(2025年)材料成型基础考试试题及答案

(2025年)材料成型基础考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种铸造方法属于特种铸造？A.砂型铸造B.金属型铸造C.手工造型D.机器造型答案：B2.塑性成型中，加工硬化现象的本质是：A.位错密度增加导致滑移阻力增大B.晶粒细化提高材料强度C.合金元素析出强化基体D.残余应力阻碍变形答案：A3.焊接热影响区中，组织和性能最接近母材的区域是：A.熔合区B.过热区C.正火区D.部分相变区答案：C4.铝合金铸造时，为减少气孔缺陷，最有效的措施是：A.提高浇注温度B.增加铸型透气性C.延长凝固时间D.降低合金含氢量答案：D5.自由锻造中，拔长工序的主要目的是：A.增加坯料长度，减小截面B.减小坯料长度，增加截面C.改变坯料形状D.消除内部缺陷答案：A6.以下哪种焊接方法属于压焊？A.电弧焊B.电阻焊C.气焊D.激光焊答案：B7.铸造充型能力不足时，铸件易产生的缺陷是：A.缩孔B.气孔C.冷隔D.夹渣答案：C8.板料冲压中，落料和冲孔的主要区别在于：A.模具间隙不同B.凸凹模尺寸设计依据不同C.材料利用率不同D.加工设备不同答案：B9.灰铸铁铸造时，为提高其石墨化程度，应采取的措施是：A.降低碳当量B.增加冷却速度C.添加促进石墨化元素（如Si）D.减少孕育处理答案：C10.钎焊与熔焊的本质区别是：A.加热温度不同B.母材是否熔化C.填充材料不同D.接头强度不同答案：B二、填空题（每空1分，共20分）1.铸造合金的收缩分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段，其中（固态收缩）是产生铸造应力、变形和裂纹的主要原因。2.塑性成型中，金属的可锻性常用（塑性）和（变形抗力）两个指标综合衡量。3.焊接时，熔池的凝固属于（非平衡）凝固，其结晶形态主要取决于（温度梯度）和（晶体生长速度）的比值。4.砂型铸造中，型芯的主要作用是（形成铸件的内腔或复杂外形），其关键性能要求是（强度）、（透气性）和（溃散性）。5.模锻时，飞边槽的作用是（容纳多余金属）、（增加金属流动阻力）和（保证锻件充满模膛）。6.铝合金的焊接难点主要包括（氧化严重）、（热裂纹倾向大）和（气孔敏感性高）。7.板料冲压的基本工序分为（分离工序）和（变形工序）两大类，其中冲孔属于（分离工序）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述砂型铸造与金属型铸造的主要区别及各自适用范围。答案：砂型铸造使用砂型（一次性），成本低、适应性广，但铸件精度低、表面粗糙，适用于单件小批量生产及大型铸件；金属型铸造使用金属模具（可重复），铸件精度高、表面质量好，但成本高、工艺灵活性差，适用于大批量生产的中小型有色金属铸件（如铝、镁合金）。2.分析锻造流线（纤维组织）对零件力学性能的影响，并说明设计与加工时的注意事项。答案：锻造流线是金属塑性变形时夹杂物或第二相沿变形方向分布形成的纤维状组织。其使零件在流线方向上的塑性、韧性提高，但垂直方向性能较低（各向异性）。设计时应使流线方向与零件工作时的最大拉应力方向一致，避免切断流线（如采用镦粗代替切削加工）；加工时需保留流线完整性，避免因切削破坏流线分布。3.焊接热循环对焊缝及热影响区组织性能有何影响？如何优化热循环？答案：焊接热循环指焊缝及附近区域经历“加热-保温-冷却”的温度变化过程。高温使焊缝金属熔化后快速冷却（非平衡凝固），易形成柱状晶，可能导致成分偏析；热影响区中，过热区因晶粒粗大而塑性韧性下降，正火区因重结晶而性能改善。优化方法包括控制焊接电流、速度（调整热输入），采用预热或焊后热处理（如正火）细化晶粒，或选择合理的焊接顺序减少局部过热。4.简述压力铸造的工艺特点及主要缺陷类型。