简述超声加工技术
周鼎
材料科学与工程学院，1309101，1130910125
摘要：超声加工不仅能加工硬质合金、淬火刚等脆硬金属材料，而且更适合于加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属脆硬材料，同时还可以用来清洗、焊接和探伤等。本文简述了超声加工技术发展、应用特点和应用分类，介绍了超声加工用某些新型超声振动系统及其应用，概述了超声加工应用中的基础研究、设备研制和应用研究的情况，指出了超声加工技术的发展前景。
关键词：超声加工；超声复合加工；振动系统；应用；发展；
超声波随着技术的发展越来越为人们所应用，他通过自身的一些特性一步步奠定自己在切削、拉丝模、深小孔加工等的地位。超声加工在几十年里的到了迅猛发展，尤其是在难加工材料领域解决了很多关键的工艺问题，取得了良好的效果。难加工材料促进了超声加工技术的发展，从而进一步促进了新材料的发展，可以预测，超声加工技术的应用将会越来越广泛。
“超声波”这个名词术语，用来描述频率高于人耳听觉频率上限的一种振动波，通常是指频率高于16kHz以上的所有频率。超声波的上限频率范围主要是取决于发生器，实际用的最高频率的界限，是在5000MHz的范围以内。在不同介质中的波长范围非常广阔，例如在固体介质中传播，频率为25kHz的波长约为200mm；而频率为500MHz的波长约为0.008mm。
超声加工（USM－Ultrasonic Machining）有时也称超声波加工。它是利用超声振动的工具，带动工件和工具间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件的被加工部位，使其局部材料被蚀除而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等，以及利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。它不仅能加工硬质合金和淬火钢等硬脆金属材料，而且更适合于加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属硬脆材料，同时还可以用于清洗、焊接和探伤等。
超声加工的应用可以追溯到上世纪上半叶，1927年美国物理学家R.W.伍德和A.L.卢米斯最早作了超声加工试验，利用强烈的超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔，但当时并未应用在工业上。1951年，美国的A.S.科恩制成第一台实用的超声加工机。50年代中期，日本、苏联将超声加工与电加工（如电火花加工和电解加工等）、切削加工（如磨削和车削等）结合起来，开辟了复合加工的领域。这种复合加工的方法能改善电加工或金属切削加工的条件，提高加工效率和质量。1964年，英国又提出使用烧结或电镀金刚石工具的超声旋转加工的方法，克服了一般超声加工深孔时加工速度低和精度差的缺点。
超声加工在几十年里的到了迅猛发展，尤其是在难加工材料领域解决了很多关键的工艺问题，取得了良好的效果。难加工材料促进了超声加工技术的发展，从而进一步促进了新材料的发展，可以预测，超声加工技术的应用将会越来越广泛。
超声加工实际是一种变相的机械加工，其工作原理是工具作超声频振动，工具冲击磨粒，而使被加工工件的材料受到破坏。由超声发生器产生的高频电振荡（频率一般为16～25千赫，焊接频率可更高）施加于超声换能器上，将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅（双振幅为20～80微米），并驱动以一定静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒，为循环的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，加工出与工具相应的形状。
超声加工具有切削力小、设备简单等特点，且可以与其他多种加工方法结合，因此利用超声辅助的磨削、铣削加工被认为是适合硬脆材料的有效加工手段。超声加工具有如下的特点：
（1）适合于加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料。
（2）由于工具可用较软的材料，做成较复杂的
形状，故不需要使工具和工件做比较复杂的相对运动，因此超声加工机床的结构比较简单，只需一个方向轻压进给，操作、维修方便。
（3）工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热很小，不会引起变形及烧伤，表面粗燥度也较好。并视具体情况把序号作为上角标或作为语句的组成部分。
目前超声加工主要应用于：超声切削加工、超声磨削加工、超声光整加工、超声塑性加工、磨料冲击加工、超声焊接等，随着超声加工研究的不断深入，它的应用范围还将继续扩大。
超声磨削加工是一种复合特种加工过程，其利用工件的脆性，使用电镀金刚石的工具磨头以超声频（20kHz左右)和一定的振幅振动，并加以高速旋转，通过磨削液中的磨粒对工件进行高速撞击、超声波空化、电镀金刚石砂轮磨粒的磨削，达到材料去除的目的。其优点是是加工效率高，缺点是加工变质层深。
超声光整加工的应用目前包括超声珩磨、超声珩齿、超声抛光、超声研磨、电火花超声复合加工、超声强化等等。已有研究证明：将电解加工、机械研磨及超声加工相复合形成一种新型的光整加工技术——电化学超精密研磨，选取适当的工艺参数进行光整加工，可以获得表面粗糙度Ra0.025mm，效率较普通研磨提高10倍以上。
超声塑性加工的独特优点，人们已在许多工艺中进行了超声应用研究，如管料拉拔、棒料拉丝、板材成形与深拉深、挤压成形、粉末成形、冲裁、镦铆等。其优点有：降低成型力、降低流动应力、减少磨具与工件间的摩擦、能获得较好的制品表面质量和高的尺寸精度。
超声焊接包括超声金属焊接和超声塑料焊接。超声金属焊接是在外接静压力作用下，在两个相互紧压在一起的金属表面分界面上，引入超声振动，经过一段时间，就能把它们焊接起来。其特点有：可进行点焊、连续焊、焊接速度快；超声焊接焊点强度高；金属超声焊接不需使用焊条，焊接区不通电，不直接对被焊金属加热；由于超声波发生器是功率电子线路，易于实现电气控制，能很好地和计算机配合进行焊接控制从而达到高精度的焊接，并且易于实现焊接的信息化与自动化。
超声清洗的原理主要是基于超声频振动在液体中产生的交变冲击波和空化作用。超声波在清洗液中传播时，液体分子往复高频振动产生交变的冲击波。当声强达到一定数值时，液体中急剧生长微小空化汽泡并瞬间强烈闭合，产生微小冲击波使被清洗物表面的污物遭到破坏，并从被清洗表面脱落下来。即使被清洗物表面有窄缝、细小的孔、弯孔，也会被很容易的清洗干净。
随着难加工材料精度要求的提高，特别是航空航天零件，一维超声加工已经明显不能满足生产的需要，二维超声振动加工应运而生了。
