工程材料和成型工艺基础习题答案市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

1.1.工程材料主要性能分为（工程材料主要性能分为（1 1）使用使用 性能和（性能和（2 2）工艺工艺 性能。（性能。（1 1）又包含）又包含力学力学性能、性能、物理物理性能和性能和化学化学性能等。性能等。作业作业1 工程材料工程材料2.2.金属变形包含金属变形包含 弹性弹性 变形和变形和 塑性塑性 变形。变形。一、填空题一、填空题3.3.经过拉伸试验可测得强度指标主要有经过拉伸试验可测得强度指标主要有 屈服强度屈服强度 和和 抗拉强抗拉强度度 ；可测得塑性指标有；可测得塑性指标有 延伸率延伸率 和和 断面收缩率断面收缩率 。第第1 1页页5.5.实际金属晶体缺点有实际金属晶体缺点有点缺点（空位或间隙原子）点缺点（空位或间隙原子）、线缺点线缺点（位错）（位错）和和面缺点（晶界）面缺点（晶界）。4.4.常见金属晶格类型有常见金属晶格类型有体心立方晶格体心立方晶格、面心立方晶格面心立方晶格和和密排六密排六方晶格方晶格三种类型。三种类型。FeFe属于属于体心立方体心立方晶格，晶格，FeFe属于属于面心面心立方立方晶格，晶格，FeFe属于属于体心立方体心立方晶格晶格。6.6.金属理论结晶温度与实际结晶温度之差称为金属理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度过冷度。金属。金属冷却速度越快，过冷度越冷却速度越快，过冷度越大大，取得晶粒越，取得晶粒越细细。7.7.细化金属材料晶粒，可使金属强度、硬度细化金属材料晶粒，可使金属强度、硬度 提升提升，塑性、韧，塑性、韧性性 提升提升 ；在生产中惯用细化晶粒方法有；在生产中惯用细化晶粒方法有增大过冷度、增大过冷度、变质处变质处理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。理、机械搅拌和振动；压力加工再结晶；热处理。第第2 2页页8.8.合金晶体结构有合金晶体结构有固溶体固溶体和和金属化合物金属化合物，其中，其中固溶体固溶体含有良含有良好塑性，好塑性，金属化合物金属化合物含有高硬度和脆性。含有高硬度和脆性。10.10.铁碳合金相结构中，属于固溶体有铁碳合金相结构中，属于固溶体有铁素体铁素体和和奥氏体奥氏体；其；其中中铁素体铁素体是碳在是碳在FeFe中形成固溶体。中形成固溶体。11.11.铁碳合金力学性能随含碳量增加，其铁碳合金力学性能随含碳量增加，其强度强度和和硬度硬度增高，增高，而而塑性塑性和和韧性韧性降低。但当降低。但当wC C1.0%1.0%时，强度随其含碳量增时，强度随其含碳量增加而加而降低降低。9.9.在铁碳合金基本组织中，珠光体属于复相结构，它由在铁碳合金基本组织中，珠光体属于复相结构，它由铁素铁素体体和和渗碳体渗碳体按一定百分比组成，珠光体用符号按一定百分比组成，珠光体用符号P P表示。表示。第第3 3页页12.12.铁碳合金中，共析钢铁碳合金中，共析钢w wC C为为0.770.77%，室温平衡组织为，室温平衡组织为P P；亚；亚共析钢共析钢wC C为为0.770.770.77%，室温平衡组织为，室温平衡组织为P+FeP+Fe3 3C C；共晶白口生铁；共晶白口生铁wC C为为 4.34.3%，室温平衡组织为，室温平衡组织为LdLd；亚共晶白口生铁；亚共晶白口生铁wC C为为4.34.34.3%，室温平，室温平衡组织为衡组织为FeFe3 3C CI I+Ld+Ld。13.13.钢是以钢是以FeFe为主要元素，含碳量普通在为主要元素，含碳量普通在2.11%2.11%以下，并含有以下，并含有其它元素材料。钢按化学成份可分为其它元素材料。钢按化学成份可分为碳素钢碳素钢、合金钢合金钢和和特殊特殊性能钢性能钢三类；钢按主要质量等级分类，可分为三类；钢按主要质量等级分类，可分为普通钢普通钢、优质优质钢钢和和高级优质钢高级优质钢三类。合金钢均属于三类。合金钢均属于优质钢优质钢和和高级优质钢高级优质钢质质量等级钢。量等级钢。第第4 4页页14.20CrMnTi14.20CrMnTi钢按化学成份分类，它属于结构钢中钢按化学成份分类，它属于结构钢中合金合金钢，钢，适宜制造适宜制造齿轮齿轮等较主要零件。等较主要零件。16.GCr916.GCr9、GCr15GCr15钢按化学成份分类，它们属于结构钢中钢按化学成份分类，它们属于结构钢中合合金金钢，主要用来制造钢，主要用来制造轴承套圈、滚珠、滚柱轴承套圈、滚珠、滚柱。