答案：压力铸造是高压（5-150MPa）、高速（0.5-50m/s）下将液态金属压入金属型的铸造方法。特点：生产效率高，铸件精度高（IT11-IT13）、表面光滑（Ra1.6-3.2μm），可铸复杂薄壁件；但设备投资大，铸件内部易产生气孔（因高速充型卷入气体），不能进行热处理（气孔受热膨胀）。主要缺陷：气孔、缩松、冷隔、浇不足。5.比较电阻焊与电弧焊的工作原理及应用场景。答案：电阻焊利用电流通过焊件接触面及邻近区域产生的电阻热熔化金属，通过压力完成焊接（如点焊、缝焊、对焊）；电弧焊利用电弧热熔化母材和填充金属，冷却后形成焊缝（如手工电弧焊、CO₂气体保护焊）。电阻焊适用于薄板、搭接或对接接头的大批量生产（如汽车车身）；电弧焊适用于厚板、各种位置的焊接，灵活性高（如钢结构、管道焊接）。四、分析题（每题10分，共20分）1.某工厂生产的灰铸铁机床床身（壁厚20-30mm）出现贯穿性热裂纹，试分析可能原因并提出改进措施。答案：可能原因：①铸造应力过大（如冷却速度不均、型芯阻碍收缩）；②灰铸铁碳当量过低（石墨化不足，基体为硬脆的白口组织）；③硫含量过高（形成低熔点FeS共晶，降低热脆性温度区间）；④浇冒口系统设计不合理（局部过热导致收缩不一致）。改进措施：①调整化学成分（提高C、Si含量，控制S≤0.12%）；②优化铸型工艺（采用退让性好的型芯，合理设置浇冒口避免局部过热）；③减缓冷却速度（如控制铸型温度、延长打箱时间）；④增加孕育处理（细化晶粒，改善石墨形态）。2.某公司采用Q235钢板（厚度3mm）进行T型接头电弧焊，焊后发现严重的角变形（焊缝收缩导致两板夹角偏离90°），试分析变形产生的原因并提出控制措施。答案：变形原因：电弧焊时焊缝及其附近区域受热膨胀，冷却时收缩受阻产生横向和纵向收缩应力；T型接头焊缝集中于一侧，单侧收缩导致绕焊缝轴线的角变形。控制措施：①采用合理的焊接顺序（如对称施焊、分段退焊）；②减小热输入（使用小电流、快速焊）；③焊前反变形（预先将接头反向倾斜一定角度，抵消焊后变形）；④刚性固定（用夹具限制焊接时的自由变形）；⑤焊后矫正（机械矫正或火焰加热矫正）。五、计算题（10分）某铸件采用湿型砂铸造，模样尺寸为长300mm、宽200mm、厚50mm，实测铸件尺寸为长298.5mm、宽199.2mm、厚49.6mm。已知该合金的液态收缩率为3%，凝固收缩率为4%，试计算：（1）铸件的线收缩率；（2）固态收缩率（保留两位小数）。答案：（1）线收缩率计算公式：线收缩率（%）=（模样尺寸-铸件尺寸）/模样尺寸×100%长度方向：(300-298.5)/300×100%=0.5%宽度方向：(200-199.2)/200×100%=0.4%厚度方向：(50-49.6)/50×100%=0.8%平均线收缩率：(0.5%+0.4%+0.8%)/3≈0.57%（2）总收缩率=液态收缩率+凝固收缩率+固态收缩率总收缩率=平均线收缩率×3（体积收缩率≈3×线收缩率，近似）体积收缩率≈3×0.57%=1.71%但实际总收缩率应为体积收缩，需更准确计算：体积收缩率=1-(铸件体积/模样体积)=1-[(298.5×199.2×49.6)/(300×200×50)]计算分子：298.5×199.2≈298.5×200-298.5×0.8=59700-238.8=59461.2；59461.2×49.6≈59461.2×50-59461.2×0.4=2973060-23784.48=2949275.52mm³分母：300×200×50=3,000,000mm³体积收缩率=1-(2949275.52/3000000)=1-0.98309=0.01691≈1.69%已知液态收缩率（体积）3%，凝固收缩率（体积）4%，总收缩率=3%+4%+固态收缩率（体积）=7%+固态收缩率（体积）但