《金属工艺学》复习资料

1金属工艺学各章知识点第7章铸造成形二、基本内容1、铸造成形工艺基础1）合金的流动性和充型能力：流动性好的合金，充型能力强，易获得形状完整、尺寸准确、轮廓清晰、壁薄和形状复杂的铸件。灰铸铁流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，铸钢最差。2）合金的收缩：液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的主要原因，固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的的主要原因。1、铸造成形方法1）砂型铸造：各种手工造型方法的特点和应用，见书中表7-1。铸件常见的缺陷的特征及产生原因，见书中表7-22）特种铸造：熔模铸造的工艺过程：制母模→压型→制蜡模→制壳→焙烧→浇注→清理。熔模铸造的特点：铸件的尺寸精度及表面质量高，减少切削、节约材料，适于铸熔点高、难切削加工材料。3、铸件结构工艺性1）砂型铸造对铸件结构设计的要求：减少和简化分型面；外形力求简单对称；有结构斜度；有利于节省型芯及型芯的定位、固定、排气和清理。2）合金铸造性能对铸件结构设计的要求：铸件壁厚要合理、壁厚应均匀、有铸造圆角和过渡连接、尽量避免过大平面。四、习题一、填空题1、合金的铸造性能主要是指（）、（）、（）、（）。2、合金的收缩过程分为（）、（）、（）三个阶段。3、铸件产生缩孔和缩松的主要原因是（）收缩和（）收缩。4、铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因是（）收缩。二、判断题1、机器造型不能进行三箱造型。（）2、铸造造型时，模样的尺寸和铸件的尺寸一样大。（）三、选择题1、下列铸造合金中，铸造性能最好的是（），铸造性能最差的是（）。A铸钢B铸铁C铸铜2、下列铸件大批量生产时，采用什么方法铸造为宜？车床床身（）、汽轮机叶片（）、铸铁水管（）。A砂型铸造B熔模铸造C离心铸造四、简答题1、砂型铸造工艺对铸件结构设计有哪些要求？2、合金铸造性能对铸件结构设计有哪些要求？3、下图中砂型铸造铸件结构工艺性不好，说明原因，画出正确图形。第8章锻压成形二、基本内容1、锻压成形基础知识1）塑性变形对金属性能的影响：随着变形程度的增加，强度和硬度提高而塑性和韧性下降的现象称为冷变形强化。通过再结晶退火，可消除冷变形强化。22）锻造流线及锻造比：锻造流线是金属的性能呈各项异性：沿着流线方向拉伸时，有较高的抗拉强度；沿着流线垂直方向剪切时，有较高的抗剪强度。锻造比愈大，热变形程度愈大，金属性能改善愈明显，锻造线愈明显。3）合金的锻造性能：内在因素：对钢来讲，含碳量愈低，锻造性能愈好，合金元素与多，锻造性能愈差，含硫量和含磷量愈多，锻造性能愈差。2、自由锻1）自由锻的基本工序：包括：敦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转等。2）自由锻工艺规程的制定：包括：绘制锻件图、计算坯料质量及尺寸、选择锻造工序。3）自由锻锻件结构工艺性要求：避免锥面和斜面；避免加强肋、工字形、椭圆和复杂截面；避免非平面交接结构。3、模锻1）模锻的优点：与自由锻相比，断件的尺寸和精度比较高，加工余量少，节约工时与材料；锻造流线分布合理，生产率高。2）锤上模锻：锻模：分为模锻模膛和制坯模膛。模锻模膛包括终锻模膛和预锻模膛；制坯模膛包括拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛和切断模膛。模锻工艺规程：包括绘制模锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步、选择设备和安排修整工序。绘制模锻件图注意分型面、加工余量、模锻斜度、模锻圆角和冲孔连皮等。常用修整工序有切边、冲孔、精压等。模锻件结构设计：要有合理的分模面、模锻斜度和圆角半径；配合表面要留有加工余量，非配合表面可不留加工余量；避免截面相差过大，薄壁、高筋、凸起等结构；避免深孔和多孔结构；减少余块，简化模锻工艺。4、板料冲压1）冲压工序：板料冲压工序:分为分离工序和变形工序。