2026年材料成形试题及答案

2026年材料成形试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.在砂型铸造中，为防止铸件产生缩孔缺陷，通常采用的浇注系统类型是（）A.顶注式浇注系统B.底注式浇注系统C.阶梯式浇注系统D.中注式浇注系统2.下列锻造工艺方法中，适合大型锻件（如水轮机主轴）生产的方法是（）A.模锻B.自由锻C.胎模锻D.挤压3.埋弧焊不适合焊接以下哪种材料（）A.低碳钢B.低合金钢C.铝及铝合金D.中碳钢4.注射成形过程中，熔融塑料进入模具型腔的动力来自于（）A.塑料本身重力B.注射柱塞或螺杆的推力C.型腔的负压吸力D.合模力5.选择性激光烧结（SLS）增材制造技术中，常用的金属粉末成形后通常需要进行什么后续处理来提高致密度（）A.打磨抛光B.渗铜烧结C.线切割D.喷丸6.普通灰铸铁铸造时，常用的孕育处理目的是（）A.提高铸铁的白口倾向，细化晶粒B.改变石墨形态，提高韧性C.细化共晶团，提高强度和硬度D.消除铸造应力，防止变形开裂7.在板料冲压拉深工序中，最容易出现的失效形式是（）A.起皱和拉裂B.回弹和翘曲C.毛刺和裂纹D.氧化和脱碳8.下列焊接方法中，属于压力焊的是（）A.埋弧焊B.氩弧焊C.点焊D.电渣焊9.挤出成形工艺中，塑料熔体在螺杆挤出机中的料筒温度分布规律通常是（）A.从加料段到均化段逐渐升高B.从加料段到均化段逐渐降低C.全程温度保持一致D.加料段温度高，均化段温度低10.对于形状复杂、薄壁，要求较高强度韧性的铝合金铸件，最合适的铸造方法是（）A.砂型铸造B.熔模铸造C.压力铸造D.金属型铸造11.冷冲压过程中，为了消除材料的加工硬化，提高塑性，通常安排的热处理工序是（）A.回火B.退火C.正火D.淬火12.下列哪种接头形式是焊接结构中最常用的，加工简单、受力良好的接头类型（）A.对接接头B.角接接头C.T形接头D.搭接接头13.熔模铸造的主要优点是（）A.适合各种金属，批量生产尺寸精度高、表面质量好的复杂铸件B.适合生产大型厚壁铸件，成本低C.生产周期短，原材料消耗少，适合单件大型铸件D.铸件致密度高，性能优于其他所有铸造方法14.在金属挤压成形中，根据挤压时金属温度不同，分为冷挤压、温挤压和热挤压，其中温挤压的温度范围是（）A.低于室温B.室温以上，低于金属再结晶温度C.高于再结晶温度D.等于熔点温度15.下列哪种缺陷是焊接熔池冷却过快，焊缝金属中氢析出导致的常见缺陷（）A.热裂纹B.冷裂纹C.夹渣D.未焊透二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分，多选、少选、错选均不得分）1.铸件常见的气孔缺陷产生的原因主要包括（）A.铸型透气性太差B.浇注速度太快，卷入空气C.合金中含有较多气体，凝固时析出D.浇注温度太低，熔渣来不及上浮E.铸件壁厚相差太大，补缩不足2.塑性成形中，影响金属锻造性能的主要因素有（）A.金属的化学成分B.金属的组织结构C.变形温度D.变形速度E.应力状态3.下列焊接缺陷中，会引起焊接接头应力集中，降低接头承载能力的有（）A.裂纹B.未焊透C.咬边D.气孔E.夹渣4.塑料注射成形工艺中，主要的工艺参数包括（）A.温度B.压力C.成型周期D.锁模力E.注射速率5.增材制造技术相较于传统成形技术，突出优点包括（）A.可直接制造任意复杂结构的零件，不需要模具B.材料利用率高，节约原材料C.开发周期短，适合新产品快速开发D.