材料加工工艺简答题.doc

简答题铸造部分1、影响充型能力的主要因素答：影响充型能力因素是通过两个途径发生作用的：影响金属与铸型之间的热交换条件，从而改变金属液的流动时间：影响金属液在铸型中的水力学条件，从而改变金属液的流速。归纳为四类：第一类金属性质方面的因素：金属的额密度、比热容、热导率、结晶潜热、年度、表面张力等第二类铸型性质方面的因素：铸型的蓄热系数、密度、比热容、热导率、温度、涂料层、发气性、透气性第三类浇注条件方面的因素：液态金属的浇注温度、液态金属的静压头、浇注系统中压头损失总和、外力场第四类铸件结构方面的因素：铸件的折算厚度、由铸件结构所规定的型腔的复杂程度引起的压头损失2、液体在浇注系统中的流动特点答：自然对流和强迫对流。自然对流是由密度差和凝固收缩引起的流动。强迫对流是由液体收到各种方式的驱动力而产生的流动，如压力头、机械搅拌、铸型振动及外加电磁场3、浇注系统按液态金属引入铸型型腔的位置分类，主要有哪几种形式，优缺点各是什么？答：顶注式：以浇注位置为基准，金属液从铸件型腔顶部引入的浇注系统 优点：（1）有利于铸件自上而下顺序凝固，能够有效发挥顶部冒口的补缩作用（2）液流流量大，充型时间短，充型能力强（3）造型工艺简单、模具制造方便，浇注系统和冒口消耗金属少 缺点：对铸型冲击大，容易导致液态金属的飞溅、氧化和卷入气体，形成氧化夹渣和气孔缺陷 底注式：內浇道设在逐渐底部 优缺点与顶注式相反 中注式：引入位置介于顶注和底注之间，优缺点也介于之间 阶梯式：优点：金属液自下而上充型、充型平稳，型腔内气体排出顺利。充型后上部金属液温度高于下部，有利于顺序凝固和冒口的补缩。充型能力强，易避免冷隔和浇不足等铸造缺陷。缺点：造型复杂，浇注控制难4、简述逐渐的几种凝固方式及优缺点答：（1）逐层凝固 合金在凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜。逐层凝固时，固液界面比较光滑，对未结晶金属液的流动阻力小，故流动性好、补缩性好，逐渐产生冷隔，浇不足、缩松等缺陷的倾向小 （2）糊状凝固 合金在凝固过程中先呈糊状而后凝固。球墨铸铁、高碳钢、锡青铜属于糊状凝固。发达的初生树枝晶不满整个铸件的断面，对金属液的阻碍作用大，流动性很差，易产生冷隔，浇不足、缩松（3）中间凝固 介于糊状凝固和逐层凝固之间。中碳钢、高锰钢、白口铸铁属于中间凝固5、简述冒口的主要作用和基本条件答：冒口的作用是补缩。条件：1）冒口凝固时间铸件（被补缩部分）凝固时间 2）有足够的金属液补充铸件的液态及凝固收缩 3）在凝固前，冒口和被补缩部分存在补缩通道，扩张角向着冒口6、结合简图分析缩松和缩孔形成的机理答：缩孔：金属充满铸型，此期间型腔总是充满着金属液內浇道此时已经凝固，并紧紧地包住内部的金属液进一步冷却时，液面脱离顶部的硬壳，液面下降硬壳不断增厚，液面不断下降，形成倒锥形的缩孔 缩松：铸件以体积凝固方式凝固时，凝固在断面内同时进行。凝固区中的结晶骨架将参与的金属分割，甚至被封闭在枝晶之间。液态收缩和凝固收缩的体积，将由被分割成分散的残余液态分担，若合金的固态收缩小雨液态收缩和凝固收缩的总和，且其差值无以补偿，则在相应部位形成分散的收缩孔洞7、简述砂型铸造的基本过程答：砂型铸造是将原砂、粘结剂及添加剂等混合均匀，在模具中采用人工紧实或机器紧实的方法进行造型（芯）8、简述砂型（芯）的种类及优缺点答：砂型可分为湿形、干型、表面干型和各种化学硬化砂型9、树脂砂的几种硬化方法答：自硬树脂砂、热硬树脂砂和气硬树脂砂10、简述熔模铸造的基本过程答：用蜡料做模样时，熔模铸造又称“失蜡铸造”。熔模铸造通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温培烧后即可填砂浇注的铸造方案。