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材料成形技术基础复 习 提 纲第一章 绪论第二章 液态材料铸造成形技术过程.复习提纲 1、现代制造过程的分类（质量增加、质量不变、质量减少）。 2、那几种机械制造过程属于质量增加（不变、减少）过程。 第二章液态金属材料铸造成形技术过程 1、液态金属充型能力和流动性的定义及其衡量方法 2、影响液态金属充型能力的因素（金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构） 3、影响液态金属流动性的因素（成分、温度、杂质含量、物理性质） 4、收缩的定义及铸造合金收缩过程（液态、凝固、固态） 5、缩孔、缩松的定义，形成条件、产生的基本原因，形成部位及防止方法。 6、铸造应力的定义及分类，产生的缺陷（热裂、冷裂、变形），防止和减少的措施。 7、金属的吸气性及金属吸收气体的过程，主要气体（H2、N2、O2） 7、偏析、宏观偏析、微观偏析、正偏析、逆偏析的定义及其消除方法。 8、铸件可能出现那几种气孔（析出性、反应性、侵入性）及其定义 9、熔炼的分类（按合金和熔炼特点）及熔炼的基本要求 10、浇注系统的组成及主要功能 11、铸件冒口的定义、作用及设计必须满足的基本要求（P51） 12、冷铁的作用 13、常用的机器造型和制芯方法有哪些？ 14、液态金属的凝固过程，顺序凝固、同时凝固的定义 15、砂型铸造和特种铸造的技术特点（P52） 16、常用的特种铸造方法有哪些？其基本原理和特点是什么？ 17、何谓金属的铸造性能，铸造性能不好会引起哪些铸造缺陷？ .复习题一、名词解释 1、缩孔、缩松 铸件在冷却和凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的地方出现孔洞。容积大而比较集中的孔洞称为缩孔；细小而分散的孔洞称为缩松 2、顺序凝固和同时凝固 顺序凝固：采用各种措施保证在铸件上远离冒口或浇道的部分到冒口或浇道件之间建立一个递增的温度梯度，按照远离冒口的部分最先凝固，然后是靠近冒口部分，最后才是冒口本身凝固的次序进行。 同时凝固：采取工艺措施保证铸件各没有温差或温差很小，使各部分同时凝固。 3、宏观偏析、微观偏析 微观偏析：微小（晶粒）尺寸范围内各部分的化学成分不均匀现象。 宏观偏析：较大尺寸范围内化学成分不均匀的现象。 4、流动性、充型能力 充型能力：液态合金充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力。衡量充型能力可用所能形成的铸件最小壁厚 流动性：液态铸造合金本身的流动能力，衡量流动性一般采用螺旋试样长度 5、自由收缩、受阻收缩 铸件在铸型中的收缩仅受到金属表面与助兴表面之间的摩擦阻力时，为自由收缩 如果铸件在铸型中的收缩还受到其他阻碍，则为受阻收缩。二、填空 1、现代制造过程分类一般分为质量不变过程 ，质量减少过程 ， 质量增加过程。 2、一般用最小壁厚来表征液态金属的充型能力，用 螺旋线试样长度 来表征液态金属的流动性。 3、影响液态金属充型能力的因素有 金属的流动性 、 铸型性质 、 浇注条件 、 铸件结构 四个方面。 4、影响铸造合金收缩的因素有 缩松 、 缩孔 、铸造应力 、 铸件的变形和裂纹 。 5、铸造缩孔形成的基本条件是 金属在恒温或者很窄的温度范围内结晶，铸件由表及里逐层凝固 ，缩松形成的基本条件是 金属的结晶温度范围较宽，呈体积凝固方式 。 6、铸件实际收缩过程中受到的阻力分为 铸型表面的摩擦力 、热阻力 、 机械阻力三种。 7、铸造应力按形成原因不同分为热应力 ， 相变应力 ，机械阻碍应力 三种应力。 8、铸件中往往存在各种气体，其中主要是 氢气 ，其次是 氮气 和 氧气 。 9、铸件中可能存在的气孔有 侵入气孔 、析出气孔 、反应气孔 三种。 10、按照熔炉的特点，铸造合金的熔炼可分为 、 、 、 等。 11、一般砂型铸造技术的浇注系统结构主要由 冲天炉熔炼， 电弧炉熔炼 ， 感应炉熔炼 ， 坩埚熔炼 组成。