大批量生产零件的成本远低于传统成形E.零件力学性能普遍优于传统成形零件6.模锻时，设计分模面需要遵循的原则包括（）A.分模面应选在锻件最大截面处，方便锻件从模膛中取出B.模膛深度尽可能浅，便于模具加工和锻件成形C.敷料尽可能少，减少材料消耗D.分模面多为平面，方便模具制造E.保证锻件形状正确，利于发现锻件错模7.下列铸造方法中，属于特种铸造的有（）A.熔模铸造B.压力铸造C.离心铸造D.消失模铸造E.树脂砂型铸造8.电阻点焊的焊接质量影响因素主要包括（）A.焊接电流B.通电时间C.电极压力D.电极头端面尺寸E.焊件表面清理质量9.拉深工序中，防止起皱的措施主要有（）A.采用压边圈B.适当降低拉深系数C.合理润滑D.适当提高压边力E.合理选择拉深次数10.下列关于焊接热影响区的说法，正确的有（）A.熔合区是焊接接头中性能最差的区域之一B.过热区晶粒粗大，塑性韧性降低，是接头薄弱区域C.正火区晶粒细化，力学性能优于母材D.不完全重结晶区晶粒大小不均，性能略低于母材E.对于淬硬倾向大的钢，热影响区容易产生淬硬组织和冷裂纹三、填空题（本大题共10空，每空2分，共20分）1.铸造中，生产壁厚不均匀、容易产生缩孔的铸件时，应采用__________凝固原则，配合浇注系统和冒口实现防缩孔。2.板料冲压的基本工序分为分离工序和__________工序两大类。3.焊接方法按照焊接过程的物理特点，分为熔焊、压焊和__________三大类。4.模锻时，为了使锻件容易从模膛中取出，在垂直于分模面的锻件表面设计的斜度称为__________。5.选择性激光熔化（SLM）技术是利用__________逐层熔化金属粉末，直接制造致密金属零件的增材制造技术。6.灰铸铁中，石墨的形态是__________状，可锻铸铁中石墨是__________状。7.金属塑性成形时，加工硬化是指金属随着冷塑性变形程度增加，__________和硬度升高，塑性和韧性下降的现象。8.焊条电弧焊中，焊条由焊芯和__________两部分组成。9.注射成形中，为了防止塑料熔体冷却收缩，通常需要进行________补缩，保证零件尺寸精度。四、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分）1.简述砂型铸造中冒口的作用和设置基本原则。2.简述焊接冷裂纹产生的原因及预防措施。3.简述板料拉深中拉裂产生的原因及预防方法。4.简述熔模铸造的完整工艺过程。5.对比说明挤出成形和注射成形适用的塑料制件类型及工艺特点。五、计算与分析题（本大题共2小题，每小题15分，共30分）1.现有一块厚度t=2mm的低碳钢板，要冲裁制得直径d=50mm的圆形落料件，已知低碳钢的抗剪强度τ=360MPa，冲裁力计算公式为F=KLtτ，系数K取1.3，请计算所需的总冲裁力是多少？若采用阶梯凸模降低冲裁力，冲裁力降低30%，此时实际需要的冲裁力是多少？并说明阶梯凸模降低冲裁力的原理。2.某工厂铸造一件重量2t，最大壁厚120mm的碳素钢大型铸件，铸造后无损检测发现铸件厚壁中心存在大面积缩松缺陷，导致铸件报废，请分析该缩松缺陷产生的原因，并提出可行的预防措施和补救措施。参考答案一、单项选择题1.A解析：顶注式浇注系统金属液从铸件顶部注入，充型后铸件上部温度高于下部，符合顺序凝固原则，利于冒口补缩，可有效防止缩孔缺陷；底注式充型平稳但温度分布下高上低，不利于补缩；阶梯式适合高大铸件，中注式适合中小型铸件，防缩孔效果弱于顶注式。