材料成型基础复习题

材控08－1，2《材料成型基础》复习题

成型—利用局部变形使坯料或半成品改变形状的工序 一、金属液态成型

1. 何谓铸造**？铸造有哪些特点？试从铸造的特点分析说明铸造是生产毛坯的主要方法？

答：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形方法，称为铸造 1）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。

2）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。工业上常用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm到1m左右。

3）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直接利用废机件，故铸件成本较低。

缺点1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。2）铸件质量不够稳定。

2. 何谓合金的铸造性能**?它可以用哪些性能指标来衡量**？铸造性能不好，会引起哪些缺陷？

铸造性能——合金易于液态成型而获得优质铸件的能力。

合金的铸造性能包括金属的流动性、凝固温度范围和凝固特性、收缩性、吸气性等。 3. 什么是合金的流动性**？影响合金流动性的因素有哪些？（P2）

流动性 流动性是指熔融金属的流动能力；合金流动性的好坏，通常以“螺旋形流动性试样”的长度来衡量

流动性的影响因素1）合金的种类 及化学成分{1、越接近共晶成分，流动性就越好。2、选用结晶温度范围窄的合金，以便获得足够的流动性。}2）铸型的特点3）浇注条件

4. 从Fe－Fe3C相图分析，什么样的合金成分具有较好的流动性**？为什么？ 越接近共晶合金流动性越好。

凝固温度范围越窄，则枝状晶越不发达，对金属流动的阻力越小，金属的流动性就越强 5. 试比较灰铸铁、碳钢和铝合金的铸造性能特点。

6. 铸件的凝固方式依照什么来划分？哪些合金倾向于逐层凝固？

1. 合金的凝固方式（1）逐层凝固方式（图1-5a） 合金在凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开，这种凝固方式称为逐层凝固。常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金及某些黄铜都属于逐层凝固的合金。

2）糊状凝固方式（图1-5c） 合金在凝固过程中先呈糊状而后凝固，这种凝固方式称为糊状凝固。球墨铸铁、高碳钢、锡青铜和某些黄铜等都是糊状凝固的合金。

（3）中间凝固方式（图1-5b） 大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方式。中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有中间凝固方式。

7. 缩孔和缩松是怎样形成的？可采用什么措施防止？

形成缩孔和缩松的主要原因都是液态收缩和凝固收缩所致；防止措施：a）采用定向凝固的原则 b）合理确定铸件的浇注位置、内浇道位置及浇注工艺 c）合理应用冒口、冷铁和补贴

8. 合金收缩由哪三个阶段组成**？各会产生哪些缺陷？影响因素有哪些？如何防止？ 1.液态收缩 金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。

2. 凝固收缩 熔融金属在凝固阶段的体积收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。 3. 固态收缩 金属在固态时由于温度降低而发生的体积收缩。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。

二）影响收缩的因素1. 化学成分 不同成分的合金其收缩率一般也不相同。在常用铸造合金中铸钢的收缩最大，灰铸铁最小。

2. 浇注温度 合金浇注温度越高，过热度越大，液体收缩越大。

3. 铸件结构与铸型条件 铸件冷却收缩时，因其形状、尺寸的不同，各部分的冷却速度不同，导致收缩不一致，且互相阻碍，又加之铸型和型芯对铸件收缩的阻力，故铸件的实际收缩率总是小于其自由收缩率。这种阻力越大，铸件的实际收缩率就越小。 缩孔、缩松的防止措施

9. 何谓同时凝固原则和定向（顺序）凝固原则**？对图1所示阶梯型铸件设计浇注系统和冒口及冷铁，使其实

现定向凝固。

凝固的原则 同时凝固是指通过设置冷铁、布置浇口位置等工艺措施，使铸件温差尽量变小，基本实现铸件各部分在同一时间凝固

定向凝固，是使铸件按规定方向从一部分到另一部分逐渐凝固的过程 采用的是定向凝固，如图

10. 铸造应力有哪几种？如何形成的？如何防止铸造应力、变形和裂纹？

铸造应力在铸件的凝固以及以后的冷却过程中，随温度的不断降低，收缩不断发生，若收缩受阻，铸件内将产生应力，称为铸造应力，这是铸件产生变形或开裂的主要原因，将严重影响铸件的质量。 产生原因：a）热应力 铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力。

