热加工工艺学问题.doc

2什么叫铸件的温度场，何谓凝固方式，铸件有哪三种凝固方式，特点如何 合金液充满型腔后，在凝固和冷却的某瞬间，铸件横断面上的温度分布曲线为铸件的温度场， 铸件的凝固方式（即铸件断面上的凝固特性）主要取决于凝固去的狂度，可以分为以下三种形式：a逐层凝固方式 b糊状凝固方式c中间凝固方式特点有 a,没有凝固区，固相由表面向中心层层发展，金属结晶范围很小，铸件断面的凝固区域很窄 b断面上布满小晶体，将金属液分割开，使合金液的充型和补缩能力变差。C,凝固初期类似于逐层凝固，但其凝固区域较宽，并迅速扩展至铸件中心。 3 何谓合金的充型能力及流动性 二者间有何联系与区别 怎样提高合金的充型能力 液态合金充满型腔，获得星狂完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为充型能力合金的流动性是指合金本身的流动的能力，是影响合金充型能力的内在因素，它主要与合金本身的性质有关 二者的区别在于 充型能力可以认为是考虑铸型及其他工艺因素影响的液态合金的流动性。但在许多请鲁昂下合金是确定的，需要其他方面采取措施提高合金的充型能力为提高合金的充型能力应尽量选用共晶成分合金，或结晶温度范围小的合金；应尽量提高金属液的质量，金属液纯净则所含气体、杂质愈少，充型能力愈好。5 缩孔和缩松是怎么形成的 可采用什么措施防止缩孔 当合金在恒温下或窄温度范围内凝固，铸件壁断面呈逐层凝固方式时易形成缩孔。缩松 主要产生在洁净温度范围较宽的合金和断面温度梯度小的逐渐中。一半出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近，也常分布在缩孔的下方消除缩孔类缺陷的途径主要有下几个方面 a实现顺序凝固，用冒口补缩 b使用铸件实现同时凝固 7何为热应力、机械应力 热应力和机械应力在铸件中的分布规律各如何 何谓残留应力及临时应力？热应力是由于铸件上壁厚不均与的各部位冷却速度和线收缩量不均衡，相互组呀收缩而引起的应力； 机械应力 铸件的固态收缩受到铸型，型芯，浇口，啊冒口等外因的机械阻碍而产生的应力 热应力和机械应力在逐渐中的分布规律 热应力一般是厚壁或冷却慢的部分产生拉应力，薄壁或冷却快的部分形成压应力。机械应力一般都是拉应力，当形成应力的原因一经消除后，应力也随之消失，是一种零时应力 残留应力 热应力在铸件冷却至室温后仍残留在铸件内不同位置叫做残余应力 临时应力物体由于外因(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9减小和消除铸造应力的方法有哪些A基本方法是按同时凝固原则设计铸造工艺，使铸件各部分的温差减小。B 在造型工艺上采取改善铸型、型芯退让性，合理设置浇、冒口系统等措施 ；c 在铸件结构上避免有牵制收缩的结构，应使壁厚均匀，两壁连接处热节小而分散； d 人工时效是最有效的消除应ideas方法，即去应力退火（将铸件加热加到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却，可消除参与营利的50%-85% 一般灰铸铁中小件的加热温度为550-600c 保温时间 3-6h）；10 铸件产生翘曲变形的原因是什么？其变形规律如何，防止和减小铸件变形的措施有哪一些？