11、简述消失模铸造的基本特点答：铸件尺寸精度高，表面粗糙度低；设计灵活，为铸件结构设计提供了充分的自由度；无传统铸造中的砂芯，简化了铸件生产工序，提高了劳动生产率，容易实现清洁生产；减少了材料消耗，降低了生产成本12、比较消失模铸造和熔模铸造的优缺点答：消失模铸造的优点：铸件尺寸精度高，表面粗糙度低；设计灵活，为铸件结构设计提供了充分的自由度；无传统铸造中的砂芯，简化了铸件生产工序，提高了劳动生产率，容易实现清洁生产；减少了材料消耗，降低了生产成本熔模铸造最大的有点有很高的尺寸精度和表面光洁度，可以减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量。大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。可以铸造各种合金的复杂铸件，特别是可以铸造高温合金材料铸件。缺点：工序繁杂，生产周期长，原辅材料费用比砂型铸造高、生产成本高、铸件不宜太大13、分析未来熔模铸造和消失模铸造的发展趋势答：消失模：重力浇注压力凝固、消失模真空吸铸技术和镁合金低压消失模铸造技术熔模：熔模真空吸铸工艺、熔模铸造电泳制壳工艺、石膏型熔模铸造陶瓷型精密铸造、选择性激光烧结技术制模14、简述压力铸造的基本过程答：高压作用下将液态或半液态金属快速压入铸型中，并在压力下凝固而获得铸件的方法。压铸所用压力一般为3070MPa，充型速度5-100m/s，充型时间0.05-0.2s。广泛用于汽车、冶金、机电、建材。高压充型、压力凝固15、简述离心铸造的工艺特点答：金属液在离心力作用下充型和凝固，金属补缩效果好，铸件组织致密，机械性能好，铸造空心铸件不需浇冒口，金属利用率大大提高。节省材料、能耗、高效益的工艺16、分析为什么压铸件一般不能热处理和焊接答：金属液压入和冷却速度极快，型腔内的气体难以完全排出，厚壁处又难以进行补缩，故压铸件内部存在气孔、缩孔和缩松等缺陷，加热时气体膨胀将导致铸件鼓泡而报废锻造部分1、燃料加热是利用固体（煤、焦炭）、液体（重油、柴油）或者气体（煤气、天然气），在加热炉内产生高温炉气，通过炉气对流、炉围辐射、炉底热传导等方式对毛坯进行加热2、加热规范是指金属坯料装炉开始到出炉的整个过程，对炉温和料温随时间变化的规定3、对大型自由锻件，一般采用电感应连续加热（）4、通常等温锻造时，模具温度400左右，但坯料应持续加热以保持基本恒定（）5、火焰加热时，在炉温高于650时，金属主要依靠对流方式加热（）6、金属从常温加热到锻造温度的过程中，变形抗力随温度升高一直是下降的（）7、简述金属坯料锻前加热的目的答：提高金属的塑性、降低变形抗力，使之易于在锻模模膛内流动成形，并具有一定的力学性能8、感应加热时产生“集肤效应”的原因答：交流电通过导体时，电流密度不均匀，导体内部电流密度小，导体表面电流密度大。原因：感抗的作用，导体内部比表面具有更大的电感L，因此对交流电的阻碍作用大，是的电流密集于导体表面。9、一般来说，锻造生产具有锻件形状复杂、尺寸精度较高，加工余量娇小，流线分布合理，生产效率高，锻件成本较低的优点10、弯曲轴类锻件与长轴类锻件相比，还需要增加一道弯曲工步，使所得的中间毛坯形状接近终锻模膛分型面上的形状11、飞边槽的作用主要是造成足够大的横向流动阻力，促使模膛充满、容纳多余金属、对锤类设备还有缓冲作用12、为便于制定工艺规程，应将各种锻件分类，目前比较一致的分类方法是，按照锻件的外形和模锻时毛坯轴线的方向，把模锻件分为短轴类和长轴类13、锻造存在的缺点有，设备投资较大，锻模制造周期较长，成本较高且使用寿命较低14、锻