1.1 铸件的凝固方式:逐层凝固,糊状凝固,中间凝固
影响铸件凝固方式的因素:1合金的结晶温度范围(合金的结晶温度范围越小,凝固区域越窄,越倾向于逐层凝固)
1.2 充型能力:液态合金充满型腔,获得形状完美,轮廓清晰的铸件的能力
影响合金流动性的因素:1合金的种类(不同合金因其结晶特性,粘度不同,其流动性亦不同。常用铸造合金中灰铸铁,硅黄铜流动性最好,铝合金次之,铸钢最差)2合金的成分3浇注条件(灰口铸铁的浇注温度为1200-1300℃,铸钢为1520-1620℃,铝合金680-780℃)
合金的收缩:铸造合金从浇注,凝固直至冷却到室温的过程中,其体积或尺寸缩减的现象称为收缩。收缩是合金的物理本性,在铸造过程中,因收缩可能会导致铸件产生缩孔,缩松,应力,变形和裂纹等缺陷。
收缩的三个阶段:液态收缩,凝固收缩,固态收缩
缩孔的形成:防止铸件内部出现缩孔的工艺措施是使铸件实现定向凝固。
冒口为铸件的多余部分,清理铸件时予以去除,即可得到无缩孔的致密铸件。冷铁的作用是加快铸件局部的冷却速度,实现铸件的定向凝固。
铸件在凝固末期,其固态收缩若受到阻碍,铸件内部将产生内应力。分为热应力,收缩应力和相变应力。
热应力使冷却较慢的后壁处或心部受拉伸,冷却较快的薄壁处或表面受压缩。铸件的壁厚差别越大,合金的线收缩率或弹性模量越大,热应力越大。
同时凝固工艺:是指采取一定的工艺措施,使铸件各部分无温差或温差尽量小,几乎同时进行凝固。
对铸件进行时效处理时消除铸造内应力的有效措施。时效处理分自然时效,热时效和共振时效。热时效又称去应力退火,是将铸件加热到550-650℃,保温2-4h,随炉慢冷至150-200℃,然后出炉。共振时效是将铸件在其共振频率下震动10-60min,以消除铸件中的残留应力。
热裂:一般是在凝固末期,金属处于固相线附件的高温时形成的。热裂纹的特征是裂纹短,缝隙较宽,形状曲折,裂口表面氧化较严重。
2.1 铸铁的分类:白口铸铁,灰口铸铁,麻口铸铁。
灰口铸铁:灰口铸铁又根据石墨形态的不同分为1普通灰口铸铁,简称灰铸铁,其石墨呈片状;2可锻铸铁,其石墨呈团絮状3球墨铸铁,其石墨呈球状4蠕墨铸铁,其石墨呈蠕虫状。
灰铸铁的显微组织一般是由珠光体,珠光体-铁素体,铁素体的基本分布着片状石墨所组成的。灰铸铁的组织结构可以视为在钢的基体中嵌入了大量石墨片。耐磨性:灰铸铁摩擦面上形成
了大量显微凹坑,能起储存润滑
作用,使摩擦副内容易保持油膜
的连续性。同时,石墨本身也是
良好的润滑剂,当其脱落在摩擦
面上时,可起润滑作用。因此,
灰铸铁的耐磨性比钢好,适于制
造导轨,衬套,活塞环等。
灰铸铁的孕育剂占铁水质
量的0.25%-0.6%,其材料一般
为含Si 75ω%的硅铁。
灰铸铁的牌号:用HTXXX表
示,数值表示其最低抗拉强度
MPa
球墨铸铁的铸态组织由珠光
体,铁素体,球状石墨,以及少
量自由渗碳体组成。
球墨铸铁孕育剂的主要
作用是促进石墨化,防止球化
元素所造成的白口倾向。常用的
孕育剂为含硅75ω%的硅铁,加
入量为铁水质量的0.4-1.0%。
球墨铸铁的牌号:用
QTXXX-XX表示,前面一组数字
表示最低抗拉强度,后一组数字
表示最低断后延伸率。
可锻铸铁
可锻铸铁的牌号:用KTH(可
铁黑),KTZ(可铁珠),KTB(可
铁白)与俩组数字表示。两组数
字分别表示最小抗拉强度和断
后伸长率。
例:KTH350-10
铸造黄铜是以锌为主要合金元
素的铜基合金,只有铜锌两个元
素构成的黄铜称普通黄铜。
课后习题:
10.下列铸件应选用哪类铸造
合金?为什么?
车床床身:灰铸铁摩托车发动
机:铸造铝合金压气机曲轴:
球墨铸铁
火车车轮:铸钢自来水龙头:
铸造铜合金汽缸套:蠕墨铸铁
熔模铸造的工艺过程包
括:制造蜡模,制壳,脱蜡,
焙烧,浇注等。
离心铸造的分类1立式离心
铸造(适用于高度不大的盘,环
类铸件)2卧式离心铸造(适用
于长度较大的套筒及管类铸件)
离心铸造的特点及应用
内孔自由表面粗糙,尺寸误差
大,质量差不适于密度偏析大的
合金及铝,镁等轻合金。主要用
于大批生产管,筒铸件。
铸件的外形应便于取出模型(1
避免外部侧凸2分型面尽量平
直3凸台,筋条的设计)
铸件要有结构斜度:铸件上垂直
于分型面的不加工表面,最好具
有结构斜度,这样起模省力,铸
件精度高。
铸件壁厚应均匀:铸件各部分壁
厚若相差过大,厚壁处会产生金
属局部积聚形成热节,凝固收缩
时在热节处易形成缩孔,缩松等
现象。
铸件壁的链接:避免十字交叉和
锐角连接。
铸件结构应尽量减少铸件收缩
受阻,防止变形和裂纹
1尽量使铸件能自由收缩2采用
对称结构防止铸件变形
铸造工艺设计是根据铸件结构
特点,技术要求,生产批量,生
产条件等确定铸造方案,编制工
艺规程。包括:浇注位置,铸型
分型面,型芯的数量,形状及其
固定方法,加工余量,拔模斜度,
收缩率,浇注系统,冒口,冷铁
尺寸和布置等。
浇注位置是指浇注时铸件在铸
型中所处的空间位置。
分型面为铸件组之间的结合面。
机械加工余量:在铸件上为了
切削加工而加大的尺寸称为机
械加工余量。
金属塑性成形是利用金属的
塑性,使其改变形状,尺寸和改
善性能。
再结晶:塑性变形后金属被拉
长,破碎的晶粒重新生核,结晶,
成为新的等轴晶粒现象称为再
结晶。对于纯金属,再结晶温度
大致为:T再=0.4T溶K。再结晶
对改变金属的组织和性能具有
重要的实际意义。在结晶能使变
形后的金属消除冷变形强化,恢
复良好的塑性,为随后的冷压力
加工创造有利的变形条件。
热变形是指再结晶温度以上的
塑性变形。
锻造流线的化学稳定性强,通过
热处理是不能消除的,只能通过
不同方向上的锻压才能改变锻
造流线的分布情况。因此,为了
获得具有最好机械性能的零件,
在设计制造零件时。应充分利用
锻造流线的方向性,一般遵守两
项原则:1是锻造流线分布与零
件的轮廓相符合而不被切断2
是零件所受的最大拉应力与锻
造流线平行,最大切应力与锻造
流线垂直。
金属的可锻性是金属在经受压
力加工产生塑性形变的工艺性
能。可锻性的优劣是以金属的塑
性和变形抗力来综合评定的。
若加热温度过高,晶粒急剧长
大,材料力学性能降低,这种现
象称为“过热”。
若加热温度接近熔点,晶界氧化
破坏了晶粒间的结合,使金属失
去了塑性,坯料报废,这现象称
为“过烧”。
金属锻造加热允许的最高温度
称为始锻温度。在锻压过程中,
金属坯料温度不断降低,当温度
降低到一定程度,塑性变差,变
形抗力增加,不能再锻,否则引
起加工硬化甚至开裂,此时停止
锻造的温度称为终锻温度。
自由锻个根据其所用设备可分
为手工自由锻和机器自由锻,手
工锻造只能生产小型锻件,生产
效率也很低,机器锻造则是自由
锻的主要生产方法。
自由锻造工艺规程:1绘制锻件
图(含加工余量,锻造公差,工
艺余块)
坯料质量及尺寸计算:G坯=G
锻+G烧+G切
胎膜锻适合于中,小批量生产,
多用在没有模锻设备的中小型
工厂中。
模锻适用于中,小型锻件的大批
量生产。
6.3锻件结构的设计识别P87
中间和下面的图
纵轧,横轧,斜轧,木契横轧
零件的挤压:1正挤压2反挤压
3复合挤压4径向挤压
1.自由锻有哪些主要工序?
