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1. 金属结晶时 理论结晶温度 和 实际结晶温度 之差称 为过冷度。过冷度愈大,则结晶后的晶粒愈 细 ;冷却 速度愈小,则过冷度愈 小 。作业金属材料成形基础作业(1)2. 合金的结构有 固溶体 、金属化合物 、 机械混合物 三种 ,其中固溶体具有良好的塑性,金属化合物 具有高的硬度 和脆性。 3. 细化金属材料的晶粒,可使金属的强度、硬度 提高,塑 性、韧性 提高 ;在生产中常用的细化晶粒的方法有增大过冷度、 变质处理、机械搅拌和振动;压力加工再结 晶;热处理。4.材料的常用力学性能指标有那些?若某种材料的零 件在使用过程中突然发生断裂,是由于那些力学性能 指标不足所造成的? (1)常用力学性能指标有:强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。(2)强度、塑性、冲击韧性、疲劳强度。钢号类 别适用零 件举例质量含碳量成分用途 普优高优低中高碳素合金结构工具 Q235冲压件15冲压件 45轴类 60Si2Mn弹簧T8A锉刀 9SiCr钻头W18Cr4V铣刀5. 填表回答:6. 用20钢制成10、标距30的试样作拉伸试验 ,测得屈服时的拉力为21630N,断裂前的最大拉力 为34940N,拉断后测得标距长度为65,断裂处 直径为5。试计算b、s、的值。7. 典型的金属晶体结构有体心立方晶格、面心立方晶格、 密排立方晶格。实际金属的缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷 。 8. 零件的失效形式有哪些?影响失效的基本因素有哪些?(1)断裂、塑性变形、过量弹性变形、磨损、腐蚀等。(2)设计因素、材质因素、工艺因素和安装使用不当。9.什么是同素异晶转变?请绘出纯铁的冷却曲线,并指出同 素异晶转变温度和晶格类型 。(1)固态下随着温度的变化,金属的晶体结构从一种晶格 类型转变为另一种晶格类型的过程。温度时间1538 1394 912 体心面心体心10.图1-1所示为部分的铁碳合金状态图,请在右边的T-t图 中画出含碳量为0.45的铁碳合金的结晶过程并标注出各温 度段的组织。 ESQGC%1147 1538 727 PLA912 C0.45温度 TtL L+AA+FF+PA1铸造合金从液态冷却凝固至室温,其收缩要经历哪几个 阶段?导致铸件产生缩孔和缩松的原因是什么?导致铸件产 生应力、变形、裂纹的原因又是什么? (1)液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。(2)液态收缩和凝固收缩。(3)固态收缩。金属材料成形基础作业(2)2液态合金的充型能力是液体金属充满铸型型腔,获得尺 寸精确、轮廓清晰的成形件(铸件)的能力。影响液态合 金充型能力的因素有哪些? (2)合金的流动性、浇注条件、铸型充填条件。(1)合金在铸造生产条件下,获得优质铸件的难易程度。(2)流动性和收缩。合金的流动性越好、收缩越小,铸造 性能越好。3什么是合金的铸造性能?衡量合金铸造性能的主要指标 是什么 ? 4影响铸铁组织和性能的因素是什么?现有三根直径分别为 10mm、30mm、60mm的灰口铸铁试棒,测得它们的 抗拉强度均为200Mpa,问这三根试棒的成分是否相同?牌 号是否相同?为什么?1)化学成分和冷却速度。2)牌号相同,成分不同。3)因为铸铁的牌号是用强度表述的,其强度相同即表明其 牌号相同。因为影响铸铁组织和性能的因素是化学成分和冷却速度 两个因素。试棒的直径不同表明其冷却速度不同,要获得 同一强度,必须调整其化学成分,所以成分不同。5有一测试铸造应力用的应力框铸件,如图1-1所示,凝 固冷却后,用钢锯沿A-A线锯断,此时断口间隙的大小会 发生什么变化?为什么?1)变大。2)因为凝固冷却后,铸件30 的粗杆处于拉应力状态,铸件 10的细杆处于压应力状态。 当沿A-A锯断后,粗杆给予细杆 的压力被释放,所以断口间隙 会变大。