2014合工大材料成形技術基礎復習

1、材料成型技術基礎第二章鑄造一、鑄造的定義、優(yōu)點、缺點：鑄造指熔融金屬、制造鑄型并將熔融金屬澆入鑄型凝固后，獲得具有一定形狀、尺寸和性能的金屬零件或毛坯的成型方法。優(yōu)點：鑄造的工藝適應性強，鑄件的結構形狀和尺寸幾乎不受限制；工業(yè)上常用的合金幾乎都能鑄造；鑄造原材料來源廣泛，價格低廉，設備投資少；鑄造適于制造形狀復雜、特別是內腔形狀復雜的零件或毛坯，尤其是要求承壓、抗振或耐磨的零件。缺點：鑄件的質量取決于成形工藝、鑄型材料、合金的熔煉與澆注等諸多因素，易出現澆不到、縮孔、氣孔、裂紋等缺陷，且往往組織疏松，晶粒粗大。二、充型能力的定義、影響它的三個因素：金屬液的充型能力指金屬液充滿鑄型型腔，獲得輪廓

2、清晰、形狀準確的鑄件的能力。影響因素：金屬的流動性；鑄型條件；澆注條件。三、影響流動性的因素；純金屬和共晶成分合金呈逐層凝固流動性最好；影響充型能力的鑄型的三個條件；澆注溫度和壓力對充型能力是如何影響的：影響流動性的因素：合金成分：純金屬和共晶成分的合金，結晶過程呈逐層凝固方式，流動性好；非共晶成分的合金，呈中間凝固方式，流動性較差；凝固溫度范圍過大，鑄件斷面呈糊狀凝固方式，流動性最差。結晶溫度范圍越窄，合金流動性越好。合金的質量熱容、密度和熱導率：合金質量熱容和密度越大、熱導率越小，流動性越好。影響充型能力的鑄型的三個條件：鑄型的蓄熱系數：鑄型從其中金屬液吸收并儲存熱量的能力。蓄熱系數越大，

3、金屬液保持液態(tài)時間短，充型能力越低。（在型腔噴涂涂料，減小蓄熱系數）鑄型溫度：鑄型溫度越高，有利于提高充型能力。鑄型中的氣體：鑄型的發(fā)氣量過大且排氣能力不足，就會使型腔中氣壓增大，阻礙充型。澆注溫度和壓力對充型能力的影響：澆注溫度：提高澆注溫度，延長保持液態(tài)的時間，從而提高流動性。溫度不能過高，否則金屬液吸氣增多，氧化嚴重，增大了縮孔、氣孔、粘砂等缺陷傾向。充型壓力（流動方向上的壓力）：充型壓力越大，流動性越好。但充型壓力不宜過大，以免金屬飛濺，加劇氧化，氣體來不及排出產生氣孔、澆不到等缺陷。四、鑄造時液態(tài)和凝固收縮易產生縮孔和縮松；固態(tài)收縮易產生應力、變形和裂紋：液態(tài)收縮（金屬在液態(tài)時，由于

4、溫度降低而發(fā)生的體積收縮）和凝固收縮（熔融金屬在凝固階段的體積收縮）易殘生縮孔和縮松；固態(tài)收縮（金屬在固態(tài)時由于溫度降低而發(fā)生的體積收縮）是鑄件產生鑄造應力并進而引起變形、裂紋等缺陷的主要原因。五、何種合金易縮孔，何種合金易縮松；多出現于鑄件的哪些部位：縮孔易出現于純金屬、共晶合金和凝固溫度范圍窄的合金（凝固時呈逐層凝固方式）。出現于鑄件最后凝固的部位?？s松易出現于凝固溫度范圍越寬的金屬。出現于鑄件的軸線附件和熱節(jié)部位。六、縮孔和縮松的防止措施。順序凝固的定義和應用場合：防止措施：采用順序凝固原則（設置冒口、冷鐵）；加壓補縮；順序凝固是使鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部分依次凝固的原則，經常是向

5、著冒口（設置于鑄件厚部）或內澆道（設置于鑄件厚部）方向凝固。對于熱節(jié)部位，可設置冷鐵以保證鑄件順序凝固。應用場合：收縮較大、凝固溫度范圍較小的合金，如鑄鋼碳硅含量低的灰鑄鐵、鋁青銅等合金、壁厚差別較大的鑄件。七、收縮應力的危害和減小措施：危害：鑄件上某部位的收縮應力和熱應力之和超過其抗拉壓強度時，就可能產生裂紋。減小措施：采取提高型芯砂的退讓性，合理設置澆注系統(tǒng)和及時開箱落砂等措施。八、熱應力產生的原因。能正確判斷出鑄件上何處產生拉應力、何處產生壓應力：原因：鑄件在凝固和冷卻過程中，不同部位由于溫差造成不均勻收縮而引起的鑄造應力。細桿受壓（-）、粗桿受拉（+）細的部分拉長、粗的部分壓短，細的一