目前，超声波椭圆振动切削已受到国际学术界和企业界的重视，美国、英国、德国和新加波等国的大学以及国内的北京航空航天大学和上海交通大学已开始这方面的研究工作。日本企业界（如日立、多贺和Towa 公司等）已开始这方面的实用化研究。Chandra Nath 等人研究硬质合金刀尖圆弧半径在超声椭圆振动切削下的影响中，阐述了刀具的几何形状，特别是刀具的圆弧半径对一维超声振动切削性能的影响。利用实验表明了刀具圆弧半径在0.6mm 或更低例如0.2mm 或0.4mm）和更高的圆弧半径（例如0.8mm）下，超声椭圆振动切削在各个方面明显表现更好。N.Suzuki 等人利用超声椭圆振动切削钨合金模具的光学玻璃零件中表明，由于传统振动切削不能获得更准确的精度，主要是因为刀具的快速磨损，脆性材料的破裂及黏糊在刀具上。而超声椭圆切削能获得更实用的超精密模具，成功应用于玻璃的成型。目前，我国设计出高频超声椭圆振动精密切削，其相对目前一般的椭圆振动和普通低频超声振动具有减低切削力、提高加工精度的效果，并且可采用更高切削速度，从而可以提高工作效率。但是，超声波椭圆振动切削在理论和应用方面还有许多工作要做。尤其是对硬脆性材料的超精密切削加工、微细部位和微细模具的超精密切削加工等方面还需要进一步深入研究。
当前，制造业现代化水平不断提高，机床向数控方向不断发展，而我国制造行业和企业的生产加工装备绝大多数仍是传统的机床，比如车床、铣床、磨床、钻床、镗床等，其刀具相对工件作直线运动，使得其加工精度远远不能满足现在的需求，直接影响企业的生存和发展。将超声加工技术应用到数控机床上，使得刀具相对工件作不规则运动，使工件精度得以进一步提高。
微细超声加工在原理上与常规的超声加工相
似，是通过减小工具直径、磨料粒度和超声振幅来实现。以微机械为代表的微细制造是现代制造技术中的一个重要组成部分，晶体硅、光学玻璃、工程陶瓷等脆硬材料在微机械中的广泛应用，使脆硬材料的高精度三维微细加工技术成为世界各国制造业的一个重要研究课题。超声加工与电火花加工、电解加工、激光加工等技术相比，既不依赖于材料的导电性又没有热物理作用，与光刻加工相比又可加工高深宽比三维形状，这决定了超声加工技术在陶瓷、半导体硅等非金属硬脆材料加工方面有着得天独厚的优势。
超声加工不仅是克服了一些特殊材料不易被加工的缺点，而且还提高了加工精度，缩短了加工时长，提高了效率。而且它在切削、磨削、光整加工中的地位是不可替代的。
目前，超声加工技术的新进展，比如微细超声加工、数控超声加工技术等。这些技术的研究又促进了我们对新材料的研究，又反过来促进技术的发展，这使得超声加工技术的不断发展与完善。超声加工不仅仅是在工业上得到了应用，而且还在医学、生活中等得到了应用。在生活中得到广泛应用的就是超声清洗技术，它帮助人们解决了对一些物品清洗困难的问题，比如抽油烟机、手表整体机芯、表带等。
综上所述表明,超声加工技术发展所取得的成果是可喜的。一方面,脆硬材料加工的客观需要推动和促进了超声加工技术的发展。另一方面,超声加工技术提供的强有力的加工手段又促进了新材料的发展。随着硬脆材料应用范围不断扩大,超声加工及其复合加工技术的研究不断深入,其工艺必将日趋完善,展望未来,超声加工技术的发展前景是美好的。
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哈工大金属工艺学论文 激光加工技术及应用 李梦奇 航天学院～1118202,1111820224 摘要:激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。本文主要介绍激光加工的特点和应用。 关键词:激光加工技术;应用;机械加工 激光束具有单色性好、能量密度高、空间PCB板的微通道打孔;C02激光波长在远红控制性和时间控制性良好等一系列优点目外区域打孔直径〉100微米。W激光波长在前它已广泛应用于材料加工等领域。激光加紫外区域广泛用打孔的直径〈100微米甚至工的行业包括汽车制造、航天航空、电子、孔径缩小到〈50微米的情况。在紫外激光技化工、包装、医疗设备等。与计算机数控技术中半导体泵浦UV激光器已经成为工业用术相结合激光加工技术已成为工业生产自标准激光器它可提高传输到工件表面的单动化的关键技术拥有普通加工技术所不能脉冲能量。 比拟的优势。例如激光加工为激光束具有单二、激光焊接塑料色性好、能量密度高、空间控制性和时间控 制性良好等一系列优点目前它已广泛应用 1.激光焊接塑料的优点随着塑料在汽于材料加工等领域。激光加工的行业包括汽车、医疗设备及电子等行业的零部件设计、车制造、航天航空、电子、化工、包装、医制造上日趋广泛的使用大功率光纤激光塑疗设备等。与计算机数控技术相结合激光加料焊接系统可完全满足塑料制品的加工过工技术已成为工业生产自动化的关键技术程中快速有效干净的塑料的使用大功率光拥有普通加工技术所不能比拟的优势。例如纤激光塑料焊接系统可完全
《金属工艺学》试卷A 1、填空题（共20分，每小题2分） 1. 金属材料的力学性能主要包括 强度 、 硬度 、 塑性 、 韧性 等。 2. 金属的结晶过程包括 晶核形成 和 晶核长大 。 3. 过冷奥氏体的等温转变产物有 珠光体 、 贝氏体 和 马氏体 三种类型。 4. 电阻焊按接头形式包括 点焊 、 缝焊 和 对焊 。 5. 合金的流动性差，易产生 浇不足 、 冷隔 等铸件缺陷。 6. 焊接热影响区包括 熔合区 、 过热区 、 正火区 、 部分相变区 。 7. 按照外形不同，切屑可分为 节状切屑 、 带状切屑 、 粒状切屑 、 崩碎切屑 四类。 8. 一般机械加工中，使用最多的刀具材料是 高速钢 和 硬质合金 。 9. 常用的切削液有 水溶液 、 切削油 和 乳化液 。 10. 板料冲压的基本工序可分为两大类 分离工序 和 成形工序 。 2、选择题（共20分，每小题2分） 1. 金属在疲劳试验时，试样承受的载荷为（ 4）。 (1) 静载荷 (2) 动载荷 (3) 冲击载荷 (4) 交变载荷 2. 固溶强化的根本原因是（ 3）。 (1) 晶格类型发生变化 (2) 晶粒变细 (3) 晶格发生畸变 (4) 晶格发生滑移 3. A1、Ar1、Ac1、A3之间的关系为（ 2 ）。 (1) A1>Ar1>Ac1>A3 (2) Ar1 金属工艺学复习 第一篇金属材料基础知识 ●力学性能（机械性能）：强度与塑性、硬度、韧性、疲劳强度 ●同素异晶转变：随着温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象。 ●固溶体：铁碳合金都是间隙固溶体 铁素体：α铁基，低温，含碳量低，特征是强度、硬度低，塑性、韧性好 奥氏体：γ铁基，较高温，含碳较高，强度及硬度不高，塑性优良，锻造常用●化合物：渗碳体Fe3C : 硬而脆 ●机械混合物：珠光体P：F+Fe3C，0.77C，力学性能好，塑性韧性一般； 莱氏体L：含碳4.3%，渗碳体含量多，硬脆高温莱氏体奥氏体+渗碳体Ld（A+Fe3C）， 727C以上低温莱氏体珠光体+渗碳体Ld’（P +Fe3C），727C以下。 ●热处理：普通热处理：退火、正火、淬火、回火等； 表面热处理：表面淬火、化学热处理（渗碳、氮化等） ●1）退火：将工件加热到高于AC3或AC1温度以上，保温一定时间，随后以足够缓慢的 速度冷却，使钢得到接近平衡组织的热处理工艺。 目的：1调整硬度，便于切削加工。2消除内应力，防止加工中变形。