b）固态相变应力 铸件由于固态相变，各部分体积发生不均衡变化而引起的应力。

c）收缩应力 铸件在固态收缩时，因受到铸型、型芯、浇冒口、箱挡等外力的阻碍而产生的应力。

铸造应力的防止和消除措施：a）采用同时凝固的原则 b）提高铸型温度 c）改善铸型和型芯的退让性 d）进行去应力退火

铸件的变形防止：a) 采用反变形法 b) 进行去应力退火 c) 设置工艺筋 铸件裂纹的防止

为有效地防止铸件裂纹的发生，应尽可能采取措施减小铸造应力；同时金属在熔炼过程中，应严格控制有可能扩大金属凝固温度范围元素的加入量及钢铁中的硫、磷含量。

11．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件名称及它们为什么不采用别的材料的原因。 答：灰铸铁的铸造工艺特点铸造性能好，工艺简单，成品率高。适用于对强度、硬度和耐磨性要求较高的重要铸件，尤其是厚大铸件，如床身、凸轮、凸轮轴、气缸体和气缸套

12．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：可锻铸铁是白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳可锻化处理，改变其金相组织或成分而获得的有较高韧性的铸铁；可锻铸铁的碳、硅质量分数低，熔点比灰铸铁高，凝固温度范围大，故铁液的流动性差，必须适当提高铁液的出炉温度，以防产生冷隔、浇不足等缺陷。同时，可锻铸铁的凝固过程没有石墨化膨胀阶段，体积收缩和线收缩较大，易形成缩孔和裂纹等缺陷在设计铸件时除应考虑合理的结构形状外，在铸造工艺上应采用定向凝固的原则设置冒口和冷铁，适当提高型砂的耐火度，退让性和透气，为挡住熔渣，在浇注系统中应安放过滤网。 13. 什么是手工造型与机器造型**？各有何特点**？应用范围如何？各有哪些常用造型方法？

答：手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。手工造型操作灵活、适应性广、工艺装备简单、成本

低，但其铸件质量差、生产率低、劳动强度大、技术水平要求高，所以手工造型主要用于单件小批生产，特别是重型和形状复杂的铸件。手工造型方法可分为：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、组芯造型 整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型

机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批量生产。机器造型方法有：压实紧实、高压紧实、震击紧实、震压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧实、射砂紧实。

14．什么是特种铸造**？常用有哪些方法**？金属型铸造有何优越性和局限性**？ 答：除砂型铸造以外的其他铸造，称特种铸造。金属铸造的特点及应用范围：

1）金属型铸件冷却快，组织致密，力学性能高。2）铸件的精度和表面质量较高3）浇冒口尺寸较小，液体金属耗量减少，一般可节约15%－30%。4）不用砂或少用砂。

金属型铸造的主要缺点是金属型无透气和退让性，铸件冷却速度大，容易产生浇不到、冷隔、裂纹等缺陷。 15．试述熔模铸造的主要工序，主要特点及适用范围如何？

主要工序：设计制造压型→蜡模制造→结壳→脱蜡与焙烧→浇注与清理

熔模铸造的主要特点及适用范围

1）铸件的精度和表面质量较高，尺寸公差等级可达IT14-IT11，表面粗糙度Ra值可达12.5mm-1.6mm。 2）适用于各种合金铸件。3）可制造形状较复杂的铸件，铸出孔的最小直径为0.5mm，最小壁厚可达0.3mm。 4）工艺过程较复杂，生产同期长，制造费用和消耗的材料费用较高，多用于小型零件（从几十克到几千克），一般不超过25kg。

16．压力铸造工艺有何优缺点？它与熔模铸造工艺的适用范围有何显著不同？

压铸的特点和应用1. 压铸优点：①铸件的尺寸精度最高，表面粗糙度Ra值最小。②铸件强度和表面硬度都较高。③生产效率很高，生产过程易于机械化和自动化。2. 压铸缺点：①压铸时，高速液流会包住大量空气，凝固后在铸件表皮下形成许多气孔，故压铸件不宜进行较多余量的切削加工，以免气孔外露。②压铸黑色金属时，压铸型寿命很低，困难较大。③设备投资大，生产准备周期长