产生翘曲变形的原因是逐渐各部分的盈利松弛程度不同，表现为不均匀的塑性变形，因而造成铸件翘曲 其变形规律是：厚壁部分表面内凹，薄壁部分表面外凸；对于壁厚均有你的各种铸件，则散热慢的表面内凹，散热快的表面外凸防止或减少铸件变形的措施有：a是铸件均与冷却，尽量减少铸造残留应力b对尺寸精度稳定性要求高的逐渐，嘴常用的方法是人工时效，人工是想的、可放在铸后或初加工以后进行c自然时效是吧铸件放置于室外露天场地几个月至半年以上 ，对防止变形效果良好，对重要的零件可以放在人工、半精加工后进行 d 改进铸件结构，如采用对称截面、空心截面是提高铸件强度的主要途径，可以有效的减小变形 e 在工艺上可采取反变形措施，即在摸样上做出与铸件挠度f相等，方向相反的预变形量，以抵消铸件的变形12铸件产生裂纹的原因是什么，裂纹有哪两种形式？防止裂纹的措施有哪些？当瞬时铸造应力超过金属的强度极限时，铸件便形成裂纹有两种形式：a热裂 b 冷裂 防止裂纹的措施有 ：防止热裂纹的措施是降低有害杂质硫的含量、防止铸造应力、改进铸件结构 ；防止冷裂纹的途径是严格控制合金的熔炼工艺，尽量降低磷及夹杂物含量；改进铸造工艺和铸件结构；尽量减少铸件应力13铸件中的气孔有几种形式？形成原因及防范的方法各是什么？A侵入性气孔 形成原因 砂型和砂芯在浇筑时产生的气体侵入金属液内所形成的气孔 防范措施：减少型砂的水分、砂芯的发气量，增加砂型、砂芯的同期能力及适当提高浇注温度等B 析出性气孔 形成原因 金属液高温熔炼时能溶解大量气体，在凝固过程中气体因溶解度急剧下降而析出，部分留在铸件内形成的气孔 防范措施：首先，减少金属液原始含气量，对炉料、与金属接触的添加剂、浇注用具等应充分烘干；降低铸型水分；熔炼中应进行出气处理等。其次，阻止气体析出，如对铝合金铸件尽量用金属型，以提高铸件的冷却速度 C 反应性气孔 形成原因 金属液与铸型之间发生化学反应而产生的气孔 防范措施：首先应尽量减低金属液的含气量，严格控制合金中氧化性较强元素的含量，如金莲减少球墨铸铁中球化剂（镁、稀土元素）的用量。其次，严格控制铸型的水分，提高其透气性，如湿型中加煤粉以增加还原性气氛等18射压造型、空气冲击造型的紧砂原理及生产特点如何？应用范围如何？射压造型 他采用射砂和高压压实复合紧砂方式，其实红射砂起到快速填砂和预紧实的作用，高压压实则能达到最终的紧实度的要求。 特点 铸件尺寸精度很高，因为造型、起模和合型由同一组导杆精确导向，不易产生错箱；噪声低；垂直分型、不用沙箱，可节省运输设备和占地面积；生产效率高，易于实现自动化。因此，射压造型在中、小铸件的大量生产中已获得广泛的应用。空气冲击造型 它利用压缩空气瞬间膨胀产生极大压力所形成的冲击波直接紧实型砂。 特点 型砂的警示度高切分布均匀，造型机结构简单，生产率高。但砂型顶面的砂层较松，需刮去或惊醒补充压实。 气冲造型用于外形复杂、精度要去高的中、小铸件的大量生产。23 何谓铸件的结构工艺性？从简化铸造工艺角度应对铸件结构有哪些要求？ 铸件的结构工艺性 为了能提高效率，低成本地生产出合格的构件，不仅要采用优质合金，先进的铸造工艺及设备，而且应使铸件的结构符合铸造的工艺要求，易于铸造 要求：铸件的结构在盲足使用要求的前提下，应使铸造工艺流程中各工序炒作简便，效率 ，成本降低，质量易于保证。