材料成形工艺基础温爱玲课后题答案

材料成形工艺基础

一． 金属的铸造成形工艺

1．述铸造成形的实质及优缺点。

2．何谓合金的收缩？影响合金收缩的因素有哪些？

3．何谓同时凝固原则和定向凝固原则？试对图1所示阶梯型试块铸件设计浇注系

统和冒口及冷铁，使其实现定向凝固。

图1 阶梯型铸件

4．样区别铸件裂纹的性质？用什么措施防止裂纹？

5．影响铸铁中石墨化进程的主要因素是什么？相同化学成分的铸铁件的力学性能

是否相同？

6．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。

7．可锻铸铁是如何获得的？为什么它只适宜制作薄壁小铸件？

8．为什么普通灰铸铁热处理的效果不如球墨铸铁好？普通灰铸铁常用的热处理方

法有哪些？其目的是什么？ 9．钢铁的熔炼应采用什么设备？

10．试述铸钢的铸造性能及铸造工艺特点？

11．为什么制造蜡模多采用糊状蜡料加压成形，而较少采用蜡液浇注成形？为什么

拖蜡时水温不应达到浮点？

12．壳型铸造与普通砂型铸造有何区别？它适合于什么零件的生产？ 13．金属型铸造有何优越性和局限性？

14．试述熔模铸造的主要工序，在不同批量下，其压型的制造方法有何不同？ 15．试比较气化模铸造与熔模铸造的异同点及应用范围？

16

绪论

1材料是指那些能够用于制造结构，器件或其他有用产品的物质，例如金属，陶瓷，聚合物，半导体，超导体介电材料，木材，沙石，复合材料等。

2工程材料根据其组成与结构特点，可分为金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料和复合材料。根据材料的性能特征，可分为结构材料和功能材料。根据材料的用途分为建筑材料 能源材料 机械工程材料 电子工程材料。

