材料成形復習資料

1、一、 名詞解釋（本大題共 5 小題，每小題 3 分，共 15 分）1.凝固成形凝固成形俗稱鑄造，是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型內(nèi)，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。2.鍛造答：在加壓設備及工（模）具的作用下，通過金屬體積的轉(zhuǎn)移和分配來獲得機器零件或毛坯的塑性成形方法稱為鍛造。多在熱態(tài)下進行，故也常稱為熱鍛。3.焊接成形答：焊接是通過加熱或加壓，或者兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達到結(jié)合的一種方法。4.加工硬化答：在塑性變形過程中，隨著變形程度的增加，金屬的強度硬度增加，而塑性韌性降低，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。5.表面改性技術(shù)答：通過改變材料表面

2、成分及結(jié)構(gòu)來改變材料表面性能的技術(shù)稱為表面改性技術(shù)。6. 壓力鑄造答：壓力鑄造是在高壓下（3070Mpa）快速地將液態(tài)或半液態(tài)金屬壓入金屬鑄型中，并使液態(tài)金屬在壓力下凝固，以獲得鑄件的凝固成形方法。7.沖壓板料成形是指使用成形設備通過模具對合金板料在室溫下加壓以獲得所需形狀和尺寸的成形方法，習慣上稱為沖壓或冷沖壓。8.擠壓9.精密塑性成形技術(shù)答：精密塑性成形技術(shù)是指零件成形后，不需要加工或僅需要少量加工，就可用作機械構(gòu)件的塑性成形技術(shù)。10.表面涂層技術(shù)答：表面涂層技術(shù)是指在材料表面制備與其性能不同的，且能滿足使用要求的材料覆蓋層技術(shù)。11. 板料成形 12. 釬焊 13. 壓焊 14. 熔焊

3、 15. 表面改性技術(shù)16. 鑄件結(jié)構(gòu)斜度 17. 復合沖模 18. 連續(xù)沖模 19. 充型能力20. 焊劑：在焊接時被加熱熔化形成熔渣，對熔化金屬起保護和冶金作用，它是埋弧焊接過程中保證焊縫質(zhì)量的重要材料二、 填空題 （本大題共 10 小題，每空 1 分，共 20 分）1、所謂合格的、高質(zhì)量的液態(tài)金屬，通常包括三方面的要求：具有所需要的溫度、雜質(zhì)含量低、具有所需的化學成分。2、熔煉金屬常用的設備有沖天爐、電弧爐和感應電爐等。其中，為防止高合金含量鑄鐵中合金元素在熔煉過程中大量氧化或燒損，必須采用感應電爐或電弧爐熔煉。3、在現(xiàn)代制造技術(shù)的許多領(lǐng)域，對鑄件尺寸精度和外觀質(zhì)量的要求越來越高，正是這

4、種要求促進了近凈成形鑄造技術(shù)的迅猛發(fā)展，它改變著鑄造只能提供毛坯的傳統(tǒng)觀念。 4、從金屬學角度看，在再結(jié)晶溫度以下進行的塑性變形稱為冷塑性變形；在再結(jié)晶溫度以上進行的塑性變形稱為熱塑性變形。5、塑性成形技術(shù)可分為板料成形和體積成形兩大類。在未來的發(fā)展中，板料成形主要向大批量生產(chǎn)中的高速化、自動化、小批量生產(chǎn)的簡易化、通用化和萬能化，工藝過程的模擬化和模具設計與制造的計算機化，成形零件的精密化等方向發(fā)展。6、沖模是沖壓生產(chǎn)中必不可少的模具，其中，在沖床的一次行程中只完成一個工序的沖模稱為簡單模；在沖床的一次沖程中，模具的同一部位上同時完成數(shù)道沖壓工序的模具稱為復合模；在沖床的一次沖程中，在模具的

