材料成形技术基础(问答题答案整理)
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第二章铸造成形
问答题:
合金的流动性(充型能力)取决于哪些因素?提高液态金属充型能力一般采用哪些方法?答:因素及提高的方法:
(1)金属的流动性:尽量采用共晶成分的合金或结晶温度范围较小的合金,提高金属液的品质;
(2)铸型性质:较小铸型与金属液的温差;
(3)浇注条件:合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头,合理设置浇注系统;
(4)铸件结构:改进不合理的浇注结构。
影响合金收缩的因素有哪些?
答:金属自身的化学成分,结晶温度,金属相变,外界阻力(铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力)
分别说出铸造应力有哪几类?
答:(1)热应力(由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同)
(2)相变应力(固态相变、比容变化)
(3)机械阻碍应力
铸件成分偏析分为几类?产生的原因是什么?
答:铸件成分偏析的分类:(1)微观偏析
晶内偏析:产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。(因为不平衡结晶)
晶界偏析:(原因:(两个晶粒相对生长,相互接近、相遇;(晶界位置与晶粒生长方向平行。)(2)宏观偏析
正偏析(因为铸型强烈地定向散热,在进行凝固的合金内形成一个温度梯度)
逆偏析
产生偏析的原因:结晶速度大于溶质扩散的速度
铸件气孔有哪几种?
答:侵入气孔、析出气孔、反应气孔
如何区分铸件裂纹的性质(热裂纹和冷裂纹)?
答:热裂纹:裂缝短,缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化颜色
冷裂纹:裂纹细小,呈连续直线状,缝内有金属光泽或轻微氧化色。
七:什么是封闭式浇注系统?什么是开放式浇注系统?他们各组元横截面尺寸的关系如何?答:封闭式浇注系统:从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐减小,阻流截面在直浇道下口的浇注系统。(ΣF内<ΣF横 开放式浇注系统:从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐加大,阻流截面在直浇道上口的浇注系统。(ΣF内>ΣF横>F直下端>F直上端) 浇注位置和分型面选择的基本原则有哪些? 答:浇注位置选择:(1)逐渐的重要表面朝下或处于侧面;(原因:以避免气孔、砂眼、缩孔、缩松等铸造缺陷) (2)铸件的宽大平面朝下或倾斜浇注; (3)铸件的薄壁部分朝下;(原因:可保证铸件易于充型,防止产生浇不足、冷隔缺陷)(4)铸件的厚大部分朝上。(原因:便于补缩)容易形成缩孔的铸件,厚大部分朝上。(原因:便于安置冒口实现自上而下的定向凝固,防止产生缩孔) 分型面的选择:(1)应尽可能使全部或大部分构件,或者加工基准面与重要的加工面处于同 一半型内;(原因:以避免因合型不准产生错型,保证铸件精度) (2)应尽可能减少分型面的数目;(原因:保证铸件精度,简化造型操作) (3)分型面应尽量选用平面(原因:简化造型工艺过程和模板制造,容易保证铸件精度)(4)尽可能使型腔和主要型芯位于下型。(原因:便于造型,合型,下芯,检验铸件壁厚)铸件的拔模斜度的设计原则有哪些? 答:设计原则(1)一般在0.5-5度之间; (2)立壁越高,斜度越小; (3)机器造型的斜度应小; (4)木模造型的斜度应大; (5)内壁的斜度比外壁的斜度大。 浇注系统的作用、基本组元构成、基本类型? 答:浇注系统的作用:(1)将铸型型腔与浇包连接起来,平稳地导入液态金属; (2)挡渣及排除铸型型腔中的空气及其他气体; (3)调节铸型与铸件各部分的温度分布以控制铸件的凝固顺序; (4)保证液态金属在最合适的时间范围内充满铸型,不是金属过度氧化,有足够的压力头,并保证金属液面在铸型腔内有适当的上升速度。 