造高度方向不对称的锻件，将复杂部分置于上模以利于充型（）15、锻模模块材料的流线应该平行与打击方向，以提高锻模的寿命（）16、对于低碳钢的剪切，可以充分利用蓝脆现象，降低剪切力（）17、采用剪床下料时，剪切速度慢时，不易引起断口偏斜，因此可以获得平整的断口（）18、常用的下料方法：剪床下料、冲床剪切下料、锯床下料19、锻模中心：锻模燕尾中心线与键槽中心线的交点20、什么是锻件图，锻件图的设计包含哪些内容答：锻件图分为冷锻件图和热锻件图，冷锻件图用于最终锻件检验和热锻件图设计；热锻件图用于锻模设计和加工制造。冷锻件图常称为锻件图主要设计内容：确定分型面、机加工余量和公差、锻模斜度、圆角半径、冲孔连皮、技术条件21、精密模锻主要用于精化毛坯和精锻零件22、镦粗式闭式模锻的变形过程包括镦粗阶段、充满角隙阶段和挤出端部飞边阶段23、按凹模结构分为整体凹模、可分凹模。可分凹模的分型面的基本形式又可分为水平分模、垂直分模和混合式分模24、提高锻件终锻温度，使最终锻件尺寸偏小（）25、工具宽与变形金属厚度之比越小，摩擦阻力越大（）26、精密模锻：在锻件表面仅留少量的机加工余量或不留余量的模锻27、从挤压时金属流动方向与凸模运动方向的关系，常将挤压方法分为正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压28、棒料镦粗时，镦粗部分的长度与直径的比值称为高径比29、等温锻造是指将模具和坯料加热到几乎相同的温度下进行锻造的工艺30、反挤压时工件存在最大许用变形程度和最小许用变形程度（）31、正挤压时工件存在最大许用变形程度和最小许用变形程度（）32、挤压工艺：挤压冲头的强大压力和一定的速度条件作用下，迫使毛坯金属从凹模型腔中挤出，从而获得所需的挤压件33、冲模的闭合高度是指模具在最低工作位置时，下模座的下平面与上模座的上平面之间的距离。模具闭合高度应介于压力机的最大与最小闭合高度之间，当模具闭合高度小于设备最小闭合高度时，可以采用附加垫板的措施解决34、冲裁复合模的特点是在一次冲程中，在模具同一位置同时完成两道次以上的工序35、覆盖件翻遍部分展开后，在增加工艺补充部分时，就必须考虑修边方式。修边方式有垂直修边、水平修边、倾斜修边36、拉深成形的区分，按照拉深设备的不同可以分为单动拉深、双动拉深、三动拉深；也可以按照板料在拉深过程中厚度是否变化而分为变薄拉深和不变薄拉深37、板料的冲压成形性能是指板料对各种冲压加工方法的适应能力。板料冲压成形性能是一个综合性的概念，冲压件能否成形和成形后的质量取决于成形极限、贴膜性和形状冻结性38、毛坯的相对厚度定义为原始厚度与直径的比值，他对拉深过程的影响主要反映在抗失稳上，比值越大，则该能力越强39、当成形板零件的拉深系数小于板料的许用极限拉深系数时，就需要进行多次拉深才能完成零件的成形40、由于板料存在厚向各向异性，导致拉深件经常出现制耳（）41、正方形盒多工序拉深时，各中间工序为圆筒形，最后一道才拉成方形盒（）42、冲压成形过程中，变形区、传力区和已变形区的变化的且会相互转化（）43、弯曲变形结束时，中性层内外金属回弹趋势都是使回弹角增大（）44、应变中性层：在弯曲变形时，毛坯的外层受切向拉应力作用下产生伸长变形，内层受压应力作用产生压缩变形，而中间必然有一层金属长度不变45、试分析影响弯曲件回弹值的主要因素，并简述提高弯曲件精度的方法答：材料的力学性能，弯曲件的回弹角与材料屈服点成正比，与材料弹性模量成反比相对弯曲半径r/t，r/t越大，回弹量越大弯曲角，弯曲角越大，弯曲变形区越长，弯曲回弹值越大弯曲方式 自由弯曲时，弯曲件的约束小，回弹大；采用校正弯曲时，由于塑性变形程度大，形状冻结性好，弯曲回弹量小弯曲件形状U形弯曲件由于两边受模具限制，回弹角小于V形弯曲件提高弯曲精度的方法 改进弯曲件局部结构和选用合适材料 采用补偿法采用校正法46、冲裁模具的凸凹模之间的间隙值大小对冲裁件剪切断面质量有何影响？