5、不同部位上同時完成數(shù)道沖壓工序的模具稱為連續(xù)模。7、與金屬材料的一般熱處理相比，或與塑性成形或凝固成形相比，焊接時的加熱速度特別快，冷卻速度也相當快，這是造成焊接接頭組織不均勻性和性能不均勻性的重要原因。8、焊條由藥皮和焊芯兩部分組成，藥皮的作用是：保護作用、冶金作用、使焊條具有良好的工藝性能；焊芯的作用為既是電極又是填充金屬。9、釬焊按熔點可分為軟釬焊（釬料熔點低于450）硬釬焊（釬料熔點高于450）兩大類。10、表面成形是以表面工程技術(shù)為基礎，在不改變基體組織結(jié)構(gòu)和成分、不降低基體所具備的各種性能的條件下，通過表面涂層技術(shù)、表面改性技術(shù)及二者的復合技術(shù)來設計零件表面，從而賦予表面具有基體材

6、料本身所不具備的特殊性能及功能，如耐腐蝕等。11、鑄造成形按照造型方法習慣上分為砂型鑄造和特種鑄造，其中后者又包括金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、熔模鑄造和離心鑄造。12、鑄造成形CAD包括：_鑄造工藝CAD以及鑄造工裝CAD。13、現(xiàn)代凝固成型技術(shù)主要包括：定向凝固、快速凝固、深過冷凝固、連續(xù)鑄造以及超常凝固。14、通過對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定力學性能、形狀和尺寸的加工方法，稱為鍛造。鍛造可分為自由鍛和模鍛兩大類。15、多晶體的塑性變形包括晶內(nèi)變形和晶間變形兩種。在冷態(tài)變形條件下，多晶體的塑性變形以前者為主，后者次之，而且需要其他變形機制的相協(xié)調(diào)。17、焊條由藥皮和

7、焊芯兩部分組成，藥皮的作用是：保護作用、冶金作用、使焊條具有良好的工藝性能；焊芯的作用為既是電極又是填充金屬。18、電阻焊按焊接工藝主要分成：點焊、縫焊、凸焊、對焊。19、等離子弧焊中，產(chǎn)生的等離子弧具有三種效應：其中，通道對電弧產(chǎn)生的為機械壓縮效應、電弧電流周圍磁場作用產(chǎn)生的為磁收縮效應。20、表面涂層技術(shù)的基本問題是涂層與基體的結(jié)合和涂層的材料及結(jié)構(gòu)。表面改性技術(shù)的基本問題是：針對材料的服役條件及損傷機理，并結(jié)合基體材料，設計出所希望的組織及結(jié)構(gòu)；并研究獲得這一表面材料的方法。21. 鑄造的種類：砂型鑄造、特種鑄造（金屬型、壓力等）22. 塑性成形分為：板料成形（沖孔、落料、翻邊、拉深、脹

8、形、彎曲）和體積成形（鍛造、擠壓等）； 23. 金屬合金在鑄型中凝固時，可以分為三個典型的區(qū)域： 液相區(qū)，固、液兩相區(qū)，固相區(qū)24. 由凝固件斷面的凝固動態(tài)曲線，便可看出凝固件的凝固方式；分為糊狀凝固、逐層凝固以及中間凝固方式。 25、 影響鑄件凝固方式的因素有以下兩個：合金固液相線溫度間隔，凝固件的溫度梯度。26、 合金收縮分為以下三個階段： 液態(tài)收縮：主要表現(xiàn)液面的降低； 凝固收縮；取決于狀態(tài)改變和凝固溫度范圍的大小； 固態(tài)收縮；對鑄件的尺寸精度影響較大。 27. 多晶體的塑性變形包括晶內(nèi)變形和晶界變形（晶間變形）兩種。在冷態(tài)條件下，由于晶界強度高于晶內(nèi)，多晶體的塑性變形主要是晶內(nèi)變形，晶

9、間變形只起次要作用，而且需要有其它變形機制相協(xié)調(diào)。 晶內(nèi)變形方式有滑移和孿生。晶體的滑移過程，實質(zhì)上是位錯的移動和增殖的過程。28、熱塑性變形機理變形機理主要有：晶內(nèi)滑移與孿生、晶界滑移和擴散蠕變。其主要機理仍然是晶內(nèi)滑移。29. 模鍛:利用模具使坯料變形獲得鍛件的鍛造方法稱為模鍛。 按設備，模鍛可分為錘上模鍛和壓力機上模鍛。30. 根據(jù)金屬流動方向與凸模運動方向的關(guān)系，擠壓成形又可分為正擠壓、反擠壓和復合擠壓。三、 選擇題 （本大題共 10 小題，每題 2 分，共 20 分）1、鑄造過程的凝固控制包括多種，其中工藝控制主要包括充型能力控制、 收縮控制應力、凝固組織控制。 2、金屬型鑄造具有的