分离工序包括落料、冲孔、修整、剪切。变形工序包括弯曲、拉伸、翻边、成形等。2）冲模：按组合方式分为单工序模、级进模、组合模三种。四、习题一、填空题1、当沿着锻造流线方向拉伸时，有（）抗拉强度；当沿着垂直锻造流线方向剪切时，有（）抗剪强度。2、自由锻的工序可分为（）工序、（）工序、（）工序三大类。3、模锻按使用设备不同，可分为（）模锻、（）模锻、（）模锻三种。4、板料冲压工序可分为（）工序，（）工序两大类。二、判断题1、金属冷塑性变形后，强度和硬度下降，而塑性和韧性提高。（）2、铁在400ºС时的加工属于热加工。（）3、对于钢来讲，含硫量和含磷量愈多，则锻造性能愈好。（）三、选择题1、下列材料中，（）的锻造性能最好，（）的锻造性能最差。A铸铁B低碳钢C合金钢2、板料冲裁时，被分离的部分成为成品或坯料，称为（）；被分离的部分成为废料，称为（）。A冲裁B落料C冲孔四、名词解释热变形冷变形3五、简答题1、什么叫冷变形强化？2、以圆钢为坯料，自由锻制带孔圆环形、圆筒形锻件，其锻造工序有何异同？3、下图中自由锻锻件结构工艺性不好，说明原因，画出正确图形。第9章焊接与胶接成形二、学习内容1、焊接的实质、焊接方法的分类和特点1）焊接的实质：焊件接头通过加热或加压，或并用，使焊件达到原子间结合的工艺方法。2）焊接方法的分类：按焊接过程特点可分为熔焊、压焊、钎焊三大类。3）焊接的特点：优点有连接性能好，密封性能好，省工料，成本低，可简化工艺等。不足之处有不能拆卸，更换修理不方便，接头组织性能变差，存在焊接应力及缺陷，易产生变形等。2、焊接接头1）焊接接头的组织和性能：焊接接头有焊缝、熔合区、热影响区组成。焊缝的组织是柱状晶体的铸造组织，由于合金化的作用，性能不低于母材。熔合区的组织是粗大晶粒的铸态组织，性能是焊接接头中最差的区域之一。热影响区分为过热区、正火区和部分相变区。过热区的组织是粗大晶粒的过热组织，性能是热影响区中最差的部位；正火区的组织是细小晶粒的均匀组织，性能优于母材；部分相变区的组织是晶粒大小不均匀的组织，性能稍差于母材。2）焊接应力和变形：产生原因：由于焊件在焊接时是不均匀的局部加热和冷却，造成焊件的热胀冷却速度和组织变化先后不一致，从而导致焊接应力和变形的产生，影响焊件质量。焊接变形的基本形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。预防变形的工艺措施：反变形法、刚性固定法、合理安排焊接顺序、焊前预热，焊后处理。焊接变形的矫正措施：机械矫正法、火焰矫正法。2、常用焊接方法1）手工电弧焊：特点与应用：具有设备简单、操作灵活、对接头要求不高、焊接条件和位置不限、成本低、应用广泛，但有强烈的弧光和烟尘、劳动条件差、效率低、对工人技术水平要求高，焊接质量不稳定。一般用于单件小批生产中焊接碳素钢、低合金结构钢、不锈钢及铸铁补焊。焊条：由焊芯和药皮组成，焊芯起导电和填充金属作用，药皮起保护、冶金作用。焊条按溶渣的化学性质分为酸性焊条和碱性焊条，按用途分为十一大类。焊接一般碳素结构钢、低合金结构钢结构，选用强度等级相同的焊条，焊接特殊性能钢结构，选用成分相同或相近的焊条，焊接承受动载、交变载荷、冲击载荷的结构，选用碱性焊条，焊接承受静载的结构，选用酸性焊条。2）气体保护焊：氩弧焊特点及应用：氩弧焊具有保护效果好、焊缝成形美观、焊缝质量优良、明弧焊接易于观察、温度容易控制、焊接变形小、易于实现自动焊接、氩气较贵，成本高。氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢。CO2焊特点及应用：CO2焊具有保护效果好、焊缝质量较好、但成形较差、明弧焊接易于观察、焊接变4形小、易于实现全位焊接、CO2气便宜，成本低。CO2焊适用于焊接低碳钢和强度级别不高的普通低合金结构钢，主要焊接薄板。3）电阻焊：电阻焊通常分为点焊、缝焊、对焊三种。其特点是：焊接变形小、劳动条件好、操作方便、易于实现自动化，在自动化生产线上应用较多，但设备投资大、耗电多、接头形式和工件厚度受到一定限制。点焊主要用于4mm以下薄板冲压壳体结构及钢筋焊接，尤其是汽车和飞机制造。缝焊只适合于3mm以下薄板结构焊接，如易拉罐、油箱、烟道等。