材料成型工艺基础总复习及答案.doc

1铸件的凝固方式及其影响因素（1）逐层凝固方式2）糊状凝固方式3）中间凝固方式影响因素 （1）合金的结晶温度范围： 结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层凝固。低碳钢近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固，高碳钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固。 （2）逐渐的温度梯度： 在合金的结晶温度范围已定时，若铸件的温度梯度由小到大，则凝固区由宽变窄，倾向于逐层凝固。 2铸造性能含义及其包括内容，充型能力含义，影响合金流动性因素（合金种类、成分、浇注条件、铸型条件） ：铸造性能是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力，合金的铸造性能主要指合金的流动性、收缩性和吸收性等。 充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力影响合金流动性因素1) 合金的种类。灰铸铁、硅黄铜流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。2) 合金的成分。同种合金，成分不同，其结晶特点不同，流动性也不同。3) 浇注温度越高，保持液态的时间越长，流动性越好;温度越高，合金粘度越低，阻力越小，充型能力越强。在保证充型能力的前提下温度应尽量低。生产中薄壁件常采用较高温度，厚壁件采用较低浇注温度。4） 1.铸型的蓄热能力越强，充型能力越差2. 铸型温度越高，充型能力越好3.铸型中的气体阻碍充型3合金的收缩三阶段，缩孔、缩松、应力、变形、裂纹产生阶段1. 收缩。合金从液态冷却至常温的过程中，体积或尺寸缩小的现象。合金的收缩过程可分为三阶段 1）液态收缩 2）凝固收缩3）固态收缩1） 缩孔的形成 形成条件，金属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固方式凝固。缩孔产生的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值，且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域，次区域也称热节。2） 缩松的形成 铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩所致。 一般出现在铸件壁的轴线区域、热节处、冒口根部和内浇口附近，也常分布在集中缩孔的下方。3） 其热应力形成过程分三阶段 第一阶段。两者都塑性变形，无热应力；第二阶段，一塑性，一弹性，仍无热应力； 第三阶段，两者均弹性变形，冷却慢的受拉，快的受压。4） 铸件的变形：残留铸造应力超过铸件材料的屈服极限时产生的翘曲变形。结论：后部、心部受拉应力，出现内凹变形。薄部、表面受压应力，出现外凸变形。5） 铸件的裂纹 当铸件应以超过金属的强度极限时。铸件便产生裂纹， 分为热裂和冷裂4 铸造内应力分类及其各自产生原因铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力，称热应力。铸件在固态收缩时，因受铸型、型芯、浇冒口等外力的阻碍而产生的应力称收缩应力固态下发生相变的合金，由于部分冷却速度不同，到相变温度的时间不同，而且发生相变程度不同 由此产生的应力5什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？其目的是什么？需要采取什么措施来实现？6防止或减少铸件应力与变形的措施？ 合理设计铸件结构在设计铸件时应尽量使铸件形状简单、对称、壁厚均匀。 尽量选用先收缩率小 弹性模量小的合金 采用同时凝固的工艺设法改善铸型 型芯的退让性，合理设置浇冒口对铸件进行时效处理。自然时效 热时效（去应力退火）和共振时效第三章1熔模铸造工艺过程，特点及适用范围，（不可用金属型）答：工艺过程; 制造蜡摸制壳脱蜡熔烧和浇筑：特点:（1）铸件的精度和质量高。（2）可制造形状较复杂的铸件。（3）适用各种合金铸件。尤其是高熔点和难以加工的高合金钢，如耐热合金，不锈钢，磁钢等。（4）生产批量不受限制，单件 小批量大批量均可使用。（5）工艺过程较复杂，生产周期长，使用费和消耗的材料费较贵。适用范围：熔摸制造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合金既有特殊要求的精密铸件：主要有汽轮机 燃气轮机叶片 切削刀具 仪表原件 汽车 拖拉机及机床等零件的生产。2金属性铸造应采取怎么样的工艺措施来保证产品质量（预热、喷涂料、控开型、提高浇注温度） 铸件特点、应用范围（1）金属型的预热（预热温度一般不低于150c）。（2）涂料(耐火土料的厚度为0.30.4mm)。