10、特點是實現(xiàn)了一型多鑄、 鑄件尺寸精度高 、節(jié)省場地、改善勞動條件。 3、各板料成形工藝參數(shù)中，用于表征彎曲變形程度的是r/t 4、壓力機上模鍛具有的力學特征是靜壓力 5、焊接方法中，屬于非熔化極熔焊的是鎢極氬弧焊6、掌握結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼各個鋼種的焊條牌號7、下列鎢極氬弧焊的焊接電流連接方式中，存在“陰極清理”作用的是：直流反接、正弦波交流、矩形波交流8、焊接方法中，可以替代鍛造、鑄造和部分機加工的是摩擦焊9、等離子弧焊的特點是： 高溫、高速、高能量密度。10、下列結(jié)合機理中，屬于涂層結(jié)合機理的是機械結(jié)合、金屬鍵結(jié)合、微擴散結(jié)合。11、下列各特點中，屬于熔模鑄造的特點是：鑄型精密、沒有分型面、能適

11、應各種合金的鑄造、生產(chǎn)批量不受限制 12、脹形工件的獲得需要包括下列哪些板料成形加工階段，彎曲、局部脹形 、脹形向外擴展過程13、自由鍛工序中，主要用于生產(chǎn)齒輪、法蘭等餅類鍛件的是墩粗 14、各工藝參數(shù)中，用于判斷拔長成形難易程度的是相對送進量15、壓力機上模鍛具有的力學特征是靜壓力16、手工電弧焊的焊接的適用范圍19、等離子弧焊的特點有高溫.高速高能量密度17、下列結(jié)構(gòu)特點中，屬于涂層結(jié)構(gòu)特點的是.涂層結(jié)構(gòu)不均勻性、多孔性化學不均勻、性涂層中存在較大應力。18、 凝固成形中的宏觀組織，分為以下幾個區(qū)域 表面細晶粒區(qū)、 柱狀晶區(qū)、 內(nèi)部等軸晶區(qū)、內(nèi)部細晶粒區(qū)。19 獲得柱狀晶的理想途徑：定向凝

12、固技術(shù)； 20熔煉鑄鐵的設備有：沖天爐、反射爐、電弧爐、工頻爐等，其中沖天爐應用最廣。對于一些合金含量高的鑄鐵，為了防止合金元素在沖天爐熔煉過程中的大量氧化，必須采用感應爐或電弧爐熔煉。21. 沖裁過程，三個階段：彈性成形、塑性成形、斷裂分離、22. 沖裁件斷面由圓角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺四部分組成。23. 衡量擠壓工藝的工藝參數(shù)、凸、凹模間隙c 是沖裁工藝計算及模具設計中的主要工藝參數(shù)。24. （1）鍛造成形方法分類： 按所用工具，分為自由鍛和模鍛。25. 鐓粗及其變形特點，根據(jù)子牛面上網(wǎng)格變化情況，可將鐓粗毛坯分成三個區(qū)域。I區(qū)稱為難變形區(qū)；區(qū)稱為大變形區(qū)。區(qū)稱為小變形區(qū)。變形是極不均勻

13、的。26. 圖顯示了正擠壓坯料區(qū)域劃分及主要變形區(qū)應力、應變狀態(tài)。圖中扇形點劃線，按變形情況將坯料分為、四個區(qū)域。 區(qū)為彈性變形區(qū)，凸模下降時，金屬將逐漸進入塑性變形；區(qū)為正擠壓的主要變形區(qū)；區(qū)被稱作“死區(qū)”，不參與塑性變形，與區(qū)交界處產(chǎn)生速度間斷和很大的切應力。坯料高度小、摩擦阻力小時，該區(qū)可進行少量變形；區(qū)為已變形區(qū)，由于與凹模有摩擦作用，該區(qū)對區(qū)的變形會有影響。四、簡答（本大題共 5小題，每小題 5 分，共 25分）1、試簡述澆鑄位置的設計原則有哪些？ 答：澆鑄位置是指金屬澆鑄時鑄件所處的空間位置，其選擇原則如下：1）鑄件重要的加工面或工作面應朝下或位于側(cè)面，以避免產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷；