对焊主要用于杆状零件对接，如刀具、管子、钢筋等。4）钎焊：钎焊按钎料熔点分为软钎焊和硬钎焊，钎料熔点在450ºС以下的钎焊叫软钎焊，钎料熔点在450ºС以上的钎焊叫硬钎焊。钎焊具有焊接变形小、焊件尺寸精确、可以焊接异种材料和特殊结构、可一次焊成整体结构、生产率高、易于实现自动化。主要用于精密仪表、电器零部件、异种金属结构、复杂薄板结构及硬质合金刀具。4、常用金属材料的焊接1）金属材料的焊接性的评定：碳当量法：CE=C+Mn/6+(Ni+Cr)/15+(Cr+Mo+V)/5(%)。碳当量越大，焊接性越差。CE0.4%时，焊接性良好；CE=0.4-0.6%时，焊接性较差；CE0.6%时，焊接性差。2)碳素结构钢、低合金高强度结构钢的焊接：低碳钢的焊接:没有淬硬倾向，冷裂倾向小，，焊接性良好，焊前不需要预热。手工电弧焊一般选用E4303(结422)和E4315(结427)焊条。中碳钢的焊接:淬硬倾向和冷裂倾向较大，焊前必需预热。手工电弧焊一般选用E5015(结507)焊条。低合金高强度结构钢的焊接：淬硬倾向和冷裂倾向较小，焊接性较好，强度级别低的焊前不需要预热，强度级别高的焊前需要预热。手工电弧焊一般按同强度级别选用焊条。5、焊接结构工艺性1）焊接接头设计：接头形式有对接、搭接、角接、T形接四种。薄板焊接有各种卷边接头形式。2）焊缝布置：焊缝布置尽可能分散、应避开应力集中部位、布置应尽可能对称、应便于操作、应尽量减少焊缝长度和数量、应尽量避开机械加工表面。3）坡口形式设计：电弧焊常用的基本坡口形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口等四种。四、习题一、填空题1、焊接的实质是被连接的焊件形成（）间的结合。2、按焊接过程特点，可将焊接分为（）、（）、（）三种焊接方法。3、焊接接头中性能最差的部位是（）区和（）区。4、酸性焊条常应用于（）焊接结构；碱性焊条常应用于（）焊接结构。二、判断题1、钢中的碳和合金元素对钢的焊接性的影响是不同的，合金元素的影响最大。（）2、焊接热裂纹的产生主要跟硫、磷等杂质太多有关。（）3、焊接冷裂纹的产生主要跟含氢量的多少有关。（）三、选择题1、下列材料中，（）的焊接性能最好，（）的焊接性能最差。。A20BT10AC452、在手工电弧焊中，低碳钢的焊接一般选用（）焊条，中碳钢的焊接一般选用（）焊条。AH08ABE4315(结427)CE5015(结507)3、低碳钢焊前一般（）预热，低温焊厚板时（）预热；中碳钢焊前（）预热。A需要B不需要C必须四、名词解释:碳当量五、简答题1、焊芯的作用是什么？其化学成分有何特点？2、焊条药皮有哪些作用？53、下图中手工电弧焊焊件结构工艺性不好，说明原因，画出正确图形。第10章机械零件材料及毛坯的选择二、基本内容1、机械零件的失效1）：零件失效的主要形式：过量变形失效、断裂失效、表面损伤失效、裂纹失效。2）零件失效的原因：结构设计不合理、材料选取不当、加工工艺问题、适用维护不当。2、机械零件材料选择的一般原则在满足使用性能要求的前提下，尽量选用工艺性能和经济性良好的材料。3、典型零件选材及工艺路线1）齿轮类零件选材及工艺路线：常用齿轮材料：重要用途中载齿轮用中碳钢或中碳合金钢锻制；高速耐冲击重载齿轮用低碳钢或低碳合金钢锻制；低速无冲击轻载精度底齿轮用铸铁制造；直径大形状复杂齿轮用铸钢制造。汽车、拖拉机齿轮选材及工艺路线：材料20CrMnTi；工艺路线为：下料→锻造→正火→切削加工→渗碳（孔防渗）淬火、低温回火→喷丸→校正花键孔→精磨齿机床齿轮选材及工艺路线：材料40Cr或45；工艺路线为：下料→锻造→正火→粗切削加工→调质→半精加工→高频淬火、低温回火→磨削2）轴类零件选材及工艺路线：常用材料：重要用途轴一般用中碳钢或中碳合金钢锻制；高速大功率内燃机曲轴用合金调质钢锻制；中、小型内燃机曲轴用球墨铸铁或45刚。机床主轴选材及工艺路线：材料40Cr或45；工艺路线为：下料→锻造→正火→粗切削加工→调质→半精加工（花键除外）→局部淬火、回火（锥孔及外锥体）→粗磨（外圆、外锥体、锥空）→铣花键→花键高频淬火、回火→精磨削球墨铸铁曲轴工艺路线：铸造→高温正火→高温回火→机械加工→轴颈表面淬火、自热回火→磨削4、常用毛坯加工