6、半在外側。九、減小和消除熱應力的方法。同時凝固的定義和應用場合：減小和消除：合理設計鑄型結構，壁厚均勻，減小熱節(jié)，壁與壁間采用圓弧過度。采用同時凝固原則：使型腔內各部分金屬液溫差很小，同時進行凝固的原則。內澆道開于薄部、鑄件厚部或熱節(jié)處設置冷鐵。去應力退火。應用場合：同時凝固適用于收縮較小的合金（碳硅含量高的灰鑄鐵）和結晶溫度范圍寬傾向于糊狀凝固的合金，同時也適用于氣密性要求不高的鑄件和壁厚均勻的薄壁鑄件。十、能正確判斷出鑄件上何處產生何種變形，防止鑄件變形的兩種措施：防止變形措施：減小和消除鑄造應力；反變形法；十一、冷裂紋和熱裂紋的特征，何時產生、防止措施：熱裂：特征：斷面嚴重氧化、無金屬光

7、澤、裂紋沿晶粒邊界產生和發(fā)展，外形曲折而不規(guī)則。何時產生：鑄件在凝固后期或凝固后在較高溫度下形成的裂紋。冷裂：特征：穿過晶粒延伸到整個斷面，有金屬光澤或微呈氧化色，多為直線或圓滑曲線，常出現在受拉伸的部位，特別是應力集中處。何時產生：鑄件凝固后在較低溫度下形成的裂紋。防治措施：減小和消除鑄造應力、嚴格限制鑄鐵和鑄鋼中硫、磷的含量，以降低其脆性。十二、合金的鑄造性能的定義，常用鑄鐵和鋼的鑄造性能及用其生產合格鑄件需采取的措施：金屬的鑄造性能是指金屬在鑄造過程中獲得外形準確、內部健全的鑄件的能力?；诣T鐵：灰鑄鐵鑄造性能優(yōu)良，凝固溫度范圍窄，鐵液流動性好。凝固時有石墨析出，收縮小?；诣T鐵產生鑄造缺陷

8、的傾向最小。生產時，采用同時凝固原則，無需設置冒口。球墨鑄鐵：鑄造性能位于灰鑄鐵與鑄鋼之間。鐵液流動性較差。收縮量大，易產生縮孔、縮松缺陷。生產時，設置冒口和冷鐵，采用順序凝固原則。鑄鋼：鑄鋼的鑄造性能差。流動性差，易產生冷隔、澆不到、夾雜、氣孔等缺陷。收縮遠大于鑄鐵，易產生縮孔、裂紋等缺陷。生產時，設置冒口和冷鐵，采用順序凝固的原則。十三、砂型鑄造的造型方法可分為手工造型和機器造型兩大類，各自的應用場合。十四、鑄造工藝圖定義和作用、鑄件圖和鑄型裝配圖的作用。鑄造工藝圖：表達鑄件分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆注位置、工藝參數、型芯結構尺寸、控制凝固措施等的圖樣。鑄件圖：又稱為毛坯圖，反映鑄件實際形狀、

9、尺寸和技術要求的圖樣，是鑄造生產、鑄件檢驗和驗收的主要依據。鑄型裝配圖：表示合型后鑄件各組元間裝配關系的工藝圖。十五、澆注位置和分型面的定義、選擇原則，能正確選擇：澆注位置是澆注時鑄件在鑄型內所處的位置。重要加工面和主要工作面應處于底面或側面；大平面應盡可能朝下或采用傾斜澆注；薄壁部分應放在鑄型的下部或側面；收縮大的鑄件，為便于設置冒口，厚實部應位于上方。分型面是鑄型組元間的結合面。鑄件的機加工面和基準面；應盡量減少分型面數量，采用平面作為分型面；盡量減少型芯、活塊的數量；主要型芯應盡量放在下半鑄型中。十六、鑄造工藝參數：鑄件尺寸公差、要求的機械加工余量（RMA）、鑄件線收縮率、起模斜度、最小