3材料的主要加工主要指材料的成形加工及强化，改性和表面技术的应用。

第一章 材料的力学行为和性能

1材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能分为物理性能，化学性能和力学性能。

2力学行为：材料在载荷作用力下的表现

3弹性变形：当物体所受外力不大而变形处于开始阶段时，若去除外力，物体发生的变形会完全消失，并恢复到开始状态。

4塑性变形或残余变形：当外力增加到一定数值时，物体发生的变形不能完全消失，而一部分被保留下来，这时材料进入塑性变形阶段所保留下来的变形。

5韧性断裂：断裂前出现明显宏观塑性变形的断裂

6脆性断裂：在断裂前没有宏观塑性变形的断裂行为

综上所诉，对所有材料而言，在外力作用下虽外力增加 而变形和断裂是普通规律；而对金属等晶体材料而言，该规律是由弹性变形，塑性变形，断裂三个阶段组成。

服役条件：是指零件在工作过程中承

第六章

材料成形方法选择

成形方法的选择是零件设计的重要内容，也是零件制造工艺人员所关心的重要问题。

? 不同结构与材料的零件需采用不同的成形加工方法

? 不同成形加工方法对材料的性能与零件的质量会产生不同的影响 ? 各种成形加工方法对不同零件的结构与材料有着不同的适应性

? 成形加工方法与零件的生产周期、成本、生产条件与批量等有着密切关系

第一节 材料成形方法选择的原则与依据 一、材料成形方法的选择原则

? 适用性原则 ? 经济性原则 ? 与环境相宜原则

二、材料成型方法选择的主要依据

? 零件类别、功能、使用要求及其结构、形状、尺寸、技术要求等 ? 零件的生产批量 ? 现有生产条件

三、常用成型方法的比较

第二节 常用机械零件的毛坯成型方法选择 一、轴杆类零件

? 特点——一般为重要零件 ? 选材——一般为钢

? 成型方法——主要为锻造成型（有时也用复合成型方法）

1

二、盘套类零件

? 齿轮 ? 带轮等 ? 法兰等 ? 钻套等 ? 成型方法分析

三、机架、箱座类零件

? 一般采用铸造成型方法

第三节 毛坯成型方法选择举例 例1

汽车半轴一火锻造工艺及设备 主要内容： 引言

? 我国汽车半轴生产以前

一、填空题（15分）

1．生铁的主要化学成分是以铁和碳为主，同时还含有 等杂质元素 ；钢的

化学成分中 元素的含量比生铁低；一般钢坯或钢锭要加工成钢材才能使用，常用的钢材有：板材、 、 、 四大类。

2．金属材料的冲击吸收功随温度的降低而 ，这种韧性随温度急剧变化的温度范围

称韧脆转变温度，韧脆转变温度越低，表明材料在低温下的冲击性能越 。 3．金属的晶粒越细，强度、硬度越 ，塑性、韧性越 。实际生产中可通

过 、 和 来细化晶粒。

4．常用金属中，γ-Fe、Al、Cu 等金属具有 面心 晶格,α-Fe具有 体心 晶

格。

5．金属的结晶是在过冷的情况下结晶的,冷却速度越快,过冷度 大 ，金属结晶后的

晶粒越 小 ,力学性能越 好 。

6．钢的普通热处理方法有退火、 正火 、 淬火 、 正火 。 7．钢的调质处理是指 高温回火加淬火

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机械零件材料及成形工艺的选用10.1工程材料及成形工艺选用的基本原则1)使用性能足够的原则 零件举例 模具 化工机械 受力及环境 高硬、耐磨 腐蚀介质 负荷轻、耐磨 抗弯、高冲击、耐磨 材料与工艺 工具钢、轴承钢 不锈钢、 非不锈钢 + 表面处理 球墨铸铁 渗碳钢、渗碳 调质钢， 高频表面淬火

拖拉机减速齿轮、 内燃机曲轴汽车转动齿轮

一般传动轴

强韧性

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2)工艺性能良好的原则工艺性能 铸造性 锻造性 最优条件 熔点低，共晶成分 Fcc的金属， 第二组元少的合金 ω CE < 0.4% 140 ~ 248 HB 淬火变形小，回火脆性小， 淬透性高

材料性能 从优 劣排列铸铁、黄铜、铝合金、 青铜、铸钢 低、中、高碳钢，高合 金钢、黄铜、青铜、 铝合金 碳钢及低合金结构钢， 防锈铝、青铜、硬铝 不锈钢、30钢、45钢、 铸铁、T8钢、65Mn 低碳钢、低合金钢、高 碳钢、含锰钢、铝合金

焊接性 切削性

热处理性

3)经济性合理的原则

4)结构、材料、成形工艺相适应的原则

工程材料及

工程材料及成形技术基础课课后习题参考答案

第一章：

1-1 机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷？这些负荷对零件产生什么作用？

答： 机械零件在工作条件下可能承受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用（单负荷或复合负荷的作用）。力学负荷可使零件产生变形或断裂；热负荷可使零件产生尺寸和体积的改变，产生热应力，热疲劳，高温蠕变，随温度升高强度降低（塑性、韧性升高），承载能力下降；环境介质可使金属零件产生腐蚀和摩擦磨损两个方面、对高分子材料产生老化作用。 1-3 σs、σ0.2和σb含义是什么？什么叫比强度？什么叫比刚度？ 答：σs－Ps∕F0,屈服强度，用于塑性材料。

σ料。

σb－Pb∕F0,抗拉强度，材料抵抗均匀塑性变形的最大应力值。 比强度－材料的强度与其密度之比。 比刚度－材料的弹性模量与其密度之比。 思考１－１、１－２.

2-3 晶体的缺陷有哪些？可导致哪些强化？

答：晶体的缺陷有：

⑴点缺陷——空位、间隙原子和置换原子，是导致固溶强化的主要原因。

⑵线缺陷——位错，是导致加工硬化的主要原因。 ⑶面缺陷——晶界，是细晶强化的主要原因。

2-5 控制液体结晶时晶粒大小的方法有哪些？

答： 见P101.3.4.2液态金属结晶

章砂型与砂芯铸造2

1. 铸件综合质量=交货期+价格+技术质量

2. 外观质量要求形状、尺寸、重量准确，轮廓清晰，表面光洁。

3. 内在质量指化学成分、金相组织、力学性能、作用功能和缺陷状态符合标准或技术要求。 4. (JB／JQ82001--1990)中将铸件分为三个质量等级；合格品、一等品、优等品。合格品要求

铸件生产过程质量稳定，用户评价铸件质量能满足使用要求。一等品则要求铸件质量达到工业发达国家20世纪70年代末80年代初的水平。优等品要求达到国际同类铸件的当代先进水平；生产过程质量稳定；用户评价铸件质量达到国际水平，在国际市场上具有竞争力。 5. 铸造零件技术要求的内容包括（铸造材质牌号）、（金相组织）、（力学性能）要求、（铸件尺