3细化晶粒，为最终热处理作组织准备。 完全退火：加热到AC3以上，得到均一奥氏体组织后再缓冷转变为珠光体组织的过程。 不完全退火：加热到Ac1以上，得到奥氏体加未溶碳化物或铁素体，再缓冷进行组织转变的过程。 球化退火：将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。目的：使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。球化退火主要适用于过共析钢 2）正火：将钢加热到AC3或Accm以上，保温一定时间，在静止的空气中冷却，得到细珠光体类型组织的热处理工艺。 目的：对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的相同调整硬度利于切削、消除内应力、细化晶粒。1要改善切削性能，调整硬度利于切削、消除内应力、细化晶粒。低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火，高碳钢用球化退火。2对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。 3）淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上，保温一定时间，以一定的速度冷却，得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能。 完全淬火：加热到Ac1以上，进行淬火的过程。 不完全淬火：加热到Ac1以上，得到奥氏体加未溶碳化物或铁素体，再淬火的过程。 4）回火：指将淬火钢重新加热到相变点以下的某温度保温后冷却的工艺。 回火的目的：1减少或消除淬火内应力, 防止变形或开裂。2获得所需要的力学性能。 淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性。3稳定尺寸。 ●表面淬火：将钢件表面层加热到临界点以上温度并急速冷却。 表面淬火目的：1使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限；2心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有 足够的塑性和韧性。即表硬里韧，适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。 ●化学热处理：将钢件置于一定介质中加热、保温，使介质中活性原子渗入工作表层，以 改变表层的化学成分组织，具有某些特殊的机械和物化性能。 与表面淬火相比优点：1化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。2化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。3根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。 ●调质处理：淬火加高温回火的热处理，改善力学性能。 第二篇铸造 ●充型：液态合金填充铸型的过程。 影响充型能力的主要因素 1)合金的流动性 2)浇注条件：浇注温度、充型压力 3)铸型填充条件：铸型材料、铸型温度、铸型中气体、铸件结构 ●流动性好的合金有利于将杂质气体上浮并排除，还有利于补缩。 ●铸件的凝固方式：铸件凝固过程中，断面上一般存在三个区域，即固相区、凝固区和液 相区，其中对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区的宽窄。 1)逐层凝固：纯金属或共晶成分合金凝固过程中不存在液、固并存现象，液固界限清楚 分开，称为逐层凝固 2)糊状凝固：若合金的结晶温度范围很宽，温度分布较平坦(内外温度较小)，整个断面 内均为液固并存，先呈糊状而后固化，称为糊状凝固。 3)中间凝固：介于逐层凝固和糊状凝固之间 ●收缩的三个阶段： 1)液态收缩：浇注温度->凝固开始温度间的收缩； 2)凝固收缩：凝固开始温度->凝固终止温度间的收缩；分为状态改变和温度下降两部分， 是缩松、缩孔的基本原因。 3)固态收缩：固相线温度->室温时的收缩，是铸造应力和变形、裂纹基本原因 第四章常用工程材料 4.1 钢铁材料 4.1.1 工业用钢 在铁碳合金中，碳质量分数小于2.11%的合金称为钢。碳钢冶炼简便，加工容易，价格便宜，而且在一般情况下能满足使用性能的要求，是应用最多的工程金属材料。 一、钢的分类 按化学成分分类，可分为碳素钢和合金钢两大类；按用途分类，可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢三类；按质量分类，主要分为普通钢、优质钢和高级优质钢三类。按照脱氧程度可分为镇静钢和沸腾钢等。 二、碳素钢 碳素钢（简称碳钢）的含碳量在1.5％以下，并含有硅、锰、磷、硫等杂质。 碳素钢分如下三类： （1）碳素结构钢w c<0.38％，而以<0.25％的最为常用，即以低碳钢为主。尽管S、P等有害杂质的含量较高，但性能上扔能满足一般工程结构、建筑结构及一些机件的使用要求，且价格低廉，因此得到了广泛的应用。 常见碳素结构钢的牌号用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服强度的数值。 例如，Q275表示屈服强度为275MPa的碳素结构钢。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即硫、磷含量不同。其中A级钢含硫、磷量最高，D级钢含硫、磷量最低，即A、B、C、D表示钢材质量依次提高。 Q235是用途最广的碳素结构钢，属于低碳钢，通常热轧成钢板、型钢、钢管、钢筋等。因其铁素体含量较多，故其塑性、韧性优良。常用来制造建筑构件，车辆，不重要的轴类、螺钉、螺母，冲压件，锻件，焊接件等。 （2）优质碳素结构钢S、P的含量较低（≤0.035％），主要用来制造较为重要的机件。 牌号用两位数字表示，即是钢中平均含碳量的万分数。例如20钢表示平均含碳量为0.20％的优质碳素结构钢。 08、10、15、20、25等牌号属于低碳钢，其塑性好，易于拉拔、冲压、挤压、锻造和焊接。其中20钢用途最广，常用来制造螺钉、螺母、垫圈、小轴以及冲压件、焊接件，有时也用于制造渗碳件。 30、35、40、45、50、55等牌号属于中碳钢，因钢中珠光体含量增多，其强度和硬度较前提高，淬火后的硬度可显著增高。其中，以45钢最为典型，它不仅强度、硬度较高，且兼有较好的塑性和韧性，即综合性能优良。45钢在机械结构中用途最广，常用来制造轴、丝杠、齿轮、连杆、套筒、键、重要螺钉和螺母等。 60、65、70、75等牌号属于高碳钢。它们经过淬火、回火后，不仅强度、硬度提高，且弹性优良，常用来制造小弹簧、发条、钢丝绳、轧辊等。 （3）碳素工具钢碳素工具钢的含碳量高达0.7％～1.35％，大多属于共析和过共析钢，它们淬火后有高的硬度（>60HRC）和良好的耐磨性，常用来制造锻工、木工、钳工工具和小型模具。 