14、2）鑄件的大平面應盡量朝下，防止形成夾砂缺陷；3）鑄件的大部分薄壁部分應位于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜位置，防止產(chǎn)生澆不足或冷隔缺陷；4）鑄件較厚部位應盡量放在分型面附近的上部或側(cè)面，以便在該處安置冒口進行補縮。2、試簡述采用多層焊或多道焊的意義何在？答：多層焊或多道焊實際上是每一單層單道焊綜合作用的結(jié)果。每當開始焊接后一道焊縫時，前一道焊縫對后一道焊縫起預熱作用，后一道焊縫對前一道焊縫起后熱作用，相當于對前道焊縫進行正火處理作用；改善了焊接接頭組織，提高了焊接接頭塑性；從提高焊接接頭質(zhì)量角度考慮，采用多層或多道焊比單層單道焊更為有利。3、試簡述鋁及鋁合金熔焊的主要問題及預防措施是什么？答：

15、鋁及鋁合金熔焊的主要問題是氣孔、裂紋及接頭性能變化等。防止熱裂紋的措施是：關(guān)鍵在于選擇合適的焊絲、控制焊縫的成分和配以合理的規(guī)范參數(shù)。防止氣孔的措施有：減少氫的來源、合理選擇規(guī)范參數(shù)、采用氬氣中加少量CO2 或O2的熔化極混合氣體保護焊、對厚的工件適當預熱。 4、試簡述表面成形技術(shù)中電鍍與化學鍍的基本原理及其最主要的區(qū)別是什么？答：電鍍是指在含有欲鍍金屬的鹽溶液中，以被鍍基體金屬（工件）為陰極，通過電解作用，使鍍液中欲鍍金屬的陽離子在陰極（工件）表面上還原成金屬（或合金）的過程。 化學鍍又稱為無電解鍍。是采用某種還原劑，把溶液中的金屬離子還原為金屬，沉積在經(jīng)過一定處理，具有催化活性的金屬或非金

16、屬基體表面。利用“自催化還原反應”獲得金屬鍍層的方法稱為化學鍍。兩者最主要的區(qū)別是：電鍍是外部通入電流；化學鍍不用外加電流。5、試從合金鑄造性能方面簡述對鑄件結(jié)構(gòu)的五項要求。答：1）從合金的鑄造性能方面考慮，對鑄件結(jié)構(gòu)的五項要求是：合理設計鑄件壁厚；鑄件壁厚盡可能均勻；鑄件的轉(zhuǎn)角應采用圓角連接；設防裂筋；注意緩解收縮應力，偶數(shù)直輪輻結(jié)構(gòu)可改為奇數(shù)直輪輻結(jié)構(gòu)或彎曲輪輻結(jié)構(gòu)。6、試簡述鑄型分型面的選擇原則有哪些？答：鑄型分型面是指砂箱間的接觸表面，是制作鑄型時從鑄型中取出模型的位置，其選擇原則如下：1）應便于起模，使造型工藝簡化；2）應盡量使鑄件的全部或大部置于同一鑄型內(nèi)，以保證鑄件精度；3）應盡

17、量使型腔及主要型芯位于下箱。7、試簡述冷塑性變形特點及對組織和性能的影響？特點：各晶粒變形的不同時性，各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性，晶粒與晶粒之間和晶粒內(nèi)部與晶界附近區(qū)域之間變形的不均勻性。影響：組織方面-晶粒形狀變化、晶粒內(nèi)部產(chǎn)生亞結(jié)構(gòu)、晶粒位向改變，性能方面出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象。釬焊的焊接機理與熔焊或壓力焊相比主要的不同是什么？答：釬焊時，只有釬料熔化而母材保持固態(tài)（不熔化），釬料熔點低于母材（被焊材料）熔點，其成分也與母材有很大差別，熔化釬料依靠潤濕和毛細作用吸入并保持在母材待焊處間隙中，依靠液態(tài)釬料與固態(tài)母材之間的相互擴散形成冶金結(jié)合。8. 從下面4個方面分析凝固方式的具體影響因素： 鑄型的冷卻

