材料成形技术基础(问答题答案整理)

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<F直下端<F直上端)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?答：1）选用压边圈；2）采用多次拉深；3）拉深系数尽可能取小值10.模型锻造时，影响金属充满模膛的因素有哪些？答：1）金属的塑性和变形抗力；2）金属模锻时的温度；3）飞边槽的形状和位置；4）锻件的形状和尺寸；5）设备的工作速度：一般速度大，填充好；6）填充模膛方式：镦粗比挤压易充型；7）其他，如有误润滑、预热11.拉深模与冲裁模的主要区别？答：1）工作部分凸模与凹模的间隙不同；拉深的凹凸模没有锋利的刃口。

第五章连接成形部分问答题：焊接接头的组成，影响焊接接头组织和性能的因素。

答：焊接接头的组成：焊缝、熔合区、热影响区影响焊接接头组织和性能的因素：焊缝的组织和性能：金属结晶从熔池底壁开始，由于各个方向冷却速度不同，形成柱状晶。

由于冷却速度很快，已凝固的焊缝金属中的化学成分来不及扩散，易造成合金元素的分布不均匀。

由于焊接材料的渗合金作用，焊缝金属的合金元素含量比基体要高，所以焊缝金属的力学性能可能不低于基体金属。

熔合区的组织和性能：（过渡区）熔合区的塑形和韧性极差，成为裂纹和局部脆性破坏的源点。

热影响区的组织和性能：（分为过热区、正火区、部分相变区）热影响是不可避免的，为了提高焊接品质希望它愈小愈好。

改善焊接接头组织性能的办法：（从焊接方法、焊接规范、接头型式、焊接后冷却速度考虑）对于低碳钢焊接因其塑形好，热影响区较窄，不需要处理；对于重要的钢结构或用电渣焊焊接构件，需要焊接热处理；对于碳素钢与低碳合金钢构件，需要正火处理；对于不能进行热处理的金属或构件，需要正确的焊接方法和焊接过程来减少影响。

减少焊接应力常采用的措施有哪些？答：（焊件的局部不均匀受热是产生焊接应力的根本原因）选择合理的焊接顺序：尽量使焊缝自由收缩而不受较大的约束；焊前预热；加热“减应区”；焊后热处理：去应力退火。

焊接变形的基本形式有哪些？消除焊接变形常采用的措施有哪些？答：焊接变形的基本形式：收缩变形、角变形（焊接截面形状上下不对称）、弯曲变形（焊缝不对称）、波浪形变形（薄板）、扭曲变形（构件横截面不对称或焊接过程不合理）。

采用的措施：合理设计焊接构件：减少焊缝数量、焊缝长度、焊缝截面积；采用必要的技术措施反变形法：焊件安置在与焊接变形相反的位置；加裕量法：增加收缩量；刚性夹持法选择合理的焊接顺序采用合理的焊接方法：逆向分段焊法为什么要对焊件冶金过程进行保护？采用的保护措施有哪些？答：原因：1）温度高，金属蒸发、氧化和吸气严重；2）熔池体积小，冷却速度快，不利于焊缝金属化学成分不均匀和气体、杂质的排除，产生气孔和夹渣。

保护措施：1）采取保护措施，限制有害气体进入焊接区。

如：焊条药皮、自动焊焊剂、惰性气体等；2）渗入有用合金元素以保护焊缝成分。

焊条药皮或焊剂中加入锰铁元素；3）进行脱氧、脱硫和脱磷。

焊条药皮中加入锰铁或硅铁。

5、6不作要求7.什么是焊接热影响区，焊接热影响区由几部分组成？答：定义：在电弧热的作用下，焊缝两侧处于固态的木材发生组织或性能变化的区域。

组成：过热区、正火区。

什么是直流正接？什么是直流反接？各用于什么场合？答：直流正接：焊件接直流正极，焊条接直流负极。

适用于较厚或高熔点的金属焊件。

直流反接：焊件接直流负极，焊条接直流正极。

适用于较薄或低熔点金属焊件。

（补充：碱性焊条采用直流反接，保证电弧稳定燃烧；酸性焊条采用交流弧焊接）氩弧焊工艺有哪些特点？答：1）焊接品质好，成形美观（因为氩弧焊电弧稳定，飞减小，焊缝致密）；2）焊接热影响区和变形较小（因为保护气流压缩电弧燃烧，热量集中，熔池较小）；3）操作性能好（因为气流保护，明弧可见，便于观察、操作、可进行全位置焊接）；4）适用于焊接易氧化金属；5）焊接成本高。