15.40Cr15.40Cr、40CrMo40CrMo钢按化学成份分类，它们属于结构钢中钢按化学成份分类，它们属于结构钢中合合金金钢，适宜制造钢，适宜制造主轴、连杆主轴、连杆等零件。等零件。第第5 5页页二、简答题与应用题二、简答题与应用题1.1.材料惯用力学性能指标有那些？若某种材料零件在使用过材料惯用力学性能指标有那些？若某种材料零件在使用过程中突然发生断裂，是因为那些力学性能指标不足所造成？程中突然发生断裂，是因为那些力学性能指标不足所造成？(1)(1)惯用力学性能指标有惯用力学性能指标有:强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度。(2)(2)零件在使用过程中突然发生断裂，是因为零件在使用过程中突然发生断裂，是因为强度、塑强度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等性、冲击韧性、疲劳强度等力学性能指标不足所造成力学性能指标不足所造成。第第6 6页页2 2画出低碳钢应力画出低碳钢应力-应变曲线，并简述拉伸变形几个阶应变曲线，并简述拉伸变形几个阶段。段。bkesoeoe段：弹性变形段：弹性变形esbkesbk段：塑性变形段：塑性变形s s点点:屈服点屈服点b b点：最大应力点点：最大应力点k k点：断裂点点：断裂点第第7 7页页3图图1-11-1所表示为三种不一样材料拉伸载荷（拉力）所表示为三种不一样材料拉伸载荷（拉力）-变形量变形量（伸长量）曲线（试样尺寸相同），试比较这三种材料抗拉（伸长量）曲线（试样尺寸相同），试比较这三种材料抗拉强度、屈服强度和塑性大小。强度、屈服强度和塑性大小。抗拉强度：抗拉强度：213213屈服强度：屈服强度：132132塑性：塑性：321321图图1-1 1-1 拉伸曲线拉伸曲线第第8 8页页4.4.用用2020钢制成钢制成 1010、标距、标距3030试样作拉伸试验，试样作拉伸试验，测得屈服时拉力为测得屈服时拉力为21630N21630N，断裂前最大拉力为，断裂前最大拉力为34940N34940N，拉断后测得标距长度为，拉断后测得标距长度为6565，断裂处直，断裂处直径为径为5 5。试计算。试计算 b b、s s、值。值。第第9 9页页5.5.零件失效形式有哪些？影响失效基本原因有哪些？零件失效形式有哪些？影响失效基本原因有哪些？（1 1）断裂、塑性变形、过量弹性变形、磨损、腐蚀等。）断裂、塑性变形、过量弹性变形、磨损、腐蚀等。（2 2）设计原因、材质原因、工艺原因和安装使用不妥。）设计原因、材质原因、工艺原因和安装使用不妥。6.6.什么是同素异晶转变？请绘出纯铁冷却曲线，并指出同素什么是同素异晶转变？请绘出纯铁冷却曲线，并指出同素异晶转变温度和晶格类型异晶转变温度和晶格类型 。（1 1）固态下伴随温度改变，）固态下伴随温度改变，金属晶体结构从一个晶格类型金属晶体结构从一个晶格类型转变为另一个晶格类型过程。转变为另一个晶格类型过程。温度时间1538 1394 912 体心面心体心第第1010页页8.8.图图1-11-1所表示为部分铁碳合金状态图，请在右边所表示为部分铁碳合金状态图，请在右边T-tT-t图中画图中画出含碳量为出含碳量为0.45%0.45%铁碳合金结晶过程并标注出各温度段组织。铁碳合金结晶过程并标注出各温度段组织。ESQGC%C%114711471538 1538 727727P PL LA912912C0.450.45温度T Tt tLL+AA+FF+PA第第1111页页钢号类 别适用零件举例质量含碳量成份成份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11.填表回答：填表回答：第第1212页页一、填空题一、填空题1液态金属充型能力主要取决于合金流动性。流动性不好合金铸件易产生浇不足浇不足和冷隔冷隔、气孔、夹渣等铸造缺点。2影响液态合金流动性主要原因有合金化学成份合金化学成份、合金合金物理性质物理性质、合金温度合金温度、不溶杂质和气体等。合金凝固温度范围越宽，其流动性越 差差 。3任何一个液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经历三个相互联络收缩阶段，即 液态收缩液态收缩、凝凝固收缩固收缩 和 固态收缩固态收缩。造成铸件产生缩孔和缩松根本原因是液态收缩和凝固收缩液态收缩和凝固收缩；造成铸件产生应力、变形、裂纹原因是固态收缩固态收缩。金属材料成形基础作业（金属材料成形基础作业（2 2）第第1313页页4铸件在凝固过程中所造成体积缩减如得不到液态金属补充，将产生缩孔或缩松。