《材料成型與控制工程》試卷考試卷答案

《材料成型與控制工程 》試卷（A）答案、判斷題1， 5, 8，9， 10，11，13， 15為/2， 3, 4,6， 7,12,14為X二、填空題1.鑄件順序凝固的目的是_防止縮孔。纖維組織的出現(xiàn)會(huì)使材料的機(jī)械性能發(fā)生各向異性 ，因此在設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)使零件所收剪應(yīng)力與纖維方向垂直，所受拉應(yīng)力與纖維方向平行。將鋼加熱到一定的溫度，保溫一段時(shí)間，再在空氣中冷卻，這種熱處理方法稱為直火。焊接方法可分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。生產(chǎn)效率最高的鑄誥生產(chǎn)方法是壓力鑄誥，適用于高熔點(diǎn)合金的鑄誥成型方法是熔模鑄造，應(yīng)用最廣泛的是砂型鑄造。選擇毛坯時(shí)，要考慮的主要原則有：使用性、經(jīng)濟(jì)性和工藝性。按照鑄造應(yīng)力產(chǎn)生的原因不同可以分為熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、相變應(yīng)力。合金的液態(tài)收縮和凝固收縮是形成鑄件縮孔和縮松的基本原因。金屬的鍛造性能常用塑性和變形抗力來(lái)綜合衡量。將焊件接電焊機(jī)的負(fù)極，焊絲接其正極,稱為直流反接，用于輕薄或低熔點(diǎn)金屬的焊接。金屬的鍛造性能常用塑性和變形抗力來(lái)綜合衡量。板料沖壓的基本工序分為分離工序和變形工序。焊接接頭形式主要有對(duì)接接頭、 T型接頭、 搭接接頭 、角接接頭四種。三、簡(jiǎn)答題三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）簡(jiǎn)述焊條選用應(yīng)遵守的基本原則？1） 等強(qiáng)度原則即選用與母材同強(qiáng)度等級(jí)的焊條。一般用于焊接低碳鋼和低合金鋼。2） 同成分原則即選用與母材化學(xué)成分相同或相近的焊條。一般用于焊接耐熱鋼、不銹鋼等金屬材料。3） 抗裂紋原則選用抗裂性好的堿性焊條，以免在焊接和使用過(guò)程中接頭產(chǎn)生裂紋。一般用于焊接剛度大、形狀復(fù)雜、使用中承受動(dòng)載荷的焊接結(jié)構(gòu)。4） 抗氣孔原則受焊接工藝條件的限制，如對(duì)焊件接頭部位的油污、鐵銹等清理不便，應(yīng)選用抗氣孔能力強(qiáng)的酸性焊條，以免焊接過(guò)程中氣體滯留于焊縫中，形成氣孔。5） 低成本原則在滿足使用要求的前提下，盡量選用工藝性能好、成本低和效率高的焊條。焊條的選用須在確保焊接結(jié)構(gòu)安全、可行使用的前提下，根據(jù)被焊材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、板厚及接頭形式、焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、受力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)使用條件對(duì)焊縫性能的要求、焊接施工條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益等綜合考查后，有針對(duì)性地選用焊條，必要時(shí)還需進(jìn)行焊接性試驗(yàn)。自由鍛件的設(shè)計(jì)原則是什么？答:自由鍛件因設(shè)計(jì)的盡量簡(jiǎn)單，具體要求如下：（1） 盡量避免錐面或斜面（2） 避免圓柱面與圓柱面，圓柱面與棱柱面相交（3） 避免橢圓形，工字型及其他非規(guī)則斜面或外形（4） 避免加強(qiáng)筋或凸臺(tái)等結(jié)構(gòu)（5） 橫截面尺寸相差較大和形狀復(fù)雜的零件，可采用分體鍛造，在采用焊接或機(jī)械連接組合為整體。什么是鑄造合金的收縮性，有哪些因素影響鑄件的收縮性？答：合金的收縮性是指合金在從液態(tài)冷卻至室溫的過(guò)程中，其體積和尺寸縮小的現(xiàn)象，從澆注溫度冷卻到室溫，鑄件收縮先后經(jīng)歷液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮三個(gè)階段。鑄件收縮的大小主要取決于合金的成分、澆注溫度、鑄件的結(jié)構(gòu)和鑄型條件等。為什么要對(duì)鋼件進(jìn)行熱處理？答：通過(guò)熱處理可以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而改善鋼的性能。熱處理可以顯著提高鋼的機(jī)械性能，延長(zhǎng)機(jī)器零件的使用壽命。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，細(xì)化晶粒、消除偏析、降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織和性能更加均勻。正火與退火的主要區(qū)別是什么？生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火及退火？答：與退火的區(qū)別是①加熱溫度不同，對(duì)于過(guò)共析鋼退火加熱溫度在Ac1以上30?50°C而正火加熱溫度在Accm以上30?50C。②冷速快，組織細(xì)，強(qiáng)度和硬度有所提高。當(dāng)鋼件尺寸較小時(shí)，正火后組織：、，而退火后組織：P。選擇：(1)從切削加工性上考慮切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及對(duì)刀具的磨損等。一般金屬的硬度在HB170?230范圍內(nèi)，切削性能較好。高于它過(guò)硬，難以加工，且刀具磨損快；過(guò)低則切屑不易斷，造成刀具發(fā)熱和磨損，加工后的零件表面粗糙度很大。對(duì)于低、中碳結(jié)構(gòu)鋼以正火作為預(yù)先熱處理比較合適，高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼則以退火為宜。