河北工程大学材料成型理论基础练习题第2章

第2章凝固温度场一、填空题1、铸件的凝固方式可以分为逐层凝固、体积凝固和中间凝固三种不同形式，影响合金凝固方式的两个主要因素是:合金凝固温度区间和温度梯度。2、合金的凝固温度区间越大，液态合金充型过程中流动性越差，铸件越容易呈体积（或糊状）凝固方式，形成缩松凝固缺陷倾向越大，凝固热裂纹倾向越大。3、“平方根定律”公式为22K，写出公式中三个符号所代表的含义τ：凝固时间、ζ：凝固层厚度、K:凝固系数4、采用相同的焊接规范在不同厚度的试板表面堆焊，随着板厚的增加，焊件的最高加热温度降低，熔池的体积减小，冷却速度加快。5、当电弧功率一定时，增大焊接速度，相同温度等温线椭圆所包围的范围显著减小，椭圆的长轴被拉长；当焊接速度一定时，增大电弧功率，相同等温线椭圆所包围的面积增大，而椭圆的形态变化不大。二、选择题，下面各题的选项中，哪一个是错误的：21、在推导半无限大平板铸件凝固过程温度场的求解方程时进行了如下简化：（1）热量沿着铸件与铸型的接触界面的法线方向一维热传导；（2）铸件与铸型内部的温度始终为均温；（3）不考虑凝固过程中结晶潜热的释放；（4）不考虑铸件与铸型界面热阻。2、使用半无限大平板铸件凝固过程温度场的求解方程时：1（1）铸件一侧的温度梯度始终高于铸型中的温度梯度；（2）铸件与铸型的蓄热系数始终不变；（3）铸件与铸型的接触界面的温度始终不变；（4）铸件向铸型一侧的散热速率逐渐降低。3、对于无限大平板铸件的凝固时间计算：1（1）没考虑铸件与铸型接触界面的热阻；（2）考虑了铸件凝固潜热的释放；（3）凝固时间是指从浇注开始至铸件凝固完毕所需要的时间；（4）凝固层厚度取铸件板厚的一半。三、简答题1、比较同样体积大小的球状、块状、板状及杆状铸件凝固时间的长短。解：一般在体积相同的情况下上述物体的表面积大小依次为：A球A块A板A杆根据KR与11AVR，所以凝固时间依次为：t球t块t板t杆。2、右图为一灰铸铁底座铸件的断面形状，其厚度为30mm，利用“模数法”分析砂型铸造时底座的最后凝固部位，并估计凝固终了时间.解：将底座分割成A、B、C、D四类规则几何体（见右下图）查表2-3得：K=0.72(mincm/)对A有：RA=VA／AA=1.23cmA=RA²／KA²=2.9min对B有:RB=VB／AB=1.33cmB=RB²／KB²=3.4min对C有：RC=VC／AC=1.2cmC=RC²／KC²=2.57min1000160160600120对D有：RD=VD／AD=1.26cmD=RD²／KD²=3.06min因此最后凝固部位为底座中肋B处，凝固终了时间为3.4分钟。3、写出平方根定律和折算厚度法则的公式，并解释两个公式的差别。答：1）平方根定律：22K即K；折算厚度法则：KR2）代表铸件凝固层厚度，适应薄板类铸件；SVR为折算厚度,可适用各种形状的铸件。4、影响铸件凝固方式的因素是什么？凝固方式与铸造性能和铸件质量之间有什么关系？答：1)影响铸件凝固方式的因素:结晶温度范围和温度梯度；2)a逐层凝固：集中缩孔大，易补缩，铸件较致密；热裂倾向小；流动性好。所以，铸件质量好。b体积凝固：不易补缩，易形成缩孔；流动性差；热裂倾向大；铸件不致密，性能较差。c中间凝固：介于以上两者之间5、对于低碳钢薄板，采用钨极氩弧焊较容易实现单面焊双面成形（背面均匀焊透）。采用相同规范去焊同样厚度的铝板会出现什么后果？为什么？答：（1）会出现焊不透。原因：铝合金的散热能力强，需要更大的焊接线能量才能焊透；（2）会出现外观成形不良。原因：铝合金表面易生成熔点高的氧化膜，钨极氩弧焊时需要利用交流电弧的阴极清理作用破碎坡口表面的氧化膜，而低碳钢的钨极氩弧焊一般采用直流电源。6、对于板状对接单面焊焊缝，当焊接规范一定时，经常在起弧部位附近存在一定长度的未焊透，分析其产生原因并提出相应工艺解决方案。答：（1）产生原因：在焊接起始端，准稳态的温度场尚未形成，周围焊件的温度较低，电弧热不足以将焊件熔透，因此会出现一定长度的未焊透。（2）解决办法：焊接起始段时焊接速度慢一些，对焊件进行充分预热，或起弧时采用较大的焊接电流，待焊件熔透后再恢复到正常焊接规范。生产中还常在焊件起始端固定一个引弧板，在引弧板上引燃电弧并进行过渡段焊接，之后再转移到焊件上正常焊接。7、对于低碳钢薄板，采用钨极氩弧焊较容易实现单面焊双面成形（背面均匀焊透）。采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板或铝板会出现什么后果？为什么？解：采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板可能会出现烧穿，这是因为不锈钢材料的导热性能比低碳钢差，电弧热无法及时散开的缘故；相反，采用同样焊接规范去焊同样厚度的铝板可能会出现焊不透，这是因为铝材的导热能力优于低碳钢的缘故。1000160160600120AAAABBCCCCDDD