金属工艺学简答题带答案

金属工艺学复习题

铸造部分

1、什么是合金的铸造性能?它可以用哪些性能来衡量?铸造性能不好，会引起哪些缺陷？合金的流动性受到哪些因素影响?

(1)流动性能和收缩性能

(2)合金的流动性、浇注条件、铸型条件。

(3)缩孔、缩松、变形和裂纹

(4)合金的种类，合金的成分，杂质与含气量

2铸件的凝固方式有哪些?合金的收縮經历哪几个阶段?缩孔和缩松的产生原因是什么7防止缩孔和缩松的方法有哪些?

逐层凝固糊状凝固中间凝固

液态收缩凝固收缩固态收缩

缩孔：缩孔产生的条件是金属在恒温或很小的温度范围内结晶，铸件壁以逐层凝固的方式进行凝固。

缩松：缩松形成的基本原因和缩孔形成的相同，但形成的条件却不同。缩松形成的条件主要是在结晶温度范围宽、以糊状凝固方式凝固的合金或厚壁铸件中。

防止：控制铸件的凝固过程使之符合顺序凝固的原则，并在铸件最后凝固的部位设置合理的冒口，使缩孔移至冒口中，即可获得合格的铸件。（1）按照顺序凝固的原则进行凝固（2）合理地确定内浇道位置及浇注工艺（3）合理地应

用冒口、冷铁和补铁等工艺措施

3、热应力和机械应力产生的原因是什么?采用哪些措施可以预防和消除铸造应力?

热应力是由于铸件壁厚不均，各部分冷却速度不同，同一时期，各部分收缩不一致，而引起的；

铸件在固态收缩时，因受铸型，型芯，焦冒口等外力的阻碍而产生的应力称为机械应力；

措施：1合理的设计铸件的结构。设计铸件时应尽量使铸件形状简单、对称、壁厚均匀。2尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金。3采用同时凝固的工艺。所谓同时凝固市值采用一些工艺措施，使铸件各部分间温差尽量小，几乎同时进行凝固。4设法改善铸型、型芯的退让性，合理设置浇冒口等，以减少机械应力。5对铸件进行实效处理是消除铸造应力的有效措施

4、 什么是顺序凝固原则?什么是同时凝固原则?各有何应用?

采用各种措施来使铸件结构上各部分按照远离冒口的部分先凝固,然后是靠近冒口部分,最后才是冒口本身凝固的次序进行凝固。

铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性，称作同时凝固。

顺序凝固原则适用于铸件壁厚相差大或者凝固过程远离共晶点,如碳钢铸件.

同时凝固原则适用于铸件壁厚相差不大或者金属凝固过程接近共晶点,如灰铸铁箱体类铸件.

5、热裂和冷裂的特征是什么?

裂纹短，缝隙宽，形状弯曲，缝内呈氧化色；

冷裂的特征:裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或金属氧化色。

6、 机器造型的取模方式有哪些?

顶箱起模、漏模起模、翻转起模

7、常见特种铸造方法有哪些?熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造和高心铸

造都主要适合生产哪些合金铸件?

常见特种铸造方法：熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，低压铸造，离心铸造，挤压铸造，实型铸造，快速铸造。

熔模铸造：能适应各种铸造金属，尤其适于生产高熔点和难以加工的合金铸件。

金属型铸造：生产力学性能高的铸件。

压力铸造：生产精度高，形状复杂的薄壁精密铸件。

低压铸造：大型薄壁，耐压，防渗漏，气密性好的铸件。

离心铸造：双金属铸件

压力加工部分

1、什么是锻造比?纤维组织有何特点?如何利用锻造流线设计零件。

锻造比表示变形程度

纤维组织具有方向性：平行于纤维组织塑性和韧性好，垂直于纤维组织上的塑性和韧性差，当分别沿着纵向和横向拉伸时，前者具有较高的抗拉强度，当分别沿着纵向和横向剪切时，后者具有较高的抗剪强度。纤维组织的稳定性很高。在设计和铸造零件时应充分发挥纤维组织纵向性能高的优势，限制横向性能差的劣势，使零件工作时的最大正应力与纤维组织方向重合，最大切应力与纤维方向垂直，并使纤维沿零件分布而不被切断。

3、自由锻的工序有哪些?基本工序有哪些?

