【重庆大学】金属工艺学复习要点

1. 液态合金本身的流动能力，称为合金的流动性2. 浇注温度：浇注温度越高合金的粘度下降且因过热度高，合金在铸型中保持流动的时间越长故充型能力强，反之充型能力差。鉴于合金的充型能力随浇注温度的提高呈直线上升，因此对薄壁铸件或流动性较差的合金可适当提高其浇注温度，以防止浇不到或冷隔缺陷，但浇注温度过高，铸件容易产生缩孔，缩松，粘沙，析出性气孔，粗晶等缺陷，故浇注温度不宜过高。3. 充型能力：砂型铸造时，提高直浇道高度，使液态合金压力加大，充型能力可改善。压力铸造，低压铸造和离心铸造时，因充型压力提高甚多，故充型能力强。4.合金的收缩经历：液态收缩从浇注温度到凝固开始温度之间的收缩；凝固收缩从开始凝固到凝固结束之间的收缩；固态收缩从凝固结束冷却到室温之间的收缩。5. 缩孔位置：集中在铸件的上部，或最后凝固部位容积较大的孔洞。6. 判断缩孔产生位置的方法：1.画等温线发 2.画最大内接圆发3.计算机凝固模拟法7. 消除缩孔的工艺措施：安放冒口和冷铁实现顺序凝固。8. 任何铸件厚壁或心部受拉应力，薄壁或表层受压应力。9. 对于不允许发生变形的重要件，必须进行时效处理。自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，使其缓慢的发生变形，从而使内应力消除。人工时效是将铸铁加热到550-650进行去应力退火。时效处理宜在粗加工之后进行，以便将粗加工所产生的内应力一并消除。10. 高温出炉，低温浇注11. 下列铸件宜选用哪类铸造合金，请阐述理由：（1） 车床床身：宜选用灰铸铁HT300-350 因为车床需要承受高负载（2）摩托车气缸体：铸造铝合金ZL 因为气缸要求气密性好 质量要轻（3）火车轮：铸钢 车轮要求耐磨性好（4）压气机曲轴：可锻铸铁或球墨铸铁 因为曲轴负荷大，受力复杂（5）气缸套：球墨铸铁或孕育铸铁 因为要求高负荷高速工作耐磨（6）自来水管道弯头：黑心可锻铸铁 承受冲压震动扭转负荷（7）减速器涡轮：铸造锡青铜 用于高负荷和高滑速工作的耐磨件12. 造型材料必备性能：1 一定的强度 2 一定得透气性 3较高的耐火性 4 一定的退让性13. 提高耐火性和防黏沙：铸铁 涂石墨水铅粉等 铸钢 涂石灰粉铬铁矿粉 有色金属涂滑石粉14. 解决透气性和退让性措施：给砂型加锯木屑，草木粉，煤粉。（这些高温会燃烧留出空隙）15. 常用的手工造型方法：1 分模两箱造型 2 三箱造型 3 活块造型 4 挖沙造型 5 假箱造型 6 刮板造型 7 地坑造型16. 起模斜度概念：为了使模样便于从砂型中取出，凡平行起模方向的模样表面上所增加的斜度称为起模斜度17. 收缩率的概念：铸件冷却后的尺寸和型腔尺寸的差值与型腔尺寸的比值18. 铸造工艺对铸造结构的要求：1 尽量避免铸件起模方向存有外部侧凹，以便于起模。2 尽量使分型面为平面。3 凸台和筋条结构应便于起模 4 垂直分型面上的不加工表面最好有结构斜度 5 尽量不用和少用型芯19. 常用的特种铸造方法有：熔模铸造 金属型铸造 压力铸造 离心铸造 消失模铸造 20.熔模铸造的工艺过程：分为蜡模制造，型壳制造，焙烧浇注 21. 金属型铸造工艺：1 喷刷涂料 2金属型应保持一定的工作温度 3适合的出型时间22. 金属塑性加工（压力加工）：利用金属的塑性使其改变形状尺寸和改善性能获得型材，棒材，板材，线材或锻压件的加工方法称为塑性加工。它包括锻造，冲压，挤压，轧制，拉拔等。23. 再结晶温度以下进行的变形称为冷变形；金属在再结晶温度以上进行的变形过程称为热变形。24. 纤维组织越明显，金属在纵向（平行纤维方向）上塑性和韧性越高，而在横向（垂直纤维方向）上塑性和韧性越低，纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关。25. 纤维组织的稳定性很高，不能用热处理方法加以消除，只有经过塑性加工使金属变形才能改变其方向和形状，因此，为了获得具有最佳力学性能的零件，在设计和铸造零件时，都应使零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切应力方向与纤维方向垂直，并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量使纤维组织不被切断。