碳素工具钢的牌号是以符号“T”起首，其后面的一位或两位数字表示钢中平均含碳量的千分数。例如，T7表示平均含碳量为0.7％的碳素工具钢（属优质钢）。对于S、P含量更低的高级优质碳素工具钢，则在数字后面增加符号“A”表示，如T7A。 常用的碳素工具钢为T8、T10、T10A和T12等牌号。其中，T8属于共析钢，在上述 1．影响金属充型能力的因素有：金属成分、温度和压力和铸型填充条件。 2．可锻性常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。 3．镶嵌件一般用压力铸造方法制造，而离心铸造方法便于浇注双金属铸件。 4．金属型铸造采用金属材料制作铸型，为保证铸件质量需要在工艺上常采取的措施包括：喷刷涂料、保持合适的工作温度、严格控制开型时间、浇注灰口铸铁件要防止产生白口组织。 5．锤上模锻的锻模模膛根据其功用不同，可分为模锻模膛、制坯模膛两大类。 6．落料件尺寸取决于凹模刃口尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模刃口（冲子）尺寸。（落料件的光面尺寸与凹模的尺寸相等的，故应该以凹模尺寸为基准，冲孔工件的光面的孔径与凸模尺寸相等，故应该以凸模尺寸为基准。）7．埋弧自动焊常用来焊接长的直线焊缝和较大直径的环形焊缝。 8．电弧燃烧非常稳定，可焊接很薄的箔材的电弧焊方法是等离子弧焊。 9．钎焊可根据钎料熔点的不同分为软钎焊和硬钎焊。 二、简答题 1．什么是结构斜度？什么是拔模斜度？二者有何区别？ 拔模斜度：铸件上垂直分型面的各个侧面应具有斜度，以便于把模样（或型芯）从型砂中（或从芯盒中）取出，并避免破坏型腔（或型芯）。此斜度称为拔模斜度。 结构斜度：凡垂直分型面的非加工表面都应设计出斜度，以利于造型时拔模，并确保型腔质量。 结构斜度是在零件图上非加工表面设计的斜度，一般斜度值比较大。 拔模斜度是在铸造工艺图上方便起模，在垂直分型面的各个侧面设计的工艺斜度，一般斜度比较小。有结构斜度的表面，不加工艺斜度。 2．下面铸件有几种分型面？分别在图上标出。大批量生产时应选哪一种？为什么？ 分模两箱造型，分型面只有一个，生产效率高； 型芯呈水平状态，便于安放且稳定。 3．说明模锻件为什么要有斜度和圆角？ 斜度：便于从模膛中取出锻件； 圆角：增大锻件强度，使锻造时金属易于充满模膛，避免锻模上的内尖角处产生裂纹，减缓锻模外尖角处的磨损，从而提高锻模的使用寿命。 4．比较落料和拉深工序的凸凹模结构及间隙有什么不同？ 落料的凸凹模有刃口，拉深凸凹模为圆角； 金属工艺学小论文 题目：电火花加工原理及发展趋势院系：航天学院18系 学号：1121820220 姓名：李慧慧 日期：2014年10月03日 电火花加工原理及发展趋势 李慧慧 摘要：结合电火花加工技术现状，概述了其方法原理；结合国内外的最新发展，综述了电火花技术的发展趋势及未来状况。 关键词：电火花加工发展趋势 一、电火花加工的原理 电火花加工是利用脉冲放电对导电材料的腐蚀作用去除材料，已获得一定形状和尺寸的一种加工方法。 图-1 电火花加工原理图 脉冲电源发出一连串的脉冲电压，施加在浸于工作液（一般为煤油）中的工具电极和工件电极上。当两极间的距离很小（0.01~0.5mm）时，由于电极间的微观表面凸凹不平，两极间离得最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最 大。其间的工作液被电离为电子和正离子，使介质被击穿而形成放电通道，在电场力作用下，通道内的电子高速奔向阳极，正离子奔向阴极，而产生火花放电。由于受到放电时磁场力和周围工作液的压缩，使得放电通道的横截面积很小，通道内电流密度很大，可达274/10~10cm A 。电子和正离子在电场力作用下高速运动，互相碰撞，并分别轰击阳极和阴极。这种动能转化为热能，产生巨大的热量，使整个通道形成一个瞬时热源，致使通道中心温度高达10 000°C 左右，使电极表面局部金属迅速融化甚至汽化。由于一个脉冲放电时间极短（约8610~10--s ），熔化和汽化的速度极高，具有爆炸性质，爆炸力把熔化和汽化了的金属微粒迅速的抛离电极表面。每个脉冲放电后，就在工件表面形成一个极小的圆坑。放电过程不断重复进行，随着工具电极由直流伺服电动机（或液压进给系统，或进步电动机）进给调节系统带动不断进給，工件材料不断被蚀除，这样工具电极的轮廓形状就可精确地复制在工件上，以达到加工的目的。 电火花加工过程中，不仅工件电极被蚀除，工具电极也同样被蚀除，但两级的蚀除两不同。应将工件接在蚀除量大的一极。当脉冲电源为高频（即用脉冲宽度小的短脉冲做精加工）时，工件接正极，当脉冲电源为低频（即用脉冲宽度大的短脉冲做粗加工）时，工件接负极。当用钢做工具电极时，工件一般接负极。 二、电火花加工特点 1.脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响，不受热处理状况影响； 2.脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小； 3.加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易； 4.可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度。 三、电火花加工工艺的发展趋势 目前电火花加工技术的研究与发展趋势主要表现在以下几个方面: (1)加工微细化 随着工程技术领域对微型机械的迫切需求,微细加工已不再是微电子机械技术的代名词。微细电火花加工技术的应用领域已经从简单的轴孔 广西科技大学《金属工艺学》复习题 一、填空题 1．强度是指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。 2．塑性变形是指金属材料在外力作用下产生永久变形而不发生破坏的能力。 3．冲击韧性是指金属材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力。 4．硬度是指金属材料抵抗更硬物体压入其内的能力。 5．疲劳强度是指金属材料在交变载荷作用下而不致断裂的最大应力。 6. 同素异构转变是指同一元素在不同温度下具有不同晶格类型的现象。 7. 铁素体是指碳溶解在体心立方的α-F e中所形成的固溶体。 8. 奥氏体是指碳溶解在面心立方的γ-F e中所形成的固溶体。 9. 珠光体是指铁素体与渗碳体所组成的机械混合物。 10. 莱氏体是指奥氏体与渗碳体所组成的机械混合物。 11. 退火是将金属材料经加热、保温后，经缓慢冷却，以获得近平衡组织的热处理方法。 12. 正火是将金属材料经加热、保温后，置于空气中冷却，以获得非平衡组织的热处理方法。 13. 淬火是将金属材料经加热、保温后，经快速冷却，以获得高硬度组织的热处理方法。 14. 回火是将淬火后的金属材料经加热、保温后，置于空气或水中冷却，以获得回火组织的热处理方法。 15. 铸造是将液态合金浇注到与零件的形状、尺寸相适应的铸型中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。 