金属工艺学.doc

绪论和金属材料基本知识写出下列符号所表示的力学性能指标名称和含义：强度，表示材料在外加拉应力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。单位MPa：抗拉强度，指金属材料在拉断前可能承受的最大应力。单位MPa：屈服强度，指金属材料开始发生明显塑性变形时应力。单位MPa：屈服强度，试样在产生0.2%塑性变形时的应力。单位MPa：疲劳强度，表示金属材料在无数次循环载荷作用下不致引起的断裂的最大应力。单位MPa：伸长率，试样产生塑性变形而发生破坏时的最大伸长量。：冲击韧性，金属材料在一次性、大能力冲击下，发生断裂，断口处面积所承受的冲击功。单位是J/c。HRC:洛氏硬度，无单位。表示压头类型为120金刚石圆锥体，刻度盘为C的洛氏硬度计。HBS:布氏硬度，无单位。布氏硬度，无单位。表示“以淬火钢球为压头的传统布氏硬度计”。HBW:布氏硬度，无单位。表示“以硬质合金球为压头的新型布氏硬度计”。金属材料工艺性能按工艺方法的不同分为哪几类，各自衡量指标是什么？1可铸造性：金属在铸造成型中所表现的能力。衡量：成型能力、收缩率。2可锻性：衡量金属塑性加工后得到优质零件的难易程度。衡量：塑性，变形抗力3可焊性：指在一定工艺条件下，获得优质焊接接口的难以程度4切削加工性：指金属材料是否适于切削加工。衡量：材料种类、成分、力学性能、硬度、塑性。5热处理性能：淬硬性，淬透性，回火裂纹，回火倾向。金属材料的成形方法有哪几种?液态成形（铸造）；连接成形（焊接、铆接等）；切削成形；塑性成形（压力加工）铸造简述铸造的特点1可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、气缸体等。2适应范围广：a、合金种类不受限 b、生产批量不受限 c、铸件大小几乎不受限3成本低：a、材料来源广b、废品可重熔 c、铸件加工余量小，节省材料d、设备投资低4缺点：废品率高，力学性能差，表面质量较低，劳动条件差。什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有什么关系？不同成分的合金为何流动性不同？液态合金充满铸型型腔，获得形状准确、轮廓清晰铸件的能力，成为液态合金的充型能力合金的流动性越好，充型能力越强，愈便于浇铸出轮廓清晰的、薄而复杂的铸件不同的合金，其流动性有很大差异,对同种合金而言，化学成分不同，其流动性不同。纯金属和共晶成分的合金是在恒温下进行结晶的，此时由铸件断面的表层向中心逐层凝固，以结晶固体层与剩余液体的界面比较清晰、平滑，对中心未凝固的液态金属的流动阻力小，故流动性最好。其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，即经过液、固两相共存区。该区中液相与固相界面不清晰，其固相为树枝晶，它使固体层内表面粗糙，增加了对液态合金流动的阻力，因而流动性差。合金的结晶温度范围愈宽，则液固两相共存的区域愈宽，液态合金的流动阻力愈大，故流动性愈差。显然，合金成分愈接近共晶成分，流动性愈好。影响液态合金的充型能力的因素有哪些？合金流动性；浇注条件；铸型填充条件影响液体合金流动性的因素有哪些合金的化学成分；凝固方式；液体的粘度；表面张力；结晶过程释放的结晶潜热铸件的凝固方式有哪几种？合金收缩分为哪几个阶段？影响收缩的因素有哪些？铸件的凝固方式有：逐层凝固，糊状凝固，中间凝固。合金的收缩分为：液态收缩，凝固收缩，固态收缩。什么是缩松和缩孔，两者有何不同，为何缩孔比缩松较容易防止？缩孔：呈倒圆锥形，内腔粗糙，是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。缩松：呈小圆柱形，内腔光滑，分散在铸件某区域的细小缩孔。两者的区别：孔洞大小不同以及分部的部位不同缩松是分散在铸件整个截面；缩孔是集中在铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。