纤维组织在工厂中叫做流线。26. 可锻性的优劣常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性越好，反之则越差。27. 始煅温度过高必将产生过热，过烧，脱碳和严重氧化等缺陷甚至使锻件报废，所以应严格控制锻造温度。过热可改善，过烧则报废。28. 如何提高金属的塑性，最常采用的措施：1 提高变形温度，对它进行加热 2 提高变形速度，在高速锻锤下锻打 3 增加压应力数目，在三向应力下进行锻打29. 趁热打铁的含义：说明了变形温度对金属塑性变形的影响。当变形温度升高再结晶温度以上时，加工硬化不断被再结晶消除得到细化晶粒，金属塑性成型性得到很大提高。30. 始锻温度原则上高，终锻温度原则上低。31. 自由锻的基本工序：镦粗，拔长，冲孔，扭转，错移，切割。先镦粗后拔长。模膛分为模锻模膛和制坯模膛。胎模锻是介于自由锻和模锻之间，吸取双方优点的一种方法。特点(与自由锻相比)1）胎模锻件的形状和尺寸可由模具来保证，所以对工人技术要求不高，操作简便；2）胎模锻件的形状较准确，尺寸精度高，余块少，加工余量小，因而既节约了原材料，又减少了后继的切削加工工作量；3）胎模锻件在胎膜内成形，锻件内部组织致密，纤维分布合理，因而锻件的力学性能比较好。特点（与模锻相比）1）胎模锻造不需采用昂贵的模锻设备，用自由锻设备即可，从而扩大了自由锻设备的应用范围；2）胎模锻工艺操作灵活，能够用较小的设备成形较大的锻件；3）胎模是一种不固定在锻造设备上的锻模，其结构较简单，通过组合多个模具可完成不同的锻造工序4）胎模锻件的尺寸精度比模锻件低，工人劳动强度较大。板料冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行分离或成形而得到制件的加工方法。32. 胎膜锻的基本概念：在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。胎膜锻常用自由锻方法制坯，在胎膜中成型。33. 分模面的选取原则：1 应保证模锻件能从模膛中取出2 应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象，及时而方便的调整锻模位置。3分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上，这样有利于金属充满模膛，便于取件，并有利于锻模的制造。4 选定的分模面应使零件上所增加的余块最少。5 分模面最好是一个平面，以便于锻模的制造，并防止锻造过程中上下锻模错动。34. 长轴类模锻件，常选用拔长，滚压，弯曲，预锻和终锻等工步。短轴类模锻件常选用镦粗，预锻，终锻等工步。模锻完成后的辅助工序：校正，切分边，冲连皮，清理，热处理。35. 冲裁时板料的3个阶段：1弹性变形阶段 2 塑性变形阶段 3 断裂分离阶段。36. 落料时凹模刃口的尺寸应靠近落料件公差范围内的最小尺寸，冲孔时选取凸模刃口的尺寸靠近孔的公差范围内的最大尺寸。37. 拉深系数m越小表明拉深件直径越小，变形程度越大，坯料被拉入凹模越困难，易产生拉穿废品。一般情况下m不小于0.5-0.8 坯料塑性差取上限，坯料塑性好取下限。如果拉深系数过小，不能一次拉深成型时，则可采用多次拉深工艺。在一两次拉深后未保证坯料具有足够的塑性，应安排工序间的退火处理。在多次拉深中，拉深系数应一次比一次略大一些，以确保拉深件的质量，使生产顺利进行。38. 当拉深变形区的坯料相对厚度较小时，在切向应力作用下，引起坯料失稳而形成褶皱的现象称为润滑。起皱现象与坯料的相对厚度和拉深系数有关，相对厚度越小或拉深系数越小，越容易起皱。39. 弯曲：将板料，素材或管材在弯矩作用下完成具有一定曲率和角度的制件的成型方法称为弯曲。板料越厚，内弯曲半径越小，则拉应力越大，越容易弯裂。为防止弯裂，最小弯曲半径应为金属板料厚度的0.25-1倍。40. 弯曲时，板料产生的变形由塑性变形和弹性变形两部分。外载荷去除后，塑性变形保留下来，弹性变形消失，使板料形状和尺寸发生与加载时变形方向相反的变化，从而消去一部分弯曲变形效果的现象称为回弹。回弹使被弯曲的角度增大，一般回弹角为0-10。因此在设计弯曲模时，必须使模具的角度比成品件角度小一个回弹角，以保证成品件的弯曲角度准确。41. 