16. 铸造性能是指合金铸造过程所表现出的工艺性能。 17. 铸造工艺图是指在零件图上用各种工艺符号表示出铸造工艺方案的图形。 18. 铸件的分型面是指铸型组元之间的接触表面。 19. 压力加工是利用金属的塑性变形，在外力作用下使其改变形状、尺寸和改善性能，获得毛坯、零件或原材料的加工方法。 金属工艺学课后答案 1、什么是应力？什么是应变？ 答：试样单位截面上的拉力，称为应力，用符号ζ表示，单位是MPa。 试样单位长度上的伸长量，称为应变，用符号ε表示。 2、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？ 答：b 点发生缩颈现象。若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑性变形，而是没有产生明显的塑性变形。 3、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？ 答：将钟表发条拉直是弹性变形，因为当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。 4、布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？各适用于何种场合。下列情况应采用哪种硬 度法测定其硬度？ 答：布氏硬度法：（1）优点：压痕面积大，硬度值比较稳定，故测试数据重复性好，准确度 较洛氏硬度法高。（2）缺点：测试费时，且压痕较大，不适于成品检验。 （3）应用：硬度值HB 小于450 的毛坯材料。 洛氏硬度法：（1）优点：设备简单，测试简单、迅速，并不损坏被测零件。 （2）缺点：测得的硬度值重复性较差，对组织偏析材料尤为明显。 （3）应用：一般淬火件，调质件。 库存钢材——布氏硬度锻件——布氏硬度 硬质合金刀头——洛氏硬度台虎钳钳口——洛氏硬度。 5、下列符号所表示的力学性能指标的名称、含义和单位是什么？ ζ：强度，表示材料在外加拉应力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，单位MPa。 ζs：屈服强度，指金属材料开始发生明显塑性变形时的应力，单位MPa。 ζb：抗拉强度，指金属材料在拉断前可能承受的最大应力，单位MPa。 ζ0.2：屈服强度，试样在产生0.2%塑性变形时的应力，单位MPa。 ζ-1：疲劳强度，表示金属材料在无数次的循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力，单位MPa。 δ：伸长率，试样产生塑性变形而发生破坏是的最大伸长量。 αk：冲击韧性，金属材料在一次性、大能量冲击下，发生断裂，断口处面积所承受的冲击功，单位是J/cm2 HRC：洛氏硬度，无单位。 HBS：布氏硬度，无单位。表示金属材料在受外加压力作用下，抵抗局部塑性变形的能力。HBW：布氏硬度，无单位。 1、金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？ 答：晶粒越细小，ζb、HB、αk 越高；晶粒越粗，ζb、HB,、αk,、δ下降。 2、什么是同素异晶转变？试画出纯铁的冷却曲线，并指出室温和1100℃时的纯铁晶格有什 么不同？ 答：随温度的改变，固态金属晶格也随之改变的现象，称为同素异 《金属工艺学》< 下册）习题答案 一、填空题 I?在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是已加工表面、 待加工表面、和过渡表面。2 ?切削运动分主运动和览给运动__ 两类。 3 ?切削用量包括切削速度、进给量和—背吃刀量—。 4.刀具静止参考系主要由基面、主切削面、正交平面所构成。 5.是前角的符号，是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。 6.是刃倾角的符号，是在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是正交平面。 8.为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角、减小副偏角和减小进给量。 9.常见切屑种类有：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。 10.切屑厚度压缩比是切屑厚度与切削层公称厚度之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 II?总切削力可分解为切削力、进给力和背向力三个切削分力。 12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。刀具重磨和换刀应安排在正常磨损阶段后期、急剧磨损发生之前。 13?刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总 时间。 14 ?产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15?用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即—逆铣—和—顺铣—。一般铣削常采用逆铣—。 16?对钢材精车时用高速，其主要目的是避免产生积屑瘤。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行刻划、滑擦和切削三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度，工件材料硬，应选用硬度 较软砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用较硬砂轮。 19?机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、齿轮齿条传动、丝杠螺母（螺杆〉传动和蜗轮蜗杆传动 20.机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速 等 21.对于刚度好、长度长、余量多的外圆面，先用横磨法分段进行粗磨，相邻两段间有5-10的搭接，工件上留下0.01?0.03的余量，再用纵磨法精磨，这种加工方法称为综合磨法。 特种加工技术发展及其应用 摘要：特种加工泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。本文对什么是特种加工、特种加工的特点、种类以及发展趋势等作了描述。阐述了特种加工在现代社会发展过程中的重要地位，大力发展特种加工的必要性。 