答:镦粗、延伸、错开、冲孔、
切割、弯曲、扭转和锻焊等
4.锤上模锻选择分型面的原则
是什么?锻件上为什么要有模
锻斜度和圆角?
答:模锻斜度是为了方便取出,
圆角是为了增加强度,减少磨
损,增加寿命
7.1 冲压生产可以进行很多种
工序,其基本工序有分离工序和
变形工序两大类。
分离工序时使坯料的一部分与
另外一部分相互分离的工序。如
落料,冲孔,切断,精冲等。
冲裁变形过程:
第一阶段:弹性变形阶段
第二阶段:塑性变形阶
段第三阶段:断裂分离阶
段
凹凸模间隙:凹凸模间隙不仅严
重影响冲裁件的断面质量,而且
影响模具寿命,卸料力,推件力,
冲裁力和冲裁件的尺寸精度。
设计落料模时,先按落料件确定
凹模刃口尺寸,取凹模作设计基
准件,然后根据间隙Z确定凸模
尺寸。
设计冲孔模时,先按冲孔件确定
凸模刃口尺寸,取凸模作设计基
准件,然后根据间隙Z
确定凹模尺寸。
变形工序:变形工序是使坯料的
一部分相对于另一部分产生位
移而不破裂的工序,如拉伸,弯
曲,翻边,胀形,旋压等。
拉伸系数:拉伸件直径d与坯料
直径D的比值称为拉伸系数,用
m表示。即m=d/D
如果拉伸系数过小,不能一次拉
伸成形时,则可采用多次拉伸工
艺。
多次拉伸过程中,必然产生加工
硬化现象。为了保证坯料具有足
够的塑性,生产中坯料经过一两
次拉伸后,应安排工序间的退火
处理。
拉伸模参数:凹凸模的圆角半径
凹凸模间隙(一般Z=
(1.1 - 1.2)s)
弯曲:弯曲时坯料内侧受压缩,
外侧受拉伸。
弯曲时还应尽可能是弯曲线与
坯料纤维方向垂直。若弯曲线与
纤维方向一致,则容易产生破
裂。此时可用增大最小弯曲半径
来避免。
弯曲结束后,由于弹性变形的恢
复,坯料略微弹回一点,使被弯
曲的角度增大。称为回弹现象。
7.2 冲模基本上可分为简单模,
连续模和复合模三种。
冲压工序分几大类?每大类的
成形特点和应用范围如何?
答:分离工序和变形工序两大
类。
分离工序时使坯料的一部分与
另外一部分相互分离的工序。如
落料,冲孔,切断,精冲等。
变形工序是使坯料的一部分相
对于另一部分产生位移而不破
裂的工序,如拉伸,弯曲,翻边,
胀形,旋压等。
若材料与坯料的厚度及其他条
件相同,哪个拉伸较困难,为什
么?课本P109
答:因为拉伸系数(m=d/D)越
小,变形程度越大,即拉伸越困
难
焊接结构的特点是:1焊接结构
重量轻,节省金属材料2焊接接
头具有良好的力学性能3可以
简化大型或形状复杂结构的制
造工艺。
电弧焊:各区温度,弧柱区
6000-8000K,阳极区2600K,阴
极区2400K
焊接接头由焊缝,熔合区和热影
响区组成。
焊缝:焊缝金属的结晶是从熔池
底壁开始向中心长大,冷却速度
较快,形成由铁素体和少量珠光
体所组成的粗大的柱状铸态组
织。
热影响区:1过热去2正火区3
部分相交区
焊件在焊接过程中受到不均匀
加热和冷却是产生焊接应力和
变形的主要原因。
选择合理的焊接顺序:合理的焊
接顺序,可以是焊缝纵向横向收
缩比较自由,不受较大的拘束,
减少焊接应力。
矫正焊接变形的方法:机械矫正法和火焰加热矫正法。
4.焊接应力与变形产生的原因是什么?焊接过程中和焊接以后,焊缝区的受力是否一样?消除焊接应力与变形的方法有哪些?
答:焊件在焊接过程中受到不均匀加热和冷却是产生焊接应力和变形的主要原因。
不一样。机械矫正法和火焰加热矫正法。
课本P132
理由:为减少应力和变形,尽量避免热量集中,使其焊接对称分布。
焊接不同金属时应选用不同焊芯,按用途来分,焊条有结构钢焊条,耐热钢焊条,不锈钢焊条,堆焊焊条,低温钢焊条,铁铸焊条,镍及镍合金焊条和特殊用途焊条。
药皮的主要作用:产生保护气体和熔渣;稳定电弧,减少飞溅,并使焊缝成形美观;与熔池金属发生冶金反应,去除杂质,并添加有益合金元素,提高焊缝性能。
焊条分为酸性焊条和碱性焊条。酸性焊条熔渣以酸性氧化物为主,生成气体主要为H2和CO,净化焊缝能力差,焊缝含氢量高,韧性差。
埋弧焊特点:1生产率高2节省金属3焊接质量好且稳定4劳动条件好
埋弧焊的应用:通常用于碳钢,第合金结构钢,不锈钢和耐热钢,也可用来焊接特殊性能钢,镍基合金,有色金属等。
氩弧焊:氩弧焊是使用高纯度氩气作为保护气体的气体保护焊。按所用电极不同,氩弧焊分为熔化极氩弧焊和不熔化极氩弧焊。氩弧焊一般用来焊接铝,镁,铜,钛等化学性质活泼的金属及不锈钢,耐热钢等合金钢和锆等稀有金属。
电阻焊根据接头形式特点分为点焊,缝焊和对焊三种。
点焊的应用:点焊是高速经济的焊接方法,主要适用于厚度小于6mm的冲压件,轧制薄板的大批量生产。可焊接低碳钢,合金钢,铜合金,铝镁合金等。单点焊接头不惧封闭性。
缝焊:用于制造有密封要求的低压容器,可焊接低碳钢,不锈钢,耐热钢,合金钢等。
对焊:电阻对焊一般用于焊接接头强度和质量要求不高,断面简单,直径小于20mm的棒料。闪光对焊因为接头质量好,强度高,用于焊接重要零件和结构。钎焊:分为硬钎焊和软钎焊
7.用下列板料钢材制作容器,各应采用哪种焊接方法和焊接材料?