凝固温度范围窄合金，倾向于“逐层凝固”，所以易产生缩孔缩孔；而凝固温度范围宽合金，倾向于“糊状凝固”，所以易产生缩松缩松。5准确地预计铸件上缩孔可能产生位置是合理安排冒口和冷铁主要依据。生产中确定缩孔位置惯用方法有画等温线画等温线法、内切圆法法、内切圆法和计算机模拟凝固法计算机模拟凝固法等。6次序凝固标准主要适合用于 逐层凝固逐层凝固合金，其目标是消消除缩孔除缩孔；同时凝固标准主要适合用于 糊状凝固糊状凝固合金，其目标是减小应力减小应力。第第1414页页7铸件在冷却收缩过程中，因壁厚不均等原因造成铸件各部分收缩不一致引发内应力，这种应力称之为热应力热应力；铸件收缩受到铸型、型芯及浇注系统机械妨碍而产生应力称为机械应力机械应力。8砂型铸造制造铸型过程，可分为手工造型和机器造型。各种机器造型机械按紧实型砂特点不一样分为震压造型震压造型、微震压实微震压实、高压造型高压造型、抛砂造型抛砂造型等。9特种铸造主要包含熔模铸造熔模铸造、金属型铸造金属型铸造、压力铸造压力铸造和离心铸造离心铸造 等。10在大批量生产条件下，以下铸件宜选取铸造方法是：机床床身 砂型铸造砂型铸造，铝活塞 压力铸造压力铸造，铸铁污水管 离心铸造离心铸造，汽轮机叶片 压力铸造压力铸造第第1515页页（1 1）液态合金充型能力是）液态合金充型能力是液体金属充满铸型型腔，取得尺液体金属充满铸型型腔，取得尺寸准确、轮廓清楚成形件（铸件）能力寸准确、轮廓清楚成形件（铸件）能力。（2 2）影响液态合金充型能力原因有）影响液态合金充型能力原因有合金流动性、合金流动性、浇注条件、浇注条件、铸型充填条件铸型充填条件。（1 1）合金在铸造生产条件下，取得优质铸件难易程度。）合金在铸造生产条件下，取得优质铸件难易程度。（2 2）流动性和收缩。合金流动性越好、收缩越小，铸造性）流动性和收缩。合金流动性越好、收缩越小，铸造性能越好。能越好。2 2什么是合金铸造性能？衡量合金铸造性能主要指标是什什么是合金铸造性能？衡量合金铸造性能主要指标是什么么？其是怎样影响？其是怎样影响？二、简答题与应用题：二、简答题与应用题：1 1什么是液态合金充型能力？影响液态合金充型能力原因什么是液态合金充型能力？影响液态合金充型能力原因有哪些？有哪些？第第1616页页3 3现采取铸造方法浇注三根直径分别为现采取铸造方法浇注三根直径分别为 10mm10mm、30mm30mm、60mm60mm灰口铸铁试棒，测得它们抗拉强度均为灰口铸铁试棒，测得它们抗拉强度均为200MPa200MPa，问，问这三根试棒成份是否相同？牌号是否相同？若不相同，应有何这三根试棒成份是否相同？牌号是否相同？若不相同，应有何区分？区分？1 1）牌号相同，成份不一样。）牌号相同，成份不一样。2 2）因为铸铁牌号是用强度来表示，其强度相同，则牌号相）因为铸铁牌号是用强度来表示，其强度相同，则牌号相同。而影响铸铁组织和性能原因是化学成份和冷却速度两同。而影响铸铁组织和性能原因是化学成份和冷却速度两个原因。试棒直径不一样个原因。试棒直径不一样冷却速度不一样，要取得同冷却速度不一样，要取得同一强度，必须调整其化学成份，即一强度，必须调整其化学成份，即 10mm10mm试棒其碳硅含量试棒其碳硅含量较高较高,而而 30mm30mm、60mm60mm试棒其碳硅含量依次降低试棒其碳硅含量依次降低 。第第1717页页4 4有一测试铸造应力用应力框铸件，如图有一测试铸造应力用应力框铸件，如图2-12-1所表示，凝所表示，凝固冷却后，用钢锯沿固冷却后，用钢锯沿A-AA-A线锯断线锯断3030粗杆粗杆 ，此时断口间隙，此时断口间隙大小会发生什么改变？为何？大小会发生什么改变？为何？1 1）变大。）变大。2 2）因为凝固冷却后，）因为凝固冷却后，3030粗杆粗杆处于拉应力状态，处于拉应力状态，1010细杆处细杆处于压应力状态。当沿于压应力状态。当沿A-AA-A锯断后，锯断后，粗杆给予细杆压力被释放，细粗杆给予细杆压力被释放，细杆弹性压缩变形恢复伸长，所杆弹性压缩变形恢复伸长，所以断口间隙会变大。以断口间隙会变大。图2-1 铸造应力框铸件 第第1818页页5.5.灰口铸铁组织和性能决定于什么原因？为何在灰口灰口铸铁组织和性能决定于什么原因？为何在灰口铸铁中，碳硅含量越高，则其强度越低？铸铁中，碳硅含量越高，则其强度越低？1 1）灰口铸铁组织和性能决定于）灰口铸铁组织和性能决定于化学成份和冷却速度化学成份和冷却速度。2 2）因为碳、硅含量越高，铸铁中石墨片就越粗大，）因为碳、硅含量越高，铸铁中石墨片就越粗大，石墨数量也越多，对基体破坏就越严重。