2.B解析：自由锻工艺装备简单，可灵活锻制不同尺寸的锻件，特别适合大型水轮机主轴、发电机转子等大型锻件的单件小批量生产；模锻适合中小型锻件批量生产，胎模锻也以中小型锻件为主，挤压适合小截面型材挤压，因此选B。3.C解析：埋弧焊焊剂成分针对钢铁材料设计，铝及铝合金极易氧化，埋弧焊焊剂无法有效去除铝表面的氧化膜，且易产生气孔，因此不适合焊接铝及铝合金，低碳钢、低合金钢、中碳钢都是埋弧焊的常用焊接材料，选C。4.B解析：注射成形中，熔融塑料在螺杆或柱塞的推力作用下高速注入闭合模具型腔，冷却定型后得到制品，重力仅在低压注射中起辅助作用，合模力是保持模具闭合的力，因此选B。5.B解析：选择性激光烧结SLS成形金属粉末时，烧结温度低于粉末熔点，成形后的零件孔隙率高，致密度低，需要进行后续渗铜烧结处理，填充孔隙，提高致密度和力学性能；打磨抛光、线切割、喷丸都是表面处理或切割下料工序，无法提高致密度，因此选B。6.C解析：灰铸铁孕育处理的核心作用是向铁液中加入孕育剂，形核细化共晶团，降低白口倾向，同时提高铸铁的强度和硬度；改变石墨形态提高韧性是球墨铸铁球化处理的作用，消除应力是去应力退火的作用，因此选C。7.A解析：拉深工序中，凸缘部位受切向压应力作用，失稳后产生起皱，直壁与转角部位受拉应力，超过强度极限后产生拉裂，因此起皱和拉裂是拉深最主要的失效形式，选A。8.C解析：点焊属于电阻焊，焊接过程中需要施加压力使焊件紧密贴合，通电加热形成焊点，属于压力焊范畴；埋弧焊、氩弧焊、电渣焊都属于熔焊，不需要施加压力，因此选C。9.A解析：单螺杆挤出机的料筒温度沿轴向从加料段到熔融段再到均化段逐渐升高，加料段需要预热塑料，熔融段使塑料逐渐熔化，均化段需要将熔体加热塑化到均匀一致的温度，因此温度逐渐升高，选A。10.C解析：压力铸造是高压高速将金属液压入金属模具，适合生产形状复杂、薄壁、尺寸精度高的铝合金铸件，高压下凝固的铸件晶粒细小，强度和韧性较高；砂型铸造精度低，无法做薄壁复杂件；熔模铸造适合中小复杂件，但成本高，生产率低；金属型铸造适合厚壁铸件，不太适合极薄壁复杂件，因此选C。11.B解析：冷冲压变形后，材料产生加工硬化，塑性下降，变形抗力升高，中间退火可以消除加工硬化，恢复塑性，便于后续变形加工；回火主要用于淬火后调整组织性能，正火一般用于调整钢的锻造组织，淬火是提高强度硬度，因此选B。12.A解析：对接接头受力均匀，应力集中小，承载能力高，焊缝尺寸小，材料消耗少，是焊接结构中受力最好、最常用的接头形式，选A。13.A解析：熔模铸造的特点是可以生产尺寸精度高、表面质量好、形状复杂的任意金属材质的铸件，缺点是生产工序多，周期长，成本高，不适合大型厚壁铸件，因此A正确，BCD错误。14.B解析：冷挤压是室温下挤压，温挤压是高于室温、低于金属再结晶温度下挤压，热挤压是高于再结晶温度下挤压，因此选B。15.B解析：冷裂纹又称氢致裂纹，是焊缝冷却到室温附近产生的，主要诱因是氢析出扩散聚集，结合淬硬组织和拉应力产生；热裂纹是结晶过程中低熔点共晶偏析导致的，夹渣是熔渣未浮出，未焊透是焊缝未熔透，因此选B。二、多项选择题1.ABC解析：气孔产生原因包括铸型透气性差，气体无法排出；浇注太快卷入空气；合金含气量高，凝固析出气体；浇注温度低熔渣难上浮产生夹渣，壁厚差大补缩不足产生缩孔，因此ABC正确。2.ABCDE解析：金属锻造性能受内因和外因共同影响，内因包括化学成分和组织结构，不同成分和组织的锻造性能差异很大；外因包括变形温度、变形速度、应力状态，都会影响变形抗力和塑性，因此全选。