至于合金鋼，由于合金元素的加入，使鋼的硬度有所提高，故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性。從使用性能上考慮如工件性能要求不太高，隨后不再進(jìn)行淬火和回火，那么往往用正火來(lái)提高其機(jī)械性能，但若零件的形狀比較復(fù)雜，正火的冷卻速度有形成裂紋的危險(xiǎn)，應(yīng)采用退火。從經(jīng)濟(jì)上考慮正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡(jiǎn)便，故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。CO2氣體保護(hù)焊防止飛濺產(chǎn)生的措施有哪些？由冶金反應(yīng)引起的飛濺:這種飛濺主要是CO2氣體造成的。由于CO2具有強(qiáng)烈的氧化性，焊接時(shí)熔滴和熔池中的碳元素被氧化而生成CO2氣體，在電弧高溫作用下，其體積急劇膨脹，逐漸增大的CO2氣體壓力最終突破液態(tài)熔滴和熔池表面的約束，形成爆破，從而產(chǎn)生大量細(xì)粒的飛濺。但采用含有脫氧元素的焊絲，這種飛濺已不顯著。由極點(diǎn)壓力引起的飛濺：這種飛濺主要取決于電弧極性。當(dāng)用正極性焊接時(shí)，正離子飛向焊絲末端的熔滴，機(jī)械沖擊力大，而造成大顆粒飛濺。當(dāng)采用反極性焊接時(shí)，主要是電子撞擊熔滴，極點(diǎn)壓力大大減少，故飛濺比較小，所以通常采用直流反接進(jìn)行焊接。熔滴短路時(shí)引起的飛濺：這是在短路過(guò)渡和有短路大滴過(guò)渡焊接中產(chǎn)生的飛濺，電源動(dòng)特性不好時(shí)更加嚴(yán)重。通過(guò)改變焊接回路的電感數(shù)值，能夠減少這種飛濺，若串入回路電感值較合適時(shí)，則飛濺較小，爆聲較小，焊接過(guò)程比較穩(wěn)定。非軸向熔滴過(guò)渡造成的飛濺：這種飛濺是在大滴過(guò)渡焊接時(shí)由于電弧斥力所引起的。熔滴在極點(diǎn)壓力和弧柱中氣流的壓力共同作用下，被推向焊絲末端的一邊，并拋到熔池外面，使熔滴形成大顆粒飛濺。焊接規(guī)范選擇不當(dāng)引起的飛濺：這種飛濺是在焊接過(guò)程中，由于焊接電源、電弧電壓、電感值等規(guī)范參數(shù)選擇不當(dāng)所造成的。因此，必須正確地選擇焊接規(guī)范，使產(chǎn)生這種飛濺的可能性減小。四、分析題(每題10分，共30分)1某型號(hào)柴油機(jī)的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度(HRC>50)，而心部具有良好的韌性(Ak>40J)，原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進(jìn)行高頻淬火，最后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫(kù)存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替。試說(shuō)明：原45鋼各熱處理工序的作用；改用15鋼后，應(yīng)按原熱處理工序進(jìn)行能否滿足性能要求？為什么？改用15鋼后，為達(dá)到所要求的性能，在心部強(qiáng)度足夠的前提下采用何種熱處理工藝？答：(1)正火處理可細(xì)化組織，調(diào)整硬度，改善切削加工性；調(diào)質(zhì)處理可獲得高的綜合機(jī)械性能和疲勞強(qiáng)度；局部表面淬火及低溫回火可獲得局部高硬度和耐磨性。不能。改用15鋼后按原熱處理工序會(huì)造成心部較軟，表面硬，會(huì)造成表面脫落。滲碳。2、試分析預(yù)防焊接變形的措施有哪些。答1.）設(shè)計(jì)合理的焊接結(jié)構(gòu)（1） 合理選擇焊縫尺寸及形狀，焊縫尺寸直接影響著焊接工作量和焊接變形的大小，焊縫尺寸大，不但焊接量大，而且焊接變形也大，因此，在保證結(jié)構(gòu)承載能力的情況下，設(shè)計(jì)時(shí)候應(yīng)盡量采用小的焊接尺寸，保證焊接質(zhì)量的前提下，可按照板厚選取工藝上可能的最小焊縫尺寸，（2） 減少不必要的焊縫，在焊接結(jié)構(gòu)中，常采用肋板來(lái)提高薄板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但是不適當(dāng)?shù)拇罅坎捎美甙?，反而不?jīng)濟(jì)，因?yàn)檫@樣做不但增加裝配和焊接工作量，而且焊接變形大，會(huì)增加校正的工作，如果適當(dāng)加厚壁板，減少肋板，還是比較經(jīng)濟(jì)的。（3） 合理安排焊縫的位置，，焊縫應(yīng)盡量對(duì)稱于截面中性軸，或者使焊縫接近中性軸。2）工藝措施（1） 反變形法（2） 剛性固定法（3） 熱調(diào)整法（4） .對(duì)稱實(shí)焊法（5） 錘擊焊縫法3、根據(jù)成型本質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征、工藝要求、組織特征四個(gè)方面分析鑄造毛坯、鍛造毛坯和焊接毛坯的區(qū)別。毛坯類型鑄件鍛件焊接件成型本質(zhì)液態(tài)成型塑性成型冶金永久連接結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，尤其內(nèi)腔復(fù)雜簡(jiǎn)單輕巧工藝要求流動(dòng)性好，收縮率低塑性好，變形抗力小強(qiáng)度高，塑性好組織特征晶粒粗大疏松晶粒細(xì)小、致密接頭組織不均勻五、計(jì)算題（10分）

KR500型焊機(jī)，查說(shuō)明書，額定負(fù)載持續(xù)率為60%，額定電流為500A。（即當(dāng)焊接電流為500A時(shí)，十分鐘內(nèi)，工作6分鐘，休息4分鐘）。KR500焊機(jī)如需在450A焊接電流下連續(xù)工作時(shí)，計(jì)算其