关键词：特种加工技术；种类；特点；应用；发展趋势 The Development and Application of Special processing technology Abstract：Special processing refers to the energy of electric energy, heat, light, electrochemical energy, chemical energy, acoustic energy, and the like to achieve specific mechanical energy to remove or increase the processing method of the material, the material is removed in order to achieve, deformation, or change the properties of the plating and so on. In this paper, what is special processing, special processing features, types and trends, etc. are described. Describes the special processing an important role in the process of development of modern society, the need to develop special processing. Key words：Special processing technology; species; characteristics; application; trends 0引言 传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。随着科学技术的迅速发展,新型工程材料不断涌现和被采用,工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高，对机械制造工艺技术提出了更高的要求，传统的机械加工手段不能满足机械加工精度的要求为了解决这些加工的难题，人们不断开发研究并成功采用“传统的切削加工以外的新的加工方法——特种加工方法”解决了很多工艺问题，在生产上发挥了很大的作用，引起了机械制造工艺技术领域的许多变革。特种加工是相对于传统的切削加工而言的，实质上是直接或复合利用电能、电化学能、化学能、光能、声能、热能、磁能、物质动能、甚至爆炸能等对工件进行加工的工艺方法的总称。 1特种加工概述 特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法，特种工加工和使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是对传统加工工艺方法的补充与发展,目前仍在继续研究开发和改进。直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工。 对于高硬度材料和复杂形状、精密微细的特殊零件,特种加工有很大的适用性和发展潜力,在模具、量具、刀具、仪器仪表、飞机、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广，泛称电加工。 2特种加工技术的特点 2.1加工范围广 加工范围不受材料物理、机械性能的限制，主要用电、化学、光、声、热等能量去除 金属工艺学复习题 第一篇 1．钢的热处理一般由_加热_、_保温_、_冷却_三个阶段组成。 2．α—Fe是_体心_立方晶格。金属的晶格类型主要有___体心立方晶格___、__面心立方晶格___、___密排六方晶格___三大类。 3．金属材料的塑性常用____伸长率___和___断面收缩率__来判断。 4.合金工具钢主要用于制造__刀具__、__量具__、__模具__等，含碳量甚高。 5. 在拉伸试验中，试样拉断前能承受的最大应力称为材料的（抗拉强度）。根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的应力——应变曲线（拉伸图）可以确定出金属的（强度和塑性） 6. 金属材料表现出是力学性能的是（D） A 导电性 B 抗氧化性 C 导热性 D 硬度 7．钢是以铁为主要元素的铁碳合金，一般含碳量小于（ 2.11% ） 8.调质处理就是（淬火并高温回火）的复合热处理工艺。工件淬火及_高温回火_的复合热处理工艺，称为调质。 9.根据溶质原子在溶剂中所占位置不同，固溶体可分为_置换固溶体_和_间隙固溶体__两种。 10.下列是表面热处理的是（表面淬火、渗碳、渗氮） 11.金属力学性能的有（强度、硬度、韧性）等, 金属疲劳的判断依据是（疲劳强度） 12.铁碳合金相图中，S点是（共析点） 13.常见的碳素钢按用途分为_（碳素结构钢、碳素工具钢）两大类。45钢是（优质碳素结构钢）, T12中含碳量平均为（ 1.2% ） 14. 分别填出下列铁碳合金组织的符号。奥氏体___A____ 铁素体____F____ 珠光体____P____ 15.不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（布氏硬度） 名词解释： 1. 强度：金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力 2．固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶体 3．过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差，称之为过冷度。 4．退火：退火是将刚加热、保温，然后随炉火埋入灰中使其慢慢冷却的热处理工艺。 5．疲劳强度：当循环应力低于某定值时，疲劳曲线呈水平线，表示该金属材料在此应力下可经受无数次应力循环仍不发生疲劳断裂，此应力值称为材料的疲劳强度。 6．过冷现象：实际结晶温度低于理论结晶温度，这种现象称为“过冷” 7.相：在合金组织中，凡化学成分、晶格构造和物理性能相同的均匀组正部分成为相。 简答题： 1．什么是“过冷现象”？过冷度指什么？ ①、实际结晶温度低于理论结晶温度，这种现象称为“过冷”。 ②、理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。 2．下列符号所表示的力学性能指标的名称是什么？ σ b ：抗拉强度 σ-1 : 疲劳强度 δ：伸长率 αk ：冲击韧度 HBS：卒火钢球 浅谈铸造成型与塑性成形的新发展 材料科学与工程学院 材料科学与工程类2011级3班 苏开军 1109100305 浅谈铸造成型与塑性成形的新发展 摘要：经过了两个月的金属工艺学学习，课程也将要接近尾声了，在梁老师的课程中，我学到了很多关于金属铸造、成型的各种原理和发展过程和发展前景，随着我国的科学技术和工业化的发展，也大大的促进了制造业和制造工艺的发展，推动了铸造成型和塑性成形的新工艺的开发和创新，使得铸造成型和塑性成形的工艺朝着批量化、工艺化、精细化、轻量化的方向有了长足的进步，接下来我就铸造成型和塑性成形的一些了解的进行一下简单的论述。 关键词：铸造成型铸造工艺新工艺塑性成形缺点技术发展 随着科学技术在各个领域的突破，尤其是计算机的广泛应用，促进了铸造技术塑性成形的飞速发展，各种工艺技术与铸造技术的相互渗透和结合，也促进了铸造新工艺、新方法的发展。