1 铸件的外形： （1）尽量避免外表面有侧凹； （2）尽量使分裂面为平面； （3）尽量减少分型面的数目； （4）凸台，肋等结构应便于起模； （5）顺着起模方向的非加工表面应有结构斜度，以便于起模； 2 铸件的内腔： （1）尽量少用和不用型芯； （2）应利于型芯的固定和排气； （3）应利于型芯的清除33铸铁有哪几类？他们的基本区别是什么？灰铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁，可锻铸铁1，灰铸铁：碳主要由片状石墨出现的铸铁成为灰铸铁，断口为暗灰色。生产简便，成本较低，具有耐磨减振的性能，易于铸造，是应用最广泛的铸造合金。显微组织由：金属基体（珠光体，铁素体，珠光体加铁素体三种）和石墨片组成。a强度性能较差b减摩性好c减振性好d缺口敏感性小e铸造和切削性能良好（唯一可干式切削的材料）。不能锻造，焊接性能极差。2，可锻铸铁：它是将白口铸铁坯件经长时间高温退火得到的韧性较好的铸铁。由于团絮状石墨对基体的破坏作用减轻，因而它必灰铸铁强度韧性明显提高。3，球墨铸铁：石墨大部或全部成球状的铸铁。有较高的强度和塑性。4，蠕墨铸铁：大部分石墨成蠕虫状的铸铁。蠕虫状的石墨介于片状石墨和球状石墨之间，既有共晶团内石墨相互连接的片状结构，又有头部较圆，类似球墨的形状。它强度较高，壁厚敏感性较小，铸造性能良好，屈强比较高，冲击韧性较高，耐磨。34什么是石墨化？铸铁结晶时石墨化是怎样进行的？结晶后铸铁的显微组织是怎样的？石墨析出的过程称为石墨化 根据FeC合金双重状态图，铸铁的石墨化过程可分为两个阶段： 第一阶段，即液相亚共晶结晶阶段。包括，从过共晶成分的液相中直接结晶出一次石墨，从共晶成分的液相中结晶出奥氏体加石墨，由一次渗碳体和共晶渗碳体在高温退火时分解形成的石墨。 中间阶段，即共晶转变亚共析转变之间阶段。包括从奥氏体中直接析出二次石墨和二次渗碳体在此温度区间分解形成的石墨。 第二阶段，即共析转变阶段。包括共折转变时，形成的共析石墨和共析渗碳体退火时分解形成的石墨结晶后铸铁的显微组织是 样的40 常用球墨铸铁有哪两种？在组织、性能上各有何特点？适用于哪些铸件？A 珠光体球墨铸铁 秋光体球墨铸铁是指基本组织中以珠光体为主，其余为铁素体的球墨铸铁， 它们的特点是抗拉强度很高，特别是屈服点高，而且其屈强比高于45锻钢，这在机械设计中是很重要的力学性能指标之一。它可以代替碳制钢制造某些受较大交变负荷和磨损严重的重要零件（，如曲轴、连杆、凸轮、涡轮、蜗杆及立式车床主轴，）B 铁素体球墨铸铁 铁素体球墨铸铁是指基体中以铁素体为主，其余为珠光体的球墨铸铁， 它们的特点为抗拉强度较低，但塑性及冲击韧性高，主要用于制造受力较大又承受振动、冲击的零件 （如汽车、拖拉机的底盘零件、后桥壳，中、低压阀门，上、下水管道及输气管道等 ）42球墨铸铁和可锻铸铁各需要采用哪几种热处理方法，作用如何？球墨铸铁的成分要求比灰铸铁更严格，为保证它在球化处理后仍能有良好的额铸造性能铁液出炉温度比灰铸铁更高，以补偿球化、孕育处理时铁液温度的损失，一半至少14501470c以上惊醒球化处理 1首先铸出白口铸铁坯件但白口铸铁的铸造性能差，容易产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷，铸造工艺上应注意设置冒口和冷铁，2黑心可锻铸铁需经过 两个阶段的始末化退火。而珠光体可锻铸铁只经过第一极端石墨化，即高温保温后随炉冷却至820880c，出炉空冷至室温，退火周期大为缩短52什么是熔模铸造？