3.ABCDE解析：裂纹、未焊透、咬边、气孔、夹渣都是焊接结构中会引起应力集中的缺陷，都会降低接头的有效承载面积，导致接头承载能力下降，因此全选。4.ABCDE解析：注射成形的主要工艺参数包括料筒温度、模具温度、注射压力、保压压力、锁模力、注射速率、成形周期，所有选项都会影响注射成形质量，因此全选。5.ABC解析：增材制造无需模具，直接成形复杂结构，材料利用率远高于传统切削加工，新产品开发不需要开模，开发周期短，适合快速研发；但是大批量生产时成本远高于传统成形工艺，目前大部分增材制造零件的力学性能低于传统锻造、轧制的零件，因此ABC正确，DE错误。6.ABCDE解析：模锻分模面设计的五项基本原则就是：选在最大截面方便出模；模膛深度尽量浅，方便成形和加工；减少敷料，降低材料消耗；尽量设计为平面，方便模具制造；有利于错模检查，因此全选。7.ABCD解析：特种铸造是指除普通砂型铸造以外的所有铸造方法，熔模铸造、压力铸造、离心铸造、消失模铸造都属于特种铸造，树脂砂型铸造仍然属于普通砂型铸造范畴，因此ABCD正确。8.ABCDE解析：电阻点焊的质量影响因素包括焊接电流大小、通电时间、电极压力、电极端面尺寸、焊件表面清洁度，任何一项参数不合适都会导致焊点强度不足或飞溅，因此全选。9.AD解析：拉深起皱是凸缘失稳导致，主要防止措施是采用压边圈，施加合适大小的压边力，抑制凸缘失稳；降低拉深系数会增大变形程度，更容易起皱；合理润滑主要降低拉深力，防止拉裂，对抑制起皱作用很小；合理选择拉深次数是整体工艺设计，不是直接防止起皱的措施，因此AD正确。10.ABCDE解析：熔合区是熔池和母材的交界，化学成分和组织不均匀，性能最差；过热区加热温度高，奥氏体晶粒严重长大，塑性韧性差，是接头薄弱区；正火区加热到Ac3以上，冷却后得到细小均匀的铁素体加珠光体，力学性能优于母材；不完全重结晶区只有部分组织发生重结晶，晶粒大小不一，性能低于母材；淬硬倾向大的钢，热影响区冷却快容易形成马氏体淬硬组织，加上扩散氢和残余应力，容易产生冷裂纹，因此全选正确。三、填空题1.顺序2.成形3.钎焊4.模锻斜度5.高能量激光束6.片状；团絮状7.强度8.药皮9.保压四、简答题1.参考答案：冒口的作用：（1）核心作用是储存金属液，在铸件凝固收缩时补缩铸件，防止产生缩孔、缩松缺陷；（2分）（2）次要作用包括：浇注过程中可以排出型腔中的气体，容纳上浮的熔渣，还可以方便观察浇注进度。（2分）设置基本原则：（1）遵循顺序凝固原则，冒口设置在铸件最后凝固的厚壁部位，保证冒口的凝固时间晚于铸件需要补缩的部位，才能实现有效补缩；（1分）（2）冒口需要有足够的容积，能够提供充足的金属液补充铸件的收缩；（1分）（3）明冒口尽量设置在铸件顶部，方便排气、补缩和清理；（1分）（4）对于铸件内部的厚壁部位，可设置暗冒口进行补缩。（1分）共8分。2.参考答案：冷裂纹产生的主要原因：冷裂纹是焊后冷却到较低温度（一般100℃以下）产生的裂纹，三个必要因素：（1）焊接接头的焊缝及热影响区存在淬硬组织，淬硬组织脆性大，容易开裂；（1分）（2）接头中存在较高含量的扩散氢，扩散氢聚集在缺陷处，导致局部脆性增大，诱发开裂；（1分）（3）焊接接头存在较大的残余拉应力，拉应力提供裂纹扩展的驱动力。（2分）共4分。