答：间隙值过小时，由于分离面上下裂纹向材料中间扩展时不能互相重合，将被第二次剪切才能完成分离，因而出现二次挤压而形成二次光亮带，毛刺也有所增长，但冲裁件容易清洗，断面较垂直。间隙过大时，材料收到很大的拉深的弯曲应力作用，冲裁件光亮带小，圆角和斜度加大，毛刺大而厚，难以去除47、在制定拉深工艺过程中，如何确定零件的拉深系数和拉深次数答：每次拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯直径之比为拉深系数m，m=d/D，每种材料都存在极限拉深系数，当成形类零件拉深系数小于第一次极限拉深系数时，应采用多次拉深。48、管材橡胶胀形方法较多，通常可以分为自然胀形和压缩胀形。采用后一种方法，使胀形区的应力、应变状态得到了改善，有利于塑性变形49、在旋压过程中，板料产生切向收缩和径向延伸，从而改变毛坯形状，直径增大或减小，而厚度不变或有少许变化称为不变薄旋压。在旋压中不仅改变毛坯形状而且壁厚有明显变薄，称为变薄旋压或强力旋压50、超塑性：金属在特定条件下，呈现的异常好的延伸性。所谓特定条件，一是指金属的内在条件，如金属的成分、组织及转变能力（相变、再结晶及固溶变化），二是指外界条件，如变形温度与变形速度51、管材胀形变形程度通常用变形后的平均直径除以初始直径的比值来表征52、超塑性成形：低的应变速率，一定的变形温度和稳定而细小的晶粒度的条件下，某些金属或合金呈现出低强度和大伸长率的一种特性，而超塑性成形则是利用材料的超塑性的特性成形工件的工艺方法53、影响材料超塑性的因素有哪些答：超塑性可分为微细粒超塑性和相变超塑性主要影响因素：温度：变形一般在0.5-0.7Tm温度下进行 稳定而细小晶粒：一般要求晶粒直径0.5-5m，不大于10m。而且在高温下，细小晶粒具有一定的稳定性 应变速度，比普通成形时低得多，成形时间数分钟至数十分钟不等 成形压力：一般为十分之几MPa至几MPa焊接部分1、连接有螺栓连接、铆接、粘结连接、焊接连接。螺栓连接、铆接是机械连接方法，焊接是冶金连接方法2、焊接的原理是被连接的两部分彼此接近达到金属晶格的距离（0.3-0.5nm）3、胶结的原理是什么？ 答：通过物理效应或化学反应形成分子间的作用力将被连接的部件连接在一起4、焊接结构的特点 答：（1）整体性强（2）残余应力与变形（3）性能不均匀（4）制造工艺对结构性能有重大影响（5）材料对成形各种缺陷的敏感性5、说明焊接的主要途径和方法答：加热、加压和化学反应、物理效应。方法有：熔化焊、压力焊、软钎焊和硬钎焊6、电弧：是一种特殊的气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程7、熔滴过渡有几种形式？分析其特点和发生的场合答：有短路过渡、射流过渡、亚射流过渡、细颗粒过渡当电流较小、电弧电压较低、弧长比较短、熔滴未长成大滴就与熔池接触形成液态金属短路，电弧随之熄灭，金属熔滴过渡到熔池中去。熔滴脱落后，电弧重新引燃，如此交替，发生在小电流CO2焊接中。在氩气或富氩保护的MIG中，直流反接，焊接电流大于临界值，电弧电压较高时，出现射流过渡。射流过渡时电弧稳定，金属过渡方向性强并且基本无飞溅在焊接Al，Mg及其合金，等速送丝MIG焊时，焊接电流介于短路过渡和射流过渡之间时发生亚射流过渡，有固有自调节特性，焊接过程稳定，熔深一致。电弧型式呈蝶形。