同时基体中石墨数量也越多，对基体破坏就越严重。同时基体中铁素体量增加，珠光体量降低。所以铸铁强度越低。铁素体量增加，珠光体量降低。所以铸铁强度越低。第第1919页页6 6有一包铁水，其成份为有一包铁水，其成份为w wC C3.2%3.2%，w wSiSi=1.8%=1.8%，浇成阶，浇成阶梯型铸件，如图梯型铸件，如图2-22-2所表示。试问在五个厚度不一样截面上所表示。试问在五个厚度不一样截面上组织是否相同，各是何种组织？组织是否相同，各是何种组织？1 1）不一样不一样。2 2）因为铸件壁厚不一样，因为铸件壁厚不一样，其各部分冷却速度不一样。其各部分冷却速度不一样。壁厚壁厚5 5、1010、2020、3030、40mm40mm处组织分别为麻口组处组织分别为麻口组织（织（LdLd石墨石墨)、P P石墨、石墨、P P石墨、石墨、F+PF+P石墨、石墨、F+F+石墨。石墨。图2-2 阶梯铸件 第第2020页页7.7.某厂铸造一个某厂铸造一个1500mm1500mm铸铁顶盖，有如图铸铁顶盖，有如图2-32-3所表示两所表示两种设计方案，试分析哪种方案易于生产？并简述其理由。种设计方案，试分析哪种方案易于生产？并简述其理由。（1 1）方案）方案a a易于生产；易于生产；（2 2）因为铸件尺寸很大，壁厚较薄，属于大平面结构。铸件）因为铸件尺寸很大，壁厚较薄，属于大平面结构。铸件上大平面极易产生浇不足、夹砂、夹渣、气孔等缺点，图上大平面极易产生浇不足、夹砂、夹渣、气孔等缺点，图（a a）方案，首先防止了上述不利原因，还因为含有了一定结）方案，首先防止了上述不利原因，还因为含有了一定结构斜度，有利于造型。构斜度，有利于造型。图2-3 铸铁顶盖两种设计方案 第第2121页页8.8.分析图分析图2-42-4所表示零件分型方案优缺点，并选择其中与零所表示零件分型方案优缺点，并选择其中与零件生产类型相适应分型方案。件生产类型相适应分型方案。大批量生产大批量生产单件生产单件生产1 12 2方案1方案1方案2方案2第第2222页页图图(b)(b)方案方案1:1:优点是起模高度小优点是起模高度小,砂箱高度减小砂箱高度减小;缺点是分开模造缺点是分开模造型对合箱精度要求较高型对合箱精度要求较高,不易确保整个螺纹内孔表面质量不易确保整个螺纹内孔表面质量,且需且需要砂芯要砂芯.方案方案2:2:优点是整体模造型，铸件尺寸精度易于确保；铸件螺优点是整体模造型，铸件尺寸精度易于确保；铸件螺纹内孔表面质量均匀；能够直接铸出铸件内腔，省去了型芯。纹内孔表面质量均匀；能够直接铸出铸件内腔，省去了型芯。缺点是下砂箱高度大缺点是下砂箱高度大,起模高度较大起模高度较大.单件生产时，应选择方案单件生产时，应选择方案2 2。答：图答：图(a(a）方案）方案1 1：优点是起模高度小：优点是起模高度小,砂箱高度减小砂箱高度减小;缺点是缺点是分开模造型对合箱精度要求较高分开模造型对合箱精度要求较高.方案方案2:2:优点是整体模造型不会因错箱造成铸件废品优点是整体模造型不会因错箱造成铸件废品,铸件精度铸件精度易于确保易于确保;缺点是下砂箱高度大缺点是下砂箱高度大,起模高度较大起模高度较大,不易起模不易起模,机器机器造型采取型板时内腔造型采取型板时内腔1 1不易形成不易形成.在大批量生产时，应选择方案在大批量生产时，应选择方案1 1。第第2323页页9.9.图图2-52-5所表示为铸铁底座，在确保所表示为铸铁底座，在确保 5050孔和孔和HH不变前提下，请回答：不变前提下，请回答：（1 1）修改结构不合理之处；（）修改结构不合理之处；（2 2）在图上标出最正确分型面和浇注位置。）在图上标出最正确分型面和浇注位置。上上下下第第2424页页1010确定如图确定如图2-6 2-6 所表示铸件铸造工艺方案。要求以下：所表示铸件铸造工艺方案。要求以下：（1 1）在单件、小批生产条件下，分析最正确工艺方案；）在单件、小批生产条件下，分析最正确工艺方案；（2 2）按所选最正确工艺方案绘制铸造工艺图（包含浇注位置、分型）按所选最正确工艺方案绘制铸造工艺图（包含浇注位置、分型面、机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及芯头等）面、机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及芯头等）其余其余上上下下第第2525页页1111确定如图确定如图2-7 2-7 所表示铸件铸造工艺方案。要求以下：所表示铸件铸造工艺方案。