10、鑄出孔和槽尺寸、芯頭和芯座。十七、能正確繪制鑄造工藝圖。十八、合金的鑄造性能和鑄造工藝對零件結構各有何要求，具有改錯能力。鑄造性能：1、鑄件壁厚：鑄件壁厚應適當；鑄件壁厚應均勻；內壁厚度應小于外壁；2、鑄件壁的連接：轉角處應采用圓弧過度；避免壁交叉和銳角連接；應避免壁厚突變；3、防止鑄件變形：力求壁厚均勻、結構對稱或設置加強肋；4、避免較大的水平面；5、減小輪形鑄件的內應力；鑄造工藝：1、鑄件外形：應利于減少和簡化鑄型的分型面；側凹和凸臺不應該妨礙起模；垂直于分型面和非加工面應具有起模斜度。2、鑄件的內腔：內腔形狀應利于制芯或者省去型芯；利于型芯的固定、排氣和清理；大件和形狀復雜的可采用組合結

11、構。第三章金屬的塑性成形一、塑性成形的定義、優(yōu)點、缺點：金屬的塑性成形是利用外力使金屬發(fā)生塑性變形，使其改變形狀、尺寸和改善性能、獲得型材或鍛壓件的加工方法。優(yōu)點：塑性成形使金屬組織致密、晶粒細小、力學性能提高；材料利用率高切削工作較??；生產效率高；毛坯或零件的精度較高。缺點：制件形狀較簡單，模具投資較高。二、單晶體塑性變形：滑移；多晶體塑性變形：晶內滑移；晶粒間的相對滑動和轉動。三、回復、再結晶定義、再結晶溫度：回復：將冷成形后的金屬加熱至一定溫度后，使原子回復到平衡位置，晶內殘余應力大大減小的現象。再結晶：塑性變形后金屬被拉長了的晶粒重新生核、結晶，變?yōu)榈容S晶粒的現象?；貜蜏囟燃s為（0.2

12、5-0.30）T熔（T單位K）再結晶溫度約為（0.4）T熔（T單位K）四、冷成形、熱成形、溫成形的溫度界限及應用再結晶溫度以上的為熱成型，回復溫度以下的為冷成型，位于回復溫度到再結晶溫度之間的為溫成形。冷成形應用：冷軋、冷鍛、冷沖壓、冷拔等，常用于制造半成品或成品。熱成形應用：熱軋、熱鍛、熱沖壓、熱拔等，常用于毛坯或半成品的制造。溫成形應用：溫鍛、溫擠壓、溫拉拔等，用于尺寸較大、材料強度較高的零件或半成品制造。五、徽粗與拔長的鍛造比的計算式，鍛造流線的形成原因，設計零件流線如何分布會較合理：拔長：y?A0A?LL0?1鍛粗：y?A0?H0H?1塑性雜質隨著金屬變形沿主要伸長方向呈帶狀分布，這樣

13、熱鍛后的金屬組織就具有一定的方向性，通常稱為鍛造流線。鍛造流線分布：工作時最大正應力方向與流線方向一致，切應力方向與流線方向垂直，且流線沿零件輪廓分布而不被切斷。六、塑性成形性的衡量標準，影響因素：材料的塑性成形性常用塑性和變形抗力綜合衡量。影響因素：1、材料本質的影響：化學成分，純金屬塑性成形性優(yōu)于合金、鋼中合金元素越多，塑性成形性越差。金屬組織：固溶體組織優(yōu)于機械混合物、細晶組織優(yōu)于粗晶組織、熱成型組織優(yōu)于冷成型組織和鑄態(tài)組織。2、變形條件的影響：變形溫度（溫度越高塑性越好）；應變速率（速率變大塑性從變差到變好呈拋物線）；應力狀態(tài)（壓應力多，塑性好，切應力多塑性差）七、自由鍛造的特點、應用

14、范圍：自由鍛即用簡單的通用性工具，或在鍛造設備的上、下鉆間直接使坯料變形而獲得所需的幾何形狀及內部質量鍛件的加工方法。自由鍛設備的通用性好、工具簡單；可鍛大型件，鍛件組織細密、力學性能好。但操作技術要求高，生產效率低；鍛件形狀較簡單、加工余量大、精密度底。應用范圍：自由鍛主要用于單件、小批生產，且是特大型鍛件唯一的生產方式。八、正確繪制自由鍛造的鍛件圖。正確選擇變形工步：鍛件圖是在零件圖基礎上考慮余塊、機械加工余量、鍛件公差等因素繪制的。工步：盤塊類：鍛粗-沖孔；局部鍛粗-沖孔；軸桿類：拔長；拔長-切肩-鍛臺階；局部鍛粗-拔長；圓筒類：鍛粗-沖孔-芯軸拔長；圓環(huán)類：鍛粗-沖孔-芯軸擴孔；彎曲類