因此缩孔比缩松更容易防止影响缩松和缩孔的因素有哪些？1.铸造工艺，2.化学成分：碳当量3.铸型强度4.浇注温度5.铸件结构设计不合理什么是顺序凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？各自适用场合有何不同？顺序凝固原则：在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，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，最后才是冒口本身的凝固。实现措施：安放冒口和冷铁。应用：收缩大的合金。如铝青铜、铝硅合金和铸钢件等。同时凝固原则：在铸件薄壁处安放浇口，厚壁处安放冷铁，使铸件各处冷却速度一致，实现同时凝固。实现措施：浇口开在铸件薄壁处并在铸件壁厚处安放冷铁。应用：灰铸铁、锡青铜等收缩小的合金。名词解释：冒口：位于上砂箱，使金属在浇注时型腔的气体逸出。热节：铁水在凝固过程中，铸件内比周围金属凝固缓慢的节点或局部区域。也可以说是最后冷却凝固的地方。冷铁：用来控制铸件顺序凝固顺序的激冷物。冷隔：获得形状完整的铸件，但铸件最后凝固有凝固线。浇不足：没有获得形状完整的铸件。热裂：在高温下形成的裂纹冷裂：在较低温度下形成的裂纹。内应力：凡是没有外部作用下，物体内部保持自相平衡的应力。铸造应力：不论产生应力的原因如何，凡铸件冷却过程中尺寸变化受阻，产生的应力临时应力：铸造应力可能是暂时的，当产生这种应力的原因消失以后，应力随之消失，这种应力称为临时应力。机械应力：合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力。残余应力：金属加工过程中由于不均匀的应力场、应变场、温度场和组织不均匀性，在变形后的变形体内保留下来的应力。简述铸造内应力产生的原因、危害及分类，减小铸造应力的方法铸件在凝固之后的继续冷却过程中，其固态收缩受到阻碍，铸件内部将产生内应力，称为铸造内应力危害：力学性能下降，变形度增加，耐蚀性下降，使用寿命下降，精度降低分类：铸造内应力分为热应力和机械应力减小铸造内应力方法：采用同时凝固原则（通过设置冷铁、布置浇口位置等工艺措施）使铸件各部分在凝固过程中温差尽可能减小；时效：人工时效、自然时效、振动时效；合理设计铸造结构。铸造变形产生的原因有哪些？如何防止铸造变形？原因：当铸件中存在内应力时，如内应力超过合金的屈服点，常使铸件产出变形防止：在铸件设计时尽可能使铸件的壁厚均匀、形状对称；同时凝固原则；“反变形”工艺；时效处理；机械矫正法。铸造裂纹产生的原因是什么？影响热裂及冷裂的因素各有哪些，如何防止？ 当铸造内应力超过金属的强度极限时，铸件便将产生裂纹。影响热裂因素：合金性质；铸型阻力。防止：1.冶金措施：通过调整焊缝化学成分，使其脆性温度区间缩小；加入稀土元素，曾强脱P、S反应，以及使晶粒化等途径，以提高焊缝的抗热裂纹性能。2.工艺措施：采用正确的冷焊工艺，使焊接应力降低；使母材中的有害杂质较小熔入焊缝影响冷裂因素：合金塑性；含磷量。防止：对焊件进行整体加热（550700），降低焊接应力；采用加热减应区法降低补焊处所受的应力。P49第（8）题铸件中的气孔分为哪几类？1、析出性气孔。2、反应性气孔。3、侵入性气孔。焊接何为焊接热影响区？低碳钢焊接时热影响区分为哪些区段？各区段对焊接接头性能有何影响？讲笑热影响区的办法是什么？焊接热影响区是指焊缝两侧金属因焊接热作用而发生金相组织和力学性能变化的区域。低碳钢焊接时的热影响区分为：熔合区，过热区，正火区和部分相变区。熔合区：强度、塑性和韧性下降，引起应力集中，容易导致焊缝裂纹产生。过热区：晶粒粗大，塑性、韧性下降。正火区：金属发生重结晶，轻度、塑性和韧性提高，且优于母材。部分相变区：晶粒大小不一，力学性能比正火区稍差。减小热影响区的措施：增加焊接速度；减少焊接电流。