自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类；基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移和切割（P6263）

4、模锻锻模分模面的选择原则是什么?

（1）保证锻件能从模膛中顺利取出

（2）使零件上所加的余块最少，节省金属材料

（3）为了便于锻模的机械加工和锻件的切边，同时也为了节约金属材料，盘类锻件的高度小于或等于直径时，应取径向分模，不宜取轴向分模（4）为使锻模结构尽量简单和便于发现上下模在模锻过程中的错移，应该尽可能采用直线分模，并使上下两模沿分型面的模膛轮廓一致

（P69-70）

5、什么是冷变形?什么是热变形?二者如何界定?

在再结晶温度以下进行的变形称为冷变形，在再结晶温度以上进行的变形称为热变形

如何定界：存在加工硬化现象为冷变形，反之则为热变形（P58）

6、设计模锻件时，为什么要有模锻斜度和模锻圆角?

模锻斜度：便于锻件从模膛中取出

末端圆角：外圆角有助于金属流动充满模腔，还可以避免模锻在凹入的尖角处产生应力集中而造成裂纹。内圆角可以缓和金属充型时的剧烈流动，减缓锻模外角处的磨损，提高锻模的使用寿命，还可以防止因剧烈变形造成金属纤维组织被割断，导致锻件机械性能下降。（P71）

7、怎样确定落料模和冲孔模刃口尺寸?

冲裁件的尺寸取决于其光亮带的横向尺寸，落料件尺寸取决于凹模刃口尺寸，

冲孔件取决于凸模刃口尺寸。设计落料模时，先按落料件确定凹模刃口尺寸，取凹模作为设计基准件，然后根据间隙确定凸模尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值。设计冲孔模时，先按冲孔件确定凸模刃口尺寸，取凸模作为设计基准

件，然后根据间隙确定凹模尺寸，即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。

8、 拉深时的废品有哪些?如何防止?什么是拉深系数?有何意义?

拉伸变形常见的缺陷有折皱和拉穿

应对措施有，折皱——加压边圈，拉穿——凸凹模间的间隙要合适，凸凹模

间的圆角要合适，选用合理的拉深系数

拉伸系数m拉伸后工件直径d与坯料直径D的比值

意义：m越小，变形程度越大，坯料被拉入凹模越困难，从底部到边缘的

转角部分的拉应力也越大，当拉应力超过材料的强度极限时，拉深件的转角处将被拉穿，

9、如何控制弯曲回弹现象保证弯曲精度?

在设计弯曲模时，应使模具弯曲角比零件弯曲角小一个回弹角，以保证成品件的弯曲角度准确

焊接部分

1、按焊接过程的特点不同，焊接方法分为哪几类？

答：1熔焊：焊接过程中，将焊件接头加热至融化状态，不施加压力，完成焊接的方法

2压焊：焊接过程中必须对焊件施加压力，以完成焊接的方法

3钎焊：采用熔点比母材低的金属材料作钎焊，焊接时加热到高于铅料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料，润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散，实现连接焊件的方法。

2、焊条药皮有哪些作用?焊芯和焊丝有哪些作用?如何正确选用焊条?

答：焊条药皮有哪些作用？

一是利用药皮融化时产生的熔渣及气体，使电弧空间及熔池与大气隔离

二是通过药皮的眼睛作用，保证焊缝金属的脱氧脱硫脱磷，并向焊缝添加必要的合金元素，使焊缝具有一定的力学性能

三是使焊条具有好的焊接工艺性，通过往药皮中加入某些成分，使电弧燃烧稳定，飞溅小，适用于各种空间位置的焊接

焊芯：主要起到填充金属和传导电流的作用。

如何正确选用焊条？

a、考虑被焊材料类别

b、考虑母材的力学性能和化学成分

c、考虑焊件的工作条件和使用情况

d、考虑焊件的结构特点，

e，考虑施工操作条件

3焊接接头有哪几部分构成?焊接热影响区包括哪几部分?性能最好及最差分别是哪个

区域?

焊接接头由焊缝，热影响区和熔合区组成，热影响区包括过热区，正火区，部分相变区。性能最好是正火区，性能最差的是过热区。

4、点焊和缝焊各有哪些用途?闪光对焊和电阻对焊有什么相同点和不同点?