材料的回弹现象对冲压生产的影响：造成弯曲角度增大。42. 焊接热影响区的基本概念，有哪些区？影响最大两个区产生的不良影响:焊接热影响区是指焊缝两侧金属因焊接热作用（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。热影响区可分为1.熔合区：是焊缝和基体金属的交接过渡区。此区温度处于固相线和液相线之间。熔合区在很大程度上决定着焊接接头的性能。2.过热区：被加热到Ac3以上100到200至固相线温度区间。由于奥氏体晶粒粗大，形成过热组织，故塑性和韧性降低。对于易淬火硬化钢材，此区脆性更大。3.正火区：加热时金属发生重结晶，转变为细小的奥氏体晶粒。冷却后得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能优于母材。4.部分相变区冷却后晶粒大小不均，力学性能比正火区稍差。等（5.再结晶区:再结晶组织）。43. 增加焊接速度或减少焊接电流都能减小焊接热影响区。44. 改善焊接热影响区的方法：（1）提高焊接速度（2）一般采用焊接后正火处理，使焊缝和焊接热影响区的组织转变为均匀的细晶结构，以改善焊接接头的性能。45.预防焊接应力与应变措施：（1）焊前预热（2）焊后去应力退火（720以下）（3）焊前反变形（4）刚性固定法（塑性很好的构件）。防止焊接变形应采取哪些工艺措施？焊前措施：合理布置焊缝，合理的焊接次序，反变形法，刚性夹持法。焊后措施：机械矫正法，火焰加热矫正法46.焊条组成：是涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极,由药皮和焊芯两部分组成。焊芯作用：焊芯在焊接过程中既是导电的电极，同时本身又熔化作为填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝金属。药皮作用：提高电弧燃烧的稳定性、防止空气对熔化金属的有害作用、保证焊缝金属的脱氧、加入合金元素。47.焊条的选用原则：（1）焊结构钢按等强度原则（屈服强度）。（2）一般构件用酸性，交直流均可，重要构件用碱性（低氢）焊条。焊条选用:根据其性能特点，并考虑焊件的结构特点、工作条件、生产批量、施工条件及经济性等因素合理地选用焊条。a.按强度等级和化学成分选用1）焊接一般结构，如低碳钢、低合金钢结构件时，一般选用与焊件强度等级相同的焊条，而不考虑化学成分相同或相近2）焊接异种结构钢时，按强度等级低的钢种选用焊条3）焊接特殊性能钢种，如不锈钢、耐热钢时，应选用与焊件化学成分相同或相近的特种焊条4）焊件的碳、硫、磷质量分数较大时，应选用碱性焊条5）焊接铸造碳钢或合金钢时，因为碳和合金元素的质量分数较高，而且多数铸件厚度、刚度较大，形状复杂，故一般选用碱性焊条b.按焊件的工作条件选用1）焊接承受动载(交变载荷及冲击载荷)的结构件时，应选用碱性焊条。2）焊接承受静载的结构件时，可选用酸性焊条。3）焊接表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时，应选用酸性焊条。4）焊接在特殊条件（如在腐蚀介质、高温等条件）下工作的结构件时，应选用特殊用途焊条。c.按焊件的形状、刚度及焊接位置选用1）厚度、刚度大、形状复杂的结构件，应选用碱性焊条2）厚度、刚度不大，形状一般，尤其是均可采用平焊的结构件，应选用适当的酸性焊条3）除平焊外，立焊、横焊、仰焊等焊接位置的结构件应选用全位置焊条d.其它此外，还应根据现场条件选用适当的焊条。如需用低氢型焊条，又缺少直流弧焊电源时，应选用加入稳弧剂的低氢型交、直流两用的焊条。48.产生焊接应力和变形的原因是什么？焊接应力是否一定要消除？消除焊接应力的办法有哪些：原因是焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却。在焊接过程中和焊接以后，焊缝区纵向受力不一样。焊接应力一定要消除。办法有：（1）预留收缩变形量（2）反变形法（3）刚固定法（4）选择合理的焊接顺序尽量使焊接缝自由收缩（5）锤击焊接法。49.电阻焊常用焊接方法：（1）点焊主要适用于厚度为4mm以下的薄板，冲压结构及线材的焊接，每次焊一个点或一次焊多个点。（2）缝焊时，焊点相互重叠50%以上，密封性好。