材料加工成型--课后习题答案

习题参考答案《材料成形》部分

第1章铸造

填空题：

1、熔模铸造；压力铸造；金属型铸造；陶瓷型铸造；消失模铸造；

2、缩孔；缩松；

3、铸造性能；工艺；

4、收缩；如缩孔、缩松、变形、开裂；

5、模样；

6、热应力；收缩应力；

7、拉；压；

8、液态收缩；凝固收缩；固态收缩；

9、充型能力；充型能力；

10、向下；向上；补缩；

单项选择题：

1、①

2、③

3、②

4、②

5、①

多项选择题：

1、②、③、⑤

2、③、

3、①、②、⑤

4、①、③

结构改错题：

1、答：

不合理。

大平面应朝下，如下图所示。

2、答：

（a）：分型面应为简单平面，使造型工艺大大简化；

（b）：防止缩孔产生，壁厚应尽量均匀

3、答：

（a）图A-A截面改为加强筋型。

（b）图上表面改掉不必要的外凸缘结构，使三箱造型变为二箱造型，简化铸造工艺。

（c）图将厚大的截面处改成壁厚均匀的结构，避免热节处易产生的缩孔、缩松等缺陷；另外，避免壁厚不均易产生应力变形甚至产生裂纹等缺陷。

4、答：

（a）铸件的结构应尽量避免过大的水平壁。浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔、砂眼、夹渣等缺陷。将图中过的大水平面改为倾斜的表面。

（b）凸台和筋的设计应便于造型和起模。图中的凸台必须用活块或外砂芯才能取出模样。改后图形为：

5、答：

（a）图的两个斜凸台在造型时影响起模，需采用活快。因此，应设计成向上的直凸台，简化造型工艺，减低成本、提高生产效率。

（b）图原设计需用两个型芯，其中的型芯1为悬臂型芯、下芯时必须使用芯撑，型芯的固定、排气和清理都比较困难。将两个连通成一体，则便于造型

时型芯的稳固支撑、安放、排气和铸造后的清理方便。 简答题： 1、答： 起始阶段两杆处于塑性阶段，冷却到t 1-t 2阶段后，细杆进入弹性状态而粗干仍处于塑性，导致在横杆的作用下将对粗干产生压应力，细杆受到拉应力。这时粗杆将产生压塑变形，使粗细两杆收缩趋于一致，应力将消失。继续冷却T2-T3,此时两杆均进入弹性状态，粗杆温度高，产生较大收缩，而细杆温度低，收缩以几乎停止。所以在最后阶段粗杆受拉，细杆受压。 2、答： （1）缩孔：由于液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充，在铸件最后凝固的部位形成的孔洞。 （2）区别： 缩孔：通常位于铸件的上部或最后凝固的部位，形状不规则，孔壁粗糙。 气孔：是气体在铸件中形成的孔洞，孔内表面比较光滑，明亮或略带氧化色。 （3）防止措施： 1）采用顺序凝固原则； 2）合理确定内浇道位置及浇注工艺； 3）应用冒口、冷铁、补贴等； 3、答： （1）出现缩孔的原因：材料ZG310-570属于共析的合金，逐层凝固，易在最后凝固部位及热节处产生集中的缩孔，轧钢机导轮的结构恰好为上部是厚大截面，在厚、薄截面转接处形成热节，因此，在图示部位产生缩孔。 （2）消除该铸件缩孔的工艺措施：在上部厚大截面处安放冒口、采用顶注式浇铸系统、形成自下而上的顺序凝固，将缩孔引向冒口区。 4、答： 顺序凝固：是指利用各种工艺措施，使铸件从原离冒口的部分到冒口之间建立一个递增的温度梯度，凝固从远离帽口的部分开始，逐渐向冒口方向顺序进行，最后是冒口本身凝固。实现顺序凝固可以实现良好的补缩，使缩孔移至冒口，从而获得致密的铸件。 同时凝固：利用各种工艺措施，减小铸件各部分的温差，从而实现铸件同一时间的凝固，由此热应力可减小到最低程度。 5、答： 铸件壁厚过小，难以充型，容易出现浇不足、冷隔缺陷。 不一致。 因为，不同合金的流动性各不相同，导致不同合金在一定的铸造条件下所能浇铸出铸件最小壁厚也不同。

