金属工艺学试卷 2-A卷评分标准.doc

金属工艺学课程考试试卷-2（A卷）答案与评分标准题 号一二三四五总 分分 值2010203020100一、 填空题（3小题，共20个空，每空1分，共20分）1、铸造成形工艺依铸型材料、造型工艺和浇注方式不同，可分为 砂型 铸造和 特种 铸造两大类；这两大类铸造成形方法在铸件品质、生产效率方面表现为类 优 于类，在生产成本方面表现为：类 低 于类。2、一种金属材料如果既有较高的 塑性 ，又有较小的 变形抗力 ，那它就具有良好的锻造性；金属的锻造性取决于材料的 化学成分 、 内部组织 等内因和 变形温度 、 变形速度 、 应力状态 等外因；对于锻造性较差的金属，应尽量在 三向压应力 下变形，以免产生裂纹。3、金属材料的焊接性，是指被焊金属在采用一定的焊接 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。焊接性包括两个方面：一是 工艺 焊接性，主要指焊接接头产生工艺 缺陷的倾向，尤其是出现各种 裂纹 的可能性；二是使用焊接性，主要指焊接接头在使用中的 可靠性 ，包括焊接接头的 力学 性能及其它特殊性能（如耐热、耐蚀性能等）。二、判断正误（5小题，每题2分，共10分，请在正确的题号前括号内打，在错误的题号前括号内打）（）1、浇注温度对合金的流动性影响很大，为保证液态合金有足够的充型能力，浇注温度应尽可能高。（）2、冷铁不仅可以加速铸件局部的冷却，控制铸件的凝固方向，而且具有补缩作用。（）3、加工硬化是一种不稳定现象，具有自发回复到稳定状态的倾向，在室温下也容易实现。（）4、焊接接头的断裂往往出现在热影响区，而不在焊缝区，因此必须对焊接热影响区进行有效控制。（）5、切削刀具的磨损是机械的、热的和化学的三种作用的综合结果。三、解释并比较下列各组名词（2小题，每小题10分，共20分）1、砂型铸造与壳型铸造（1）砂型铸造是用模样和型砂制造铸型，将液态金属浇入铸型，经冷却凝固、清理后获得一定形状和性能铸件的成形工艺；（3分）（2）通过金属熔炼、薄壳造型（用酚醛树脂砂制成薄壳砂型或型芯）、充型、冷凝、脱模清理等工序获得具有一定形状、尺寸、力学性能的铸件的成形工艺，称为壳型铸造；（3分）（3）因砂型铸造中的砂型直接承受液态金属作用的只是表面很薄一层砂壳，其余的砂层只起支撑这层薄壳的作用，由此引发了壳型铸造的出现。壳型铸造与砂型铸造相比具有如下优点：无需砂箱；壳型及壳芯不仅强度高、质量轻、易搬运，而且可长期存放；壳型及壳芯透气性好，可用细原砂得到表面光洁的铸件。（4分）2、加工精度与加工误差（1）加工精度是指零件经机械加工后，其几何参数（尺寸、形状、表面相互质量）的实际值与理论值的符合程度；（3分）（2）加工误差指零件经机械加工后，其几何参数（尺寸、形状、表面相互质量）的实际值与理想值之差；（3分）（3）加工精度与加工误差的关系：加工误差愈小，加工精度愈高；生产中所谓保证和提高工件的加工精度，就是指控制和减少加工误差。（4分）四、简答题（3小题，每题10分，共30分）1、影响合金充型能力的因素主要有哪些？答案要点与评分细则： 影响合金充型能力的因素很多，凡影响液态合金在铸型中的流动时间和流动速度的因素，都能影响其充型能力，其中主要的有：合金的流动性、浇注条件和铸型的填充条件。（2分）（1）合金的流动性：是指合金本身在液态下的流动能力。（2分）合金的流动性好，填充铸型的能力强，易于铸出轮廓清晰的薄壁复杂铸件，利于液态合金中气体和熔渣上浮与排除，有助于对凝固过程中所产生的收缩进行补缩；合金的流动性差，填充铸型的能力也差，铸件容易产生缺陷。（2浇注条件：包括浇注温度、浇注压力等。（3分） 浇注温度对合金的流动性影响很显著：浇注温度较高的金属液粘度较低，过热度较高，蓄热较多，保持液态的时间较长，故流动性较好。但浇注温度过高，会导致金属的收缩增大，吸气增多，氧化严重，使铸件产生缩孔、缩松、气孔和粘砂等缺陷。一般情况下，保证液态合金有足够充型能力的前提下，浇注温度应尽可能低。 增大浇注压力可改善金属的流动性，如生产中常采用增加直浇道高度的方法或采用压力铸造、离心铸造工艺来增大浇注压力，提高金属的流动性。（3）铸型填充条件：包括铸型导热能力、铸型的阻力等。（3分） 铸型导热能力：在金属型铸造中，金属型导热能力强，合金的流动性容易降低。而在干砂型铸造中，特别是在加热状态的砂型中，合金的流动性将显著提高。 铸型的阻力：铸型型腔狭窄、复杂或铸型材料的发气量大，型腔内气体就多，如果铸型排气不畅，会造成铸型内气体反压力增大，铸型对金属液流动的阻力增大，从而降低合金的流动性。2、结合下图所示低碳钢焊接热影响区组织变化图，简述熔焊焊接接头热影响区的组织和性能。答案要点与评分细则：熔焊焊接接头热影响区中不同点的最高加热温度不同，其组织与性能变化也不同。就图示低碳钢焊接热影响区而言，可分为以下四个区：（1）熔合区：加热温度处于固相线和液相线之间，是焊缝和母材金属的交界区。