点焊方法广泛应用于飞行器、车辆、各种罩壳、电子仪表和日常生活用品的制造中，主要适用于厚度小于4m m的薄板冲压结构及钢筋焊接。点焊可焊接低碳钢，不锈钢，铜合金和铝镁合金等。缝焊分流现象严重，只适用于焊接3mm 以下的薄板结构。缝焊主要用于制造要求密封性的薄壁结构，如油箱，小型容器和管道等。

闪光对焊和电阻对焊的相同点：都是将焊接装配成对接的接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力完成焊接，不同点是闪光对焊是在通电的情况下对接熔合，而电阻对焊是加电流使工件到塑性状态，然后断电熔和。

5、埋弧焊、氩弧焊、C O2气体保护焊、电阻焊、电渣焊各有何应用?

.①埋弧自动焊适用于成批生产的中、厚板结构长直缝及较大直径环缝的平焊和平角焊。随着焊接技术的不断发展，埋弧自动焊可以适用的材料有碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及诸如镍基合金、铜合金的某些非铁合金材料。

②氩弧焊常用于焊接化学性质活泼的金属及其合金，以及不锈耐蚀钢，耐热钢，低合金钢也可以用来焊接稀有金属。

③C O2气体保护焊不能用于易氧化的非铁合金材料焊接，适用于低碳钢和强度级别不高的普通低合金结构钢的焊接。

④电阻焊分为点焊，缝焊，对焊三种。

点焊方法广泛应用于飞行器，车辆，各种罩壳，电子仪表和日常生活用品的制造中，主要适用于厚度小于4mm的薄板冲压结构，及钢筋焊接，点焊可焊接低碳钢，不锈钢，铜合金和铝镁合金等。

缝焊分流现象严重，只适合于焊接3m m以下的薄板结构。缝焊主要用于制造要求密封性的薄壁结构，如油箱、小型容器和管道等。

对焊分为电阻对焊和闪光对焊，电阻对焊一般适用于焊接截面简单、直径较小、强度要求不高的杆件和线材。闪光对焊可用于焊接重要的工件。可以焊接同种金属，也可焊接异种金属，如焊接钢与铜、铝与铜等。目前，它被广泛用于刀具、钢筋、钢轨、钢管、车圈等的焊接中。

⑤电渣焊适用于厚度为40mm以上的板类工作，一般用于直缝焊接，也可用于环缝焊接。（第五题总结在书上123页表4-5）

6、 什么是软钎焊?什么是硬钎焊?各有哪些用途?

软钎焊:钎料的熔点在450*C以下，接头强度较低，一般不超过70M P a。硬钎焊:钎料熔点在450*C以上，接头强度在200M P a以上。

用途:软钎焊用于焊接受力不大，工作温度较低的工件如常温下工作的仪表、导电元件、以及钢铁、铜及铜合金等制造的构件。硬钎焊用于受力较大的钢铁和铜合金构件的焊接以及工具、刀具和焊条。

7、焊缝布置有哪些原则?

①尽量使焊缝处于平焊位置

②焊缝位置应便于完成焊接操作，考虑给焊接操作留有足够空间

③焊缝应避开应力最大和应力集中位置

④焊缝应尽量分散布置，避免密集和交叉

⑤焊缝布置应尽量对称

⑥焊缝布置应避开机械加工表面

⑦尽量减少焊缝的数量、长度和截面

⑧焊缝转角处应平滑过渡

⑨焊缝布置应照顾其他工序的方便和安全

冷加工部分

1、常见机床加工常见表面的切削运动。

2、切削加工三要素概念及简单计算。

切削三要素（又叫切削用量）是衡量车削运动大小的参数。它包括切削深度、进给量、切削速度。

（1）切削深度a p（背吃刀量）。

切削深度为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。即：a p=（d w-d m）/2

其中：d w―工件待加工表面的直径，（m m）；

d m―工件已加工表面的直径，（m m）

切断、车槽时的切削深度为车刀主切削刃的宽度。

（2）进给量f。

单位时间内，刀具相对于零件沿进给运动方向的相对位移。例如，车削时，零件每转一转，道刀具所移动的距离，即为(每转)进给量，单位是mm/r。又如在牛头刨床上刨平面时，道具往复一次，零件移动的距离，单位mm/s t r(毫米/双行程)。铣削时由于铣刀是多齿刀具，还常用每齿进给量表示，单位m m/z(毫米/齿)。进给量还可表示进给运动时的速度，进给速度（f v）就是在单位时间内刀具在进给方向上移动的距离，单位mm/s。