利用涂料厚度的厚薄，来调节铸件的冷却速度：保护金属型。防止高温金属液对型壁的冲蚀和热击：利用涂料储气排气。（3）控制开型时间。（4）提高浇注温度和防止铸件产生“白口”。2铸造特点：（1）可承受多次浇筑，便于实现机械化生产；（2）铸件精度和表面质量高；（3）铸件的结晶组织致密买机械性能 高，铸件质量稳定，废品率低。4金属型成本高，周期长，铸造工艺严格，3适用范围适用于大批量生产有色金属铸件，如铝合金活塞、汽缸体等。3离心铸造特点及应用 概念 特点：（1）利用旋转表面生产圆筒形铸件，省去型芯和浇注系统，大大简化生产过程节约了金属。（2）离心力作用：铸件由外向内的顺序凝固，而气体和残渣因比重轻向内腔移动而排除，铸件组织致密，极少有缩孔、气孔、夹渣等缺陷。（3）合金的充型能力强便于流动性差的合金及薄件的生产，便与制造双金属件。但是铸件易产生偏折，铸件内表面较粗糙。内表面尺寸不易控制。应用：离心铸造主要用于大批量生产管、套类零件。如铸铁管、铜套、气缸套等。4压力铸造的特点及应用(薄壁、精密件、镶嵌件、不能热处理) 特点：(1)铸件精度高；可以做形状复杂的薄壁件；2力学性能好；3生产率高50150次/小时；4但设备投资大，铸型周期长，只适用于大批量生产，而且不能进行切削余量加工，防止孔洞外漏。应用：用于生产有色金属的精密铸件。第四章1铸件结构设计的要求 （理解工艺要求 铸造性能要求）工艺要求 1外形设计应避免外形侧凹，简化工艺2外形设计凸台应考虑便于造型3减少型芯数量，利于型芯的固定 排气和清理 4应合理确定结构的斜度性能要求 1铸件壁厚的设计 1.设计铸件壁厚要合理，铸件壁厚介于临界壁厚和最小壁厚之间 2铸件壁厚应均匀，避免厚大截面，使过热3 铸件内壁应薄于外壁，内 外壁厚差约10-30% 2铸件壁链接 （1铸件的各壁之间应均匀过度，两个非加工表面所形成的内角应设计成圆角 2避免锐角连接 3减缓肋、辅收缩的阻碍） 3避免铸件大的水平平面结构 4避免铸件产生翘曲变形 5对铸钢件，审查实现定向凝固的可行性2浇注位置选择原则.分型面选择原则浇注 1铸件的重要加工面应朝下或位于侧面2 铸件的宽大平面应朝下3铸件局部薄壁部位朝下 4利于铸件顺序凝固和补缩 厚大部位在上 5应尽量减少型芯的数量，便于型芯安放、固定和排气分型 1型面的确定应能方便、顺利的去出模样或铸件，分型面一般选在铸件的最大截面处 2分型面应避免曲折，数量应少，最好是一个，且为平面 3最适宜采取哪种铸造方法铝合金活塞 原型铸造.发动机钢背铜套 离心铸造.铸铁水管 离心铸造.车床床身 砂型铸造.汽轮机叶片 熔模铸造第五章1冷热变形的含义，变形后组织性能特点冷变形 金属在再结晶温度以下进行的塑性变形 特点1 晶粒沿变形方向被拉长2晶粒破碎 3晶粒择优取向，形成变形织构4残余内应力热变形 金属在再结晶温度以上进行的塑性变形 特点1金属致密度提高2 组织细化，力学性能提高3出现锻造流线2回复与再结晶含义，回复 将冷成形厚的金属加热至一定温度后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象 组织与性能 1使晶格畸变减轻或消除，但晶粒的大小和形状并无改变2消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，强度、硬度塑性略有提高，内应力大大降低再结晶 塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象 组织与性能 1再结晶通过形核、长大的方式进行。得到细小均匀等轴晶粒2消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高，再结晶退火3锻造流线对性能影响，如何利用？ 锻造流线使金属性能呈现异向性 ； 沿着流线方向 (纵向)抗拉强度较高 , 而垂直于 流线方向 (横向)抗拉强度较低。 合理利用纤维组织 1应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方向重合 2最大切应力方向与零件的轮廓相符合，尽量不被切断4什么是金属的可锻性，影响可锻性的因素？各自如何起作用？金属的可锻性是指金属材料在受锻压后，可改变自己的形状而不产生破裂衡量金属通过塑性加工获得优质零件难易程度的工艺性能影响因素 1金属的本质 a 化学成分 纯金属合金 碳化物形成元素使塑性加工性下降 b金属组织 纯金属和固溶体碳化物 粗晶粒均匀细小晶粒 2加工条件 a变形温度 锻造温度 始锻温度越高，可锻性好 b变形速度 速度增加，一方面，回复和再结晶来不及进行，塑性下降，变形抗力增加；另一方面，热效应明显，塑性提高，变形抗力下降。变形速度较小时，以强化为主，较大时以热效应为主 c应力状态 压应力数目越多，塑性越好 d 呸料便面质量 便面粗糙度低，塑性越好第六章1自由锻工序，特点，制定自由锻工艺规程的主要内容？工艺余块含义？