焊接过程中部分金属熔化，而部分未熔化，冷却后熔化金属成为铸态组织，未熔化金属因温度过高而形成粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接热影响区中性能较差的部位。尽管区域很窄，但在很大程度上决定着焊接接头的性能。（2分）（2）过热区：加热温度处于1100和固相线之间，该区域易产生过热组织，晶粒粗大，塑性差，是热影响区中性能最差的部位，易在此区域生产裂纹。（2分）（3）正火区：加热温度处于AC31100之间，该区域相当于受到正火处理的区域，此温度下金属因发生重结晶加热形成细小的奥氏体组织，冷却后获得 细而均匀的铁素体和珠光体组织。因此，该区域的力学性能优于母材。（2分）（4）部分相变区：加热温度处于AC1AC3之间，受热影响，珠光体和部分铁素体转变成细晶粒奥氏体，而另一部分铁素体因温度太低来不及转变而长大变粗，从而导致该区域组织不均匀，致使其力学性能比母材差。（2分）显然，焊接热影响区是影响焊接接头性能的关键部位。焊接接头的断裂往往不是出现在焊缝区，而是出现在接头的热影响区，尤其多发生在熔合区和过热区，因此必须对焊接热影响区进行有效控制。（2分）3、简述机械加工表面质量对零件使用性能的影响。答案要点与评分细则： 机械加工表面质量对零件使用性能的影响主要表现在以下五个方面：（1）对摩擦磨损的影响：表面越粗糙，摩擦越大，磨损也越大；（1分）（2）对零件工作温度的影响：表面粗糙度小的表面，使动配合运动的灵活性提高，工作表面的接触刚度也高，故可提高零件的工作精度，减少发热和功率损失；已加工表面如果存在过大的残余应力，会使零件的工作精度下降。（2分）（3）对零件配合性质的影响：对于间隙配合，加工表面越粗糙，磨损越大，使配合间隙很快增大，从而改变原有的配合性质，降低配合精度；对于过盈配合，由于轴在压入孔时，表面粗糙度的部分凸峰被挤平，而使实际过盈量减小，降低了连接强度，影响配合的可靠性。因此，配合要求较高的表面，相应地需要具有较小的表面粗糙度。（3分）（4）对零件疲劳强度的影响：表面粗糙度大的表面，在交变载荷的作用下易产生疲劳裂纹而加速疲劳破坏；小的表面粗糙度，可提高零件的疲劳强度；适度的加工硬化，可缓和已有裂纹的扩展，有利于提高疲劳强度。（2分）（5）对抗腐蚀性能的影响：加工表面越粗糙，电化腐蚀的可能性越大；加工表面的冷作硬化和残余应力，会导致应力腐蚀。因此，减小表面粗糙度，控制表面的加工硬化和残余应力，可以提高零件的抗腐蚀性能。（2分）五、分析计算题（2小题，每题10分，共20分）1、下图为凹凸模间隙大小对板料冲裁断面品质影响的三种情形。根据图中（a）、（b）、（c）所示冲裁断面品质，给相应凹凸模间隙定性（间隙过小、间隙过大、间隙合理），并简要说明凸、凹模间隙大小与模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力等的关系。（A） （B） （C）（间隙对冲裁断面的影响）答案要点及评分细则：（1）、A图中凸模刃口处裂纹相对于凹模刃口裂纹向外错开，两裂纹之间的材料随着冲裁的进行发生二次剪切，在断面上形成第二光亮带，是典型的凹凸模间隙过小情形；（2分） B图中凸模刃口处裂纹相对于凹模刃口裂纹向内错开，断面光亮带窄小，而圆角带与锥度宽大，是典型的凹凸模间隙过大情形；（2分）C图中上、下裂纹重合为一线，圆角带、断裂带和锥度均很小，光亮带约占板料厚度的1/2，属间隙合理情形。（2分）（2）凸、凹模间隙大小不仅严重影响冲裁件的断面品质与尺寸精度，而且影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力。（1分）凸、凹模间隙过小，不仅会增大冲裁力、卸料力和推件力，还会加剧凸、凹模的磨损，缩短模具寿命；（1分）凸、凹模间隙过大，推件力与卸料力减小，甚至为零，材料对凸、凹模的摩擦作用大大减弱，所以模具寿命延长；（1分）凸、凹模间隙合理时，冲裁力、卸料力和推件力适中，模具具有足够长的寿命。（1分）2、图示肩轴加工程序如下： 车端面A； 车端面B，保证端面A和端面B之间的距离L2=84.50.1； 车端面C，保证总长L=110-0.2； 磨端面B，保证端面B与端面C之间的距离L1=25-0.15。试校核磨端面B的余量。解题要点及评分细则：（工艺尺寸链图3分；3步计算每步2分，共6分；结论1分。）在上图所示肩轴轴向尺寸的工艺尺寸链中，因余量Z是在加工中间接获得的，所以是尺寸链的封闭环。按尺寸；链的计算公式，则有：Z=L3（L1+L2）=110（25+84.5）=0.5（mm）Zmax =L3max（L1min+L2min）=110（250.15）（84.50.1）=0.75（mm）Zmin =L3mix（L1max+L2max）=（110-0.2）（250）（84.5+0.1）= 0.2（mm）由于Zmax=0.75，Zmin =0.2，所以磨端面B的磨削余量合适。6金属工艺学课程考试试卷2-（A卷）答案与评分标准