金属工艺学作业题参考答案

第一篇金属材料导论P9：（1）：应力：试样单位横截面上的拉力，dF24。应变：试样单位长度上的伸长量，ll。（5）：b：抗拉强度，指金属材料在拉断之前所能承受的最大应力。s：屈服点，指拉伸试样产生屈服现象时的应力。2.0r：屈服点，对没有明显屈服现象的金属材料，工程上规定以试样产生0.2%塑性变形时的应力作为该材料的屈服点，用σr0.2表示。1：疲劳强度，金属材料在无数次循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力，当应力按正弦曲线对称循环时，疲劳强度以符号σ-1表示。：伸长率，衡量塑性的指标之一ak：冲击韧性，材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力，其值大小是试样缺口处单位截面积上所吸收的冲击功。HRC：洛氏硬度，以顶角为120度金刚石圆锥体为压头，在1500N载荷下硬度计的硬度标尺。HBS：布氏硬度，钢球压头测出的硬度值。HBW：布氏硬度，硬质合金球压头测出的硬度值。第二章铁碳合金P261.一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。2.随着温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，同素异晶转变；室温时，纯铁的晶格是体心立方晶格。1100摄氏度时是面心立方晶格。5.缓慢冷却条件下，45钢的结晶过程如下：1点以上：L;1-2点：L+A;2-3点：A;3-4点：A+F;室温时：P+FT10钢的结晶过程如下：1点以上：L;1-2点：L+A;2-3点：A;3-4点：A+FeCII室温时：P+Fe3CII第三章钢的热处理P32１.答：在此温度范围内加热，淬火后可获得细小的马氏体组织。这样的组织硬度高、耐磨性好，并且脆性相对较小。如果淬火加热的温度不足，因未能完全形成奥氏体，致使淬火后的组织除马氏体外，还残存有少量的铁素体，使钢的硬度不足。如果淬火温度过高，因奥氏体晶粒长大，淬火后的马氏体晶粒也粗大，会增加钢的脆性，致使工件产生裂纹、变形倾向。２.答：钢在淬火后淬火是为了消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时使钢获得所需的力学性能．①.低温回火的目的是降低淬火钢的内应力和脆性，但基本保持淬火所获得的高硬度（56~64HRC）和高的耐磨性。淬火后的低温回火主要用于工具钢的热处理。%10000lllk②.中温回火的目的是使钢获得高弹性，保持较高的硬度（35~50HRC）和一定的韧性。中温回火主要用于各种弹簧、发条、锻摸等。③.高温回火的热处理合称为调质处理，调质处理广泛用于承受疲劳载荷的中碳钢重要件，其硬度为20~35HRC。调质处理的钢可获得强度及韧性都很好的综合力学性能。汽车发动机缸盖螺钉采用高温回火，因为高温回火广泛用于承受载荷的中碳钢重要零件，并可获得较好的综合力学性能，故使用高温回火来处理．第二篇铸造（1）砂型铸造的关键技术包括：1．造型方法的选择。2．浇注位置和分型面的选择。3.工艺参数的选择。（2）铸件浇注位置选择应遵循以下原则：1.铸件的重要加工面应朝下。2.铸件的大平面应朝下。3.为防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置。4.对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸型的上部或侧面，以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现自下而上的定向凝固。铸型分型面的选择原则：1.应使造型工艺简化。2.应尽量使铸件全部或大部置于同一砂箱，以保证铸件的精度。3.为便于造型，下芯，合箱和检验铸件的壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。但型腔也不宜过深，并尽量避免使用吊芯和大的吊砂。（3）型芯通常用于形成铸件的内腔，有时还可用它来简化铸件的外形，以制出妨碍起模的凸台，凹槽等。芯头起定位，支撑，排气的作用。(4)特点应用金属型铸造可“一型多铸”，便于实现机械化和自动化，可大大提高生产率，精度，表面质量力学性能也显著提高，但制造成本高，生产周期长，工艺要求严格，铸件的形状和尺寸还有一定的限制。主要用于铜，铝合金铸件的大批量生产。如：铝活塞，气缸盖等。熔模铸造1.铸件精密，型腔表面极为光滑，铸件的精度和表面质量均优2.能用于生产高熔点的黑色金属铸件3.生产批量不受限制，可用于单件，成批，大量生产4.但原材料价格昂贵，工艺过程复杂生产成本高，铸件成本高。最适合于高熔点合金精密铸件的成批生产，主要用于形状复杂难以切削加工的小零件。压力铸造1.精度及表面质量较其他铸造方法均高2.可压铸形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔，螺纹，齿轮等3.铸件的强度和硬度都较高4.生产率较其它铸造方法均高5.但设备投资大，制造压型费用高，周期长。型腔内气体很难排除，后壁处的收缩很难补缩，致使铸件内部常有气孔和缩松。热处理加热时孔内气体膨胀将导致铸件表面起泡，所以压铸件不能用热处理方法来提高性能。广泛应用在汽车，拖拉机，航空，兵仪，仪表，电器，计算机，轻纺机械，日用品等制造业。如箱体，汽缸体等。实型铸造1.铸造没有分型面，省去起模和修型工序，便于制出凸台，法兰，肋条，吊钩，等在普通砂铸造中需要活块的结构，从而可简化造型工艺，降低劳动强度。2.加大了铸件结构的自由度，简化了铸件结构和工设计。3.