产生焊接应力和焊接变形的原因是什么？焊接应力是否一定要消除？消除焊接应力的办法由哪些？产生焊接应力原因：焊接过程中，优于焊件各部分的温度不同，冷却速度不同，热胀冷缩和塑性变形的程度不同，因而导致内应力、变形、裂纹的产生。变形原因：焊缝区焊缝区纵向受力大小和方向均不一样。焊接应力一定要消除。焊接应力消除方法：焊前预热；焊接中采用小能量焊接或锤击焊缝；焊后去应力退火。试分析厚件多层焊时，为什么有时要用小锤子对红热状态的焊缝进行敲击？用小锤子进行锤击焊缝可以减少焊接应力，使塑性提高焊接变形有哪些形式？焊前，为预防和减小焊接变形有哪些措施？基本形式：纵向和横向变形收缩；角变形；弯曲变形；扭曲变形；波浪变形。焊前预防变形措施：焊缝采用对称结构式或大刚度结构；焊缝对称分布；采用小电流，多层焊。何谓焊接？根据焊接过程的本质不同可以分为哪三大类？焊接是通过加热或加压（或两者并用），使工件产生原子间结合的一种连接方法。焊接分为：熔化焊；钎焊；压力焊焊条由哪几部分组成，各有何作用？焊条由焊芯和药皮组成焊芯起导电和填充焊缝金属的作用药皮则用于保证焊接顺利进行并使焊缝具有一定的化学成分和力学性能下列制品生产时选用什么焊接方法最合适？自行车架：硬钎焊 石油液化气罐主焊缝：埋弧焊自行车圈：对焊 电子线路板：软钎焊钢轨对接：对焊 不锈钢储罐：气体保护焊钢管连接：摩擦焊 焊缝钢管：高频焊钎焊分为哪几类？硬钎焊和软钎焊常见的焊接方法有哪几种？电弧焊（焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊）、电阻焊、摩擦焊、钎焊、真空电子束焊、激光焊、高频焊、电阻焊有哪三种形式？点焊；缝焊；对焊。何谓金属材料的焊接性，包括哪些方面？金属材料的焊接性是指在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预订服役要求的能力。包括两方面：一是工艺焊接性，主要是指焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性。二是使用焊接性，主要是指焊接接头在使用中的可靠性，包括焊接接头的力学性能和其他特殊性能（如耐热、耐蚀性等）。衡量焊接性的方法有哪些？碳当量法；小型抗裂实验法常见的焊接接头形式有哪几种？对接接头；角接接头；T形接头；搭接接头坡口有哪几类？I型坡口；Y型坡口；U型坡口；带钝边U形坡口；带钝边单边V形坡口；带钝边双单边V形坡口简述焊缝布置基本原则。1.焊缝布置应尽量分散2.焊缝的位置应可能对称分布3.焊缝应经理避开最大应力断面积和应力集中位置4.焊缝应尽量避开机械加工表面5.焊缝位置应便于焊接操作焊接结构如何选材？1.在满足使用性能要求的前提下，首先选择焊接性较好的材料。2.考虑辅助工艺的可行性。3.注意所选材料与焊接方法要匹配。4.尽量选择同一种材料焊接。5.尽量选用型材，如工字钢，角钢，槽钢等。切削加工试说明下列加工方法的主运动和进给运动：车 端 面：主运动：端面旋转 ； 进给运动：车刀移动进给在车床上钻孔：主运动：工件旋转；进给运动：钻刀直线运动在车床上镗孔：主运动：工件旋转；进给运动：镗刀、车刀直线运动在钻床上钻孔：主运动：钻刀旋转；进给运动：钻头向下运动。在镗床上镗孔：主运动：镗刀旋转；进给运动：工件直线运动在牛头刨床上刨平面：主运动：刀具往复直线运动；进给运动：工件间歇直线运动在龙门刨床上刨平面：主运动：工件间歇直线运动；进给运动：刀具直线直线运动在铣床上刨铣平面：主运动：铣刀直线运动；进给运动：工件旋转在平面磨床上磨平面：主运动：砂轮旋转；进给运动：工件直线运动。在内圆磨床上磨平面：主运动：砂轮旋转；进给运动：工件旋转和砂轮试说明车削的切削用量（包括名称、定义、代号和单位）。切削速度：切削刃上选定点对于工件主运动的瞬时速度。单位m/s或m/min。进给量f：刀具在进给方向上相对工件的位移量。单位mm/r或mm/st。背吃刀量：已加工面与待加工面的垂直距离。单位：mm。