简述熔模铸造的工艺过称、生产特点和使用范围。熔模铸造是用易熔材料制造墨阳，表面包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔出模样后经过高温焙烧即可烧注的铸造方法。 工艺过程 1熔模组的制造2型壳的制造3脱模、型壳熔烧4浇注、落砂、清除型壳、切割浇冒口、清理 生产特点1骤减的精度和表面质量高2使用于各种合金铸件3使用易熔模，型壳无分型面；型壳对模样复印性好；4主要问题是工艺过程复杂，生产周期长；印热壳浇注，铸件冷速慢，铸态组织粗大，故力学性能较低；受熔模及型壳强度限制，不能做大型件，最适于从几克到十几千克的小铸件，一般不超过25千克 53金属型铸造和砂型铸造相比有何特点？适用于何种铸件？1铸件冷却快，组织致密，力学性能高2铸件的尺寸精度高、表面粗糙度低，3浇冒口尺寸较小，金属耗量将少，4工序简化、生产效率高，易于实现机械化，自动化 金属型铸造 适用于大批量生产的有色合金铸件，54 压力铸造的工艺过程和特点如何？金属液充型是的压射压力是多大? 压铸适用于何种铸件？压力铸造的工艺过程 首先预热金属铸型，喷涂料；然后合型、注入金属液；压射冲头在高压下推动金属液充满型腔丙凝固；最后打开铸型，用顶杆顶出铸件特点：优点1铸件的尺寸精度高，表面粗糙度低2铸件的强度和表面硬度较高3可铸出形状复杂的包庇铸件4声场效率很高 缺点1金属液充型极快，气体来不及排出，在铸件表皮下形成许多气孔2压铸铸铁和铸钢是压铸型寿命很低，困难较大3设备投资大，生产准备周期长，只有在大量生产条件下这种铸造方法在经济上才合算主要用于 ：有色合金（铝合金，锌合金）的中、小铸件的大量生产中。55 什么是离心铸造？其生产特点及应用范围如何？离心铸造师将金属液浇入旋转的铸型中，是其在离心力作用下成形并凝固的铸造方法。生产特点 优点：1铸件致密，缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷少，力学性能好2铸造中空的套筒和管件可不用型芯和浇注系统，大大简化了生产过程，节约了金属3在离心作用下，金属液的充型能力得到提高，可以浇注流动的合金和薄壁铸件4便于铸造双金属铸件 缺点：铸件易产生成分偏析，密度大的元素移向铸件表层；内孔不准确；内表面较粗糙离心铸造广泛用于生产管、套类铸件，如铸铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套、耐热钢管道、特殊钢无缝钢管毛皮和造纸机干燥滚筒等56 什么是消失模铸造？消失模是用什么材料、采取何种方法制成的？消失模铸造的工艺过程、特点及应用范围如何？用泡沫塑料模铸型后不取出模样，浇注时模样气化消失而获得铸件的方法，也称实型铸造消失模采用的材料有1可发性聚苯乙烯，2可发性聚甲基丙烯甲酯薄膜塑料膜的制造过程1 23456消失模铸造的工艺过程1首先制造泡沫塑料膜2上涂料3填砂、紧实、浇注4落砂、清理特点：优点1铸件尺寸精度高、表面粗糙度低2工序简单，缩短了生产周期，生产效率高3节省投资，经济效果好4适应性广 缺点：泡沫塑料膜是一次性的，报废一个铸件费较大，特别是在大件生产时该问题更突出；铸件易出现与泡沫塑料高温热解产物有关缺陷，如铸铁件的黑渣、铝合金铸件的针孔、夹渣及铸钢件的增碳、气孔等；模样气化形成的烟雾、气体对环境有污染适应范围：可用于生产铸铁、碳钢、工具钢、不锈钢、铝、镁及铜合金等铸件3冷变形强化对金属的组织的性能有何影响，在生产中如何利用有其有利因素？