主要用于制造要求密封性的薄板结构。缝焊只适用于厚度在3mm以下的薄板结构。（3）对焊（电阻对焊，闪光对焊）主要用于刀具，管子，钢筋，钢轨，链条等的焊接。50.为什么低碳钢的焊接性能比中高碳钢好：（1）塑性性能好，受冲击能力强（2）热影响区无淬火马氏体（3）屈服强度不高，当应力提高时，塑性变形不开裂。51.中碳钢焊接预防措施：（1）焊前预热（2）焊后去应力退火（3）选用低氢焊条。52.为什么铜及铜合金的焊接比低碳钢的焊接困难得多：（1）产生裂纹的倾向性高（2）容易产生焊不透（3）气孔倾向大（4）合金元素易氧化。53.焊缝的布置：（1）尽量分散（2）尽可能对称布置（3）尽量避开最大应力断面和应力集中位置（4）尽量避开机械加工表面（5）应便于焊接操作。54.焊缝四种接头形式：I形坡口，Y形坡口，双Y形坡口，带钝边U形坡口。55.切屑用量：切屑速度，进给量，背吃刀量56.刀具材料基本要求：1 较高的硬度 2 有一定的强度和韧性 3 较高的耐磨性 4 较高的耐热性 5 有一定的工艺性 57.高速钢和硬质合金在性能上的区别：1 高速钢具有较好的强度韧性和工艺性，而硬质合金强韧性比硬质刚低且工艺性差 2 硬质合金比高速钢耐热性好，高速钢适用于中速切屑及形状复杂的刀具，比如花钻，铣刀，各种齿轮加工刀具。硬质合金适用于制造形状简单的高速切屑刀片。58. 积屑瘤是怎么形成的？对切削加工有何影响？如何防止？积屑瘤：在一定条件下切屑塑性金属材料时，往往在签到面上靠近切屑刀处，黏结着一小块很硬的金属叫积屑瘤。切削过程中，由于金属的挤压变形和强烈摩擦，当压力和温度适当时，切屑底层与前刀面之间的摩擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成很薄的一层“滞留层”。当滞留层与前刀面的摩擦阻力超过切屑内部结合力时，滞留层的金属与切屑分离而粘附在切削刃附近形成积屑瘤。影响：保护刀具，增加工作前角；影响工件尺寸精度，工件表面粗糙度。防止：对材料进行正火或调质处理，降低塑性，提高硬度和强度。避免中速切削，采用低速或高速切削。增大前角。采用润滑液。59. 切削用量的选择（切削深度，进给量，切削速度）：粗加工：先选取最大的切削深度，较大的进给量，最后是合理的切削速度。精加工：保证零件的加工精度以表面质量为主，较小的切削深度，进给量和较高的切削速度（高速微量切削）。60. 切削液的作用：冷却，润滑，清洗和防锈。常根据加工性质，工件材料和刀具材料等来选择合适的切削液。61. 工件材料被切削加工的难易程度称为材料的切削加工性。材料切削加工性衡量指标及适用场合：1 一定刀具耐用度下的切削速度Vt即刀具耐用度为T（min)时切削某种材料所允许的切削速度。允许越高材料的切削加工性越好。2 相对加工性Kr 3 已加工表面质量，凡较易获得表面质量的材料，其切削加工性较高，反之则较差。精加工常以此为衡量指标。4 切削控制或断屑的难易。切削较容易控制或易于断屑的材料其切削加工性较好。在自动机床或自动线上加工时常以此衡量。5 切削力 在相同切削条件下，凡切削力较小的材料，其切削加工性较好。在粗加工中，当机床刚度或动力不足时常以此衡量。62. 引偏是指加工时由于钻头弯曲而引起的孔径扩大，孔不圆或孔的轴线歪斜等。减小引偏措施：1 预钻锥形定心坑 2 采用钻套为钻头导向 3 钻头的两个主切削刃尽量刃磨对称。在车床上钻孔：孔不圆带有锥度，轴线无明显歪斜。在钻床上钻孔：孔的轴线歪斜，孔径无显著变化（孔圆）。63. 扩孔是用扩孔钻对工件上已有孔的扩大加工。刀具结构和切削条件比钻孔时精度高的原因：1 切削刃不必自外圆延续到中心，避免了横刃与横刃所引起的不良影响。2 切屑窄易排除，不易擦伤加工表面。同时容屑槽也做得较小较浅，从而可以加粗钻心，大大提高扩孔钻的高度，有利于加大切削用量和改善加工质量。3 刀齿多（3-4个）导向作用好，切削平稳，生产率高。64. 铰孔比扩孔精度高：1 铰刀具有修光部分 2 铰孔的余量小 。用高速钢铰刀铰孔时切削速度一般较低，产生的切削热较少。因此，工件的受力变形和受热变形较小，加之低速切削，可避免积屑瘤不利影响，使铰孔质量进一步提高。65. 刀具的耐用度：刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间。以T表示。（1 ）顺铣有利于提高刀具