17．什么是离心铸造？它在圆筒形铸件的铸造中有哪些优越性**？

答：将金属液浇进高速旋转的铸型内，使之在离心力作用下充型并凝固的方法，称为离心铸造。

18．试确定下列零件在大量生产条件下，最适宜采用哪几种铸造工艺：缝纫机头：金属型铸造，汽轮机叶片：低压铸造、铝活塞：挤压铸造，大口径铸铁污水管：离心铸造，柴油机缸套：离心铸造，摩托车汽缸体：压力铸造，车床床身：砂型铸造，大模数齿轮滚刀：熔模铸造，汽车喇叭：挤压铸造，家用煤气炉减压阀：壳体铸造。

19. 为什么要规定铸件的最小壁厚值？如何确定最小壁厚？

20. 为什么铸件的重要加工面和主要工作面在铸件中应朝下**？

因为下部及侧面出现的缺陷的可能性少，组织致密。减少产生气孔、夹砂、砂眼、结疤类缺陷 21. 为什么尽量使铸件全部或大部位于同一砂箱内**？ 防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确 22. 何谓铸造工艺图**？有何用途？

铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图样。指导加工

23．试确定图2所示铸件的浇注位置及分型面。**

图2 铸件

24．浇注系统一般有哪几个基本组元组成**，各组元的作用是什么**？

浇注系统组成：浇口杯：承接来自浇包的金属液减轻金属液对铸型的冲击，阻止熔渣、杂物、气泡等进入直浇道，增加金属液的充型压力等。

直浇道：将来自浇口杯的金属液引入横浇道，保证金属液克服沿程的阻力损失 直浇道窝：缓冲金属液，有助于杂质和气泡上浮至横浇道顶部 横浇道：撇渣

内浇道：将金属液导入型腔控制金属液的速度和方向，调节铸件各部分温宿分布和凝固顺序。 25．什么叫芯头和芯座？它们起什么作用？其尺寸大小是否相同？

26．冒口的作用是什么？简述其设置原则？

27．何谓封闭式、开放式、底注式及阶梯式浇注系统？它们各有什么优点？

28．在方便铸造和易于获得合格逐渐的条件下，图3所示铸件结构有何值得改进之处**？怎样改进**？

图3 设计不良的铸件结构

29. 快速成型技术主要有哪几种？简述其基本原理。

答：1、光固化立体造型2、分层物件制造3、选择性激光烧结4、熔融沉积造型

快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。

二、金属塑性成型

1. 什么叫金属塑性成型？金属塑性成型的主要生产方式有哪些**？为什么对某些重要的机械零件要进行锻造？（P68）

答：它是在外力的作用下，使金属产生塑性变性，从而加工成所需形状和尺寸的工件的加工方法。

主要生产方式：体积成型：锻造、挤压、轧制、拉拔等。板料成型：冲压。 2. 何谓加工硬化**？在热加工过程中是否也有加工硬化现象产生？（P70）

金属在冷变形时，随变形程度的增加，强度、硬度提高而塑性韧性下降的现象有，但加工硬化会被再结晶消除 3. 何谓再结晶**？它对工件的性能有何影响？（P70）

再结晶：T再＝0.4T熔，组织、性能恢复到变形前的水平。影响：消除加工硬化增加金属的塑性 4. 区别冷变形和热变形的界限是什么**？钢在400℃温度下进行加工，是热变形还是冷变形**？ 界限是再结晶温度；是冷变形因为他还没有达到再结晶温度

5. 可锻性良好的金属应具有哪些力学性能和组织状态**？哪些工艺条件影响金属的可锻性**？如何影响？（P72-73）

塑性高、变形抗力小则锻造性能好。它决定于金属的本质和变形条件。 变形条件

1．变形温度 变形温度低，金属的塑性差、变形抗力大，不但锻压困难，而且容易开裂。提高金属变形时的温度，可使原子动能增加，原子间的结合力消弱，使塑性提高，变形抗力减小。

2．变形速度 变形速度指单位时间内的变形程度，变形速度低时，金属的回复和再结晶能够充分进行，塑性高、变形抗力小；随变形速度的增大，回复和再结晶不能及时消除冷变形强化，使金属塑性下降，变形抗力增加，锻造性能变差。常用的锻压设备不可能超过临界变形速度。