根据所熔炼金属的特点大概可分为铸铁熔炼、铸钢熔炼和有色金属熔炼 12、砂型铸造常用的机器造型方法有 震实造型 微震实造型 、 高压造型 、 抛砂造型 、 气冲造型 等。 13、铸造生产中常用的机器制芯方法有 震实、 挤芯 、 射芯、 吹芯。 14、常用的特种铸造方法有 熔模铸造、 压力铸造、 离心铸造、 低压铸造 等。 三、简答题 1、影响液态金属充型能力的因素有哪些？ 金属的流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构 2、简述砂型铸造和特种铸造的技术特点。 砂型铸造 优点： 适应性广，技术灵活性大，不受形状、大小、复杂程度及合金种类的限制； 生产准备简单。 缺点： 尺寸精度较差，表面粗糙度高； 品质低 特殊件生产技术经济指标低。 特种制造 优点： 尺寸精度较高，表面粗糙度低 劳动条件好 易实现机械化、自动化 缺点： 适应性差，生产准备量大，需要复杂的技术装备 3、简述铸件上冒口的作用和冒口设计必须满足的基本原则。 冒口的作用：补充铸件收缩；集渣和通排气。 原则： 1）冒口凝固时间应大于或等于铸件的凝固时间； 2）冒口有足够的金属液补充铸件的收缩； 3）冒口与铸件上被补缩部分之间必须存在补缩通道； 4）设置冒口注意节约金属和提高补缩效率。 4、铸造成形的浇注系统由哪几部分组成，其功能是什么？ 浇注系统主要由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成； 主要功能： 1）将铸型型腔与浇包连接起来，平稳的导入液态金属 2）挡渣及派驻铸型型腔中的空气和其他气体 3）调节铸型各部分的温度分布以控制铸件的凝固顺序 4）保证液态金属在最合适的时间范围内充满铸型，不使金属过度氧化，有足够的压力头，并保证金属液面在铸型型腔内有适当的上升速度 5、熔炼铸造合金应满足的主要要求有哪些？ 1）熔炼出符合材质性能要求的金属液，而且化学成分的波动尽量小； 2）熔化并过热金属的高温； 3）有充足和适时的金属液供应； 4）低的能耗和熔炼费用 5）噪声和排放的污染物严格控制在法定的范围内。 6、试比较灰铸铁、铸造碳钢和铸造铝合金的铸造性能特点，哪种金属的铸造性能好？哪种金属的铸造性能差？为什么？ 灰铸铁的铸造性能好，铸钢的铸造性能差； 由于灰铸铁接近共晶成分，凝固温度范围窄，铁液的流动性好，并且灰铸铁凝固过程中碳大部分以石墨的形式析出，收缩量远小于铸钢，而铸钢熔点高，钢液易氧化和吸气，且充型后冷却速度快，故流动性差，容易产生冷隔、浇不足等缺陷。铸造铝合金的性能介于灰铸铁和铸钢之间。四、分析题 1、论述金属的铸造性能。金属的铸造性能不好会伴生哪些铸造缺陷？ 冷隔、浇不足、夹杂、气孔、缩孔、缩松、应力、变形等各种铸造缺陷 2、试分析图所示铸造应力框： (1)铸造应力框凝固过程属于自由收缩还是受阻收缩? 受阻收缩 (2)铸造应力框在凝固过程中将形成哪几类铸造应力? 热应力、相变应力、机械阻碍应力 (3)在凝固开始和凝固结束时铸造应力框中1、2部位应力属什么性质(拉应力、压应力)? 1处是拉应力，2处是压应力 (4）铸造应力框冷却到常温时，在1部位的C点将其锯断，AB两点间的距离L将如何变化（变长、变短、不变）？变长 3、试分析如下图所示铸件： (1)哪些是自由收缩，哪些是受阻收缩? (2)受阻收缩的铸件形成哪一类铸造应力?机械阻碍应力 (3)各部分应力属什么性质(拉应力、压应力)?第三章 固态材料塑性成形过程.复习提纲l 1、金属塑性变形的概念、基本条件及常见的金属塑性变形的主要成形方法。l 2、冷、热变形及加工硬化的定义及其对金属性能的影响l 3、金属的可锻性的定义、衡量指标和影响因素l 4、金属塑性变形的基本规律l 5、金属自由锻成形的定义及自由锻成形过程（重点放在锻件图的绘制及其应考虑的因素、锻造工序的确定、坯料质量及尺寸的计算、加热冷却规范）l 6、模锻的定义及模锻成形过程（重点在分模面的确定原则）l 7、模锻锻模模膛的分类及其作用l 8、金属在模锻模膛内的变形过程、特点及影响金属充填模腔的因素l 9、模锻飞边和冲孔连皮的作用及去除模具的特点l 10、冲压成形过程（弹壳、消音器后盖等零件）及其模具类型l 11、板料分离和成形的定义及其主要成形工艺l 12、落料和冲孔的定义及其凹凸模刃口尺寸的确定。