(1)厚20mm的Q235-A 电弧焊,J-422或I-4303
(2)厚2mm的20钢
手工电弧焊,J506 (3)厚6mm的45钢
电弧焊,J507
(4)厚10mm的不锈钢
氩弧焊不锈钢焊条(5)厚4mm的紫铜
钎焊铜合金
(6)厚20mm的铝合金
氩弧焊
8.为下列产品选择合理的焊接方法。
(1)大型工字梁(钢板,厚20mm)埋弧焊
(2)铝制压力容器(厚3mm)
氩弧焊(3)汽车油箱(厚2mm)
缝焊
(4)自行车车圈
闪光对焊
(5)铜-钢接头,大量生产
(6)耐热合金-陶瓷,大量生产
等离子焊
(7)硬质合金刀片与45钢刀
杆的焊接钎焊
金属材料的焊接性是指材料在
一定的焊接方法,焊接材料,焊
接工艺参数和结构形式条件下
获得具有所需性能的优质焊接
接头的难易程度。
中碳钢的焊接:中碳钢的含碳量
为0.25%--0.6%,碳当量在0.4%
以上,碳当量较高,焊接性较差,
焊接接头易产生淬硬组织和冷
裂纹,焊缝易产生气孔。实际生
产中,主要是焊接中碳钢铸件和
锻件。
对接接头及坡口设计:对接接头
承受外力时,应力分布均匀,接
头质量易于保证,接头具有较高
的强度,且外形平整美观,是焊
接结构中应用最多的接头形式,
但对接接头在焊接前装配要求
较高。
焊缝尽量对称分布
焊缝布置应避开最大应力和应
力集中位置
第十四章工程塑料及橡胶成形
工艺
塑料按成形性能或加热时的特
点可分为热塑性塑料盒热固性
塑料两大类。
按用途来分,塑料可以分为通用
塑料,工程塑料,特殊塑料等。
成形方法:吹塑成形,真空成形
橡胶为高分子材料,其主要特点
是在室温下处于高弹态,变形量
可达100%--1000%。
硫化剂:硫化剂使橡胶由线型结
构变成网状结构,提高抗拉强
度,弹性和化学稳定性。一般硫
化剂有硫磺,含硫化合物,金属
氧化物和有机过氧化物等。未经
硫化的橡胶称为生胶。
陶瓷材料时各种无机非金属材
料的统称,它具有一般金属所没
有的耐磨,耐高温等优良性能。
陶瓷材料与高分子材料和金属
材料一起构成固体材料的三大
支柱。
陶瓷材料按成分和用途来分有
普通陶瓷和工程陶瓷两大类。常
用的工程陶瓷有氧化物陶瓷,氮
化物陶瓷和碳化物陶瓷。
工程陶瓷的成形工艺:
在常温下,陶瓷的硬度,熔点很
高,并且由于陶瓷在室温下几乎
没有塑性,所以一般的加工方法
不可能使陶瓷加工成形。目前,
陶瓷的成形一般步骤是先制备
粉末,然后将粉末成形成坯体,
最后是坯体的烧结,得到高质量
的陶瓷制品,采用粉末成形法还
能提高材料利用率,降低能耗。
复合材料是由两种或多种成分
不同,性质不同的材料经人工合
成的材料。复合材料的比强度
大,耐疲劳强度高,减振性能好,
并且耐热,耐磨。
金属基复合材料:金属基复合材
料的基体为金属及合金,增强材
料主要为无机非金属纤维,颗粒
及晶须。金属基复合材料与基体
金属相比,重量轻,强度高,高
温性能好。
常用的工程陶瓷有哪些种类?
各有什么特点?
答:常用的工程陶瓷有氧化物陶
瓷,氮化物陶瓷和碳化物陶瓷。
氧化物陶瓷:硬度高,耐磨性好,
具有良好的绝缘性和化学稳定
性。
氮化物陶瓷:耐磨性好,化学稳
定性高,绝缘性好。
碳化物陶瓷:耐磨,耐蚀,其热
稳定性好。
4.工程陶瓷有哪些成形方法,各
适合于什么样的陶瓷制品?
答:注浆成型,热压铸成形,可
塑法成形,模压成形,等静压成
形,流延成型。
根据沉积过程中沉积粒子的来
源不同可分为物理气象沉积
(PVD)和化学气象沉积(CVD)两
大类。
根据汽化方法不同,有真空蒸
镀,溅射镀膜和离子镀等。
零件的失效是指零件的使用性
能不能满足设计的要求。
材料成型工艺基础考试 复习要点 公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
材料成型工艺基础 复习资料 13上午九到十一点 一号公教楼407 1铸件的凝固方式及其影响因素 凝固方式:(l)逐层凝固方式 (2)糊状凝固方式 (3)中间凝固方式 影响因素:(l)合金的结晶温度范围:结晶温度范围越小,凝固区域越窄,越倾向于逐层凝固。低碳钢近共晶成分铸铁倾向于逐层凝固,高碳 钢、远共晶成分铸铁倾向于糊状凝固。 (2)逐渐的温度梯度:在合金的结晶温度范围已定时,若铸件的温度梯度↑由小到大,则凝固区由宽变窄,倾向于逐层凝固。 2铸造性能含义及其包括内容,充型能力含义,影响合金流动性因素(合金种类、成分、浇注条件、铸型条件) 铸造性能:合金铸造成形获得优质铸件的能力,、 合金的铸造性能:主要指合金的流动性、收缩性和吸收性等 充型能力:液态合金充满铸型型腔,获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力。 影响合金流动性因素:(l)合金的种类。灰铸铁、硅黄铜流动性最好,铝合金次 之,铸钢最 差。
(2)合金的成分。同种合金,成分不同,其结晶特点不 同,流动性也不同。 (3)浇注温度越高,保持液态的时间越长,流动性越好; 温度越高,合金粘度越低,阻力越小,充型能力越强。 在保证充型能力的前提下温度应尽量低。 生产中薄壁件常采用较高温度,厚壁件采用较低浇注温 度, (4) l.铸型的蓄热能力越强,充型能力越差 2.铸型温度越高,充型能力越好 3.铸型中的气体阻碍充型 3合金的收缩三阶段,缩孔、缩松、应力、变形、裂纹产生阶段 l.收缩。合金从液态冷却至常温的过程中,体积或尺寸缩小的现象。 合金的收缩过程可分为三阶段(l)液态收缩 (2)凝固收缩 (3)固态收缩 缩孔(1)形成条件:金属在恒温或很窄的温度范围内结晶,铸件壁以逐层凝固方式凝固。(2)产生原因:是合金的液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值,且得不到补偿。 (3)形成部位:在铸件最后凝固区域,次区域也称热节。 缩松(1)形成条件:形成铸件最后凝固的收缩未能得到补足,或者结晶温度范 围宽的合金呈糊状凝固,凝固区域较宽,液、固两相共存,
《材料成形技术基础》考试样题答题页 (本卷共10页) 、判断题(每题分,共分,正确的画“O ”,错误的打“X ”) 、选择题(每空1分,共38分) 三、填空(每空0.5分,共26分) 1.( 化学成分) ( 浇注条件) ( 铸型性质) 2.( 浇注温度) 3.( 复杂) ( 广) 4.( 大) 5.( 补缩) ( 控制凝固顺序)6.( 球铁) ( 2 17% ) 7.( 缺口敏感性) ( 工艺)8.( 冷却速度) ( 化学成分) 9.( 低) 10.( 稀土镁合金)11.( 非加工)12.( 起模斜度) ( 没有) 13.( 非铁) ( 简单)14.( 再结晶)15.( 变形抗力) 16.( 再结晶) ( 纤维组织)17.( 敷料) ( 锻件公差) 18.( 飞边槽)19.( 工艺万能性)20.( 三) ( 二) 21.( -二二) ( 三)22.( 再结晶退火)23.( 三) 24.( -二二)25.( 拉) ( 压)26.( 化学成分) ( 脱P、S、O )27.( 作为电极) ( 填充金属)28.( 碱性) 29.( 成本) ( 清理)30.( 润湿能力)31.( 形成熔池) (达到咼塑性状态) ( 使钎料熔化)32.( 低氢型药皮) ( 直流专用)
Ct 230 图5 四、综合题(20分) 1、绘制图5的铸造工艺图(6分) ? 2J0 环O' 4 “ei吋 纯 2、绘制图6的自由锻件图,并按顺序选择自由锻基本工序(6 分)。 O O 2 令 i 1 q―1 孔U 400 圈6 3、请修改图7?图10的焊接结构,并写出修改原因。 自由锻基本工序: 拔长、局部镦粗、拔长 图7手弧焊钢板焊接结构(2 分)图8手弧焊不同厚度钢板结构(2 分) 修改原因:避免焊缝交叉修改原因:避免应力集中(平滑过 度)