3．应力状态 采用不同的变形方法，在金属中产生的应力状态是不同的。应力状态对于塑性的影响为：压应力数目越多，塑性越好；拉应力数目越多，塑性越差；应力状态对于变形抗力的影响为：同号应力状态下的变形抗力大于异号状态下的变形抗力。所以，在选择变形方法时，对于塑性高的金属，变形时出现拉应力有利于减少能量消耗；对于塑性低的金属应尽量采用三向压应力以增加塑性，防止裂纹。 6. 钢料加热温度不当时，易产生哪些缺陷**？如何防止？

温度过高时产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷甚至使锻件报废，终锻温度过低，金属的加工硬化严重，

变性抗力急剧增加，使加工难于进行，强行锻造，将导致短剑破裂报废。 7. 确定碳钢始锻温度和终锻温度的依据是什么**？ 以合金状态图为依据。

8. 什么叫锻造比**？锻粗与拔长时的锻造比如何计算P72？

锻造比是锻造时变形程度的一种表示方式。通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示。 锻（镦）粗：

H0H，H0为变形前的高度，H为变形后的高度

拔长：F0F，F0为变形前的横截面积，F为变形后的横截面积 9. 什么叫自由锻**？其基本工序有哪些**？P76

只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件，这种方法称为自由锻。基本工序：拔长、镦粗、冲孔、扩孔、弯曲、切割、扭矩和错移等 10. 常用自由锻设备有哪几种？其工作原理与应用场合有何不同？、 自由锻设备：空气锤、水压机、蒸气－空气锤。 自由锻应用 —— 单件和小批量生产。

11. 什么叫模锻**？与自由锻相比有何优缺点？

模锻——将加热后的坯料放在模膛内受压变形而获得锻件的一种加工方法。 与自由锻相比：

1、 生产率较高，模锻时，金属变形在模膛内进行，故能较快获得所需的形状。 2、 模锻件的尺寸精确，加工余量小；

3、 可以锻造形状比较复杂的锻件；

4、 模锻生产比自由锻消耗的金属材料少，切削加工工作量也少，有利于降低生产成本。 应用：中、小型锻件的成批和大量生产，缺点：1）受模锻设备吨位的限制；2）锻模成本高。 问题：小型锻件的中、小批量生产应采用自由锻还是模锻？或其他方法？

胎模锻 在自由锻设备上使用非固定模具（胎模）生产模锻件的工艺方法。特点：与自由锻相比：生产率高，精度高（余量小），与模锻相比： 成本低（设备、模具）。

12. 锤上模锻时，多模膛模锻的模膛可分为几种？它们的作用是什么？为什么在终锻模膛周围要开设飞边槽？

13. 绘制模锻件图应考虑哪些问题？选择分模面与铸件的分型面有何异同？为什么要考虑模锻斜度和圆角半径？锤上模锻带孔的铸件时，为什么不能锻出通孔？

14. 什么是胎模锻？与自由锻相比有何优缺点**？

在自由锻设备上使用非固定模具（胎模）生产模锻件的工艺方法

与自由锻相比：①操作简便，生产率高；②锻件表面质量好；③力学性能好。 15. 板料冲压与锻造相比有何异同**？ 同：都利用外力加压使工件变形

异：锻造是将原材料加热到一定温度然后使用工具锻打成型，是在高温的情况下成型, 可以细化制件中的晶粒。 冲压是将原材料用合适的冲压模具冲压成型,在常温下成型，且对厚度有一定要求。

16. 板料冲压有哪些基本工序**？冲压件的材料有什么要求？ 冲压基本工序——分离（落料、冲孔、切断等，习惯统称为冲裁）、变形（弯曲、拉深、成型、翻边、收口等、冲压件的形状及尺寸） 对落料件和冲压件的要求

(1)落料件的外形和冲孔件的孔形应简单、对称尽量用圆形、 矩形避免长槽或细长悬臂结构。注意排样，提高利用率。

(2)冲裁件的结构尺寸（如孔径、孔距）必须考虑材料的厚度。

(3)冲裁件上的直线与直线、曲线与直线的交界处，均用圆弧连接。最小园角半径如表。对弯曲件的要求曲件形状应尽量对称，弯曲半径大于最小半径。弯曲边H 〉2δ，可以先弯好后再切去。为防止孔变形，孔的位置L>1.5~2δ3、拉深件的要求：外形简单、对称，深度不宜过大。最小许可半径如，否则增加拉深次数和整形工作。 17. 试分析冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命的影响。如何确定冲裁模具中凸凹模的尺寸？