第2章金属塑性加工

填空题：

1、锻造；冲压；

2、；小；小；

3、变性力；

4、塑性；变形抗力；

5、自由锻；

6、分离工序；成形工序；

7、塑性变形阶段；

8、塑；不可；

9、固；简单；

10、过热；过烧；

单项选择题：

1、②

2、①

3、①

4、①

5、③

多项选择题：

1、①、②、⑤

2、①、③、④、⑤

3、①、②、④、⑤

4、②、③、④、⑤

5、①、②、⑤

6、①、④、⑤

结构改错题：

1、答：

自由锻件上的加强筋、凸台、斜面、工字截面或空间曲线形表面，都难以用自由锻方法获得。因此，自由锻件必须减少辅助结构。

2、答：

不合理。

将分模面置于一侧（Ⅰ-Ⅰ分模面），内部组织流线沿外轮廓连续分布。

3、答：

c-c面为最佳分模面。

原因：锻件能顺利取出，也可锻出零件中的孔，同时也能保证锻件以镦粗填充的方式成形，获得良好的锻件质量。

4、答：

（a）图：分模面设在Ф260截面中央，分模面的位置能保证上、下模膛的轮廓相同，以利于模具制造和避免错型。

（b）图：分模面设在Ф360截面中央，分模面的位置能保证上、下模膛的轮廓相同，以利于模具制造和避免错型。模锻时，锻件以镦粗方式充满模膛，获得良好的锻件质量。

5、答：

锤上模锻制坯，要求锻件的结构最好为沿分模面均匀对称。原设计恰好违反

此原则，根据分模面为 250的最大面的中心，其轮毂应设计成沿分模面对称结构，且轮毂与轮辐的转接处应为园角过渡（例如R5）

辐板b处尺寸过薄应加厚，附图

简答题：

1.答：

自由锻工序多，锻件的加工余量和锻造公差都较大，生产效率低，只适用于单件或小批量生产；胎膜锻使用了较简单的模具，因此加工余量和锻造公差比自由锻小生产效率有所提高；对于模锻而言，操作最为简单，生产效率最高，加工余量和锻造公差小，但模具造价高，生产周期长，适用于大批量生产。

2、答：

a) 变形温度对塑性和变形抗力的影响：温度对塑性的影响，就大多数金属而

言，其总

的趋势是随着温度的升高，塑性增加，变形抗力降低。但是，在温度升高过程中的某些温度区间，往往由于过剩相的析出或相变等原因，而使金属的塑性降低和变形抗力增加（也可能降低）。

b) 变形速度对塑性和变形抗力的影响：变形速度小于临界值时，随着变形速

度的增大，

塑性降低，变形抗力升高；变形速度大于临界值时，随着变形速度的增大，塑性提高，变形抗力降低。

3、答：

在应力状态中，压应力状态中，压应力个数愈多、愈大，则金属的塑性愈高。反之，拉应力个数愈多、数值愈大，则金属的塑性越低。

应力状态对变形抗力有很大的影响。一般来说，同号主应力图的变形抗力大于异号主应力图的变形抗力。

4、答：

依据塑性及变形抗力来评定金属的锻造性能。

其影响因素有：

（1）金属的化学成分和组织对塑性和变形抗力的影响；

（2）变形温度、变形速度对塑性和变形抗力的影响；

（3）应力状态对塑性和变形抗力的影响；

（4）毛坏表面状况和周围介质及变形不均匀对塑性和变形抗力的影响。

5答：

绘制自由锻锻件图时，应以零件图为基础，并考虑以下几个因素：锻件敷料、锻件余量、锻件公差。

模锻件图分为冷锻图和热锻图两种。冷锻图是用来最终锻件的检验，它要根据零件图来绘制。绘制时要考虑以下因素：分模面，确定加工余量和锻造公差，确定冲孔连皮，确定模锻斜度和圆角半径。热锻件图用于锻模设计和加工制造，它是以冷锻件图为依据，在冷锻件图的基础上加放收缩率，尺寸的标注也应遵循高度、方向、尺寸分模面为基准的原则。