18、能力：冷卻能力強的鑄型，如金屬型，單位體積吸收凝固合金熱量大，且導熱能力強。導致凝固合金與金屬鑄型的界面得以維持較低的溫度和高的溫度梯度，導致合金趨向于逐層凝固； 合金凝固的溫度范圍大小： 金屬內(nèi)部溫度梯度一定時，凝固溫度范圍窄的合金，液固相線間距較短，趨向于逐層凝固。 合金熱導率： 熱導率大時，導致熱流強度大，鑄件內(nèi)部溫度梯度平緩，趨向于糊狀凝固。 合金本身的凝固溫度： 合金的凝固溫度和鑄型溫度相比，差別較小，合金 中的溫度梯度也較小，趨向于糊狀凝固。9. 獲得細等軸晶的工藝措施：（a）適當降低澆注溫度：b）合理運用鑄型對液態(tài)合金的強烈激冷作用：c）孕育處理：動態(tài)晶粒細化：10. 砂型鑄造的

19、造型方法分類及各自的特點： 分為手工造型和機器造型兩類。手工造型有生產(chǎn)靈活、設備投資低、對零件結(jié)構(gòu)無特殊要求等優(yōu)點，被大量中、小型工廠采用。對于一些大型、單件或者小批量的鑄件生產(chǎn)，手工造型更是首選。但是手工造型勞動強度大，對工人技術(shù)要求高，鑄型的尺寸精度和質(zhì)量差。機器造型能提高造型速度及鑄型尺寸精度和質(zhì)量，適合大型鑄造廠連續(xù)大批量生產(chǎn)，廢品率低。但設備投資大，且用于工藝成熟的定型鑄件。11. 進行鑄件設計，必須使鑄件結(jié)構(gòu)能使制模、造型、制芯、合箱和清理等過程簡化，以便保證鑄件質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。具體而言，主要包括：1.鑄件外形應便于取出模型2.鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)應使型芯數(shù)量少，并有利于型芯的固定和排

20、氣3.鑄件應有結(jié)構(gòu)斜度12. 熱塑性變形對金屬組織和性能的影響1）對組織的影響（1）改善晶粒組織，細化晶粒（2）鍛合內(nèi)部缺陷（3）形成纖維組織（4）破碎改善碳化物和非金屬夾雜在鋼中分布2）對性能的影響細化晶粒、鍛合內(nèi)部缺陷、破碎并改善碳化物和非金屬夾雜在鋼中分布可提高材料的強度、硬度、塑性和韌性。 纖維組織形成，使金屬力學性能呈各向異性，沿流線方向比垂直流線方向具有較高的力學性能，其中尤以塑性、韌性指標最為顯著。13 . 焊后消除殘余應力的方法（1）整體、局部高溫回火（2）溫差拉伸法 （3）機械拉伸法（4）爆炸沖擊法（5）振動法14、 影響液態(tài)金屬的充型能力的因素：金屬本身的流動能力（金屬性質(zhì)

21、）鑄型性質(zhì)鑄型結(jié)構(gòu) 澆注條件15、 凝固過程涉及到一系列的物理化學變化，比較材料凝固前后，改變?nèi)缦拢后w積改變、外形改變、產(chǎn)生凝固潛熱、熵值改變、結(jié)構(gòu)改變、發(fā)生溶質(zhì)再分配五、論述分析（本大題共 2小題，每小題 10 分，共 20分）1、鑄造方法有多種，針對下列各種產(chǎn)品進行大批量生產(chǎn)時，請給出更為適宜的鑄造方法，并對選擇依據(jù)進行論述分析1）曲軸箱答：曲軸箱在進行大批量生產(chǎn)時，我認為用低壓鑄造方法更為適宜，原因如下：低壓鑄造是介于金屬型鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法，在3070kpa壓力的作用下，將液態(tài)金屬壓入鑄型，并在壓力下凝固，以獲得鑄件的凝固成形方法。該種方法是近些年來發(fā)展起來的鑄造新工藝，這種方法便于獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，可以彌補壓力鑄造的某些不足：澆鑄時壓力和速度便于調(diào)節(jié)，可適應不同鑄型；充型平穩(wěn)對型壁沖刷力小；便于實現(xiàn)順序凝固防止縮孔縮松；鑄件表面質(zhì)量高于金屬型；生產(chǎn)率高；設