18. 用Φ50mm冲孔模具来生产Φ50mm落料件能否保证冲压件的精度**？为什么？ 答：不能。

①落料时以凹模为准计算，凹模刃口的基本尺寸接近落料件的最小极限尺寸，凸模的基本尺寸等于凹模刃口基本尺寸减去一个最小间隙值。

②冲孔时以凸模为准计算，凸模刃口的基本尺寸接近冲孔件的最大极限尺寸，凹模的基本尺寸等于凸模的基本尺寸加一个最小合理间隙值。

19. 试比较圆筒形工件拉伸、翻边时变形特点的不同。

20. 挤压零件生产的特点是什么？

坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横断面积减小、长度增加，成为所需制品的加工方法称为挤压

21. 轧制零件的方法有几种？各有什么特点？

22. 试述几种主要高能高速成形的特点

高速成型的特点模具简单 零件精度高表面质量好 可提高材料的塑性变形能力 利于采用复合工艺 方法：爆炸成形 电液成形 电磁成形

三、金属连接成型

1. 什么是焊接？焊接方法有哪些？各具有什么特点？

焊接：用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结合与扩散作用，从而获得不可拆卸接头的材料成形方法。

1．熔化焊 电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊）、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等 2．压力焊：电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等 3．钎焊：软钎焊、硬钎焊

2. 什么是焊接电弧**？其形成特点如何？（P123）

焊接电弧：在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而持久的放电现象 焊接电弧的稳定燃烧 — 就是带点粒子产生、运动、复合、产生的动态平衡过程。 3. 焊条的作用是什么**？焊条药皮有何成分功用？（P125）

焊条的作用：焊条芯：焊缝的填充材料 — 填充焊缝 电极传导电流 — 导电 约皮 : 机械保护的作用 冶金的作用 稳定电弧的作用

4. 下列焊条型号或牌号的含义是什么？ E4303；J422；J507。

5. 焊接接头由哪几部分组成**？各部分的组织和性能特点是怎样**？（P126）

焊接接头的组成：、焊缝区（熔池金属冷却结晶所形成的铸态组织。属于铸造组织）；熔合区是焊缝和母材金属的交界区是焊缝向热影响区过渡的区域。（强度、塑性、韧性极差，是裂纹和局部脆断的发源地。）；焊接热影响区（焊缝两侧的母材，由于焊接热的作用，其组织和性能发生变化的区域）

减小和消除焊接热影响区的方法①小电流、快速焊接 采用先进的焊接方法③焊前预热、焊后热处理（正火） 焊接接头形式有对接、搭接、角接和T形接头

6. 常见焊接缺陷有哪几种**？其中对焊接接头性能危害最大的为哪几种**？（P150-151） 焊缝常见缺陷1、焊瘤；2、夹渣；3、裂纹；4、气孔；5、咬边；6、未焊透。 裂纹危害最大（百度来的答案）

7. 产生焊接应力与变形的原因是什么？焊接过程中和焊后的焊缝区纵向受力是否一样？清除和防止焊接应力有哪些措施？

焊接应力与变形产生的根本原因是：焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。 8. 说明埋弧自动焊、电渣焊**、CO2焊、氩弧焊点基本过程、特点和应用范围。

答：电渣焊 →利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热，同时加热熔化焊丝和金属母材的焊接方法；焊接热源：电阻热；保护介质：液态熔渣

特点：1）大厚度工件可一次焊成。2）生产率高，成本低。3）焊接质量好。 不易产生夹渣、气孔等缺陷。 4）热影响区大。—焊后热处理。

应用：① 适用于碳钢、合金钢、不锈钢等材料；② 适用于厚大工件。厚度大于40mm的大型结构件。 9. 什么是金属的焊接性？钢材的焊接性主要决定于什么因素？

金属材料的焊接性指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。焊接性① 工艺焊接性：焊接接头产生工艺缺陷的倾向。尤其指出现各种裂纹的可能性② 使用焊接性：焊接接头在使用中的可靠性。包括力学性能及其它特殊性能 影响焊接性的因素1）焊接方法2）焊接材料3）焊件化学成分4） 工艺参数