第3章焊接

填空题：

1、；焊丝；焊剂；

2、增高；烧损；

3、熔池中的液态金属；周围的熔渣；

4、去应力退火；

5、手弧焊；埋弧焊；气体保护焊；

6、软钎焊；硬钎焊；

7、碳当量法；冷裂纹敏感系数法；

8、阳极区；阴极区；弧柱区；

9、熔焊；压焊；钎焊；

10、不同；可焊性好；

单项选择题：

1、③

2、④

3、③

4、①

5、③

6、③

多项选择题：

1、①、③、④、⑤

2、②、③、④、⑤

3、③、④

4、①、②、③

5、②、④、⑤

结构改错题：

1、答：

（a）不合理。焊缝应尽量避免密集和交叉，如果焊缝密集或交叉会使接头处过热，力学性能下降。

（b）不合理。合理的焊接顺序：1-3-4-2-7-6-5-8，这样可减小焊接产生的变形。

2、答：

（a）焊缝应对称分布，使焊接变形相互抵消。

（b）焊缝应避免交叉结构，克服焊接接头热影响区过热，力学性能下降。

3、答：（1）焊缝应尽量避开最大应力的位置。应改成自两端分散的2条焊缝。（2）焊缝应避免应力集中的位置。应改成碟型封头。

4、答：

（a）图的设计在进行手弧焊时，操作空间不够，应加大两立柱的间距（45 ，15mm）。

（b）图的设计在进行手弧焊时，操作空间不够，应颠倒两个搭接件的位置。

（c）图的设计在进行手弧焊时，操作空间不够，无法施焊，应将焊缝改成直角后再转接的形状

5、答：（a）接触面积过小，可改成斜面接触、台阶界面、搭接等形式。

（b）截面积不一样，电阻不一样导致熔化速率不同，易产生较大焊接变形。应改为同截面积零件焊接。

简答题：

1、答：结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度也要尽可能小。

将焊件预热后再进行焊接。

去应力退火，锤击焊缝。

2、答：方案a比较合理。先焊完焊缝1后，可进行去应力处理，例如、采用锤击的方法进行校形然后进行焊缝2的焊接，可保证构件整体变形小并容易进行校形。

方案b不合理，因为按此顺序焊接将产生很大的焊接变形。焊缝1焊完后，由于整个构件受热和冷却不均，在对接接头2处将出现外缘接缝间隙大、靠近焊缝1处接缝间隙小的不规矩的接头形状，焊缝2的接头间隙和熔池大小不均将使焊后产生很大的变形应力，导致整个构件产生扭曲变形。

3、答：电弧焊时，母材和焊条受到电弧高温而熔化形成熔池。金属熔池也可看作一个微型冶金炉，其内要进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼及合金化等一系列物理、化学过程。由于大多数熔焊是在大气空间进行，金属熔池中的液态金属与周围的熔渣及空气接触，产生复杂、激烈的化学反应，这就是焊接冶金过程。

与炼钢和铸造冶金过程比较，有以下特点：

①金属熔池体积很小，熔池处于液态的时间很短，各种冶金反应进行的不充分。

②熔池温度高，使金属元素强烈的烧损和蒸发。同时，熔池周围又被冷却的金属包围，使焊缝处产生应力和变形，严重时甚至会开裂。

4、答：

先焊完焊缝1后，形成三块板条后，可进行应力处理，例如、采用锤击的方法进行整形，然后顺序进行焊缝2的焊接，可保证构件整体变形小并容易进行校形。

其它焊序，则会因为按此顺序焊接将会产生很大的焊接变形。焊缝焊完后，由于整个构件受热和冷却不均，在对接接头1处将出现外缘接缝间隙大、靠近焊缝2或（1）处接缝间隙小的不规矩的接头形状，焊缝1或（2）的接头间隙和熔池大小不均匀将使焊后产生很大的变形应力，导致整个构件产生扭曲变形。5、答：

低碳钢焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区构成。

熔合区是焊接接头中焊缝金属向热影响区过渡的区域。该区域较窄，两侧分别为经过完全熔化的焊缝区和完全不熔化的热影响区。熔合区加热的最高温度范围在合金的固、液相之间。熔合区具有明显的化学不均匀现象，从而引起组织不均匀，其组织特征为少量铸态组织和粗大的过热组织，因而塑性差、强

度低、脆性大、易产生焊接裂纹和脆性断裂，是焊接接头最薄弱的环节之一。