铸件尺寸精度优于普通砂型铸造，铸件无飞翅，减轻了铸件清理工作量。适用范围较广，几乎不受铸造合金，铸件大小及生产批量限制，尤其适用于形状复杂件。（5）下列零件在大批量生产是最宜采用的方法：1.汽轮机叶片：熔模铸造2.铝活塞：金属型铸造3.柴油机缸套：离心铸造4.车床床身：砂型铸造第三篇锻造部分1.简述自由锻造的成型特点及其基本工序。答：自由锻造的成型特点是：生产所用工具简单，具有较大的通用性，应用范围较为广泛，是生产大型和特大型锻件的唯一成型方法，锻件精度低。其基本工序为：镦粗拔长冲孔弯曲扭转错移切割。2.简述模膛锻造的成型特点及其基本工序。答：模膛锻造的成型特点是：所生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构可以较复杂，而且生产率高。其基本工序为：长轴类：制坯—预锻—终锻短轴类：镦粗—预锻—终锻3．106图3-26是齿轮坯模锻件图，就图说明模膛锻造的工艺设计内容及分模面的选择原则。答：模膛锻造的工艺设计内容是：（1）绘制锻件图（主要内容有确定机械加工余量、敷料、公差；分模面的选择；设计模锻斜度；设计模锻圆角；确定冲孔连皮）（2）坯料重量和尺寸的确定（3）锻造工序（工步）的确定分模面的选择原则是：（1）应保证模锻件能从模膛中取出来，一般应选在模锻件的最大截面处,如图中的a—a面就不符合此要求（2）按选定的分模面制成锻模后，应使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致,如图中的c—c面就不符合此原则（3）分模面应选在能使模膛深度最浅的位置上，如图中的b—b面就不适合作分模面（4）选定的分模面应使零件上所加的敷料最少，如图中的b—b面就不适宜作分模面（5）分模面最好是一个平面。4.简述冲压成型的基本工序。当对坯料进行圆筒形拉深时，需要合理控制材料的变形程度。试问：何谓拉深系数？其数值大小应如何控制？答：冲压成型的基本工序有分离工序和变形工序两大类。拉深系数是指拉深件直径与坯料直径的比值，其数值大小一般情况下不应小于0.5—0.8（坯料塑性差取上限，坯料塑性好取下限）。需多次拉深时，后一道的拉深系数比前一道的拉深系数大，在一两次拉深后，应安排工序间的退火处理第四篇焊接部分1.焊接电弧是怎样一种物理现象？电弧各区的温度有多高？温度高对焊接质量会带来什么后果？答：焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间的放电现象，即在局部气体介质中有大量电子流通过的导电现象。阳极区温度约为2600K中心区约为6000～8000K。2.何谓焊接热影响区？各区段对焊接头性能有何影响？答：焊接热影响区是只焊缝两侧金属因焊接热作用而发生组织何性能变化的区域。1）熔合区焊缝与母材交界区，局部熔化组织：铸造组织+受热长大的粗晶。晶粒大小不均，化学成分不均性能；接头中性能最差。2）过热区：温度远高于相变温度，晶粒产生急剧长大。过热组织。性能：塑性韧性下降。接头中性能较差3）正火区：组织：发生重结晶，晶粒细化，正火组织性能：其力学性能优于母材4）部分相变区：组织：部分相变（F、P）晶粒不均（部分F和P重结晶成为较细晶粒，未转变的F长大）力学性能比正火区稍差。3.产生焊接应力与变形的原因时什么？如何减小或消除焊接应力？如何预防和消除焊接变形？答：金属材料具有热胀冷缩的基本属性。由于焊件在焊接过程中是局部受热且各部分材料冷却速度不同，因而导致焊件各部分材料产生不同程度的变形，引起了应力。焊接时局部加热是焊件产生应力与变形的根本原因。减小焊接应力的工艺措：（1）选择合理的焊接顺序；设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。（2）预热法即在焊前将工件预热到350～400℃，然后再进行焊接。预热可使焊接金属和周围金属的温差减小，焊后又比较均匀地同时缓慢冷却收缩，因此，可显著减小焊接应力，也可同时减小焊接变形。（3）焊后退火处理这也是最常用的、最有效的消除焊接应力的一种方法。整体退火处理一般可消除80%～90%的焊接应力。防止与减小焊接变形的工艺措施（1）反变形法用试验或计算方法，预先确定焊后可能发生变形的大小和方向，在焊前将工件安置在与变形相反的位置上，以抵消焊后所发生的变形。（2）加余量法根据经验，在焊件下料时加一定余量，通常为工件尺寸的0.1%～0.2%，以补充焊后的收缩，特别是横向收缩。（3）刚性夹持法焊前将焊件固定夹紧，焊后变形即可大大缩小。但刚性夹持法只适用于塑性较好的低碳钢结构，对淬硬性较大的钢材及铸铁不能使用，以免焊后产生裂纹。（4）选择合理的焊接顺序如果在构件的对称两侧都有焊缝，应设法使两侧焊缝的收缩互相抵消或减弱。（5）机械矫正或火焰矫正来矫正焊接变形下册切削加工27P⑷答：⑴较高的硬度。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一般在60HRC以上。⑵足够的强度和韧度，以承受切削力、冲击、和振动。⑶较好的耐磨性，以抵抗切削过程中的磨损，维持一定的切削时间。⑷较高的耐热性，以便在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。⑸较好的工艺性，以便于制造各种刀具。工艺性包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。27P⑾答：刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具耐用度，以T表示。粗加工时，多以切削时间（min）表示刀具耐用度。精加工时，常以走刀次数或加工零件个数表示刀具的耐用度。