通过与计算机的紧密结合，数控加工、激光成型、人工智能、材料科学和集成制造等一系列与塑性成形相关联的技术的发展大大的促进了塑性成形的飞速发展。 一、铸造成型 铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。 铸造工艺通常包括： ①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素； ②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金； ③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。 《金属工艺学》期末总复习题及答案 一、单项选择： 1、测定淬火钢件的硬度，一般常选用（B）来测试。 A、布氏硬度计； B、洛氏硬度计； C、维氏硬度计。 2、材料抵抗变形或断裂的能力称为（A）。 A、强度； B、硬度； C、塑性； D、韧性； E、疲劳强度。 3、奥氏体为（B）晶格。 A、体心立方； B、面心立方； C、密排六方。 4、金属的（C）越好，则其锻造性能越好。 A、强度； B、硬度； C、塑性； D、韧性； E、疲劳强度。 5、铁碳合金相图上ES线，用代号（B）表示。 A、A1 ； B、Acm ； C、A3 。 6、T10A牌号中，10表示其平均碳的质量分数为（B）。 A、0.10％； B、1.0％； C、10％。 7、在下列三种钢中，（C）钢的弹性最好。 A、T10A； B、20 ； C、65 。 8、过共析钢的淬火加热温度应选择在（A）。 A、Ac1＋10～20℃； B、Accm以上； C、Ac3＋30～50℃。 9、选择制造下列零件的材料：冷冲压件（A）；齿轮（C）；小弹簧（B）。 A、08F； B、70； C、45。 10、选择制造下列工具所用的材料：锉刀（C）；手工锯条（B）。 A、T9Mn； B、T10A； C、T12 。 11、调质处理就是（C）。 A、淬火＋低温回火； B、淬火＋中温回火； C、淬火＋高温回火。 12、化学热处理与其它热处理方法的基本区别是（C）。 A、加热温度； B、组织变化； C、改变表面化学成分。 13、零件渗碳后，一般需经（A）处理才能达到表面高硬度和耐磨的目的。 A、淬火＋低温回火； B、正火； C、调质。 14、将相应的牌号填入空格内：普通黄铜（A）；特殊黄铜（D）； 锡青铜（B）；硅青铜（C）。 A、H70； B、QSn4-1； C、QSi 3-1； D、HAl 77-2。 15、拉伸试验时，试样拉断前能承受的最大标称应力称为材料的（B）。 A、屈服点； B、抗拉强度； C、弹性极限。 16、作疲劳试验时，试样承受的载荷为（C）。 A、静载荷； B、冲击载荷； C、循环载荷。 17、铁素体为（A）晶格。 A、体心立方； B、面心立方； C、密排六方。 18、铁碳合金相图上GS线，用代号（C）表示。 A、A1 ； B、Acm ； C、A3 。 19、铁碳合金相图上的共析线是（C），共晶线是（A）。 A、ECF线； B、ACD线； C、PSK线。 20、08F牌号中，08表示其平均碳的质量分数为（A）。 A、0.08％； B、0.8％； C、8％。 21、选择制造下列工具所用的材料：锉刀（C）；手工锯条（B）。 A、T9A ； B、T10 ； C、T12 。 22、将下列合金钢牌号归类：耐磨钢（B）；合金弹簧钢（A）； 《金属工艺学》（下册）习题答案 一、填空题 1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是已加工表面、 待加工表面、和过渡表面。 2．切削运动分主运动和__进给运动___两类。 3．切削用量包括切削速度、进给量和___背吃刀量___。 4. 刀具静止参考系主要由基面、主切削面、正交平面所构成。 γ是前角的符号，是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。 5.0 6.sλ是刃倾角的符号，是在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。 7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是正交平面。 8. 为了减小残留面积，减小表面粗糙度Ra值，可以采用的方法和措施有： 减小主偏角、减小副偏角和减小进给量。 9.常见切屑种类有：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。 10.切屑厚度压缩比是切屑厚度与切削层公称厚度之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。 11．总切削力可分解为切削力、进给力和背向力三个切削分力。12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。 刀具重磨和换刀应安排在正常磨损阶段后期、急剧磨损发生之前。 13．刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总时间。 14．产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。 15．用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即逆铣和顺铣。一般铣削常采用逆铣。 16．对钢材精车时用高速，其主要目的是避免产生积屑瘤。 17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行刻划、滑擦和切削三种作用的综合过程。 18.砂轮的硬度是磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度，工件材料硬，应选用硬度较软砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用较硬砂轮。 19．机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、齿轮齿条传动、丝杠螺母(螺杆)传动和蜗轮蜗杆传动 20．机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速等 1、什么是熔模铸造？试述其大致工艺过程。(P169) 答：熔模铸造是用易熔材料制成模样，然后在模样上涂耐火材料，经硬化后，再将模样熔化，排出型外，获得无分型面铸型，浇注即可获得铸件。因为熔模广泛采用蜡质材料来制造，故这种方法也称失蜡铸造。它是发展较快的一种精密铸造方法。 工艺过程：1、压型制造 2、蜡模制造 3、蜡模组装4、结壳5、脱蜡 6、焙烧、浇注 7、落沙和清理。 2、与自由锻相比，模锻具有哪些优点？(P185) 答：与自由锻相比,模锻的优点：锻件的形状和尺寸比较精确，机械加工余量较小，节省加工工时，材料利用率高；可以锻制形状较为复杂的锻件；生产率较高；操作简单，劳动强度低，对工人技术水平要求不高，易于实现机械化；锻件内流线分布更为合理，力学性能高。 