15、：拔長-彎曲；九、自由鍛造零件結構設計：改正錯誤結構：應避免錐面或楔形，盡量采用圓柱面或平行平面，以利于鍛造；各表面交接處應避免弧線或曲線，盡量采用直線或圓，以利于鍛制；應避免肋板或凸臺；大件和形狀復雜的鍛件，可采用鍛-焊、鍛-螺紋連接等組合結構，以利于鍛造和機械加工。十、模型鍛造的特點和應用范圍：特點：模鍛生產效率和鍛件精度高、鍛件形狀可較復雜；但一般需專用設備和模具、投資較大、鍛件重量較小。應用范圍：適用于小型鍛件的成批、大量生產。十一、錘模鍛的鍛模模膛分為制坯模膛和模鍛模膛，模鍛模膛可分為預鍛和終鍛模膛，各自作用。飛邊槽的作用，模鍛件圖是在零件圖的基礎上，考慮哪些因素繪制出來的。預鍛模膛

16、的作用是使坯料接近鍛件形狀和尺寸，以使金屬易于充滿終鍛模膛。終鍛模膛的作用是最終獲得鍛件的形狀額尺寸。飛邊槽的作用是促使金屬充滿模膛并容納多余金屬。模鍛件的鍛件圖是以零件圖為基礎，考慮分模面位置、余塊、加工余量、鍛造公差模鍛斜度和圓角半徑等因素繪制的。十二、正確繪制模鍛件圖。正確選擇變形工步：盤類：鍛粗、預鍛、終鍛直軸類：拔長、滾壓、預鍛、終鍛彎軸類：拔長、滾壓、彎曲、預鍛、終鍛十三、錘模鍛零件的結構設計：改正錯誤結構：應有合理的分模面；與分模面垂直的非加工面應有結構斜度；應避免肋的設置過于密或高度比過大，以利于金屬充填模膛；應避免腹板過薄，以減小變形抗力及利于金屬填充模膛；應盡量避免深孔或多

17、孔結構，以利于制模和減少余塊；形狀復雜件宜采用鍛-焊、鍛-螺紋連接等組合結構。十四、板料沖壓的特點和應用范圍：特點：沖壓可制造各種尺寸和精度的制件，操作簡便，生產效率和材料利用率高；沖壓件輕、薄、剛度好，形狀可較復雜，質量穩(wěn)定，表面光潔、一般無需切削加工應用范圍：在汽車、機械、家用電器、航空航天等制造業(yè)中具有十分重要的地位，大部分板材、管材及型材通過沖壓加工。十五、沖裁分為沖孔和落料，沖孔和落料的落下部分分別為成品還是廢料？沖孔落下的為廢料、落料落下的為成品。十六、模型沖裁間隙按大小可分為：大、中、小間隙的單邊間隙值：小間隙：(3.0%7.0%)?中間隙：(7.0%10.0%)?大間隙：(10

18、.0%12.5%)?十七、彎曲的定義，影響最小彎曲半徑的因素?；貜椊堑母拍睿簭澢x：將板料、型材或管材在彎矩作用下彎成具有一定曲率和角度的制件的成型方法。用相對值rmin表示彎曲時的成形極限。相對值越小，板料允許彎曲程度越大，材料塑性越好?；貜棧和廨d荷去除后，塑性變形保留，彈性變形消失，使形狀和尺寸發(fā)生與加載時變形方向相反的變化，從而消去一部分彎曲變形效果的現象。變化的角度為回彈角。十八、拉深的定義，拉深系數、極限拉深系數的概念，彈殼、深筒多次拉深，中間插再結晶退火。拉深，也稱為拉延，是使板料成形為空心件而厚度基本不變的加工方法。拉深系數：拉伸變形后制件直徑d與其毛坯直徑D0之比，用符號m表