CO2焊接时，采用较粗直径焊丝和大电流，较高电压，出现细颗粒过渡8、电弧作用力包括电磁收缩力、等离子流力、斑点力9、焊接电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极之间气体空间的一种导电过程10、气体放电随电流的强弱而有不同的形式，如暗放电、辉光放电、电弧放电11、与其他气体放电形式相比，电弧放电的主要特点是电流最大、电压最低、温度最高、发光最强12、电子束焊是熔化焊的焊接方法（）13、钎焊接头的强度比熔化焊接头的强度高（）14、阴极斑点：阴极表面经常可以看到发出闪烁的区域15、何为电弧静特性曲线？试分析形成的原因答：在焊接电弧稳定燃烧的情况下，电弧电压和电流之间的关系曲线称为电弧静特性曲线，三个区域：下降特性、平特性和上升特性下降特性：电流较小，电弧热量较低，其间的电子电离度低，电弧的导电性较差，需要有较高的电场推动电荷运动；电弧阴极区，由于电极温度低，电子提供能力较差，不能实现大量的电子发射，会形成比较强的阴极电压降。电流增加时，弧柱温度增加，电弧中的粒子的电离度增加，电弧的导电性增强，同时电极温度提高，阴极热发射能力增强，阴极电压降低；阳极蒸发加剧，阳极电压降低。即在电极温度和电弧温度较高的情况下，电弧中产生和运动等量的电荷不需要更强的电场。对于弧柱区，主要从弧柱产热和散热的平衡的角度考虑：在小电流区，如果电流增加4倍，假设电流密度一定，即弧柱直径增加2倍，弧柱向周围的热量损失随之增加2倍，而弧柱内的热量却增加4倍，这时如果电弧电压仍然保持不变，那么就违背了最小电压原理平特性：电流进一步增大，电弧等离子气流增强，除电弧表面积增加造成的热损失外，等离子气流的流动对电弧产生附加的冷却作用，因此在一定的电弧区间内，电弧电压自动的维持一定的数值，保证产热和散热的平衡上升特性：在大电流区，电弧中的等离子气流更加强烈，而由于电弧自身磁场的作用，电弧的截面不能随电流的增加而同步增加，电弧的电导率减小，要保证较大的电流通过相对比较小的截面，需要更高的电场16、采用脉冲电源进行焊接主要是为了调整焊接热输入的能量17、钎焊时焊接温度低于450称之为软钎焊，温度高于450称之为硬钎焊18、埋弧焊中电弧电压最大，焊缝最宽，熔深最小（）19、埋弧焊焊剂主要起隔绝大气的机械保护作用（）20、电弧的静特性：电弧燃烧时，两极间稳态的电压和电流的关系曲线21、TIG焊可采用直接引弧和高频引弧两种方法引弧22、CO2气体保护焊的特点和应用是电弧形式独特，保护效果好；电流密度高，熔深大，生产率高，焊缝质量好，全位置焊接23、CO2气体保护焊可采用普通焊丝进行焊接（）24、焊缝成形系数：熔池的宽度与熔池深度之比25、焊接冷裂纹的产生与焊缝的含氢量、淬硬组织和接头的拘束度26、金属焊接性包括结合性能和使用性能27、焊接能量密度越高，焊接熔深越大（）28、奥氏体不锈钢焊接时容易产生裂纹（）29、金属焊接性：金属材料是否具有适应焊接加工，以及在焊接加工后是否能在使用条件下安全运行的能力30、简述中碳调质钢的焊接特点答：在退火状态下进行焊接，焊接接头的性能靠焊后调质处理来保证。焊接过程主要防止裂纹，焊后要及时进行消除应力的退火处理，焊前也需要预热和保温处理。焊接材料的选择要保证调质热处理的强度要求31、电阻焊焊接循环由预压、焊接、维持、休止四步组成32、埋弧焊有等速送丝自身调节和电弧电压反馈调节两种调节系统33、气体电离和阴极发射是电弧中产生带电粒子的两个基本物理过程34、弧柱区的热量是由电子碰撞产生的（）35、搅拌摩擦焊时，搅拌头转速一定，焊接速度越慢，焊接区温度越高，接头强度越高（）36、金属焊接的基本方法主要分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类