f v=n×f

其中：n―主运动的转速，（m m/s）；f―每转进给量，（m m/r）（3）切削速度V c

切削加工时，切削刃上选定点相对于工件主运动的速度叫切削速度。即单位时间内，刀具相对于零件沿主运动方向的相对位移，单位为m/s。

若主运动是回旋运动时，则其切削速度为V c＝π?d?n/1000，其中：d―工件待加工表面的直径（m m），或为刀具直径（mm）；n―工件的转速（r/s）。若主运动是回旋运动时，则其切削速度为V c＝2L n r/1000，式中L为往复运动行程长度(mm)；n r为主运动每秒的往复次数（次/s）。

3、常见的刀具切削材料有哪些?超硬刀具材料有哪些?

常用刀具材料有碳素工具钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金，陶瓷，立方氮化硼，金刚石

超硬刀具材料：人造金刚石，立方氮化硼

4、硬质合金和高速钢在性能上的主要区别是什么?各适合做哪些刀具?

性能区别：高速钢热硬性和耐磨性低于硬质合金，但强度和韧性高于硬质合金。工艺性较硬质合金好。

高速钢：由于高速钢工艺性能好，所以高速钢除以条状刀坯直接刃磨切削刀具外，还广泛的用于制造形状较为复杂的刀具，如麻花钻，铣刀，拉刀。齿轮刀具和其他形成刀具等。

硬质合金：硬质合金是重要的刀具材料，车刀和端铣刀大多使用硬质合金制作，钻头，深孔钻，铰刀，齿轮滚刀等刀具中，使用硬质合金的也日益增多。

5、简述刀具切削部分的结构，简述刀具基本角度的概念及作用。

刀具各组成中承担切削工作的部分为刀具的切削部分。

1.前刀面：切屑被切下后，从刀具切削部分流出所经过的表面。

2.主后刀面：在切削过程中，刀具上与零件的过渡表面相对的表面。

3.副后刀面：在切削过程中，刀具上与零件的已加工表面相对的表面。

4.主切削刃：前刀面与主后刀面的交线，切削时承担主要的切削工作。

5.副切削刃：前刀面与副后刀面的交线，也起一定的切削作用，但不明显。

6.刀尖：主切削刃与副切削刃的相交之处，刀尖并非绝对尖锐，而是一段过渡圆弧或直线。

刀具的基本角度及作用：1.前角：在主剖面内测量的前刀面与基面的夹角。增大前角可以减小切削变形和切削力，降低切削消耗；可以减小加工硬化，抑制积屑瘤的产生，提高加工表面质量，降低切削温度。

2.后角：在主剖面内测量的主后刀面与切削平面的夹角。后角用以减少刀具主后刀面与零件过渡表面间的摩擦和主后刀面的磨损，配合前角调整切削刃的锋利程度；直接影响加工表面质量和刀具耐用度。

3.主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角的大小影响切削断面形状和切削分力的大小。

4.副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角的作用是为了减少副切削刃与零件已加工表面之间的摩擦，防止切削时产生振动。减小副偏角，可减小切削残留面积的高度，降低表面粗糙度R a值。

5.刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。刃倾角主要影响刀头的强度和排屑方向。

6、实际工作情况下刀具的工作角度的变化及生产中的应用。

前角:加工塑性材料时，应选校大的前角，加工脆性材料时，选较小的前角；精加工时，前角可选大些，粗加工时前角可选小些

后角:粗加工应取较小后角（4°～7°），精加工选择较大的后角（8°～12°）

主偏角:加工刚性差的零件用较大的主偏角

副偏角:粗加工时副偏角取较大值，精加工时取较小值

刃倾角:粗加工和断续切削时刃倾角常取负值，精加工时刃倾角常取正值或零

7、常见的切屑类型有哪些?