3、用φ50冲孔模具来生产φ50落料件能否保证冲压件的精度？为什么？P193 答：不能。落料和冲孔时，首先使金属发生弯曲，然后由于凸模和凹模刃口的作用，使坯料在与切口接触处开始出现裂纹，随着凸模继续往下压，上下两处裂纹扩展连在一起，使坯料分离。为了使成品边缘光滑，凸模刃口必须锋利，凸凹模间隙要适当均匀。而用φ50冲孔模具来生产φ50落料件没有间隙了。影响断面质量，模具寿命以及成品的尺寸精度。 4、用φ250×1.5板料能否一次拉深直径为φ50的拉深件？应采取哪些措施才能保证正常生产？ P194 答：不能，因为一次性拉伸，变形量过大，容易出现拉穿现象。为了避免拉穿，应分几次进行拉深，逐渐增加工件的深度，减小工件的直径，即所谓多次拉深。 5、解释应力与应变的概念 答：单位面积上所承受的附加内力称为应力，当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变 6、说明晶粒粗细对力学性能的影响。P28 答：细晶粒的金属不仅仅强度较高，而且塑性及韧性也较好。因为晶粒越细，一定体积的晶粒数目越多，在同样变形条件下，变形量分散在更多的晶粒内进行，使各晶粒的变形也比较均匀而不致产生过分的应力集中现象。此外，晶粒越细，晶界就越多，越曲折，越不利于裂纹的传播，从而使其在断裂前能承受较大的塑性变形，表现出较高的塑性和韧性。 7、何谓退火和正火？两者的特点和用途有什么不同？P53 答：退火是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。（退火主要用于铸、锻、焊毛坯或半成品零件，作为预备热处理。退货后获得珠光体型组织。退火的主要目的：软化钢材以利于切削加工；消除内应力以防止工件变形；细化晶粒，改善组织，为零件的最终热处理做准备。）正火是将钢加热到Ac3（或Accm）以上30到50摄氏度，保持适当时间，出炉后在空气中冷却的热处理工艺。正火与退火的主要差别：前者冷却冷却速度快，得到的组织比较细小，强度和硬度也稍高些。（正火主要应用：1、对力学性能要求不高的结构、零件，可用正火作为最终热处理，以提高其强度硬度和韧性。2、对低、中碳钢， 哈工大2004学年春季学期 金属工艺学试题 （满分70分） 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 分 数 一、填空（每空0.5分，共10分） 1．影响金属充型能力的因素有： 金属成分 、 温度和压力 和 铸型填充条件 。 2．可锻性常用金属的 塑性 和 变形抗力 来综合衡量。 3．镶嵌件一般用 压力 铸造 方法制造，而 离心 铸造方法便 于浇注双金属铸件。 4．金属型铸造采用金属材料制作铸型，为保证铸件质量需要在工艺上常采取 的措施包括： 喷刷涂料 、保持合适的工作温度 、 严格控制开型时间 、 浇注灰口铸铁件要防止产生白口组织 。 5．锤上模锻的锻模模膛根据其功用不同，可分 为模锻模膛 、 制坯模膛 两大类。 6．落料件尺寸取决于 凹 模刃口尺寸，冲孔件的尺寸取决于 凸 模刃口尺寸。 7．埋弧自动焊常用来焊接 长的直线 焊缝和 较大直径的环形 焊缝。 8．电弧燃烧非常稳定，可焊接很薄的箔材的电弧焊方法是 等离子弧焊 。 9．钎焊可根据钎料熔点的不同分为 软钎焊 和 硬钎焊 。 二、简答题（共15分） 1．什么是结构斜度？什么是拔模斜度？二者有何区别？（3分） 拔模斜度：铸件上垂直分型面的各个侧面应具有斜度，以便于把模样（或型芯）从型砂中（或从芯盒中）取出，并避免破坏型腔（或型芯）。此斜度称为拔模斜度。 结构斜度：凡垂直分型面的非加工表面都应设计出斜度，以利于造型时拔模，并确保型腔质量。 结构斜度是在零件图上非加工表面设计的斜度，一般斜度值比较大。 拔模斜度是在铸造工艺图上方便起模，在垂直分型面的各个侧面设计的工艺斜度，一般斜度比较小。有结构斜度的表面，不加工艺斜度。 班 号 姓 名 金属工艺 第二章名词解释 1.疲劳断裂：在变动载荷的作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的突然断裂现象。 2.拉伸曲线：拉伸过程中载荷（F）与试样的伸长量（△L)之间的关系，过程；弹性变形，塑性变形和断裂。☆P5 第三章名词解释 1.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。（△T=Tm-Tn) 第四章名词解释 铁碳合金相图☆P33——41 第五章名词解释 1.退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以缓慢的冷却速度（一般随炉冷却）进行冷却的热处理工艺。 2.正火：将钢件加热到Ac 3或Ac cm 以上30——50℃，保温适当的时间后，从炉中 取出在空气中冷却的热处理工艺。 3.淬火：将工件加热到Ac 3或Ac 1 以上30——50℃奥氏体化后，保温一定的时间， 然后以大于临界冷却速度冷却（一般为油冷或水冷），获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 4.回火：工件淬硬后，重新加热到A 1 以下的某一温度，保温一段时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 5.C曲线（过冷奥氏体等温转变曲线）：表示过冷奥氏体等温转变的温度，转变时间与转变产物及转变量（转变开始及终了）的关系曲线图。☆P47——48 第六章名词解释 1.冷脆：杂质元素（磷）使钢的塑性和韧性显著下降，并且温度愈低脆性愈严重。 2.热脆：当钢在热变形加工时，共晶体首先熔化，使钢的强度，韧性下降而产生脆性开裂。 3.孕育铸铁：经过孕育处理的灰铸铁☆P93 第十章名词解释 1.铸造：将熔融金属浇铸，压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后而得到一定形状和性能的铸件。 2.浇注系统（浇道）：为了使熔融金属溶液顺利填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。 第十一章名词解释 1.冷变形强化（加工硬化）：金属材料在冷塑性变形时，随着变形程度的增加，金属材料的强度和硬度提高，但塑性和韧性下降。 第十二章名词解释 1.手工电弧焊：用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊方法。 ☆各种金属焊接性能的比较P209——214. 第二章填空题 1.金属塑性的指标主要有断后伸长率和断面收缩率两种。 2.洛氏硬度的标尺有HRA,HRB,HRC三种。 3.常用测定硬度的方法有布氏硬度测试法，洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法。金属工艺学复习
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