红字不要求,蓝字是补充!不排除错别字啊! 2.1 液态金属充型过程的水力学特性及流动情况 浇注系统:浇口杯,直浇道,横浇道,内浇道(各组成部份的作用)P11 浇口杯:①承载来自浇包的金属液,防止金属液飞溅和溢出,便于浇注; ②减轻液流对型腔的冲击; ③分离熔渣和气泡; ④增加充型压力头。 影响浇口杯内水平蜗旋的主要原因:①浇口杯内液面的深度;②浇注高度;③浇注方向; ④浇口杯的结构。 液面浅和浇注高度大时,偏离直浇道中心的水平流速较高,因而易出现水平旋涡(避免)。垂直旋涡能促使熔渣和气泡浮至液面,对挡渣和分离冲入的气泡有利。 直浇道:将来自浇口杯的液流引入横浇道、内浇道或直接进入型腔。 横浇道:连接直浇道和内浇道的中间通道,功用:①稳流②流量分配③挡渣 内浇道:浇注系统中把液体金属引入型腔。功用:①控制充型速度和方向②分配液态金属③调节铸件各部位的温度分布和凝固次序④对铸件有一定的补缩作用。 2.2 浇注系统的设计P19 按截面积分:收缩式浇注式(定义,特征),扩张式浇注系统(定义,特征), 收缩式浇注系统 定义:直浇道、横浇道和内浇道的横截面积依次缩小的浇注系统。 特征:液态金属在这种浇注系统中流动时,由于浇道截面积越来越小,流动速度越来越大,从内浇道进入型腔的液流,流动速度很大,对型壁产生冲击,易引起喷溅和剧烈氧化。但此种浇注系统在充型的最初阶段直至整个充型过程,都保持充满状态,金属液中的熔渣易于上浮到横浇道上部,避免进入型腔。此外,这种浇注系统所占体积较小,减少了合金的消耗。这种浇注系统主要用于不易氧化的铸铁件。 扩张式浇注系统 定义:直浇道、横浇道和内浇道截面积依次扩大的浇注系统。 特征:金属液在横浇道和内浇道中流速较慢,在进入型腔时流速平稳。不足之处是横浇道在充型初期不易充满,在开始段浮渣作用较差。易氧化的铝合金和镁合金要求液流平稳,大、中型铸件一般都采用扩张式浇注系统。 液态金属导入位置:顶注式(定义,特征),底注式(定义,特征), 顶注式 定义:以浇注位置为基准,金属液从铸件型腔顶部引入的浇注系统。 优点:①液态金属从铸型型腔顶部引入,在浇注和凝固过程中,铸件上部的温度高于下部,有利于铸件自下而上顺序凝固,能够有效地发挥顶部冒口的补缩作用。 ②液流流量大,充型时间短,充型能力强。 ③造型工艺简单,模具制造方便,浇注系统和冒口消耗金属少,浇注系统切割清理容易。 缺点:液体金属进入型腔后,从高处落下,对铸型冲击大,容易导致液态金属的飞溅、氧化和卷入气体,形成氧化夹渣和气孔缺陷。 底注式 定义:内浇道设在铸件底部的浇注系统。 优点:①合金液从下部充填型腔,流动平稳。 ②无论浇口比多大,横浇道基本处于充满状态,有利于挡渣。型腔内的气体能
《材料成形工艺基础》自学指导书 一、课程名称:材料成形工艺基础 二、自学学时:50课时 三、教材名称:《材料成形工艺基础》柳秉毅编 四、参考资料:材料成形技术基础陶冶主编机械工业出版社 五、课程简介:《材料成形工艺基础》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一,其任务是阐明液态成型、塑性成型和焊接形成等成型技术在内的内在基本规律和物质本质,揭示材料成型过程中影响产品性能的因素及缺陷产生的机理。 六、考核方式:闭卷考试 七、自学内容指导: 绪论第1章金属材料的力学性能 一、本章内容概述: 绪论:1.材料成形工艺的发展历史2.材料成形加工在国民经济中的地位 3.材料成形工艺基础课程的内容 4.本课程的学习要求与学习方法。 第一章:1)铸造成形基本原理;2)塑性成形基本原理; 3)焊接成形基本原理 二、自学学时安排:8学时 三、知识点: 1.合金的铸造性能 2.合金的收缩性; 3.铸件的缩孔和缩松 2合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔,获得尺;3影响合金的充型能力的因素1)合金的流动性2)浇;4合金的收缩概念液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固;5铸造内应力分热应力和机械应力;6顺序凝固,是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部;7顺序凝固可以有效地防止缩孔和宏观缩松,主要适用;8缩孔和缩松的防止方法:顺序凝固 四、难点:
1)强度、刚度、弹性及塑性 2)硬度、冲击韧性、断裂韧度、疲劳。 五、课后思考题与习题:P40 1.1 区分以下名词的含义: 逐层凝固与顺序凝固糊状凝固与同时凝固 液态收缩与凝固收缩缩孔与缩松 答:逐层凝固:纯金属和共晶成分的合金是在恒温下结晶的,铸件凝固时其凝固区宽度接近于零,随着温度的下降,液相区不断减小,固相区不断增大而向中心推进,直至到达铸件中心。顺序凝固:是指在铸件上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度,从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序地凝固,即远离冒口的部位先凝固,靠近冒口的部位后凝固,冒口本身最后凝固。 糊状凝固:如果合金的结晶温度范围很宽,或者铸件断面上温度梯度较小,则在凝固的某段时间内,其固相和液相并存的凝固区会贯穿铸件的整个断面。 同时凝固:是指采取一定的工艺措施,尽量减小铸件各部分之间的温度差,使铸件的各部分几乎同时进行凝固。 液态收缩:从浇注温度冷却至凝固开始温度(液相线温度)期间发生的收缩。凝固收缩:从凝固开始温度到凝固终了温度(固相线温度)期间发生的收缩。 铸件在凝固过程中,由于合金的液态收缩和凝固收缩所造成的体积缩减,如果未能获得补充(称为补缩),则会在铸件最后凝固的部位形成孔洞。大而集中的孔洞称为缩孔,细小而分散的孔洞称为缩松。 1.3拟生产一批小型铸铁件,力学性能要求不高,但壁厚较薄,试分析如何提高合金液的充型能力。 答:1)尽可量提高浇注温度。由于壁厚较薄,铸铁可取1450左右2)增大充型压力(即增大推动力)。3)选用蓄热能力强的材料作铸型。4)提高铸型温度。5)选用发气量小而排气能力强的铸型。 1.4冒口补缩的原理是什么? 冷铁是否可以补缩? 冷铁的作用与冒口有何不同? 答:在铸件厚壁处和热节部位(即铸件上热量集中,内接圆直径较大的部位)设置冒
第二章铸造成形 问答题: 合金的流动性(充型能力)取决于哪些因素?提高液态金属充型能力一般采用哪些方法?答:因素及提高的方法: (1)金属的流动性:尽量采用共晶成分的合金或结晶温度范围较小的合金,提高金属液的品质; (2)铸型性质:较小铸型与金属液的温差; (3)浇注条件:合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头,合理设置浇注系统; (4)铸件结构:改进不合理的浇注结构。 影响合金收缩的因素有哪些? 答:金属自身的化学成分,结晶温度,金属相变,外界阻力(铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力) 分别说出铸造应力有哪几类? 答:(1)热应力(由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同) (2)相变应力(固态相变、比容变化) (3)机械阻碍应力 铸件成分偏析分为几类?产生的原因是什么? 答:铸件成分偏析的分类:(1)微观偏析 晶内偏析:产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。(因为不平衡结晶) 晶界偏析:(原因:(两个晶粒相对生长,相互接近、相遇;(晶界位置与晶粒生长方向平行。)(2)宏观偏析 正偏析(因为铸型强烈地定向散热,在进行凝固的合金内形成一个温度梯度) 逆偏析 产生偏析的原因:结晶速度大于溶质扩散的速度 铸件气孔有哪几种? 答:侵入气孔、析出气孔、反应气孔 如何区分铸件裂纹的性质(热裂纹和冷裂纹)? 答:热裂纹:裂缝短,缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化颜色 冷裂纹:裂纹细小,呈连续直线状,缝内有金属光泽或轻微氧化色。 七:什么是封闭式浇注系统?什么是开放式浇注系统?他们各组元横截面尺寸的关系如何?答:封闭式浇注系统:从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐减小,阻流截面在直浇道下口的浇注系统。(ΣF内<ΣF横
材料成形技术基础复习题 一、填空题 1、熔模铸造的主要生产过程有压制蜡模,结壳,脱模,造型,焙烧和浇注。 2、焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。 3、接的主要缺陷有气孔,固体夹杂,裂纹,未熔合,未焊透,形状缺陷等。 4、影响陶瓷坯料成形性因素主要有胚料的可塑性,泥浆流动性,泥浆的稳定性。 5、焊条药皮由稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂和粘结剂组成。 6、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、低压铸造和陶瓷型铸造等。 7、根据石墨的形态特征不同,可以将铸铁分为普通灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等。 二、单项选择题 1.在机械性能指标中,δ是指( B )。 A.强度 B.塑性 C.韧性 D.硬度 2.与埋弧自动焊相比,手工电弧焊的优点在于( C )。 A.焊接后的变形小 B.适用的焊件厚 C.可焊的空间位置多 D.焊接热影响区小 3.A3钢常用来制造( D )。 A.弹簧 B.刀具 C.量块 D.容器 4.金属材料在结晶过程中发生共晶转变就是指( B )。 A.从一种液相结晶出一种固相 B.从一种液相结晶出两种不同的固相 C.从一种固相转变成另一种固相 D.从一种固相转变成另两种不同的固相 5.用T10钢制刀具其最终热处理为( C )。 A.球化退火 B.调质 C.淬火加低温回火 D.表面淬火 6.引起锻件晶粒粗大的主要原因之一是( A )。 A.过热 B.过烧 C.变形抗力大 D.塑性差 7.