对刀具材料的性能有哪些基本要求？1、较高的硬度；2.足够的强度和韧度；3、较好的耐磨性；4、较高的耐热性；5、较好的工艺性简述车到前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角的作用前角：前角的大小决定了刀具的锋利程度,前角越大刀具越锋利后角：减少刀具后面与工件表面间的摩擦主偏角：主要影响切削层截面的形状和参数，影响切削分力的变化副偏角：减小副后面与已加工表面间的摩擦。刃倾角：主要影响刀头的强度、切削分离和排屑方向。切削热对切削加工有什么影响？传入切屑及介质中的热量越多，对加工越有利传入刀具的热量虽然并不是很多，但由于刀具切削部分体积很小，因此刀具的温度可达到很高，温度升高后，会加速刀具的磨损。传入工件的热量，可能使工件变形，产生形状和尺寸误差。切削液的主要作用是什么？常根据哪些主要因素选用切削液？切削液主要通过冷却和润滑作用来改善切削过程。它一方面吸收并带走大量的切削热，起到冷却作用；另一方面它能渗入到刀具与工件和切削的解除表面，形成润滑膜，有效地减小摩擦。常根据加工性质、工件材料和道具材料等来选择合适切削液。何谓材料的切削加工性？其衡量指标主要有哪几个？各适用于何种场合？切削加工性：指材料被切削加工的难易程度。衡量指标：1.一定刀具耐用度下的的切削速度。2.相对加工性。3.已加工表面质量4.切屑时控制或断屑的难易5.切削力、是最常用的切削加工性指标，对于不同加工条件都适用；精加工时常以“已加工表面质量”为衡量指标；在自动机床或自动线上加工时，常以“切屑时控制或断屑的难易”为衡量指标；在粗加工时，当机床刚度或动力不足时，常以“切削力”为衡量指标思考与练习题（1）（5）中的第1）题（8）（10）何谓切削加工，分为哪两大类？切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在工具和工件的相对运动中，把工件上多余的材料层切除，使工件获得规定的几何参数（形状、尺寸、位置）和表面质量的加工方法。分为机械加工（简称机工）和钳工切削运动的组成。切削运动包括主运动和进给运动切削力的构成？刀具在切削工件时，必须克服材料的变形抗力，克服刀具与工件及刀具与切屑之间的摩擦才能切下切屑。这些刀具切削时所需的力称为切削力。如何改善材料的切削加工性？选用性能优良的刀具材料；选用合理的刀具几何参数；选用合理的切削用量；选用性能好的切削液；对被切削的材料进行适当的热处理；采取其他工艺措施（如离子热切削，振动切削，电容爆等）金属切削机床有哪几本部分构成？1.主传动部件2.进给传动部件3.工件安装装置4刀具安装装置5.动力源特种加工特点1.不是依靠机械能去除材料；2、工具硬度可以低于被加工材料硬度；3、加工过程中工具和工件间不存在显著的机械切削力。特种加工的分类电火花加工；电解加工；超声加工；高能束加工简述以下零件表面的加工方法1外圆面：车削、磨削、研磨、超级光磨、抛光2 孔 ：车、钻、镗、拉、磨、扩、铰3平面：车、铣、刨、磨、研磨、刮磨、拉4成形面：车、铣、刨、磨、研磨简述车、铣、刨、磨、拉、钻、镗的特点车：1、易于保证工件各加工面的位置精度；2、切削过程比较平稳；3、适于有色金属零件的精加工；4、刀具简单铣：1、生产率较广；2、容易产生振动；3、刀齿散热条件较好钻：1、容易产生“引偏”；2、排屑困难；3、切削热不易传散。镗：单刃镗刀：1、适应性较广，灵活性较大；2、可以校正原有孔的轴线歪斜活位置偏差；3、生产率较低 多刃镗刀：1、加工质量较高；2、生产率较高；3、刀具成本较单刃镗刀高刨：1、通用性好；2、生产率较低。磨：1、精度高表面粗糙度值小2、砂轮有自锐作用3、背向磨削力较大4、磨削温度较高拉：1、生产率高；2、加工精度高、表面粗糙度值较小；3、拉床结构和操作比较简单；4、拉刀价格昂贵；5、价格范围较广。车床适于何种加工表面？为什么？在车床上使用不同的车刀或其他刀具，通过刀具相对于工件不同的进给运动，就可以得到相应