变的概念答：单位面积上所承受的附加内力称为应力，当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变6、说明晶粒粗细对力学性能的影响。

P28答：细晶粒的金属不仅仅强度较高，而且塑性及韧性也较好。

因为晶粒越细，一定体积的晶粒数目越多，在同样变形条件下，变形量分散在更多的晶粒内进行，使各晶粒的变形也比较均匀而不致产生过分的应力集中现象。

此外，晶粒越细，晶界就越多，越曲折，越不利于裂纹的传播，从而使其在断裂前能承受较大的塑性变形，表现出较高的塑性和韧性。

7、何谓退火和正火？两者的特点和用途有什么不同？P53答：退火是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

（退火主要用于铸、锻、焊毛坯或半成品零件，作为预备热处理。

退货后获得珠光体型组织。

退火的主要目的：软化钢材以利于切削加工；消除内应力以防止工件变形；细化晶粒，改善组织，为零件的最终热处理做准备。

）正火是将钢加热到Ac3（或Accm）以上30到50摄氏度，保持适当时间，出炉后在空气中冷却的热处理工艺。

正火与退火的主要差别：前者冷却冷却速度快，得到的组织比较细小，强度和硬度也稍高些。

（正火主要应用：1、对力学性能要求不高的结构、零件，可用正火作为最终热处理，以提高其强度硬度和韧性。

2、对低、中碳钢，可用正火作为预备热处理，以调整硬度，改善切削加工性。

3、对过共析钢，正火可抑制渗碳体网的形成，为球化退火做好组织准备。

与退火相比，正火的生产周期短，节约能量，而且操作简便。

生产中常优先采用正火工艺。

）8、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？P151答：优点：生产成本低，工艺灵活性大，几乎不受零件尺寸及形状结构复杂程度的限制。

常用的液态成形方法：铸造9、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？答：铸造凝固方式有顺序凝固、同时凝固。

顺序凝固使铸件远离冒口的部位先凝固，然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身凝固。

使缩孔产生在冒口内，，获得完好的致密逐渐。

同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，铸件在整个凝固过程中各部分温差较小，不易产生铸造应力。

同时凝固原则的缺点：容易使铸件中心出现缩松，影响铸件的致密性。

10、灰口铸铁和白口铸铁在组织和性能上有何区别？灰口铸铁：含碳量较高（2.7%～4.0%），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。

熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。

用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。

白口铸铁：碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。

凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。

硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。

多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。

11、何谓金属冷变形和热变形？答：金属在再结晶温度以下的塑性变形加工过程称为冷变形加工。

如切削加工、冷轧。

金属在的再结晶温度以上的塑性变形加工过程称为热变形加工。

常见加工方法有锻造和型材的热弯、热压、热拉成型。

12、板料冲压有何生产特点？对原材料供应有什么要求？答：板料冲压有下列特点：1、可冲压出形状复杂的零件，废料较少，材料利用率高。

2.冲压尺寸精度高，表面粗糙度低，互换性能好。

3、可获得强度高、刚性好、质量轻的冲压件。

4、冲压操作简单，工艺过程便于实现机械化、自动化，生产效率高；但冲模制造复杂，要求高。

因此，这种工艺方法用于大批量生产时才能冲压产品成本降低。

要求：板料冲压所用的原材料通常是塑性较好的低碳非合金钢、塑性高的合金钢、铜合金、铝合金等的薄料板、条带料。

13、说明落料前合理排样的经济意义和排样方法。

P193答：合理排样可以减少废料，节省金属材料。

无接边的排样方法可最大限度地减少金属废料，但冲件的质量不高，所以通常都采用接边的排样法。

14、何谓焊接热影响区？各区段对焊接接头性能有何影响？ P203答：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域，称为焊接热影响区。

影响：1、过热区焊接时加热到1100℃以上至固相线温度的区域，由于加热温度高内奥氏体晶粒严重长大，冷却后得到晶粒粗大的过热组织，塑性和韧度明显下降。

过热区是热影响区中性能最差的部位焊接刚度过大的结构时容易在此区产生裂纹2、正火区最高加热温度从Ac3至1100℃的区域。

金属发生重结晶，焊后冷却得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，正火区的性能优于母材。

3、部分相变区加热温度在Ac1～Ac3温度区域。

因为只有部分组织转变为奥氏体，部分铁素体来不及发生转变，故称部分相变区。

冷却后晶粒大小不匀，因此，力学性能也较差。

15、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？ P213 答：焊接时，由于焊接接头局部不均匀加热，金属冷却后沿焊缝纵向收缩时，受到焊件低温部分阻碍，使焊缝及其附近区域纵向受拉应力，远离焊缝区域受压应力。