①带状切屑②节状切屑（挤裂切屑）③粒状切屑（单元切屑）④崩碎切屑

8、积屑瘤的概念、产生原因、产生条件、对生产加工的影响、应用及预防措施

积屑瘤的概念:在切削塑性金属时，当切削速度不高且能形成连续带状切屑情况下，常在刀具前刀面刃口处黏着一块剖面呈三角形的硬块儿，称为积屑瘤

积屑瘤的产生原因:当切屑沿着刀面流出时，在一定的温度和压力的作用下，切线与前刀面接触的表层产生强烈的摩擦甚至黏接，使该表层变形层流速减慢，使切屑内部靠近表层的各层间流速不同，形成滞流层，导致切屑层内层处产生平行于黏接表面的切应力。当该切应力超过材料的强度极限时，底面金属被剪断而粘接在前刀面上，形成积屑瘤

积屑瘤对生产加工的影响:积屑瘤由于经过了强烈的塑性变形而强化，因而可代替切削刃进行切削，它有保护切削刃和增大实际工作前角的作用，使切削轻快，可减少切削力和切屑变形，粗加工时产生积屑瘤有一定的好处，但是积屑瘤的顶端生出切削刃之外，它实现时消时大时小，这就使切削层的公称厚度发生变化，导致切削力的变化，引起震动，降低了加工精度。此外有一些积屑瘤碎片黏附在零件已加工表面上，使表面变得粗糙

积屑瘤的应用及防护措施:影响积屑瘤形成的主要原因有零件材料的力学性能，切削速度，冷却润滑条件和刀具角度

在零件材料的力学性能中，影响积屑瘤形成的主要因素是塑性，要避免积屑瘤，可将零件材料进行正火或调质处理，以提高其强度和硬度，降低塑性

切削速度是通过切削温度和摩擦来影响积屑瘤，精车和精铣一般均采用高速切削，而在铰削拉削宽刃精刨和精车丝杠蜗杠等情况下，采用低速切削，以避免形成积屑瘤

采用适当的切削液可有效的降低切削温度，减少摩擦，也是减少或避免积屑瘤产生的重要措施之一

刀具前角增大可以减小切削变形和切削力降低切削温度，因此能抑制积屑瘤的产生

（产生条件书上没有，网上答案不唯一，从上面的文字里提取一下吧，每个人看法可能不一样）

9、外园、孔及平面加工时需考虑的技术要求有哪些?零件上常见的孔有哪些类型?

外圆表面的技术要求是由该表面所在的零件决定的，主要包括加工零度，表面质量以及热处理要求，与外圆面相似孔的技术要求大致可以分为三个方面，加工精度，表面质量，热处理要求，平面技术要求是平面度，直线度，垂直度与平面等形位精度，此外还包括表面质量如表面粗糙度，表面硬度，残余应力以及纤维组织等，对于不同用途的零件其技术要求也不同。常见的孔有，紧固孔如螺钉，螺栓孔等。回转体零件的孔如套筒，法兰盘及齿轮的孔等。箱体零件上的孔如床头箱体上的主轴及传动轴的轴承孔等。深孔，如炮筒，空心轴孔等。圆锥孔，

用来保证零件配合的准确性，如机床锥孔等

10、 常见的螺纹加工方法有哪些?各有哪些应用?

1.车螺纹，主要用于单件小批量生产。

2.攻丝和套扣主要用于加工精度要求不高的普通螺纹。3铣螺纹主要用于大导程或多头螺纹加工。4.磨螺纹，高精度螺纹及淬硬螺纹通常用磨削加工

11、常见的齿形加工方法有哪些?简述加工原理及能够加工的齿形?铣齿的加工工艺特点是什么?

常见的齿形加工方法有哪些？

成形法（仿形法）采用刀刃形状与被加工齿轮齿槽截面形状相同的成型刀具加工齿轮，常用成型铣刀进行铣齿。

铣齿具有如下特点:

生产成本低，加工精度低，生产率低。

展成法（包络法、范成法）利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动，在专用齿轮加工机床上切出齿形的一种方法。

按展成法加工齿面最常见的有插齿，滚齿，剃齿和磨齿，用来加工内、外齿合的圆柱齿轮和蜗轮等。