寸）及（重量公差）、（表面）和（内部）缺陷允许程度以及其他特殊性能要求，如是否经（水压）、（气压）试验，试验条件，零件在机器上的工作条件等。

6. 对造型材料性能的基本要求1)型砂、芯砂应具有一定的强度(湿压强度或干拉强度等) 2)

良好的透气性。 3)对铸件收缩的可退让性(或容让性)。 4)一定的耐火度和化学稳定性。5)良好的工艺性能在造型、制芯时不粘模，有好的型(芯)砂流动性和可塑性。

7. 6)对于铝、

第一章习题

1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并

不是原子间结合力的全部破坏？ 答：（1）液体与固体及气体比较的异同点可用下表说明 相同点 不同点 液具有流动性，不能承受切应力；远程无序，具有自由表体 近程有序 面；可压固缩性很低 不具有流动性，可承受切应力；远程有序 体 液完全占据容器远程无序，近程有序；有自由表面；可压体 空间并取缩性很低 得容器内腔形状；完全无序；无自由表面；具有很高的压缩气体 具有流动性 性

（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说

明：

① 物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。金属熔化时典型的体积

变化?Vm/V为3%~5%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。

② 金属熔化潜热?Hm约为气化潜热?Hb的1/15~1/30，表明熔化时其内部

原子结合键只有部分被破坏。

由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子

的局域分布仍具有一定的规律性。

2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1 、平均原子间

距r1

《材料成形技术基础》总复习思考题

——铸造成形

一、基本概念

1、液态金属的充型能力，2、缩孔，3、缩松，4、冒口，5、铸件收缩，6、同时凝固，7、顺序凝固，8、逐层凝固，9、体积凝固（糊状凝固），10、铸造应力，11、铸件的化学成分偏析。

二、是非判断

1、铸造成形时，提高液态金属的过热度可提高其流动性。（ ）

2、液态收缩和凝固收缩大于固态收缩是产生缩孔和缩松的根本原因。（ ） 3、为防止铸件产生裂纹，零件结构设计时应力求璧厚均匀。（ ） 4、选择铸造分型面的首要原则是保证能够起模。（ ）

5、铸造起模斜度是便于造型时起模而设置的，并非零件结构所必须的。（ ） 6、熔模铸造、气化模铸造（实型铸造）都属于砂型铸造。（ ） 7、金属液体在高速、高压充型是压力铸造的重要特点。（ ）

8、压力铸造、真空铸造、低压铸造、金属型铸造均属于永久型铸造。（ ） 9、压铸件可以进行热处理强化，以提高机械性能。（ ）

10、采用型芯可获得铸件内腔，因此所有铸造方法中均要采用型芯。（ ）

11、为了便于造型，铸件结构设计时，所有垂直于分型面的非加工面应给出结构斜度。（12、铸造圆角主要是为了减少热节，同时也美观。（ ） 13、为减少铸

绍兴文理学院

先进制造技术

快速原型制造技术

班级 机自12 2 学号 12143202 学生 陈宗耀

指导老师 董雁

材料受迫成形工艺技术

摘要：制造加工工艺实质上就是一种材料成形工艺。材料成形大体分为如下三种类型：

1.受迫成形:它是利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法。

2去除成形:是将一部分材料有序地从基体中分离出去的成形方法。

3.堆积成形:是运用合并与连接等手段，将材料有序地合并堆积起来的成形方法。

一、精密洁净铸造工艺技术

1.1精确铸造成形技术

1.1.1自硬砂精确砂型铸造

在通常的铸造生产中，主要采用粘土砂造型，其铸件质量差、生产效率低、劳动强度大、环境污染严重。随着对铸件的尺寸精度、表面质量要求的提高，以自硬树脂砂造型、造芯工艺得到普遍的使用。自硬树脂砂具有高强度、高精度、高溃散性和低的造型造芯劳动强度，是一种适合各种复杂中、小型铸件型芯制作的高效工艺。近年来采用冷芯盒树脂砂芯发展起来的“精确砂芯造型”技术，可以生产壁厚仅有2.5mm的缸体、缸盖、排气歧管等复杂铸件。

1.1.2高紧实砂型铸造

铸型的高紧实率是当代造