19、示，m?dD0,m越小，板料變形程度越大，越易拉裂。極限拉深系數：保證制件不被拉裂的拉深系數最小值稱為極限拉深系數。第四章連接成形一、連接成形的定義、優(yōu)點、缺點：連接成形是將若干個構件鏈接為一體的成形方法。優(yōu)點：焊接省工省料、效率高，適于焊接的材料廣泛。缺點：焊接部位可能產生氣孔、裂紋等焊接缺陷，焊件上常存在焊接應力和焊接變形。二、接成形可分為：焊接、膠接和機械連接等三大類。三、焊接可分為等三大類：熔焊、壓焊、釬焊，各類的定義：熔焊：將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法；壓焊：焊接過程中，必須對焊件施加壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法。釬焊：采用比母材熔點低的金屬材料作為釬料，將焊

20、件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現連接的方法。四、熔焊液相冶金的特點：反應溫度高、比表面積大、反應時間短。五、焊接接頭各組成部分的名稱，哪部分質量最好，哪部分質量最差？質量最好：相變重結晶區(qū)，是焊接接頭中性能最好的區(qū)域，但對于易淬火鋼，也易形成淬硬組織。質量最差：熔合區(qū)，該區(qū)化學成分和組織都很不均勻，力學性能差，是焊接接頭最薄弱的部位之一，常識焊接裂紋的發(fā)源地。六、調節(jié)焊接殘余應力的措施改正圖，焊接殘余應力的消除方法4種：調節(jié)措施：1、設計措施：盡量減少焊縫的數量和尺寸并避免焊縫密集和交叉；采用剛度較小的接頭；2、工藝措施：采用

21、合理的焊接順序，使焊縫收縮較為自由；降低焊接接頭的剛度；加熱減應區(qū)；錘擊焊縫；預熱和后熱；消除方法：去應力退火；機械拉伸法；溫差拉伸法；振動法；七、焊接殘余變形的類型5種，控制焊接殘余變形的措施，改正圖：類型：收縮變形；角變形；彎曲變形；扭曲變形；失穩(wěn)變形；措施：1、設計措施：在可能的情況下盡量減少焊縫的數量和尺寸；合理安排焊縫位置；2、工藝措施：反變形法；剛性固定法；合理選用焊接方法和焊接規(guī)范；選用合理的裝配焊接順序；八、各種焊接方法的運用場合，能正確選擇焊接方法：九、影響材料焊接性的是哪五個因素？材料的化學成分：鐵碳合金中，低碳鋼焊接性良好，高碳鋼的焊接性差，鑄鐵的焊接性更差。焊接方法；焊

22、接材料；焊接結構類型：焊件結構越復雜或板厚越大，結構剛度就越大，焊接時越易產生較大的內應力和裂紋，則材料焊接性就差。服役要求；十、碳當量與焊接性能的關系：碳鋼和低合金結構鋼的CE<0.4%M,鋼的淬硬傾向較小，焊接性良好，焊接時一般不必采取預熱等工藝措施。CE=0.4%0.6%寸，鋼材有一定的淬硬傾向，焊接性較差，需采取適當預熱等一定的工藝措施。CE>0.6%M,鋼材的淬硬傾向大，焊接性更差，需采用較高的預熱溫度等嚴格的工藝措施。十一、低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、低合金結構鋼的焊接性能比較：低碳鋼CE<0.4%焊接性能良好，焊接接頭一般不會產生淬硬組織或冷裂紋。中碳鋼一般CE=0

23、.4%0.6%焊接性能較差，焊接接頭易產生淬硬組織和裂紋。焊接時應進行預熱和后熱，焊后立即進行熱處理。高碳鋼CE>0.6%焊接性能更差，焊接接頭更易產生淬硬組織和裂紋，焊接時采用更高的預熱溫度和更嚴格的工藝措施。低合金結構鋼（P164）十二、鑄鐵的焊接特點，熱焊、冷焊定義與運用場合：鑄鐵的含碳量高，硫、磷等雜質元素含量多，強度低，塑性差，焊接時易產生裂紋、白口及淬硬組織，故焊接性能差。異質焊縫冷焊：選用焊縫為非鑄鐵型組織的焊條，防止出現白口組織和裂紋。常用焊條電弧焊，通常不加熱。純饃鑄鐵焊條：有良好的抗裂性及切削加工性，成本高，一般用于機床導軌面等重要鑄鐵件的加工面修補。碳鋼鑄鐵焊條：成本低，易產生熱裂紋，難于切削加工，用于焊補鑄鐵件的非加工面。同質焊縫熱焊：選用焊縫為鑄鐵型的焊條或焊絲，焊前將鑄件整體或局部預熱到550650C,且焊接時溫度不低于400°Co一般用于形狀復雜、剛性大且焊后需要切削加工的重要鑄件，如車床車頭箱、內燃機缸體等。十三、焊