从灰口铁的牌号可看出它的( D )指标。 A.硬度 B.韧性 C.塑性 D.强度 8.“16Mn”是指( D )。 A.渗碳钢 B.调质钢 C.工具钢 D.结构钢 9.在铸造生产中,流动性较好的铸造合金( A )。 A.结晶温度范围较小 B.结晶温度范围较大 C.结晶温度较高 D.结晶温度较低 10.适合制造齿轮刀具的材料是( B )。 A.碳素工具钢 B.高速钢 C.硬质合金 D.陶瓷材料 11.在车床上加工细花轴时的主偏角应选( C )。 A.30° B.60° C.90° D.任意角度 12.用麻花钻加工孔时,钻头轴线应与被加工面( B )。 A.平行 B.垂直 C.相交45° D.成任意角度 三、名词解释 1、液态成型液态成型是指熔炼金属,制造铸型,并将熔融金属浇入铸型,凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。金属的液体成型也称为铸造。 2、焊缝熔合比熔焊时,被熔化的母材金属部分在焊道金属中所占的比例,叫焊缝的熔合比。 3、自由锻造利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形,不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法,简称自由锻 4、焊接裂纹在焊接应力及其它致脆因素共同作用下,焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏,形成新的界面所产生的缝隙称为焊接裂纹。 5、金属型铸造用重力浇注将熔融金属浇入金属铸型(即金属型)中获得铸件的方法。 四、判断题: 1、铸造的实质使液态金属在铸型中凝固成形。(√) 2、纤维组织使金属在性能上具有了方向性。(√) 3、离心铸造铸件内孔直径尺寸不准确,内表面光滑,加工余量大。(×)
材料成型工艺基础(第三版)部分课后习题答案 第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素?合金流动性不好对铸件品质有何影响? 答:①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷,也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮?影响合金收縮的因素有哪些? 答:①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象,称为收縮。 ②影响合金收縮的因素:化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝则和定向凝则? 答:①同时凝则:将浇道开在薄壁处,在远离浇道的厚壁处出放置冷铁,薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢,厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快,从而达到同时凝固。 ②定向凝则:在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口,使铸件远离冒口的部位最先凝固,靠近冒口的部位后凝固,冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴.试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答:石墨在灰铸铁中以片状形式存在,易引起应力集中。石墨数量越多,形态愈粗大、分布愈不均匀,对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差,但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性,且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白口,铸铁硬、脆,难以切削加工;石墨化过分,则形成粗大的石墨,铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么?相同化学成分的铸铁件的力学性能是否相同? 答:①主要因素:化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同,其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢,铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片,力学性能较差;而在薄壁处,冷却速度较快,铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁?它与普通灰铸铁有何区别?如何获得孕育铸铁? 答:①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高,冷却速度对其组织和性能的影响小,因此铸件上厚大截面的性能较均匀;但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理:先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液,然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂,孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心,使石墨化骤然增强,从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果没球墨铸铁好?普通灰铸铁常用热处理方法有哪些?目的是什 么? 答:①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进;而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体,以获得所需的组织和性能,故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法:时效处理,目的是消除应力,防止加工后变形;软化退火,目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。 第三章 ⑴.为什么制造蜡模多采用糊状蜡料加压成形,而较少采用蜡液浇铸成形?为什么脱蜡时水温不应达到沸点? 答:蜡模材料可用石蜡、硬脂酸等配成,在常用的蜡料中,石蜡和硬脂酸各占50%,其熔点为50℃~60℃,高熔点蜡料可加入塑料,制模时,将蜡料熔为糊状,目的除了使温度均匀外,对含填充料的蜡料还有防止沉淀的作用。
7.简述铸造成型的实质及优缺点。 答:铸造成型的实质是:利用金属的流动性,逐步冷却凝固成型的工艺过程。优点:1.工艺灵活生大,2.成本较低,3.可以铸出外形复杂的毛坯 缺点:1.组织性能差,2机械性能较低,3.难以精确控制,铸件质量不够稳定4.劳动条件太差,劳动强度太大。 8.合金流动性取决于哪些因素?合金流动性不好对铸件品质有何影响? 答:合金流动性取决于 1.合金的化学成分 2.浇注温度 3.浇注压力 4.铸型的导热能力5.铸型的阻力 合金流动性不好:产生浇不到、冷隔等缺陷,也是引起铸件气孔、夹渣和缩孔缺陷的间接原因。 9.何谓合金的收缩,影响合金收缩的因素有哪些? 答:合金的收缩:合金在浇注、凝固直至冷却到室温的过程中体积或缩减的现象 影响因素:1.化学成分 2 浇注温度 3.铸件的结构与铸型条件 11.怎样区别铸件裂纹的性质?用什么措施防止裂纹? 答:裂纹可以分为热裂纹和冷裂纹。 热裂纹的特征是:裂纹短、缝隙宽,形状曲折,裂纹内呈氧化色。 防止方法:选择凝固温度范围小,热裂纹倾向小的合金和改善铸件结构,提高型砂的退让。 冷裂纹的特征是:裂纹细小,呈现连续直线状,裂缝内有金属光泽或轻微氧化色。 防止方法:减少铸件内应力和降低合金脆性,设置防裂肋 13.灰铸铁最适合铸造什么样的铸件?举出十种你所知道的铸铁名称及它们为什么不用别的材料的原因。 答:发动机缸体,缸盖,刹车盘,机床支架,阀门,法兰,飞轮,机床,机座,主轴箱 原因是灰铸铁的性能:[组织]:可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类:铁素体基体灰铸铁;铁素体一珠光体基体灰铸铁;珠光体基体灰铸铁。 [力学性能]:灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重,在石墨尖角处易造成应力集中,使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢,但抗压强度与钢相当,也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时,基体组织对灰铸铁的力学性能也有一定的影响,铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大,强度和硬度最低,故应用较少;珠光体基体灰铸铁的石墨片细小,有较高的强度和硬度,主要用来制造较重要铸件;铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大,性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。 [其他性能]:良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性 14.可锻铸铁是如何获得的?为什么它只适宜制作薄壁小铸件? 答:制造可锻铸铁必须采用碳、硅含量很低的铁液,以获得完全的白口组织。 可锻铸铁件的壁厚不得太厚,否则铸件冷却速度缓慢,不能得到完全的白口组织。 17. 压力铸造工艺有何缺点?它熔模铸造工艺的适用范围有何显著不同? 答:压力铸造的优点: 1.生产率高 2.铸件的尺寸精度高,表面粗糙度低,并可直接铸出极薄件或带有小孔、 螺纹的铸件 3.铸件冷却快,又是在压力下结晶,故晶粒细小,表层紧实,铸件的强 度、硬度高 4.便于采用嵌铸法 压力铸造的缺点: 1.压铸机费用高,压铸型成本极高,工艺准备时间长,不适宜单件、不批生产。 2.由于压铸型寿命原因,目前压铸尚不适于铸钢、铸造铁等高熔点合金的铸造。
1.铸件在冷却过程中,若其固态收缩受到阻碍,铸件内部即将产生内应力。按内应力的产生原因,可分为应力和应力两种。 2.常用的特种铸造方法 有:、、、、和 等。 3.压力加工是使金属在外力作用下产生而获得毛 坯或零件的方法。 4.常用的焊接方法有、和 三大类。 5.影响充型能力的重要因素有、和 等。 6.压力加工的基本生产方式 有、、、、和等。 7.热应力的分布规律是:厚壁受应力,薄壁受 应力。 8.提高金属变形的温度,是改善金属可锻性的有效措施。但温度过高,必将产生、、和严重氧化等缺陷。所以应该严格 控制锻造温度。 9.板料分离工序中,使坯料按封闭的轮廓分离的工序称为; 使板料沿不封闭的轮廓分离的工序称为。 10.拉深件常见的缺陷是和。 11.板料冲压的基本工序分为和。前者指冲裁工序,后者包括、、和。 12.为防止弯裂,弯曲时应尽可能使弯曲造成的拉应力与坯料的纤维 方向。 13.拉深系数越,表明拉深时材料的变形程度越大。 14.将平板毛坯变成开口空心零件的工序称为。 15.熔焊时,焊接接头是由、、和 组成。其中和是焊接接头中最薄弱区域。 16.常用的塑性成形方法 有:、、、、 等。 16.电阻焊是利用电流通过焊件及接触处所产生的电阻热,将焊件局 部加热到塑性或融化状态,然后在压力作用下形成焊接接头的焊接方法。电阻焊分为焊、焊和焊三种型式。
其中适合于无气密性要求的焊件;适合于焊接有气密性要求的焊件;只适合于搭接接头;只适合于对接接头。 1.灰口铸铁的流动性好于铸钢。() 2.为了实现顺序凝固,可在铸件上某些厚大部位增设冷铁,对铸件进行补缩。() 3. 热应力使铸件的厚壁受拉伸,薄壁受压缩。() 4.缩孔是液态合金在冷凝过程中,其收缩所缩减的容积得不到补足,在铸件内部形成的孔洞。() 5.熔模铸造时,由于铸型没有分型面,故可生产出形状复杂的铸件。() 6.为便于造型时起出模型,铸件上应设计有结构斜度即拔模斜度。() 7.合金的液态收缩是铸件产生裂纹、变形的主要原因。() 8.在板料多次拉深时,拉深系数的取值应一次比一次小,即 m1>m2>m3…>mn。() 9.金属冷变形后,其强度、硬度、塑性、韧性均比变形前大为提高。() 10.提高金属变形时的温度,是改善金属可锻性的有效措施。因此,在保证金属不熔化的前提下,金属的始锻温度越高越好。()11.锻造只能改变金属坯料的形状而不能改变金属的力学性能。 () 12.由于低合金结构钢的合金含量不高,均具有较好的可焊性,故焊前无需预热。() 13.钢中的碳是对可焊性影响最大的因素,随着含碳量的增加,可焊性变好。() 14.用交流弧焊机焊接时,焊件接正极,焊条接负极的正接法常用于
一、焊接部分 1.焊接是通过局部加热或同时加压,并且利用或不用填充材料,使两个分离的焊件达到牢固结合的一种连接方法。实质——金属原子间的结合。 2.应用:制造金属结构件;2、生产机械零件;3、焊补和堆焊。 3.特点:与铆接相比1 . 节省金属;2 . 密封性好;3 . 施工简便,生产率高。与铸造相比 1 . 工序简单,生产周期短;2 . 节省金属; 3 . 较易保证质量 4.焊条电弧焊:焊条电弧焊(手工电弧焊)是用电弧作为热源,利用手工操作焊条进行焊接的熔焊方法,简称手弧焊,是应用最为广泛的焊接方法。 5.焊接电弧:焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间稳定放电现象,即局部气体有大量电子流通过的导电现象。电极可以是焊条、钨极和碳棒。用直流电焊机时有正接法和反接法. 6.引弧方式接触短路引弧高频高压引弧 7.常见接头形式:对接搭接角接T型接头 8.保护焊缝质量的措施:1、对熔池进行有效的保护,限制空气进入焊接区(药皮、焊剂和气体等)。2、渗加有用合金元素,调整焊缝的化学成分(锰铁、硅铁等)。3、进行脱氧和脱磷。 9.牌号J×××J-结构钢焊条××-熔敷金属抗拉强度最低值×-药皮类型及焊接电源种类 10.焊缝由熔池金属结晶而成。冷却凝固后形成由铁素体和少量珠光体组成的柱状晶铸态组织。 11.热影响区的组织过热区正火区部分相变区熔合区 12.影响焊缝质量的因素影响焊缝金属组织和性能的因素有焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊接操作方法、焊接接头形式、坡口和焊后热处理等。 13.改善焊接热影响区性能方法:1.用手工电弧焊或埋弧焊焊一般低碳钢结构时,热影响区较窄,焊后不处理即可保证使用。2.重要的钢结构或用电渣焊焊接构件,要用焊后热处理方法消除热影响区。3.碳素钢、低合金结构钢构件,用焊后正火消除。4.焊后不能接受热处理的金属材料或构件,要正确选择焊接方法与焊接工艺。 14.常见的焊接缺陷裂纹夹渣未焊透未熔合焊瘤气孔咬边 15.焊接应力的产生及变形的基本形式收缩变形弯曲变形波浪变形扭曲变形角变形 16.焊接应力与变形产生的原因焊接过程中,对焊件进行了局部不均匀的加热是产生焊接应力与变形。 17.防止和减少焊接变形的措施:可以从设计和工艺两方面综合考虑来降低焊接应力。在设计焊接结构时,应采用刚性较小的接头形式,尽量减少焊缝数量和截面尺寸,避免焊缝集中等。 18.矫正焊接变形的方法机械矫正法火焰加热矫正法 19.坡口:焊件较薄时,在焊件接头处只需留出一定的间隙,用单面焊或双面焊,就可以保证焊透。焊件较厚时,为保证焊透,需预先将接头处加工成一定几何形状的坡口。 20.焊缝位置:熔焊时,焊缝所处的空间位置称为焊接位置。它有平焊、立焊、横焊和仰焊等四种。 21.埋弧自动焊的焊接电弧是在熔剂下燃烧,其引弧,维持一定弧长和向前移动电弧等主要焊接动作都由机械设备自动完成,故称为埋弧自动焊。 22.埋弧自动焊特点:1.生产率高2.焊缝质量好3.节省焊接材料和电能4.改善了劳动条件5.焊件变形小6.设备费用一次性投资较大。但由于埋弧焊是利用焊剂堆积进行焊接的,故只适用于平焊和直焊缝,不能焊空间位置焊缝及不规则焊缝。 23.自动焊工艺:仔细下料、清洁表面、准备坡口和装配点固。 24.气体保护焊:用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。按照保护气体的不同,气体保护焊分为两类:使用惰性气体作为保护的称惰性气体保护焊,包括氩弧焊、氦弧焊、混合气体保护焊等;使用CO2气体作为保护的气体保护焊,简称CO2焊。特点:保护气体廉价,成本低;热量集中,焊速快,不用清渣,生产率高;明弧操作,焊接方便;热影响区小,质量好,尤其适合焊接薄板。主要用于30mm 以下厚度的低碳钢和部分合金结构钢。缺点是熔滴飞溅较为严重,焊缝不光滑,弧光强烈操作不当,易产生气孔。焊接工艺规范:采用直流反接,低电压(小于36V)和大电流密度。