l 13、板料冲裁过程与拉伸过程的异同点及其凹凸模结构、间隙的差异。 .复习题一、名词解释：l 1、金属塑性变形在外力作用下，使金属材料产生预期的苏醒变形，以获得所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。l 2、自由锻、模锻、胎模锻自由锻：利用冲击力或压力使金属材料在上下两个砧铁之间或锤头与砧铁之间产生变形，从而获得所需形状、尺寸和力学性能的锻件的成型过程模锻：将加热或者不加热的坯料置于锻模模膛内，然后施加冲击力或压力使坯料发生塑性变形而获得锻件的锻造成型过程。胎膜锻：在自由锻造设备上使用不固定在设备上的各种成为胎膜的单膛模具，直接将已加热的坯料或者用自由锻方法预锻呈接近锻件形状，然后用胎膜终锻成型的锻造方法。l 3、落料、冲孔 落料：使坯料按封闭轮廓分离，落料是被分离的部分为所需要的工件，留下是废料；而冲孔相反。l 4、板料分离和成形板料分离是使坯料一部分相对于另一部分产生分离而得到工件或者料坯。板料成形是使坯料发生塑性变形而成一定形状l 5、金属的可锻性 金属的塑性变形能力又称为金属的可锻性，它指金属材料在塑性成形加工时获得优质毛坯或零件的难易程度。二、填空l 1、金属塑性成形的基本条件为 被成形的金属材料应具备一定的塑性 、 要有外力作用于固态金属材料上 。l 2、工业上常用的金属塑性成形方法有 轧制、 挤压、 拉拔、 自由锻造、 模型锻造 、 板料冲压等。l 3、金属材料的固态成形必须有两个基本条件，它们是 ， 。l 4、按温度将固态成形过程分为_冷变形、_热变形_两大类，它们以 为分界限。l 5、金属材料的可锻性常用 延伸系数 和 断面收缩率 来综合衡量。l 6、金属塑性变形的基本规律是体积不变定理 定律和最小阻力定理 定律。l 7、绘制自由锻零件的锻件图主要考虑的因素有 敷料 、 加工余量、 锻件公差 。 l 8、绘制模锻零件的锻件图主要考虑的因素有 分模面 、 加工余量、锻件公差和敷料 、 模锻斜度 、 模锻件圆角半径 。 l 9、自由锻锻件冷却方式有 空冷 、 在炉灰或干砂中缓冷 、 随炉缓冷三种。 l 10、模锻的修整工序主要有 切边与冲孔 、 校正 、 热处理、 清理等。 l 11、模锻件的清理方法主要有 滚筒打光、 喷丸清理、 酸洗等。l 12、锻模模膛按其功能可分为_制坯模膛_和模锻模膛，模锻模膛可分为_终锻模膛 和_预锻模膛_ 。 l 13、模型锻造过程中，拔长模膛的作用是 减小某部分的横截面，以增加该部分的长度 ，滚压模膛的作用是 减小某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积 。l 14、模锻的制坯模膛有_拔长模膛、_滚压模膛、_弯曲模膛_、_切断模膛_等。l 15、模锻时飞边的作用是 强迫充填， 容纳多余的金属， 减轻上模对下模的打击 。l 16、胎模的种类主要有_扣模_、_套筒模_、_合模_等。l 17、板料成形按特征分为分离和成形过程，分离过程主要有落料、冲孔、切断、修整等，成形过程主要有拉深、弯曲、翻边、成形等。l 18、落料时 凹模 刃口的尺寸应取靠近落料件公差范围的 最小 尺寸；而冲孔时，取 凸模 刃口的尺寸则取靠近孔的公差范围内的 最大 尺寸。l 19、在板料的拉深成形中，通常将拉深系数m（d/D）控制在0.5-0.8，为了防止起皱，当板料厚度S与坯料直径D之比2%时，必须应用压边圈三、简答题l 1、简述自由锻成形过程的流程及绘制自由锻件图要考虑的主要因素。1）绘制锻件图 2）坯料质量及尺寸计算 3）选择锻造工序、确定锻造温度和冷却范围 4）加热坯料锻打 5）检验 6）锻件，绘制段锻件图要考虑的主要因素：1）敷料2）加工余量 3）锻件公差l 2、在金属的模锻过程中，影响金属充填模腔的因素有哪些？ 