10. 下列金属材料焊接时主要问题是什么？常用什么焊接方法和焊接材料？

普通低合金钢；中碳钢；珠光体耐热钢；奥氏体不锈钢；铝及铝合金；铜及铜合金；钛及钛合金

低碳钢的焊接 焊接性良好。中碳钢：C<0.25~0.60% CE <0.4% 焊接性由良好 CE =0.4%~0.60% 较差 问题：焊缝区易产生热裂纹 热影响区易产生冷裂纹 措施：焊前预热（150~250 ℃ ），焊后缓冷 选用低氢型焊条 焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊

高碳钢：C>0.60%焊接性差。问题：焊缝区易产生热裂纹热影响区易产生冷裂纹

避免选用高碳钢作为焊接结构件。焊补

普通低合金结构钢 低强度普通低合金结构钢：σs<400MPaCE <0.4% 16Mn、09Mn2Si 焊接性良好 高强度普通低合金结构钢：CE <0.4%~0.5%σs>400Mpa 15MnVN，18MnMoNb 14MnMoV焊接性较差 焊前预热（150~250 ℃ ），焊后缓冷；选用低氢型焊条；焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊。 马氏体钢的焊接：焊接性很差，易产生冷裂。焊前预热，焊后缓冷。常用氩弧焊、埋弧焊

铁素体钢的焊接：焊接性较差。焊前低温预热，常用钨极氩弧焊、手弧焊。奥氏体钢的焊接：焊接性好。适用多种焊接方法

焊接常用保护措施：焊前预热（150~250 ℃ ），焊后缓冷；选用低氢型焊条；焊件开坡口，且采用细焊条、小

措施：焊前预热（250~350 ℃ ），焊后缓冷。选用低氢型焊条 焊件开坡口，且采用细焊条、小电流、多层焊

电流、多层焊。

1. 铝及铝合金的焊接特点1）易氧化；2）易产生气孔；3）易变形开裂4）接头易软化；焊接方法氩弧焊、气焊、钎焊、电阻焊

铜及铜合金的焊接特点1） 难熔合2）易氧化3）易产生气孔4）易变形开裂 焊接方法氩弧焊、气焊、钎焊、碳弧焊。

11.碱性焊条与酸性焊条有何不同？应如何选择**？

酸性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主（TiO2、SiO2、Fe2O3）酸性焊条适用一般的结构构件；碱性焊条：在熔渣中以碱性氧化物为主（K2O、Na2O、CaO、MnO）碱性焊条焊成的焊缝金属含氢量很低，抗裂性及强度好，适于焊接重要的结构钢或合金结构钢；

电焊条的选用：（1）根据被焊工件的强度选用（2）根据被焊工件的化学成分选用（3）根据被焊工件工作条件和结构选用（4）根据实际生产状况选用

12. 如图4所示的三种焊件，其焊缝布置是否合理？若不合理，请加以改正。**

图4 焊件的焊缝布置

四、非金属材料的成型

1. 塑料由什么组成？常用的工程塑料中，哪些是热塑性塑料**？哪些是热固性塑料**？

塑料的组成：①树脂: 塑料的主要组分 ②填充剂（填料）: 提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。③增塑剂: 提高塑料的可塑性和柔软性；④稳定剂: 提高塑料对热、光、氧等的稳定性，延长使用寿命。⑤增色剂: 赋予塑料制品各种色彩；⑥润滑剂: 提高塑料在加工成形过程中的流动性和脱模能力，同时可使制品光亮美观。⑦固化剂: 与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。⑧其他: 还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等

热塑性塑料受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成形,包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。

热固性塑料在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力,包括有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。 2. 塑料有哪些成型方法**？各适于成型哪一类制品**？

成型方法：注射成型，除氟塑料外几乎所有的热塑性塑料都可用来注射成型，成型三维复杂塑料制品； 模压成型法（压制成型）：主要用于热固性塑料制品的生产。 适用于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，但生产率低、模具成本较高。其制品主要用作机械零部件、电器绝缘件和日用品等，汽车配电盘、电器开关、餐具等 挤出成型：挤出成形的生产效率高，可自动化连续生产，一般使用热塑性塑料作原料。成型管材、板材、薄膜和中空制品。