第一章铸造 1.铸造:将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中,待其凝固冷却后,获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。 2.充型:溶化合金填充铸型的过程。 3.充型能力:液态合金充满型腔,形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4.充型能力的影响因素: 金属液本身的流动能力(合金流动性) 浇注条件:浇注温度、充型压力 铸型条件:铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力,是液态金属固有的属性。 5.影响合金流动性的因素: (1)合金种类:与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 (2)化学成份:纯金属和共晶成分的合金流动性最好; (3)杂质与含气量:杂质增加粘度,流动性下降;含气量少,流动性好。 6.金属的凝固方式: ①逐层凝固方式 ②体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 ③中间凝固方式 7.收缩:液态合金在凝固和冷却过程中,体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。 收缩能使铸件产生缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8.合金的收缩可分为三个阶段:液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩,通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩,通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形等缺陷的主要原因。 9.影响收缩的因素 (1)化学成分:碳素钢随含碳量增加,凝固收缩增加,而固态收缩略减。 (2)浇注温度:浇注温度愈高,过热度愈大,合金的液态收缩增加。 (3)铸件结构:铸型中的铸件冷却时,因形状和尺寸不同,各部分的冷却速度不同,结果对铸件收缩产生阻碍。 (4)铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10.缩孔及缩松:铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞,按照孔洞的大小和分布可分为缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔,细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成:主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶,铸件壁呈逐层凝固方式的条件下。 缩松的形成:主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中,是被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大,浇注温度越高,铸件的壁越厚,缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。
工程材料及成型技术基础考试题目 一、填空 1、常见的金属晶体结构:体心立方晶格、面心立方晶格、密排立方晶格。 2、晶体缺陷可分为:点缺陷、线缺陷、面缺陷。 3、点缺陷包括:空位、间隙原子、置换原子。 线缺陷包括:位错。位错的最基本的形式是:刃型位错、螺型位错。 面缺陷包括:晶界、亚晶界。 4、合金的相结构可分为:固溶体、化合物。 5、弹性极限:σe 屈服极限:σs 抗拉强度:σb弹性模量:E 6、低碳钢的应力应变曲线有四个变化阶段:弹性阶段、屈服阶段、抗拉阶段(强化阶段)、 颈缩阶段。 7、洛氏硬度HRC 压印头类型:120°金刚石圆锥、总压力:1471N或150kg 8、疲劳强度表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。 9、冲击韧度用在冲击力作用下材料破坏时单位面积所吸收的能量来表示。 10、过冷度影响金属结晶时的形核率和长大速度。 11、以纯铁为例α– Fe为体心立方晶格(912℃以下) γ– Fe为面心立方晶格(1394℃以下)、δ– Fe为体心立方晶格(1538℃以下) 12、热处理中,冷却方式有两种,一是连续冷却,二是等温冷却。 13、单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生两种方式进行。 14、利用再结晶退火消除加工硬化现象。 15、冷变形金属在加热时的组织和性能发生变化、将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 16、普通热处理分为:退火、正火、淬火、回火。 17、退火可分为:完全退火、球化退火、扩撒退火、去应力退火。 18、调质钢含碳量一般为中碳、热处理为淬火+高温回火。 19高速钢的淬火温度一般不超过1300℃、高速钢的淬火后经550~570℃三次回火。 三次回火的目的:提高耐回火性,为钢获得高硬度和高热硬性提供了保证。 高速钢的淬火回火后的组织是:回火马氏体、合金碳化物、少量残余奥氏体。 20、铸铁的分类及牌号表示方法。P142
材料成型工艺基础部分0 绪论 金属材料:metal material (MR) 高分子材料:high-molecular material 陶瓷材料:ceramic material 复合材料:composition material 成形工艺:formation technology 1 铸造 铸造工艺:casting technique 铸件:foundry goods (casting) 机器零件:machine part 毛坯:blank 力学性能:mechanical property 砂型铸造:sand casting process 型砂:foundry sand 1.1 铸件成形理论基础 合金:alloy 铸造性能:casting property 工艺性能:processing property 收缩性:constringency 偏析性:aliquation 氧化性:oxidizability
吸气性:inspiratory 铸件结构:casting structure 使用性能:service performance 浇不足:misrun 冷隔:cold shut 夹渣:cinder inclusion 粘砂:sand fusion 缺陷:flaw, defect, falling 流动性:flowing power 铸型:cast (foundry mold) 蓄热系数:thermal storage capacity 浇注:pouring 凝固:freezing 收缩性:constringency 逐层凝固:layer-by-layer freezing 糊状凝固:mushy freezing 结晶:crystal 缩孔:shrinkage void 缩松:shrinkage porosity 顺序凝固:progressive solidification 冷铁:iron chill 补缩:feeding
1.三种凝固方式(逐层、糊状、中间)及其影响因素(结晶温度范围、温度梯度) 2.合金的流动性及其影响因素(合金成分) a)为什么共晶合金的流动性好? 3.合金的充型能力对铸件质量的影响(浇不足、冷隔) 4.影响充型能力的主要因素(合金的流动性、浇注条件、铸型条件) 5.合金收缩的三个阶段(液态、凝固、固态) 6.缩孔、缩松产生的原因、规律(逐层:缩孔;糊状:缩松;位置:最后凝固部位) 7.缩孔与缩松防止(定向凝固原则;措施:加冒口、冷铁) 8.铸造应力产生的原因和种类(热应力、机械应力或收缩应力) 9.热应力的分布规律(厚:拉;薄:压)及防止(同时凝固原则) 10.铸造残余应力产生的原因(热应力)及消除措施(时效处理) 11.铸件变形与裂纹产生的原因(故态收缩,残余应力) 12.变形防止办法(同时凝固;反变形;去应力退火) 13.热裂纹与冷裂纹的特征 第二节液态成形方法 1.常用手工造型方法(五种最基本的方法:整模、分模、活块、挖砂、三箱)的特点和应 用(重在应用) 2.机器造型:实现造型机械化的两个主要方面(紧砂、起模) 3.熔模铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 a)为什么熔模铸件精度高,表面光洁? b)为什么熔模铸造适合于形状复杂的铸件? c)为什么熔模铸造适合于难于加工的合金铸件? 4.金属型铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 a)为什么金属型铸件精度高,表面光洁? b)为什么金属型铸造更适合于非铁合金铸件的生产? 5.压力铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 6.低压铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 7.离心铸造的原理(理解)、特点(理解)和应用。 第三节液态成形件的工艺设计 1.浇注位置的概念及其选择原则(重在理解和应用)