6. 灰口铸铁的组织和性能决定于什么因素?为什么在 灰口铸铁中,碳硅含量越高,则其强度越低?1)灰口铸铁的组织和性能决定于化学成分和冷却速度。2)因为碳、硅含量越高,铸铁中的石墨片就越粗大, 石墨数量也越多,对基体的破坏就越严重。同时基体 中铁素体的量增加,珠光体的量减少。所以铸铁的强 度越低。7用成分相当于牌号HT200的铁水浇注成如图1-2所示的 铸件,该铸件最厚截面为60mm,最薄截面为15mm,试 问最厚和最薄截面上的组织是否相同?为什么?1)不同。 2)因为铸件壁厚不同,即其冷却速度不 同。厚壁处铸件的冷却速度慢,铸铁中的 石墨片就粗大,石墨数量也越多,对基体 的破坏就越严重。同时基体中铁素体的量 增加,珠光体的量减少。薄壁处铸件的冷 却速度快,铸铁中石墨片细小,石墨数量 较少。同时基体中铁素体的量减少,珠光 体的量增多。8.某厂铸造一个1500mm的铸铁顶盖,有如图2-3所示两 种设计方案,试分析哪种方案易于生产?简述其理由。 (a)方案合理。由于铸件的尺寸很大,壁厚较薄,属于大平 面结构。铸件上的大平面 极易产生浇不足、夹砂、夹渣、 气孔等缺陷,图(a)的方案,一方面避免了上述不利因素 ,还因为具有了一定的结构斜度,有利于造型。 9.分析图2-4所示零件分型方案的优缺点,并选择其中与零 件生产类型相适应的分型方案。 大批量生产单件生产12方案1方案1方案2方案2图(b)是单件生产,应选择方案2。方案2(1)是整体模造型 ,铸件的尺寸精度易于保证;(2)铸件螺纹表明的质量均匀 ;(3)可以直接铸出铸件的内腔,省去了型芯。答:图(a)是大批量生产,应选择方案1。方案2虽是整体模造 型,铸件的尺寸精度易于保证,但内腔1无法铸出。方案1虽 是分开模造型,铸件易于产生错箱的缺陷,但能保证生产出 完整的铸件,而且可以降低砂箱的高度;再者机器造型具有 较高的精度,铸件的尺寸精度可以得到保证。10. 图1-4所示为铸铁底座,在保证50的孔和H不变的前提下,请回答:(1)修改结构不合理之处;(2)在图上标出最佳分型面和浇注位置。 11确定如图1-5 所示铸件的铸造工艺方案。要求如下:(1)在单件、小批生产条件下,分析最佳工艺方案;(2)按所选最佳工艺方案绘制铸造工艺图(包括浇注位置、分型 面、机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及芯头等)其余上下材料:HT150收缩率:1%12确定如图1-6 所示铸件的铸造工艺方案。要求如下:(1)画出几种可能的分型方案 ;(2)在单件、小批生产条件下,分析并确定最佳工艺方案;(3)按所选最佳方案绘制铸造工艺图(包括浇注位置、分型 面、机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及芯头等)上下收缩率:1%方案最佳。下上铸造收缩率:1%12. 生产如图2-3所示铸件,材料为HT150,试回答下列问题(1)标 出图示零件几种不同的分型方案;(2)在你认为最佳的分型方案上做 铸造工艺图。13铸件结构工艺性:判断下列铸件的结构工艺性,若不合理,请在原图上进行改。 1. 纯铅(T熔:327)的再结晶温度为-33,它在常温 下的变形为 热 变形。而钨( T熔:3380)在1000 的变形为 冷 变形,这是因为 T再 = 11881000 。T再 = 0.4T熔 = 0.4(327+273)= 240(K)T再 = 240 273 = -33()T再 = 0.4T熔 = 0.4(3380+273)= 1461(K)T再 = 1461 273 = 1188()金属材料成形基础作业(3)2. 压力加工的基本生产方式有轧制、挤压、拉拔、自由锻 、模锻、板料冲压,对于大型重要件,例如大型发电机中 转子的毛坯应采用自由锻方法来生产。3. 图3-1所示垫圈拟采用简单冲裁模生产,其冲压 工序为(1)落料、(2)冲孔,若模具的单面间隙 为0.05mm,则(1)的凸模尺寸为49.9mm、凹 模尺寸为50mm,(2)的凸模尺寸为15mm、 凹模尺寸为15.1mm。