1）金属的塑性和变形抗力；2）金属模锻时的温度；3）飞边槽的形状和位置；4）锻件的形状和尺寸；5）设备的工作速度6）充填模膛方式：镦粗比挤压更容易；7）其他如模锻有无润滑、有无预热。l 3、请阐述金属在模锻模膛内的变形过程及特点。1） 充型阶段，金属发生塑性变形，并有部分进入模膛深处，并达到边槽桥口为止；特点：在这一阶段所需的变形力不大2） 形成飞边和充满阶段，特点：飞边完成强迫充填的作用，并且由于飞边的出现，变形力迅速增大；3） 锻足阶段，使上下模合拢，特点：变形仅发生在分模面附近区域，以便向飞边槽挤出多余的金属，此阶段变形力急剧增大，达到最大值。l 4、简述模锻技术过程中确定分模面位置的原则。1） 要保证模锻件易于从模膛中取出2） 所选定的分模面应能使膛模的深度最浅。3） 选定的分模面应能使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致，这样在安装锻模和生产何总发现错模现象时，便于及时调整锻模位置。4） 分模面最好是平面，且上下锻模的模膛深度尽可能一致。5） 所选分模面尽可能使锻件上所加的敷料最少。l 5. 板料冲裁与拉深成形模具结构和过程的异同点。冲裁是将平板板料放在凹模上，重头冲掉金属料形成落料或者冲孔的过程拉伸时将平板板料放在凹模上，冲头推压金属料通过凹模形成杯形工件的过程。拉伸和冲裁所用的模具构造相似，区别在于工作部分凸模和凹模的间隙不同，而且拉深的凸凹模上没有锋利的刃口。四、分析题l 1、下图所示的轴类零件，批量为15件/月，材料为40Cr钢，试： l (1)根据生产批量选择锻造方法。l (2)绘制该零件的锻件图。l (3)分析该零件的锻造生产工序并计算坯料的质量和尺寸。l 2、分析板料加工技术过程中冲裁过程和拉深过程的异同点以及冲裁凸、凹模和拉深凸、凹模结构、间隙差异。 l 3、试分析下图所示弹壳的冲压过程 l 4、模锻分模面选取的原则是什么？请按照该原则在下图所示的a-a、b-b、c-c、d-d、e-e五个面中选取符合条件的分模面。l 5、下图所示双联齿轮，批量为10件/月，材料为45钢，试：l (1)根据生产批量选择锻造方法。l (2)绘制该零件的锻件图。第四章 粉末压制和常用复合材料成型过程.复习提纲 1、粉末压制成形定义 2、金属粉末的制备方法 3、粉末成形技术特征主要有哪些？（松装密度、流动性、压制性） 4、粉末的压制成形过程（称粉、装粉、压制、保压、脱模等） 5、压坯烧结的主要技术因素（烧结温度、保温时间、炉内气氛） 6、烧结出现的缺陷（翘曲、过烧） 7、硬质合金的定义、分类、牌号及主要用途 8、粉末压制结构零件设计的基本原则 .复习题一、名词解释： 粉末冶金：用金属粉末或者金属与非金属粉末的混合物作原料，经压制成形后烧结而制造各种类型的零件和产品的方法。 雾化法：将融化的金属液通过喷射气流、水蒸气或睡的机械力和冷却作用使金属溶液雾化，而得到金属粉末。二、填空 1、金属粉末的制备方法主要有 矿物还原法、 雾化法 、 机械粉碎法 等。 2、金属粉末的基本性能包括成分、 粒径分布 、 颗粒形状和大小以及 技术特征等。 3、粉末压制生产技术流程为金属粉末的制取 ， 粉末配混 ， 压制成形 ， 压坯烧结 ， 烧结后的其他处理或加工 。 4、粉末压制成形时，主要控制的技术因素为 密度、 强度 、 精度 。 5、硬质合金通常分为 钨钴类 、 钨钴钛类、 钨钽类 三大类。三、简答 1、硬质合金的分类情况及其主要用途是什么？ 硬质合金通常分为钨钴类 、 钨钴钛类、 钨钽类 三大类， 钨钴类硬质合金有较好的强度和韧度，适宜制作切削脆性材料的刀具，如切削铸铁、脆性有色合金、电木等，含钴越高，强度和韧度越好，而硬度和耐磨性越低，因此含钴量较多的一般多用于粗加工，而含钴量较少的多用于作精加工。 钨钴钛类硬质合金含有比碳化钨更硬的碳化钛，因而硬度高，热硬性也好，加工钢材时刀具表面会形成一层氧化钛薄膜，使切屑不易黏附，故适合制作切削高韧度钢材的刀具，与钨钴类一样，含钴量较多的一般多用于粗加工，而含钴量较少的多用于作精加工。 