影响表现为 随着塑性变形程度的增加，金属的强度和硬度越来越高，而塑性和韧性越来越低。冷变形强化现象对金属的冷变形加工造成不利的影响 但在另一方面它也是强化金属材料的手段之一，我们要利用它尤其是一些不能通过热加工处理方法的金属，可以通过冷轧、冷挤压、冷拔和冷冲压等方法。在变形的同时提高其强度和硬度4再结晶对金属的组织和性能有何影响再结晶可以完全消除塑性变形所引起的硬化现象，并使晶粒得到细化，力学性能甚至比塑性变形前更好。对于纯金属有（T再）约等于（0.4T熔）尽速在塑性变形的同时随即发生了再结晶，因此，此过程中金属始终保持良好塑性5锻造流线的存在对金属的力学性能有何影响？在机械零件设计中如何考虑锻造流线的问题？这是由于原始铸造组织没的输送，气泡等被压合，使组织致密和晶粒细化的结果。到锻造比为2-5时，由于显微组织和锻造流线逐渐形成，力学项能的各项指标都继续提高，但出现各项异性，横向塑性和韧性的提高程度明显低于纵向性能不再提高，而横向的塑性和韧性缺逐渐下降。锻造时选择合适的锻造比试很重要的。以钢锭为坯料锻造时，对于主要要求横向力学性能的零件，锻造比应严格控制，即使主要要求纵向力学性能的零件，锻造比过大也是有害的6如何衡量金属的塑性加工性能，在生产中提高金属塑性加工性能的措施有哪些？金属塑性成形性能是金属材料的工艺性能之一，用以衡量材料经受塑性成形加工获得合格制件的难易程度。塑性成形能力的优劣，以金属的塑性和变形抗力综合衡量。金属本质条件对塑性成形的影响 化学成分的影响 纯金属的塑性成形性能优于基合金。如，纯铁的塑性成形性能优于碳铁合金。金属组织的影响 单相组织比多相组织塑性成形好。变形条件对塑性成形性能的影响1变形温度的影响 在一定温度范围内，随着温度的升高，金属原子的活动能量增强，原子间的结合力减弱，材料的塑性提高而变形抗力减小。2应力状态的影响 尽速内的拉应力使原子趋向分离，从而可能导致配料破裂；反之压应力状态可提高金属的塑性3应变速率的影响 在应变速率低于临界速率c的条件下，随着金属应变速率的提高，金属通过再结晶消除变形强化越来越困难，因而随应变速率提高，塑性成形性能变差；当一你干速率超过临界速率后，由于变形产生的热效应悦来与强烈，使金属温度明显提高，从而改善塑性成形性能7自由锻工艺规程的内容有哪些，编制的步骤如何？制定自由锻的工艺规程包括绘制锻件图，确定变形工步，计算坯料的质量和尺寸，选定设备和工具，确定锻造温度范围，确定加热，冷却机热处理的方法和规范等。步骤：由零件图绘制锻件图计算坯料质量和尺寸选择锻造工序设备和吨位加热规范规定技术要求检验要求编制劳动组织和工时10钢的锻造温度范围是如何确定的？始锻温度和终锻温度过高或过低各有何问题？锻造温度范围是否合适，对锻件的质量、锻造生产率以及材料和能源的消耗都有直接的影响始锻温度过高，坯料会产生过热甚至过烧的缺陷。过热会是坯料晶粒粗大，塑性降低，并影响到锻件的内部质量；过烧则使坯料报废。始锻温度过低则要增加加热火次，浪费能源，降低生产率。终锻温度过高，停锻后晶粒会有所长大，影响锻件质量；终锻温度过低，批量的苏醒大大下降，易产生锻造裂纹，并易损坏设备14预锻模膛与终锻模膛的作用有何不同？什么情况下需要预锻模膛？飞边槽的作用是什么？