吹塑成形（中空成型） 成型工业生产及日常生活中使用的化学品包装容器、便携式工具箱，生活塑料瓶等 3. 注射成形主要用于哪类塑料的成型**？一般有哪几个工艺步骤**？

注射成型主要用于热塑性塑料。能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品 工艺步骤 加料→塑化→充模→保压→倒流→冷却→脱模 4. 橡胶的组成是什么？有什么用途？为什么要硫化？

5. 为什么橡胶在成形前要进行塑炼**？橡胶有哪些成型方法**？

为什么要塑练？降低它的弹性，增加其可塑性，并且获得适当的流动性，以满足混炼、压延、压出、成型、硫化以及胶浆制造、海绵制造等各种工艺加工过程要求

塑练：强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙，使之在强剪切力作用下长分子链被切断，相对分子量减小，从而流动性增加（即塑性增加）的工艺过程。塑炼一般在螺杆式塑炼机或两辊式塑炼机上进行。 橡胶的成型方法：①压延 ② 注射法 ③ 挤出 ④ 裁断 ⑤ 硫化 6. 胶粘剂的组成是什么？试述粘接工艺过程。

7. 陶瓷粉末的制备方法分为哪几类？简述各分类方法的基本原理。各有何优缺点？

8. 陶瓷有哪些成型方法？

9. 陶瓷为什么要烧结？其原理是什么？

五、材料成型工艺的选择及检验

1. 什么是毛坯？合理选择毛坯有何重要性？毛坯选择包括什么内容？ 1零件毛坯类型（1）按用途分：结构毛坯、工具毛坯、其它毛坯。（2）按加工方法分：型材、铸件、锻件、冲压件、焊接件、冷挤压件、粉末冶金件。

2. 常用零件毛坯类型有哪几种**？其选择原则有哪些？

零件毛坯类型

（1）按用途分：结构毛坯、工具毛坯、其它毛坯。

（2）按加工方法分：型材、铸件、锻件、冲压件、焊接件、冷挤压件、粉末冶金件。

毛坯选择的原则1.零件的使用性能及质量要求 2.材料的工艺性能{①材料的工艺性对毛坯选择的影响 ② 零件的结构、形状与尺寸大小对毛坯生产方法选择的影响 ③零件性能的可靠性对毛坯选择的影响 ④ 零件生产的批量对毛坯选择的影响 }3.选材经济合理性4.生产条件（可行性） 3. 为什么轴杆类零件一般采用锻件，而机架类零件多采用铸件？

4. 为什么齿轮多用锻件**？而带轮、飞轮多用铸件**？

因为齿轮的作用是传动，工作时要受到很大的压力，摩擦力，弯曲应力还会受到冲击、振动，所以要求齿轮要有高硬度、高耐磨性、较高的耐磨性、较强的强度和韧度，锻件适合这方面要求。而带轮、飞轮受力不大工作环境要求不需要太严格的，为减少加工成本，所以选择铸件 5．材料的力学性能是否是决定其成形工艺的唯一因素？简述理由。

6．某厂要大量生产六角螺栓、螺母、垫圈、木螺钉、铁钉，各应选用什么成形工艺？

7．试为汽车驾驶室中的方向盘选择三种材料及成形工艺，并进行比较。

8．试为下列齿轮选择材料及成形方法：

①承受冲击的高速重载齿轮，Φ200mm，批量2万件；锻造20Cr ②不承受冲击的低速中载齿轮，Φ250mm，批量50件； ③小模数仪表用无油润滑小齿轮，Φ30mm，批量3000件； ④卷扬机大型人字齿轮，Φ1500mm，批量5件；铸件

⑤钟表用小模数传动齿轮，Φ15mm，批量10万件。冲压件

材料成型基础模拟练习题

一、填空题（每空0.5分）

1. QT400-15表示名称为 球墨铸铁的材料，其中两组数字分别表示 最低抗拉强度 和 最低断后伸长率 ，其石墨形态为 球状 。

2. 自由锻的基本工序有 拔长 、 镦粗 、 冲孔 、 扩孔 等。 3. 在亚共析碳钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而 塑性 下降，这是由于平衡组织中 碳元素 增多而 铁 元素 减少的缘故。