基本组元构成:浇口杯,直浇道,横浇道,内浇道(浇包、通气孔) 基本类型:顶部注入式,中间注入式,底部注入式,阶梯注入式(按内浇道在铸件的相对位置分) 开放式浇注系统,封闭式浇注系统(组元截面比例的大小或限流截面位置不同) 冒口的作用是什么?简述其设计时应满足的基本条件。 答:冒口的作用:补缩铸件、集渣、通气排气 基本条件:(1)凝固时间应大于或等于铸件的凝固时间; (2)有足够的金属液体补充铸件的收缩; (3)与铸件被补缩部位之间必须存在补缩通道; 铸件结构设计的一般原则? 答:(1)简化或减少分型面; (2)应尽量不用或少用型芯; (3)铸件结构应起模方便; (4)有利于型芯的固定和排气; (5)避免变形和裂纹; (6)有利于防止夹渣、气孔; (7)有利于铸件清理。 第三章塑性成形 问答题 金属塑性变形遵循的基本规律。 答:1)体积不变定理:金属固态成形加工中金属变形后的体积等于变形前的体积。(又叫质量恒定定理); 最小阻力定律:金属在塑性变形过程中,其质点都将沿着阻力最小的方向移动。 金属的可锻性?影响金属可锻性的主要因素有哪些? 答:可锻性(金属塑性变形的能力):金属材料在塑性成形加工时获得优质毛坯或零件的难易程度。 影响因素:1)金属本身的性质:化学成分的影响(纯金属的塑性比合金好)、内部组织的影响(单相组织比多相组织塑性好,均匀细小晶粒铸态柱状晶组织和粗晶组织可锻性好); 2)变形加工条件:变形温度的影响(对于多数金属材料,温度提高,塑性提高)、变形速度的影响(变形速度足够大,热效应现象明显,金属的塑性指标延伸系数和断面收缩率调高,变形抗力下降)、应力状态的影响(压应力和拉应力不同)。 绘制自由锻件图时考虑的因素有哪些?自由锻件图与模锻件图有何区别? 答:绘制自由锻件图考虑的因素: 1)敷料或余块:简化锻件形状便于锻造增添的金属部分; 2)加工余量:在零件加工表面增加供切削加工用的金属部分(零件越大、形状越复杂,余量越大) 3)锻件公差:锻件名义上尺寸允许的变动量。 模锻件图和自由锻件图的区别:模锻图比自由锻件图多分模面、模锻斜度、模锻件圆角半径。自由锻件结构设计时应满足那些要求? 答:1)自由锻件上应避免锥体、曲线或曲面交接以及椭圆形、工字形截面等结构; 2)自由锻件上应避免加强筋、凸台等结构; 3)对于锻件截面急剧变化或形状复杂采用特别的技术措施或工具;还可以设计几个简单件构成组合件,再焊接)。 5.绘制模锻件图应考虑的主要因素和模锻件结构设计的原则。 答:主要因素:分模面、敷料、加工余量、锻件公差、模锻斜度、模锻件圆角半径。 原则:1)模锻零件必须具有一个合理的分模面,以保证模锻件抑郁从锻模中取出、敷料最少、锻模制造容易; 2)零件外形力求简单、平直和对称,尽量避免零件截面间差别过大或具有薄壁、高筋、高凸起等结构,以便于金属充满模膛和减少工序; 3)尽量避免有深孔或多孔结构; 4)有可能的情况下,对复杂的零件采用锻-焊组合,以减少敷料,简化模锻过程。 模锻是确定锻件分模面位置的原则。 答:1)要保证模锻件易于从模膛中取出; 2)所选定的分模面应能使模膛的深度最浅; 3)选定的分模面应能使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致; 4)分模面最好是平面,且上下锻模的模膛深度尽可能一致; 5)所选分模面尽可能使锻件上所加的敷料最少。 7.冲孔和落料时凸、凹模尺寸确定,凸、凹模间隙对冲裁成形工艺的影响。 答:尺寸的确定:落料:凹模刃口尺寸即为落料件尺寸,然后用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值; 冲孔:凸模刃口尺寸为孔的尺寸,然后用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。 对成形工艺的影响: 间隙过小:凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向外错开,上下裂纹不能很好重合,导致毛刺增大。 间隙过大:凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向内错开,因此光亮带小一些,剪裂带和毛刺均较大。 冲孔和落料异同之处? 答:相同:变形机制一样;模具结构相同。 不同:凸凹模尺寸取向不同。 防止拉深中的起皱和破裂的主要措施有哪些?