预锻和终锻的作用的异同在于预锻是减少终锻是的变形量，提高锻件的精度，减少终锻模膛的磨损延长磨具寿命。预锻用于形状复杂的锻件终锻用于锻件的最终形成。飞边槽的作用是桥的乔部较窄，可以限制金属流出使之首先充满模膛，仓部用以容纳更多的金属。24板料冲压与锻造又哪些异同？锻造通常将金属坯料加热至高温在塑性状态下进行，按照所用的设备和变形方式的不同，分为自由锻和模锻两类。冲压加工的对象主要是金属薄板，一半在常温下进行，坯料在锻造的过程中经过塑性变形和再结晶，其晶粒得到细化，组织更加致密，因而锻件的力学性能明显的好于其他化学成分相同的铸件，而冲压件具有重量轻、精度高、刚性好的优点25冲孔和落料有何异同？如何确定冲裁凸模和凹模的尺寸？二者的相同的在于在于他们都属于冲裁 它是利用冲模使板料沿封闭轮廓分离的工序，包括冲孔和落料两个具体工序这两个工序的坯料变形及分离过程和模具是一样的异处在于：冲孔是在板料上冲出孔洞，以获得带孔的制件，冲落得是废料；而落料则是为了获得具有一定形状和尺寸的落料件，冲落得部分是成品，余下的部分是余料或废料在设计冲孔模具时，应使用凸模刃口尺寸等于所要求的空的尺寸，凹模刃口尺寸则是孔的尺寸加上冲模的间隙值；设计落料模具时，凹模刃口尺寸应等于落料件尺寸，凸模尺寸则应减去相应的间隙值.。28板料弯曲为什么会产生弹复现象，哪些因素影响弹复值的大小，如何控制弹复现象而保证弯曲精度？塑性弯曲与任何塑性变形一样，在外加载荷的作用下，板料生产的变形又弹性变形和塑性变形两部分组成。当外加载荷去除后塑性变形保留下来，而弹性变形则要恢复，从而使板料发生与弯曲方向相反的变形，这种现象称为弹复，又称为回弹影响弹复角的大小的与材料的力学性能、弯曲半径、弯曲角等因素相关如何控制：1利用弹复规律2采用整形弯曲3采用拉弯工艺设计弯曲件的要求：1弯曲半径应大于表面所列的最小弯曲半径，但也不宜过大2过于弯曲部位与板料边缘及板料上空的距离要限制3为防止板料在弯曲时产生偏移或错动4生产大批量较小或精度要求不高的弯曲件，可用简单的弯曲模压制30如何防止拉穿、皱褶等拉深缺陷？1拉深磨具的工作部分必须加工成圆角，圆角半径： Rd=（530）s，Rp=Rd2控制模具间隙，是间隙（双边）Z=（2.23.0）s3限制拉深系数。板料拉深的变形程度以拉深系数m表示 m=d/D4为了防止由于径向压应力过大而产生的皱褶，通常都用压边圈将板料压住5为了减少由于摩擦引起的拉深件内应力的增加及减少模具的磨损，拉深前要在板料上涂润滑剂32何谓拉深系数？有何意义？极限拉深系数与哪些因素有关？板料拉深的变形程度叫拉深系数；意义在于深度小的工件可以一次拉深完成，深度大的工件则需要两次或多次拉深。板料拉深的变形程度以拉深系数m表示（m=d/D） 为了提高生产效率，总是希望采取尽可能小的拉深系数。但拉深应力越大，能保证拉深过程正常进行的最小拉深系数称为极限拉深系数极限拉深系数与材料的力学性能、板料相对厚度（S/D）、拉深次数、冲模圆角半径、间隙值以及润滑条件等因素有关36何谓热挤压、冷挤压、和温挤压,各自的特点特点和应用如何？热挤压 是坯料在一般热锻温度范围内挤压。其特点是坯料塑性好而变形抗力小，可以挤压尺寸较大的弓箭和强度较高的材料冷挤压 是坯料在室温下进行挤压。 其特点是冷挤压时金属的变形抗力很大，因此，要求冷挤压模具又很高的乔杜和耐磨性，要采用高速钢或高鉻工具钢制造，而冷挤压件大都是塑性良好的有色金属和低碳钢件，且尺寸一般不大温挤压