第一章铸造 1. 铸造:将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中,待其凝固冷却后,获得所需形状 和尺寸的毛坯或零件的方法。 2. 充型:溶化合金填充铸型的过程。 3. 充型能力:液态合金充满型腔,形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力。 4. 充型能力的影响因素: 金属液本身的流动能力(合金流动性) 浇注条件:浇注温度、充型压力 铸型条件:铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体、铸件结构 流动性是熔融金属的流动能力,是液态金属固有的属性。 5. 影响合金流动性的因素: (1 )合金种类:与合金的熔点、导热率、合金液的粘度等物理性能有关。 (2 )化学成份:纯金属和共晶成分的合金流动性最好; (3)杂质与含气量:杂质增加粘度,流动性下降;含气量少,流动性好。 6. 金属的凝固方式: 1 2 3 7收缩 收缩 能使铸件产生 缩孔、缩松、裂纹、变形和内应力等缺陷。 8. 合金的收缩可分为三个阶段:液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 液态收缩和凝固收缩,通常以体积收缩率表示。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、 缩松缺陷的基本原因。 合金的固态收缩,通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、裂纹和变形 等缺陷的主要原因。 9. 影响收缩的因素 (1) 化学成分:碳素钢随含碳量增加,凝固收缩增加,而固态收缩略减。 (2) 浇注温度:浇注温度愈高,过热度愈大,合金的液态收缩增加。 (3) 铸件结构:铸型中的铸件冷却时,因形状和尺寸不同,各部分的冷却速度不同,结 果对铸件收缩产生阻碍。 (4) 铸型和型芯对铸件的收缩也产生机械阻力 10. 缩孔及缩松:铸件凝固结束后常常在某些部位出现孔洞,按照孔洞的大小和分布可分为 缩孔和缩松。大而集中的孔洞称为缩孔,细小而分散的孔洞称为缩松。 缩孔的形成:主要出现在金属在恒温或很窄温度范围内结晶,铸件壁呈逐层凝固方式的 条件下。 缩松的形成:主要出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件壁中,是被树枝状 晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 合金的液态收缩和凝固收缩越大,浇注温度越高,铸件的壁越厚,缩孔的容积就越大。 缩松大多分布在铸件中心轴线处、热节处、冒口根部、内浇口附近或缩孔下方。 11?缩孔、缩松的防止方法: 课件版本: 冒口、冷铁和补贴的综合运用是消除缩孔、缩松的有效措施。 (1) 使缩松转化为缩孔的方法 : ① 尽量选择凝固区域较窄的合金,使合金倾向于逐层凝固; ② 对凝固区域较宽的合金,可采用增大凝固的温度梯度办法。 逐层凝固方式 体积凝固方式或称“糊状凝固方式”。 中间凝固方式 :液态合金在凝固和冷却过程中,体积和尺寸减小的现象称为合金的收缩。
工程材料及成形工艺基础期末试题五及答案 一、填空题(每题1分,共20分) 1.9SiCr是()钢,其碳的质量分数是()。 2. QT600-03中的“QT”代表(),“600”的含义是()。 3.F和A分别是碳在()、()中所形成的()。 4. 按冷却方式的不同,淬火可分为()、()、()、()等。 5.马氏体的显微组织形态主要有()、()两种,其中()的韧性好。 6.一般表面淬火应选()钢,调质件应选用()钢。 7.熔模铸造的主要生产过程有压制(),(),(),(),()和()。 二、单项选择题(每题2分,共30分) 1.在机械性能指标中, 是指( )。 A.强度 B.塑性 C.韧性 D.硬度 2.与埋弧自动焊相比,手工电弧焊的优点在于( )。 A.焊接后的变形小 B.适用的焊件厚 C.可焊的空间位置多 D.焊接热影响区小 3.A3钢常用来制造( )。 A.弹簧 B.刀具 C.量块 D.容器 4.金属材料在结晶过程中发生共晶转变就是指( )。 A.从一种液相结晶出一种固相 B.从一种液相结晶出两种不同的固相 C.从一种固相转变成另一种固相 D.从一种固相转变成另两种不同的固相 5.用T10钢制刀具其最终热处理为( )。
A.球化退火 B.调质 C.淬火加低温回火 D.表面淬火 6.引起锻件晶粒粗大的主要原因之一是( )。 A.过热 B.过烧 C.变形抗力大 D.塑性差 7.从灰口铁的牌号可看出它的( )指标。 A.硬度 B.韧性 C.塑性 D.强度 8.“16Mn”是指( )。 A.渗碳钢 B.调质钢 C.工具钢 D.结构钢 9.在铸造生产中,流动性较好的铸造合金( )。 A.结晶温度范围较小 B.结晶温度范围较大 C.结晶温度较高 D.结晶温度较低 10.适合制造齿轮刀具的材料是( )。 A.碳素工具钢 B.高速钢 C.硬质合金 D.陶瓷材料 11.为了防止铸件产生浇不足、冷隔等缺陷,可以采用的措施有()。 A.减弱铸型的冷却能力; B.增加铸型的直浇口高度; C.提高合金的浇注温度; D.A、B和C; E.A和C。 12.平锻机上模锻所使用的锻模由三部分组成,具有两个相互垂直的分模面,因此平锻机最适于锻造()。 A.连杆类锻件; B.无孔盘类锻件; C.带头部杆类锻件; D.A和C。 13.埋弧自动焊比手工电弧焊的生产率高,主要原因是()。 A.实现了焊接过程的自动化; B.节省了更换焊条的时间; C.A和B; D.可以采用大电流密度焊接。 14.不同金属材料的焊接性是不同的。下列铁碳合金中,焊接性最好的是()。 A.灰口铸铁; B.可锻铸铁; C.球墨铸铁; D.低碳钢; 三、名词解释(每题4分,共20分) 1.属的液态成型 2.焊缝熔合比
材料成型工艺基础(第三版)部分课后习题答案第一章 ⑵.合金流动性决定于那些因素?合金流动性不好对铸件品质有何影响? 答:①合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力。决定于合金的化学成分、结晶特性、粘度、凝固温度范围、浇注温度、浇注压力、金属型导热能力。 ②合金流动性不好铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷,也是引起铸件气孔、夹渣、縮孔缺陷的间接原因。 ⑷.何谓合金的收縮?影响合金收縮的因素有哪些? 答:①合金在浇注、凝固直至冷却至室温的过程中体积和尺寸縮减的现象,称为收縮。 ②影响合金收縮的因素:化学成分、浇注温度、铸件结构和铸型条件。 ⑹.何谓同时凝固原则和定向凝固原则?试对下图所示铸件设计浇注系统和冒口及冷铁,使其实现定向凝固。 答:①同时凝固原则:将内浇道开在薄壁处,在远离浇道的厚壁处出放置冷铁,薄壁处因被高温金属液加热而凝固缓慢,厚壁出则因被冷铁激冷而凝固加快,从而达到同时凝固。 ②定向凝固原则:在铸件可能出现縮孔的厚大部位安放冒口,使铸件远离冒口的部位最先凝固,靠近冒口的部位后凝固,冒口本身最后凝固。 第二章 ⑴ .试从石墨的存在和影响分析灰铸铁的力学性能和其他性能特征。 答:石墨在灰铸铁中以片状形式存在,易引起应力集中。石墨数量越多,形态愈粗大、分布愈不均匀,对金属基体的割裂就愈严重。灰铸铁的抗拉强度低、塑性差,但有良好的吸震性、减摩性和低的缺口敏感性,且易于铸造和切削加工。石墨化不充分易产生白
口,铸铁硬、脆,难以切削加工;石墨化过分,则形成粗大的石墨,铸铁的力学性能降低。 ⑵.影响铸铁中石墨化过程的主要因素是什么?相同化学成分的铸铁件的力学性能是否 相同? 答:①主要因素:化学成分和冷却速度。 ②铸铁件的化学成分相同时铸铁的壁厚不同,其组织和性能也不同。在厚壁处冷却速度较慢,铸件易获得铁素体基体和粗大的石墨片,力学性能较差;而在薄壁处,冷却速度较快,铸件易获得硬而脆的白口组织或麻口组织。 ⑸.什么是孕育铸铁?它与普通灰铸铁有何区别?如何获得孕育铸铁? 答:①经孕育处理后的灰铸铁称为孕育铸铁。 ②孕育铸铁的强度、硬度显著提高,冷却速度对其组织和性能的影响小,因此铸件上厚大截面的性能较均匀;但铸铁塑性、韧性仍然很低。 ③原理:先熔炼出相当于白口或麻口组织的低碳、硅含量的高温铁液,然后向铁液中冲入少量细状或粉末状的孕育剂,孕育剂在铁液中形成大量弥散的石墨结晶核心,使石墨化骤然增强,从而得到细化晶粒珠光体和分布均匀的细片状石墨组织。 ⑻.为什么普通灰铸铁热处理效果不如球墨铸铁好?普通灰铸铁常用的热处理方法有哪 些?其目的是什么? 答:①普通灰铸铁组织中粗大的石墨片对基体的破坏作用不能依靠热处理来消除或改进;而球墨铸铁的热处理可以改善其金属基体,以获得所需的组织和性能,故球墨铸铁性能好。 ②普通灰铸铁常用的热处理方法:时效处理,目的是消除内应力,防止加工后变形;软化退火,目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。