要求以下：（1 1）画出几个可能分型方案）画出几个可能分型方案 ；（2 2）在单件、小批生产条件下，分析并确定最正确工艺方案；）在单件、小批生产条件下，分析并确定最正确工艺方案；（3 3）按所选最正确方案绘制铸造工艺图（包含浇注位置、分）按所选最正确方案绘制铸造工艺图（包含浇注位置、分型面、机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及芯头等）型面、机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、型芯及芯头等）上上下下收缩率收缩率:1%:1%方案方案最正确。最正确。第第2626页页1212铸件结构工艺性：铸件结构工艺性：判断以下铸件结构工艺性，若不合理，请在原图上进行改。判断以下铸件结构工艺性，若不合理，请在原图上进行改。第第2727页页第第2828页页第第2929页页第第3030页页一、填空题1.单晶体塑性变形是经过滑移滑移和孪晶孪晶方式完成；多晶体塑性变形包含晶内变形晶内变形和晶间变形晶间变形。2.冷成形后金属将产生加工硬化加工硬化现象，表现为金属材料强度和硬度提升提升，而塑性和韧性降低降低。3.产生加工硬化金属在加热到较高温度时要发生回复回复 和再结再结晶晶。4.因为铸造流线存在，金属力学性能含有各向异性各向异性，普通平行铸造流线方向抗拉强度、塑性和韧性比垂直方向要高高。5.金属在铸造时加热目标是提升可锻性提升可锻性(或提升塑性，降低变或提升塑性，降低变形抗力）形抗力）。金属材料成形基础作业（金属材料成形基础作业（3 3）第第3131页页6.自由锻基本工序有镦粗镦粗、拔长拔长、冲孔冲孔、弯曲弯曲、扭转扭转、错移错移；其中最惯用是镦粗镦粗、拔长拔长、和冲孔冲孔三种。7.锻模模膛通常分为制坯制坯模膛和模锻模锻模膛，其中又可分为拔长拔长模膛、滚压滚压模膛、弯曲弯曲模膛和切断切断模膛，又可分为预锻预锻模膛和终终锻锻模膛。8.冲压基本工序包含分离分离和变形变形。其中又分为落料落料、冲孔冲孔、剪切剪切等；又分为拉深拉深、弯曲弯曲、翻边翻边等。9.冲压模具按照冲床一次行程所完成工序多少可分为简单简单冲模、连续连续冲模和复合复合冲模，其中在模具同一位置上同时能够完成两道以上工序模具称为复合复合冲模。第第3232页页10.10.纯铅（纯铅（T T熔熔327327）再结晶温度为）再结晶温度为-33-33，它在常温它在常温下变形为下变形为 热热 变形。而钨（变形。而钨（T T熔熔33803380）再结晶温度为）再结晶温度为11881188，它在，它在10001000下变形为下变形为 冷冷 变形。变形。T T再再 =0.4T=0.4T熔熔 =0.4=0.4（327+273327+273）=240=240（K K）T T再再 =240 273=-33=240 273=-33（）T T再再 =0.4T=0.4T熔熔 =0.4=0.4（3380+2733380+273）=1461=1461（K K）T T再再 =1461 273=1188=1461 273=1188（）第第3333页页11.11.压力加工基本生产方式有压力加工基本生产方式有轧制、挤压、拉拔、自由锻、轧制、挤压、拉拔、自由锻、模锻、板料冲压模锻、板料冲压，对于大型主要件应采取，对于大型主要件应采取自由锻自由锻方法生产。方法生产。12.12.图图3-13-1所表示垫圈拟采取简单冲裁模生产，其冲压工所表示垫圈拟采取简单冲裁模生产，其冲压工序为（序为（1 1）落料落料、（、（2 2）冲孔冲孔，若模具单面间隙为，若模具单面间隙为0.05mm0.05mm，则（，则（1 1）凸模尺寸为）凸模尺寸为 49.9mm49.9mm、凹模尺寸为、凹模尺寸为 50mm50mm，（，（2 2）凸模尺寸为凸模尺寸为 15mm15mm、凹模尺寸为、凹模尺寸为 15.1mm15.1mm。图3-1 垫圈 第第3434页页二、简答题与应用题二、简答题与应用题1.1.何谓金属塑性成形（压力加工）？为什对一些主要机械零何谓金属塑性成形（压力加工）？为什对一些主要机械零件要采取塑性成形制坯？件要采取塑性成形制坯？（1 1）在外力作用下使金属坯料产生塑性变形，取得含有一）在外力作用下使金属坯料产生塑性变形，取得含有一定形状、尺寸和力学性能毛坯或零件成形工艺方法。定形状、尺寸和力学性能毛坯或零件成形工艺方法。（2 2）这是因为塑性成形制坯使材料力学性能提升。）这是因为塑性成形制坯使材料力学性能提升。（a a）细细化晶粒、改进组织；（化晶粒、改进组织；（b b）压合铸造缺点；（）压合铸造缺点；（c c）使纤维组织）使纤维组织不被切断，并沿制件外形合理分布。