工序 1） 基本工序 用来改变pei料的形状 尺寸的主要工序，主要包括：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切割 2）辅助工序 为了完成基本工序而进行的预先变形工序，主要包括：压钳口、倒棱、压肩 3）修整工序 用来提高锻件尺寸及位置精度的工序，主要包括：校正、滚圆、平整 特点：自由锻根据其所用设备分为手工自由锻和机器自由锻，手工自由锻只能生产小型锻件，生产效率低，机器自由锻则是自由锻的主要生产方法，重型锻件唯一可行的生产方法收是自由锻工艺规程 绘制锻件图，计算pei料的重量和尺寸，确定变形工步，选定设备和工具，确定锻造温度范围，加热、冷却及热处理的方法及规范等工艺余块 为了简化锻件形状而加上去的那部分金属2与自由锻相比，模锻有什么特点？模膛分类？飞边槽、冲孔连皮含义？拔长、滚压模膛作用？胎模锻特点 1）由于有模膛引导金属的流动性，锻件的形状可以比价复杂 2）锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的力学性能和使用寿命 3）锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料的切削加工工时因此生产率较高 操作简单 易于实现机械化 生产批量越大陈本越低 但模锻是整体成形，摩擦阻力大，故只适用于中小型锻件的成批或大批生产 模膛分类 1模锻模膛 2制pei模膛飞槽边 锤上模锻锻模上的组成部分，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属冲孔连皮 指模锻件上的通孔，不能直接锻出，只能锻成盲孔，中间留有一定厚度的金属层拔长模锻的作用 用它来减少pei料某部分的横截面积，以增加该部分的长度液压模锻的作用用它来减少pei料某部分的横截面积，以增加另一部分的横截面积3模锻件为什么要有斜度和圆角？与模膛深度有什么关系？内外 斜度和圆角取值有何不同？ 1）为取出模锻件，在平行于锤击方向的表面设计斜度。当模膛深度与宽度的比值越大时，斜度越大 内壁斜度比外壁斜度大2-5 2）为增加锻件强度，使锻造时金属易于充填模膛，避免裂纹，减轻锻模磨损，设计圆角。模膛深度越深，圆角半径取值越大。内圆角半径是外圆角半径的2-3倍4自由锻件、模锻件结构设计原则前者 1零件结构应力要求简单 2锻件上不应有锥面体或者斜面结构 3几何体的交接处不应形成空间曲线 4避免加强筋、凸台 5采用锻 焊 锻 螺纹连接工艺后者 1必须具有合理的分模面，以保证模锻件易于从锻模中取出、余块最少、模锻容易制造 2零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度、圆角 3为了使金属容易充满模膛和减少工序，零件外形力求简单、平直和对称，尽量避免零件截面间差别过大，或具有薄壁 高筋 凸起结构 4在零件结构允许的条件下，设计时尽量避免有深孔或多孔结构 5在可能条件下，采取锻焊组合工艺，以减少余块，简化工艺第十章1常用焊接方法分类，钎焊含义，1熔化焊2压力焊3钎焊：钎焊是采用比母材料熔点低的材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与木材相互扩散实现连接的焊接方法，2焊接组成，各部分作用们焊条型号与牌号含意，选用原则（等强度、等成分），酸性焊条、碱性焊条各自特点及应用场合？ 焊条：有药皮和焊芯两部分组成。 1焊芯;起导电和填充焊缝的作用 2焊条药皮;提高电弧稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，对熔池脱氧，加入合金元素，以保证焊缝金属的化学成分力学性能， 焊条型号：有国际标准分别规定各类焊条的代号：焊条牌号：是焊条行业统一的条代号5离子弧是怎么产生的？1）、机械压缩效应： 2）、热收缩效应3）、磁收缩效应第十一章1金属材料的可焊性，怎样利用碳当量法估算钢材可焊性？金属材料的可焊性:是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构式条件下；获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。 （1）碳当量发 碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：c当量=c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15*100% （2）根据经验 c当量小于0.4%时，刚才塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性良好。 c当量=0.4%0.6时，钢材塑性下降，淬硬倾向不明显，可焊性较差 c当量大于0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，可焊性不好2焊接结构设计，焊缝布置的原则（图9-10、9-11、12-10、12-11）焊缝布置原则