二、选择题（每空1分）

1. 当浇注具有圆柱形内腔的铸件时，用（ C ）可省去型芯。 ａ、压力铸造； ｂ、熔模铸造； ｃ、离心铸造 2. 区别冷变形和热变形的依据是（ c ）。

a、变形时是否有加热； b、变形温度的高低； c、变形后是否有加工硬化组织。

3. 随温度下降从奥氏体中析出的渗碳体称为（ b ），从铁素体中析出的渗碳体称为（ c ）。

a、一次渗碳体； b、二次渗碳体； c、三次渗碳体。 4. 常温下金属的晶粒越细，则力学性能是（ a ）。

a、强度越高，塑性越好； b、强度越高，塑性越差； c、强度越低，塑性越差。

5. 金属型铸造适用于（ a ）生产。

ａ、大批、大量； ｂ、小批量； ｃ、成批、大量、也可单件。

三、名词解释（每题3分）

1. 铸造工艺图→铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图样

2. 焊接性→指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

3. 铸造→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形方法，称为铸造

4. 加工硬化→金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象

四、判断题（每题1.5分）

1． 接近共晶成分的合金，流动性最好。 （ 对 ） 2．由于可锻铸铁的塑性比灰铸铁好，所以是可以锻造的铸铁。（ 错 ） 3. 砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、压力铸造相比，大批生产时压力铸造的生产率最高。（ 错 ） 4．承受重载荷的重要零件，例如轴、齿轮、连杆等大多采用锻件毛坯。（ 对 ） 5. 灰铸铁通过球化退火可以转变为球墨铸铁。 （ 错 ） 6. 在室温下进行金属变形加工，称为冷加工。 （ 错 ）

8．试为下列齿轮选择材料及成形方法：

①承受冲击的高速重载齿轮，Φ200mm，批量2万件；锻造20Cr ②不承受冲击的低速中载齿轮，Φ250mm，批量50件； ③小模数仪表用无油润滑小齿轮，Φ30mm，批量3000件； ④卷扬机大型人字齿轮，Φ1500mm，批量5件；铸件

⑤钟表用小模数传动齿轮，Φ15mm，批量10万件。冲压件

材料成型基础模拟练习题

一、填空题（每空0.5分）

1. QT400-15表示名称为 球墨铸铁的材料，其中两组数字分别表示 最低抗拉强度 和 最低断后伸长率 ，其石墨形态为 球状 。

2. 自由锻的基本工序有 拔长 、 镦粗 、 冲孔 、 扩孔 等。 3. 在亚共析碳钢中，钢的力学性能随含碳量的增加其强度提高而 塑性 下降，这是由于平衡组织中 碳元素 增多而 铁 元素 减少的缘故。

二、选择题（每空1分）

1. 当浇注具有圆柱形内腔的铸件时，用（ C ）可省去型芯。 ａ、压力铸造； ｂ、熔模铸造； ｃ、离心铸造 2. 区别冷变形和热变形的依据是（ c ）。

a、变形时是否有加热； b、变形温度的高低； c、变形后是否有加工硬化组织。

3. 随温度下降从奥氏体中析出的渗碳体称为（ b ），从铁素体中析出的渗碳体称为（ c ）。

a、一次渗碳体； b、二次渗碳体； c、三次渗碳体。 4. 常温下金属的晶粒越细，则力学性能是（ a ）。

a、强度越高，塑性越好； b、强度越高，塑性越差； c、强度越低，塑性越差。

5. 金属型铸造适用于（ a ）生产。

ａ、大批、大量； ｂ、小批量； ｃ、成批、大量、也可单件。

三、名词解释（每题3分）

1. 铸造工艺图→铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图样

2. 焊接性→指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。

3. 铸造→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形方法，称为铸造

4. 加工硬化→金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象

四、判断题（每题1.5分）

1． 接近共晶成分的合金，流动性最好。 （ 对 ） 2．由于可锻铸铁的塑性比灰铸铁好，所以是可以锻造的铸铁。（ 错 ） 3. 砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、压力铸造相比，大批生产时压力铸造的生产率最高。（ 错 ） 4．承受重载荷的重要零件，例如轴、齿轮、连杆等大多采用锻件毛坯。（ 对 ） 5. 灰铸铁通过球化退火可以转变为球墨铸铁。 （ 错 ） 6. 在室温下进行金属变形加工，称为冷加工。 （ 错 ）

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