不被切断，并沿制件外形合理分布。13.13.单晶体塑性变形实质是单晶体塑性变形实质是晶体内部滑移和孪晶晶体内部滑移和孪晶，而多晶体塑，而多晶体塑性变形实质是性变形实质是晶粒内部产生滑移和孪晶；晶粒之间进行滑动和晶粒内部产生滑移和孪晶；晶粒之间进行滑动和转动转动。第第3535页页2 2什么是热塑性成形和冷塑性成形？生产中怎样选取？什么是热塑性成形和冷塑性成形？生产中怎样选取？（1 1）在再结晶温度以上变形为热塑性成型，在再结晶温）在再结晶温度以上变形为热塑性成型，在再结晶温度以下变形成为冷塑性成形。度以下变形成为冷塑性成形。（2 2）生产中应依据材料塑性及对零件要求进行选取：材）生产中应依据材料塑性及对零件要求进行选取：材料塑性很好，要求变形后部分提升强度、硬度时选取冷塑料塑性很好，要求变形后部分提升强度、硬度时选取冷塑性成形；要求材料可锻性好、变形抗力小时选取热塑性成性成形；要求材料可锻性好、变形抗力小时选取热塑性成形。形。第第3636页页3 3热处理能否消除压力加工后纤维组织，采取何种方法热处理能否消除压力加工后纤维组织，采取何种方法能够改变纤维方向？能够改变纤维方向？（1 1）不能。）不能。（2 2）能够采取压力加工（塑性成形）方法改变纤维方向。）能够采取压力加工（塑性成形）方法改变纤维方向。4.4.图图3-33-3所表示为一钢制拖钩，能够用以下所表示为一钢制拖钩，能够用以下方法制造：铸造、铸造、板料切割，其中以方法制造：铸造、铸造、板料切割，其中以什么方法制得拖钩拖重能力最大？为何？什么方法制得拖钩拖重能力最大？为何？(1)(1)以铸造方法制得拖钩拖重能力最大。以铸造方法制得拖钩拖重能力最大。(2)(2)这是因为铸造能够这是因为铸造能够（a a）细化晶粒、改进细化晶粒、改进组织，提升力学性能；（组织，提升力学性能；（b b）压合部分铸造）压合部分铸造缺点；（缺点；（c c）使纤维组织不被切断，并沿制）使纤维组织不被切断，并沿制件外形合理分布。件外形合理分布。图3-2 拖钩 第第3737页页拔长；拔长；切肩、拔切肩、拔长；长；切肩、拔长。切肩、拔长。5 5对图对图3-33-3和图和图3-43-4定性绘出锻件图定性绘出锻件图，并选择，并选择自由锻基本自由锻基本工序工序（零件全部机械加工）。（零件全部机械加工）。（1 1）阶梯轴（图）阶梯轴（图3-33-3）。坯料尺寸：）。坯料尺寸：150220 150220；材；材料：料：4545钢钢 ；生产批量：；生产批量：1010件。件。第第3838页页（2 2）套筒（图）套筒（图3-43-4）。坯料尺寸：）。坯料尺寸：150170 150170；材；材料：料：4545钢钢 ；生产批量：；生产批量：2020件。件。镦粗；镦粗；冲孔；冲孔；切肩；切肩；芯轴拔长。芯轴拔长。或者：或者：拔长；拔长；局部镦粗；局部镦粗；冲孔。冲孔。第第3939页页6 6图图3-53-5所表示零件大批量生产时，应选择哪种铸造方所表示零件大批量生产时，应选择哪种铸造方法较为合理？请定性绘出锻件图，并选择铸造基本工序。法较为合理？请定性绘出锻件图，并选择铸造基本工序。模型铸造。模型铸造。工序工序:1):1)镦粗、镦粗、2 2）预锻、）预锻、3 3）终锻、）终锻、4 4）切边、）切边、5 5）冲孔、）冲孔、6 6）修整。）修整。其余图3-5 齿轮 第第4040页页7.7.将材料及尺寸均相同金属坯料加热到相同温度，分别将材料及尺寸均相同金属坯料加热到相同温度，分别在空气锤和水压机上成形时，金属坯料变形抗力是否相同在空气锤和水压机上成形时，金属坯料变形抗力是否相同？为何？当金属材料塑性较差时，应采取何种锻压设备进？为何？当金属材料塑性较差时，应采取何种锻压设备进行成形？行成形？（1 1）不一样。）不一样。（2 2）因为在不一样设备上变形速度不一样，则其变形抗）因为在不一样设备上变形速度不一样，则其变形抗力不一样。其在空气锤上变形抗力较大，水压机上较小。力不一样。其在空气锤上变形抗力较大，水压机上较小。（3 3）当金属材料塑性较差时，应采取水压机进行成形。）当金属材料塑性较差时，应采取水压机进行成形。第第4141页页8.8.现拟将一厚度为现拟将一厚度为2mm2mm，直径为，直径为120mm120mm平板坯料，拉深成直径为平板坯料，拉深成直径为40mm40mm，高度为，高度为40mm40mm杯形零件，如图杯形零件，如图3-63-6所表示。为预防其产生拉裂、所表示。为预防其产生拉裂、拉穿、起皱等缺点，在模具设计及工艺上应采取什么办法？现拟采取屡拉穿、起皱等缺点，在模具设计及工艺上应采取什么办法？