预防措施：（1）选用低氢型焊接材料，焊前对焊条焊剂按要求烘干，随用随取，去除坡口油污铁锈，减少氢的来源；（1分）（2）焊前预热，减慢接头冷却速度，减少淬硬组织的形成，同时促进扩散氢逸出，降低接头含氢量；（1分）（3）合理设计焊接结构，采用合理的焊接顺序，降低焊接残余应力，焊后及时进行去应力热处理，消除残余应力；（1分）（4）对于淬硬倾向大的钢材，调整焊接工艺参数，控制冷却速度，避免淬硬组织产生。（1分）共4分，总分8分。3.参考答案：拉裂产生原因：拉深过程中，拉深件直壁与凸模圆角部位承受的拉应力超过了材料的抗拉强度极限时，就会产生拉裂，拉裂是拉深工序最主要的失效形式之一。（2分）具体诱因包括：拉深系数过小，变形程度超过了材料允许的极限；压边力过大，导致拉深摩擦阻力增大，拉应力升高；材料塑性较差；凸模圆角半径过小，应力集中严重；润滑不良，拉应力增大；多次拉深时中间未退火，加工硬化导致塑性下降。（2分）共4分。预防方法：（1）合理设计拉深工艺，选择合适的拉深系数，避免拉深系数小于材料允许的极限最小拉深系数，过大变形采用多次拉深工艺；（1分）（2）合理控制压边力大小，在保证不起皱的前提下，尽可能降低压边力，减小拉应力；（1分）（3）合理设计凸凹模圆角半径，避免圆角过小导致应力集中；（1分）（4）拉深过程中对毛坯进行合理润滑，降低摩擦阻力，减小拉应力；多次拉深时，中间安排退火工序消除加工硬化，恢复材料塑性，保证后续拉深成形。（1分）共4分，总分8分。4.参考答案：熔模铸造的完整工艺过程分为五个步骤：（1）熔模制备：将配制好的蜡料熔化后注入压型，压制得到尺寸精确的单个蜡模，再将多个蜡模粘接在预制好的浇注系统蜡模组上，得到整体蜡模组；（2分）（2）型壳制备：将蜡模组反复浸涂耐火涂料，撒上耐火砂，然后进行硬化干燥，重复多次后得到厚度足够的多层型壳；（2分）（3）失蜡脱模：将硬化后的型壳放入热水或高压蒸汽中加热，使蜡料熔化流出，得到中空的型壳；（2分）（4）焙烧型壳：将脱模后的型壳放入加热炉中高温焙烧，去除型壳中残留的蜡料、水分和其他挥发物，提高型壳的强度和透气性；（1分）（5）浇注成形：将焙烧后的型壳趁热装箱，浇注金属液，凝固后打碎型壳，清理打磨去除浇冒口，得到成品铸件。（1分）共8分。5.参考答案：（1）挤出成形：适用类型：主要用于生产具有等截面连续形状的塑料制品，常见的包括管材、棒材、板材、薄膜、电线电缆包覆层、各种异型材等，也可用于塑料造粒、中空制品的型坯制备。（2分）工艺特点：生产过程连续，生产率高，设备结构简单，投资成本低，工艺操作简单，可加工绝大多数热塑性塑料和部分热固性塑料，适合大批量连续生产，制品质量稳定。（2分）共4分。（2）注射成形：适用类型：主要用于生产形状复杂、尺寸精度要求高的各类非连续塑料制品，广泛应用于汽车、电子、日用品等领域的各种塑料零件、结构件。（2分）工艺特点：可一次成形形状非常复杂、尺寸精度高、表面质量好的制品，生产周期短，生产率高，易于实现自动化生产，可加工绝大多数热塑性塑料和部分热固性塑料；缺点是模具制造复杂，成本高，适合大批量生产，单件小批量生产成本较高。（2分）共4分，总分8分。五、计算与分析题1.参考答案：已知冲裁力公式F=KLtτ，其中K=1.3，L为落料件周长，t=2mm，d=50mm，τ=360MPa。（3分）首先计算落料件的周长L：L=πd=3.14×50mm=157mm（3分）代入公式计算总冲裁力：F=1.3×157mm×2mm×360N/mm²=1.3×157×2×360N=146952N≈147kN（5分）采用阶梯