5. 图3-3所示为一钢制拖钩,可以用下 列方法制造:铸造、锻造、板料切割, 其中以锻造方法制得的拖钩拖重能力最 大。这是因为(1)细化晶粒、改善组 织,提高力学性能;(2)压合部分铸 造缺陷;(3)使纤维组织不被切断, 并沿制件外形合理分布。4. 单晶体塑性变形的实质是晶粒内部的滑移和孪晶,而多晶体 塑性变形的实质是晶粒内部进行滑移和孪晶;晶粒之间进行滑 动和转动。拔长;切肩、拔长 ;切肩、拔长。6对图2-3和图2-4定性绘出锻件图,并选择自由锻基本 工序(零件全部机械加工)。 (1)阶梯轴(图2-3)。坯料尺寸:150220 ; 材料:45钢 ;生产批量:10件。 (2)套筒(图2-4)。坯料尺寸:150170 ;材 料:45钢 ;生产批量:20件。 镦粗;冲孔;切肩; 芯轴拔长。拔长;局部镦粗; 冲孔。拔长;局部镦粗; 冲孔。镦粗;冲孔; 切肩;芯轴拔长。(3)压盖其余7图2-5所示零件大批量生产时,应选择哪种锻造方法 较为合理?请定性绘出锻件图,并选择锻造基本工序。工序:1)镦粗、2)预锻、3)终锻、 4)切边、5)冲孔、6)修整。其余8. 将材料及尺寸均相同的金属坯料加热到相同的温度, 分别在空气锤、水压机和高速锤上成形时,金属坯料的变 形抗力是否相同?为什么?当金属材料的塑性较差时,应 采用何种锻压设备进行成形?1.不同。2.因为在不同的设备上变形速度不同,则其变形抗力不 同。其在空气锤上的变形抗力最大,水压机上次之。3.当金属材料的塑性较差时,应采用水压机进行成形。9.现拟将一厚度为2mm,直径为120mm的平板坯料,拉深成直径为 40mm,高度为40mm的杯形零件,如图3-6所示。为防止其产生拉裂 、拉穿、起皱等缺陷,在模具设计及工艺上应采取什么措施?现拟采用 多次拉深成形,需拉深几次方可成形(写出计算过程) 。在模具设计及工艺上应采取: 凸凹模的工作部分必须具有一定的圆角; 凸凹模 间隙要合理; 控制拉深系数(m); 设置压边圈; 涂润滑油拉深次数:2次 m=d/D=0.50.8 ;设取 m1=0.5=60/120 得d1=60 m2=40/60=0.670.5由上面的计算可知,两次拉深即可成形。 10下列自由锻件、模锻件及冲压件的结构工艺性是 否合理,若不合理,请修正。12201201. 按照实现焊接过程手段的不同,焊接方法可分为熔化焊、 压力焊和钎焊三大类。埋弧自动焊属于熔化焊。2. 手工电弧焊的焊条由(1)焊条芯和(2)药皮两部分组 成;(1)的作用是导电、填充;(2)的作用是机 械保护作用、 冶金处理作用、稳定电弧的作用。金属材料成形基础作业(4)3焊接接头由(1) 焊缝 和(2) 焊接热影响区 组成, (2)又可分为 熔合区 , 过热区 , 正火区 和 部分相变 区 等四个区域,其中对焊接接头性能影响最大的区域是熔 合区和过热区 。 5. 生产中常见的焊接变形形式有:收缩变形、角变形、弯 曲变形、扭曲变形、波浪形变形等五种。减小和预防焊接变 形的工艺方法有:加裕量法、反变形法、刚性固定法、选择 合理的焊接次序等。矫正焊接变形的方法有:机械矫正法和 火焰矫正法。4. 焊接时,产生焊接应力和变形的主要原因是:在焊 接过程中,对工件进行局部加热和快速冷却。6. 根据钎料熔点的不同,钎焊可分为:软钎焊和硬钎 焊 两类,在焊接硬质合金车刀时,常用硬钎焊 ;而在 焊接电器元件时,常用软钎焊。7. 减少焊接应力的工艺措施有哪些?如何消除焊接应力?1)减少焊接应力工的工艺措施:(1)设计时,焊缝不要密集交叉,截面和长度也应尽可能小; (2)合理选择焊接顺序;(3)锤击或碾压焊缝;(4)采用小能量、多层焊;(5)焊前预热(150 350 )2)焊后热处理(去应力退火)8. 试分析焊接工人在焊接厚焊件时,为什么有时用 园头小锤对处于红热状态的焊缝进行敲击?答:因为厚大焊件强度大,在焊接过程中不易变形,焊 接应力较大,致使工件产生裂纹的倾向较大。所以在焊
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