如果在整个焊接过程中焊件能够自由收缩，则焊后焊件变形较大，而应力较小；反之，如果焊件厚度或刚性较大，不能自由收缩，则焊后焊件变形较小，而应力较大。

减小或消除焊接应力方式：1、反变形法；2、加裕量法；3、刚性固定法；4、合理安排焊接次序；5、强制冷却法；6、焊前预热，焊后处理。

焊接变形的矫正：1、机械矫正法；2、火焰矫正法。

16、什么叫金属的力学性能？常用的金属力学性能有哪些？P4答：金属的力学性能是指在力的作用下，所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能。

常用的有强度、塑性、硬度、冲击吸收功、疲劳极限和断裂韧度等。

17、车刀的角度有哪些？ P252答：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。

18、普通车床的组成部分有哪些？答：普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、变速箱、刀架、尾座、顶尖、跟刀架、三爪自定心卡盘、中心架、光杠、丝杠和车身。

19、车外圆分粗、精车的目的是什么？P271答：外圆表面粗车的目的是去掉零件的大部分加工余量，削除毛坯制造的形状及位置误差，为后续加工做好准备。

外圆表面精车多作为表面加工的最终加工工序，21、试述积屑瘤的形成及其影响？P255答：切削塑性金属时，在一定的切削条件下，随着切削和刀具前刀面温度的提高，压力的增大，摩擦阻力增大，使切削刃处的切屑底层流速降低，当摩擦阻力超过这层金属与切屑本身分子之间的结合力时，这部分金属便粘附在切削刃附近，形成楔形的积屑瘤。

影响：积屑瘤经过强烈的塑性变形而被硬化，其硬度很高，可代替切削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。

同时积屑瘤增大了刀具实际工作前角，使切削轻快、因此粗加工时可利用积屑瘤，但是积屑瘤是不稳定的，不断产生和脱落，其顶端伸出切削刃以外，使背吃刀量不断变化，影响尺寸精度，并导致切削力变化，引起震动。

另外，积屑瘤使表面粗糙度增大，所以，精加工时应避免产生积屑瘤。

22、常用螺纹加工的方法有那些？答：1、车削螺纹；2、铣削螺纹；3、搓制螺纹；4磨削螺纹。

23、什么是特种加工，有什么特点？答：特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。

特点：1、加工范围不受材料物理、机械性能的限制，[1]能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料。

(2)易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件。

(3)易获得良好的表面质量，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小。

(4)各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广应用。

24何为生产过程、工艺过程、工序？P301生产过程是指从原材料进厂到产品出厂相互关联的劳动过程的总和。

工艺过程是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置关系及性质，使其成为成品或半成品的过程。

工序是指一个人（或一组人）对同一个（或几个）在同一个工作地（设备）进行连续加工的那部分工艺过程。

25、何为工件的六点定位原理？加工时，工件是否要完全定位？P304答：工件可以近似的看成是自由刚体，要想使工件的位置完全确定下来，就要限制工件的六个自由度。

工件的自由度完全被限制就是工件的六点定位原则。

工件定位时，不能有有影响尺寸精度和位置精度的移动或转动。

因此，为了保证加工精度，凡是工件在某个方向上的自由度影响着尺寸精度和位置精度，那么这个方向上的自由度就要被限制，而不影响加工精度的自由度就不必限制。

26、何为基准？根据作用的不同，基准分为哪几种？P306答：基准是指确定零件上其他点、线、面尺寸所依据的点、线、面。

在零件设计时，要确定各表面间的相互位置就必须选定一个基准，作为尺寸标注的起点。

在工件加工过程中定位时，所依据的工件的某个表面也是基准。

工件在度量时，作为起点的表面也是基准。

基准按照其功能不同分为设计基准、工艺基准两大类，工艺基准又分为定位基准、度量基准与装配基准。

27、什么是退火？什么是正火？他们的特点和用途有何不同？P53答：退火是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

（退火主要用于铸、锻、焊毛坯或半成品零件，作为预备热处理。