第一章材料加工
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《材料加工工艺》考研习题第一章绪论第二章液态金属成形1.金属及合金的结晶包括哪两个基本过程?什么是均质形核和非均质形核?在实际铸造生产中铸造合金结晶的形核是以哪种形核为主,为什么?2.什么是液态金属的充型性能,它与哪些因素有关?铸造合金流动性的好与差对铸件质量有何影响?影响铸造合金流动性的主要因素有哪些?生产中如何采取措施提高铸造合金的流动性?3.铸造合金由液态冷却到室温时要经过哪三个收缩阶段?收缩对铸件质量有什么影响?其收缩大小与哪些因素有关?4.缩孔、缩松是铸件中的常见缺陷之一,哪些因素影响其形成?生产中如何采取措施进行防止?5.什么是铸造应力?铸造应力大小对铸件质量有什么影响?热应力是如何形成的?哪些因素影响其大小?生产中常采取哪些措施来防止和减小应力对铸件的危害?6.铸造合金中的气体主要来源于哪些方面?又以哪些形式存在于铸造合金中?对铸件质量有什么影响?7.铸造合金中的夹杂物是如何分类的?对铸件质有什么影响?如何防止和减小其对铸件的危害?8.湿型粘土砂的主要成分是什么?它有哪些优缺点?适合生产哪些铸件?9.湿型粘土砂的造型方法有哪些?试比较应用震击、压实、射压、高压、气冲和静压等各种造型方法的紧实的砂型紧实度分布(沿砂箱高度方向)。
为什么需要用高密度湿粘土砂型生产铸件?10.树脂自硬砂、水玻璃砂与粘土砂比较有哪些优点?各适用于哪些铸件的生产?11.砂芯的作用是什么?经常使用哪些粘结剂来制芯?常用的制芯工艺有哪些?12.砂型和砂芯涂料的作用是什么?其主要组成有哪些?13.什么是顺序凝固原则?什么是同时凝固原则?各需采用什么措施来实现?上述两种凝固原则各适用于哪些场合?14.铸件的壁厚为什么不能太薄,也不能太厚,而且应尽可能厚薄均匀?为什么要规定铸件的最小壁厚?不同铸造合金要求一样吗?为什么?。
15.为便于生产和保证铸件质量,通常对铸件结构有哪些要求?16.何谓铸件的浇注位置?它是否指铸件上的内绕道位置?铸件的浇注位置对铸件的质量有什么影响?应按何原则来选择?17.试述分型面与分模面的概念?分模造型时,其分型面是否就是其分模面?从保证质量与简化操作两方面考虑,确定分型面的主要原则有哪些?18.试确定图2-116所示铸件的浇注位置及分型面。
●第一章塑胶材料加工方式的选择塑料产品之好坏与材料选择及加工方式之迥异而有极大之关系。
对于任何欲制之塑品,其步骤为先决定何种材料能够达到其所须之物性,再来则为选择最适切与最经济的加工方式,最后则视产量之多寡而决定设备。
●1-1塑料材料之选择在大约探讨了塑料材料的基本物性,以下将做更深入的分析。
下面所列之各表乃是依据标准方法制成试片所测得之数据,与实际生产所制出的成品性质仍有相当大之差距,但做为不同等级材料性质之比较已足矣。
下表1-1为一般常见塑料机械性质之比较。
表1-2则为塑料拉伸强度之范围,表1-3为抗冲击强度之范围。
表1-4及表1-5,则为塑料之其它性质。
参考以上各表,即大约可知塑品用何种材料可达到其用途之所须性质要求。
一般而言加了玻纤后,可增加拉伸力、减少拉伸量、抗磨耗力降低、挠曲力增高、热变形温度增加、热膨胀降低及较不透明,而耐冲击力则不一定。
但是硬度(除非高填充)、电气性质、抗化学性及抗天候性则甚无影响。
表1-6则为一般材料之机械性质之定性趋势表。
若是依各种用途来分,所使用之塑料大概可列表如1-7所示。
●1-2塑料加工方式之选择塑料之加工方式五花八门,随着材料及成品而有极大之差异。
以下对一般常见的加工方式,作一番简介:1. 射出成形(injection molding)在所有之塑料加工成形方法上,射出成形最为被广泛使用。
其法为热塑性塑料或热固性塑料导入于射出成形机的加热筒中,俟其完全熔融后,藉由柱塞或螺杆之压力,产生热能及摩擦热能,将其注入于闭合模具之模穴中,固化后,再开启模具取出成品。
此种加工技术因材料、机械设计及制品要求而衍生出其它之方法,如预嵌入金属零件之插件成形、多色及混色的射出成形,结构发泡的射出成形、气体辅助射出成形(gas assisted injection molding)、共射出成形(coinjection)、射出中空成形及利用液态单体或液态预聚合物为原料之反应射出成形(RIM)等方法。
作业第一章液态金属的结构与性质1、如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征?理想纯金属液态结构能量起伏和结构起伏;实际纯金属液态结构存在大量多种分布不均匀、存在方式(溶质或化合物)不同的杂质原子;金属(二元合金)液态结构存在第二组元时,表现为能量起伏、结构起伏和浓度起伏;实际金属(多元合金)液态结构相当复杂,存在着大量时聚时散,此起彼伏的原子团簇、空穴等,同时也含有各种固态、气态杂质或化合物,表现为三种起伏特征交替;能量起伏指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低,同一原子的能量也会随时间而不停变化,出现时高时低的现象。
结构起伏指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断分化组合,由于“能量起伏”,一部分金属原子(离子)从某个团簇中分化出去,同时又会有另一些原子组合到该团簇中,这样此起彼伏,不断发生着的涨落过程,似乎团簇本身在“游动”一样,团簇的尺寸及内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。
浓度起伏指在多组元液态金属中,由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别,结合力较强的原子容易聚集在一起,把别的原于排挤到别处,表现为游动原子团簇之间存在着成分差异,而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象2、根据图1-8及式(1-7)说明动力学粘度的物理意义和影响粘度的因素,并讨论粘度在材料成形中的意义动力学粘度的物理意义:表示作用于液体表面的外加切应力大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例系数。
是液体内摩擦阻力大小的表征影响粘度的因素:1)液体的原子之间结合力越大,则内摩擦阻力越大,粘度也就越高;2)粘度随原子间距δ增大而降低,与δ3成反比;3)η与温度T 的关系总的趋势随温度T 而下降。
(实际金属液的原子间距δ也非定值,温度升高,原子热振动加剧,原子间距随之而增大,因此η会随之下降。
)4)合金组元(或微量元素)对合金液粘度的影响,如果混合热H m为负值,合金元素的增加会使合金液的粘度上升(H m 为负值表明异类原子间结合力大于同类原子,因此摩擦阻力及粘度随之提高)如果溶质与溶剂在固态形成金属间化合物,则合金液的粘度将会明显高于纯溶剂金属液的粘度,这归因于合金液中存在异类原子间较强的化学结合键。