钨钽类硬质合金其特点是抗弯强度高，这类硬质合金制作的刀具用于加工不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的材料。 2、请简要介绍金属粉末的制备方法 1）矿物还原法：金属矿石在一定冶金条件下被还原后，得到一定形状和大小的金属料，然后将金属料经粉碎等处理以获得粉末。 2）雾化法：将融化的金属液通过喷射气流、水蒸气或睡的机械力和冷却作用使金属溶液雾化，而得到金属粉末。 3）机械粉碎法：用机械方法对金属进行球磨或者研磨以获得金属粉末。第五章 固态材料的连接过程.复习提纲 1、固态材料的连接可分为永久性和非永久性连接两种 2、焊接的定义、特点、分类及主要影响因素（温度、压力） 3、焊接接头的组成及热影响区形成的原因及其对焊接接头组织和性能的影响 4、焊接应力和变形产生的原因、形成过程，消除应力的措施。采用刚性固定法，可限制产生焊接变形，但刚性固定焊接的工件应力较大。 5、焊接裂纹和气孔的形成原因及防止措施 6、直流正接和直流反接的定义 7、焊条的组成、作用及选用原则 8、酸性焊条和碱性焊条的性能和用途 9、埋弧焊的定义、特点及应用 10、钎焊的定义、分类及其分类的临界温度 11、电阻焊、摩擦焊的定义 12、金属的焊接性的定义及评定方法 13、焊接铸铁、铝合金、铜合金的特点及采取的措施 14、焊接构件结构设计的原则及焊缝布置的合理性分析。 .复习题一、名词解释： 焊接：将分离的金属用局部的加热或加压，或两种方法兼而使用等手段，借助于金属内部原子的结合于扩散作用牢固的连接起来，形成永久性街头的过程称为焊接。 熔化焊接：在液态下进行焊接时，木材接头被加热到熔化温度以上，它们在液态下相互熔合，冷却时便凝固在一起，这就是熔化焊接； 压力焊接：在固态下进行焊接时，利用压力将母材接头焊接，加热只起辅助作用，有时不加热，有时加热到接头的高塑性状态，甚至使接头的表面薄层熔化，这就是压力焊接； 钎焊：在固态下进行焊接时，在接头之间加入熔点较母材低的合金，局部加热使这些合金熔化，借助于液态合金与固态接头的物理化学作用而达到焊接的目的，这便是钎焊； 摩擦焊：利用摩擦热使接触面加热到高塑性状态，然后施加压力的焊接。（压力焊接的一种） 电阻焊：利用电阻加热，然后施加压力的焊接（压力焊接的一种） 直流正接：焊件接电焊机的正极的电弧焊方法 直流反接：焊件接点焊接的负极的电弧焊方法二、填空 1、熔化焊的焊接接头通常由 焊缝 ，熔合区 ， 热影响区 三部分组成。 2、熔化焊接用焊条通常由焊芯和药皮组成，其中焊芯的主要作用为 传导电流、产生电弧 、 作为填充金属 等。 3、焊接应力产生的根本原因是 焊接过程中对焊件进行了局部的不均匀加热 ，减少和消除焊接应力的措施有 选择合理的焊接顺序 、 焊前预热 、 加热“减应区” 、 焊后热处理 。 4、金属的焊接性是指 金属材料对焊接加工的适应性，其评定的方法有 碳当量法 、 冷裂纹敏感系数法 。 5、固态材料的连接可分为 永久性的连接， 非永久性的连接 两种。 6、焊接过程中对焊件进行了 局部的不均匀加热，是产生焊接应力和变形的根本原因。 7、电焊条一般由 金属焊芯 和 药皮 组成。 8、根据钎料熔点不同，钎焊可分为 硬钎焊 和 软钎焊 两大类，其温度分界为 450 。 9、影响金属焊接的主要因素有 压力 、 温度 。三、简答题 1、焊接用焊条药皮的作用是什么，由哪几部分组成？ 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和加入合金元素，以提高焊缝金属的力学性能。 组成：焊条药皮主要由稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、黏结剂等。 2、简述碱性焊条和酸性焊条的性能和用途。 碱性焊条： 优点：有较好的脱氧、去氧、除硫和抗裂纹的能力，焊缝力学性能好 缺点：1）焊接技术性能差，如引弧困难，电弧稳