现拟采取屡次拉深成形，需拉深几次方可成形（写出计算过程）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：在模具设计及工艺上应采取：凸凹模工作部分必须含有一定圆角；凸凹模工作部分必须含有一定圆角；凸凹模间隙凸凹模间隙要合理；要合理；控制拉深系数（控制拉深系数（mm）；）；设置压边圈；设置压边圈；涂涂润滑油润滑油拉深次数：拉深次数：2 2次次 m=d/D=0.5m=d/D=0.50.8 0.8；设取设取 mm1 1=0.5=60/120=0.5=60/120 得得d d1 1=60 m=60 m2 2=40/60=0.67=40/60=0.670.50.5由上面计算可知，两次拉深即可成形。由上面计算可知，两次拉深即可成形。图3-6 拉深件 第第4242页页9 9以下自由锻件、模锻件及冲压件结构工艺性是否合以下自由锻件、模锻件及冲压件结构工艺性是否合理，若不合理，请修正。理，若不合理，请修正。第第4343页页第第4444页页1212第第4545页页1.1.按照实现焊接过程伎俩不一样，焊接方法可分为按照实现焊接过程伎俩不一样，焊接方法可分为熔化焊、熔化焊、压力焊压力焊和和钎焊钎焊三大类。埋弧自动焊属于三大类。埋弧自动焊属于熔化焊熔化焊。2.2.手工电弧焊焊条由（手工电弧焊焊条由（1 1）焊条芯焊条芯和（和（2 2）药皮药皮两部分组成；两部分组成；（1 1）作用是）作用是导电、导电、填充填充；（；（2 2）作用是）作用是机械保护作机械保护作用、用、冶金处理作用、冶金处理作用、稳定电弧作用稳定电弧作用。金属材料成形基础作业（金属材料成形基础作业（4 4）3 3焊接接头由（焊接接头由（1 1）焊缝焊缝 和（和（2 2）焊接热影响区焊接热影响区 组成，组成，（2 2）又可分为）又可分为 熔合区熔合区 ，过热区过热区 ，正火区正火区 和和 部分相变部分相变区区 等四个区域，其中对焊接接头性能影响最大区域是等四个区域，其中对焊接接头性能影响最大区域是熔合熔合区区和和过热区过热区 。一、填空题一、填空题第第4646页页5.5.生产中常见焊接变形形式有：生产中常见焊接变形形式有：收缩变形、角变形、弯曲收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪形变形变形、扭曲变形、波浪形变形等五种。减小和预防焊接变形等五种。减小和预防焊接变形工艺方法有：工艺方法有：加裕量法、反变形法、刚性固定法、选择合理加裕量法、反变形法、刚性固定法、选择合理焊接次序焊接次序等。矫正焊接变形方法有：等。矫正焊接变形方法有：机械矫正法机械矫正法和和火焰矫正火焰矫正法法。4.4.焊接时，产生焊接应力和变形主要原因是：焊接时，产生焊接应力和变形主要原因是：在焊接在焊接过程中，对工件进行局部加热和快速冷却。过程中，对工件进行局部加热和快速冷却。第第4747页页 6.6.依据钎料熔点不一样，钎焊可分为：依据钎料熔点不一样，钎焊可分为：软钎焊和硬钎软钎焊和硬钎焊焊 两类，在焊接硬质合金车刀时，惯用两类，在焊接硬质合金车刀时，惯用硬钎焊硬钎焊 ；而在；而在焊接电器元件时，惯用焊接电器元件时，惯用软钎焊软钎焊。7 7焊接时往往都要对被焊工件进行加热。熔化焊加热目标是焊接时往往都要对被焊工件进行加热。熔化焊加热目标是熔化母材和焊接材料熔化母材和焊接材料；压力焊加热目标是；压力焊加热目标是使母材处于塑性状使母材处于塑性状态态；钎焊加热目标是；钎焊加热目标是熔化钎料、润湿母材熔化钎料、润湿母材。8 8如图如图4-14-1所表示为汽车传动轴，由锻件所表示为汽车传动轴，由锻件(45(45钢钢)和钢管和钢管(Q235(Q235钢钢)焊接而成。大批量生产时，适当焊接方法为焊接而成。大批量生产时，适当焊接方法为COCO2 2气气体保护焊体保护焊 ；使用焊接材料为；使用焊接材料为焊丝焊丝H08MnH08Mn。第第4848页页9 9汽车车轮由轮圈和辐板组成，材料均汽车车轮由轮圈和辐板组成，材料均为为Q235Q235钢，如图钢，如图4-24-2所表示。大批量生所表示。大批量生产时，轮圈由卷板机卷成，再经产时，轮圈由卷板机卷成，再经手工电手工电弧焊弧焊焊接而成；而轮圈与辐板则用焊接而成；而轮圈与辐板则用COCO2 2气体保护焊气体保护焊焊接连为一体，焊接材料为焊接连为一体，焊接材料为焊丝焊丝H08MnH08Mn。1010焊接时普通都要对被焊区域进行保护，以防有害气体侵焊接时普通都要对被焊区域进行保护，以防有害气体侵入。手工电弧焊采取入。手工电弧焊采取熔渣熔渣保护；埋弧自动焊采取保护；埋弧自动焊采取焊剂焊剂 保护；氩弧焊保护办法是保护；氩弧焊保护办法是氩气氩气保护；而在钎焊过程中则利保护；而在钎焊过程中则利用用熔剂熔剂来进行保护来进行保护。图4-2 汽车车轮 第第4949页页二、简答题与应用题二、简答题与应用题1 1.降低焊接应力工艺办法有哪些？怎样消除焊接应力？降低焊接应力工艺办法有哪些？怎样消除焊接应力？1 1）降低焊接应力工艺办法：）降低焊接应力工艺办法：（1 1）合理选择焊接次序；（）合理选择焊接次序；（2 2）锤击或碾压焊缝；）锤击或碾压焊缝；（3 3）采取小能量、多层焊；（）采取小能量、多层焊；（4 4）焊前预热、焊后缓冷。）焊前预热、焊后缓冷。2 2）消除焊接应力：焊后去应力退火）消除焊接应力：焊后去应力退火第第5050页页 2.2.试分析焊接工人在焊接厚焊件时，为何有时用园试分析焊接工人在焊接厚焊件时，为何有时用园头小锤对处于红热状态焊缝进行敲击？头小锤对处于红热状态焊缝进行敲击？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，致使工件产生裂纹倾向较大。所以在焊接接应力较大，致使工件产生裂纹倾向较大。所以在焊接过程中，惯用园头小锤对处于红热状态焊缝进行敲击，过程中，惯用园头小锤对处于红热状态焊缝进行敲击，使其产生塑性变形，以减小应力，减小其产生裂纹倾向。使其产生塑性变形，以减小应力，减小其产生裂纹倾向。第第5151页页3.3.焊接热影响区宽窄对焊接接头性能有什么影响？怎样焊接热影响区宽窄对焊接接头性能有什么影响？怎样降低和消除焊接热影响区？降低和消除焊接热影响区？答：答：1 1）焊接接头包含焊缝和焊接热影响区。热影响区）焊接接头包含焊缝和焊接热影响区。热影响区宽窄对焊接接头质量起着决定性作用。热影响区越宽，宽窄对焊接接头质量起着决定性作用。热影响区越宽，焊接接头产生裂纹倾向越大，承载能力越差。焊接接头产生裂纹倾向越大，承载能力越差。2 2）减小和消除热影响区方法有：减小和消除热影响区方法有：小电流、快速焊接；小电流、快速焊接；采取先进焊接方法；采取先进焊接方法；焊前预热、焊后热处理（正火）焊前预热、焊后热处理（正火）第第5252页页4.4.钎焊与熔化焊相比，其焊接过程实质有什么不一样？钎焊与熔化焊相比，其焊接过程实质有什么不一样？钎焊时所用熔剂起什么作用？钎焊时所用熔剂起什么作用？答：答：1 1）熔焊是将被焊工件局部加热到熔化状态，彼此产生）熔焊是将被焊工件局部加热到熔化状态，彼此产生原子间结合形成共同接头，实现永久连接。而钎焊是用低熔原子间结合形成共同接头，实现永久连接。而钎焊是用低熔点金属做钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点而低于母点金属做钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点而低于母材熔点温度，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材熔点温度，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，冷却凝固后实现连接，其两被焊工件之间无原材相互扩散，冷却凝固后实现连接，其两被焊工件之间无原子间结合。子间结合。2 2）钎焊时所用熔剂作用：钎焊时所用熔剂作用：清理作用清理作用去除表面氧化皮去除表面氧化皮 降低表面张力降低表面张力改进液态钎料对焊件湿润性，增强毛细改进液态钎料对焊件湿润性，增强毛细管作用。管作用。保护作用保护作用第第5353页页5 5简述熔焊冶金过程特点及确保焊接质量办法。简述熔焊冶金过程特点及确保焊接质量办法。（1 1）熔焊冶金过程特点）熔焊冶金过程特点a.a.熔池金属温度高于普通冶金温度；熔池金属温度高于普通冶金温度；b.b.熔池金属冷却快，处于液态时间短；熔池金属冷却快，处于液态时间短；c.c.空气对焊缝影响严重。空气对焊缝影响严重。（2 2）确保焊接质量工艺办法）确保焊接质量工艺办法a.a.降低有害气体进入熔池；降低有害气体进入熔池；b.b.渗透合金元素；渗透合金元素；c.c.去除已进入熔池有害元素。去除已进入熔池有害元素。第第5454页页6.6.铝及铝合金、铜及铜合金等有色金属焊接主要问题是什铝及铝合金、铜及铜合金等有色金属焊接主要问题是什么？在生产中常采取哪些办法处理这些问题？么？在生产中常采取哪些办法处理这些问题？（1）铝及铝合金焊接特点：）铝及铝合金焊接特点：1 1）易氧化；）易氧化；2 2）易产生气孔；）易