材料成型工藝問題

2022-06-03 17:48:05 字數 5565 閱讀 9004

1.影響合金的流動性的因素有哪些?合金的流動性與凝固方式有何關係?

答:純金屬和共晶成分的合金,由於是在恆溫下進行結晶,液態合金從表層逐漸向中心凝固,固液介面比較光滑,對液態合金的流動阻力較小,同時,共晶成分合金的凝固溫度最低,可獲得較大的過熱度,推遲了合金的凝固,故流動性最好;其它成分的合金是在一定溫度範圍內結晶的,由於初生樹枝狀晶體與液體金屬兩相共存,粗糙的固液介面使合金的流動阻力加大,合金的流動性大大下降,合金的結晶溫度區間越寬,流動性越差。總之,鑄型的結構越複雜、導熱性越好,合金的流動性就越差。

提高合金的澆注溫度和澆注速度,以及增大靜壓頭的高度會使合金的流動性增加。

合金的凝固方式與流動性的關係:糊狀凝固差;順序凝固中等; 同時凝固最好。

2.試述鑄件中縮孔縮松產生的機理,如何防止?

答:縮孔產生機理

純金屬、共晶成分合金和結晶溫度範圍窄的合金,在一般鑄造條件下按由表及裡逐層凝固的方式凝固。由於金屬或合金在冷卻過程中發生的液態收縮和凝固收縮大於固態收縮,從而在鑄件最後凝固的部位形成尺寸較大的集中縮孔。

縮松產生機理

結晶溫度範圍較寬的合金,一般按照體積凝固的方式凝固,凝固區內的小晶體很容易發展成為發達的樹枝晶。當固相達到一定數量形成晶體骨架時,尚未凝固的液態金屬便被分割成乙個個互不相通的小熔池。在隨後的冷卻過程中,小熔池內的液體將發生液態收縮和凝固收縮,已凝固的金屬則發生固態收縮。

由於熔池金屬的液態收縮和凝固收縮之和大於其固態收縮,兩者之差引起的細小孔洞又得不到外部液體的補充,便在相應部位形成了分散性的細小縮孔,即縮松。

防止減少縮孔縮松的方法:

1合理設計冒口的大小與安放位置;

2必要時增加工藝補貼;

3盡量將容易產生縮孔縮松的位置放在鑄件不重要的位置。

3.鑄造分型面和澆注位置的選擇原則是什麼?

答: 鑄型分型面的選擇原則:

1.盡量使鑄件的重要加工面或大部分加工面和加工基準面位於同一砂型中(手工造型時,區域性阻礙起模的凸起可以做活塊)

2.應該儘量減少分型面和活塊數量(中小件)

3.減少型芯和便於下芯,合型及檢驗位置

4.起模,故分型面應該選擇在鑄件最大截面處

5.採用平直分型面,以簡化操作及模型製造

澆注位置選擇原則:

1鑄件重要的加工面應朝下,若做不到,可放側面或傾斜,若有幾個加工面,則應把較大的放下面.

2如導軌面是關鍵面,不允許有缺陷,則要放下面,傘齒輪

3鑄件的大平面應朝下,上表面出現缺陷,尤其易夾砂.

4大的薄壁部分放下面或側面,利於金屬充填,防止澆不足

5易形成縮孔的鑄件,厚的部分放在鑄型上部或側面,便於安置冒口,以補縮.

4.簡述熔模鑄造的生產過程,其主要特點有哪些?

答:熔模鑄造的生產過程:

1蠟模製作2結殼:蠟模塗上塗料,硬化乾燥等3脫蠟焙燒4填砂:澆注5落砂清理冷卻後,破壞型殼,掏出鑄件,去澆口,毛刺,退火或正火,以便得到所需機械機能。

熔模鑄造的特點如下:

1)毛坯尺寸精度高,表面光潔。

2)減少毛坯切削加工量,能生產形狀複雜的模具零件。

3)材料幾乎不受限制,有利於加工超高強度合金、耐熱合金,以及難加工材料。

4)適應各種批量的生產。

5.特種鑄造方法有哪些?主要工藝過程?各有什麼特點?

答:特種鑄造有:

1熔模鑄造

熔模鑄造又稱失蠟鑄造,它用易熔材料製成模型,然後在模型上塗一層耐火材料,經硬化後,再將模型熔化排出型外,從而獲得無分型面的鑄型,鑄型焙燒後即可澆注,用這種方法生產的鑄件表面非常光潔。

2金屬型鑄造

將金屬液澆入金屬鑄型得到鑄件的方法稱為金屬型鑄造。它分為垂直式、水平式、複合式三種。它們的共同特點是:

金屬型導熱快,沒有退讓性、透氣性。另外,如果金屬型不保持一定的工作溫度,則對金屬液具有較大的激冷作用,充型則比較困難。所以金屬型鑄造在刷塗料以前要預熱,以保證塗料層緻密均勻,減緩冷卻速度,防止鑄件產生白口。

但它的優點是可以多次澆注,節約工時,無需型砂,提高了生產率,改善了勞動條件 ,生產的鑄件光潔度高、組織緻密、機械效能好。金屬型鑄造多用於有色金屬鑄件的生產。

3離心鑄造

將液態金屬澆入高速旋轉的鑄型中,使金屬液在離心力的作用下填充鑄型並凝固成型的鑄造方法。這種鑄造方法工藝過程非常簡單,鑄件機械效能也能滿足要求,可以鑄造雙金屬鑄件。但鑄件內表面質量較差,孔的尺寸公差難以控制。

它主要用於鑄管和缸套等類鑄件的生產。

4低壓鑄造

液態金屬在一定的壓力下自下而上地充填鑄型並凝固而獲得鑄件的方法。它主要用於質量要求較高的鋁合金和鎂合金鑄件的生產。

5陶瓷型鑄造

利用質地較純、熱穩定性較高的耐火陶瓷材料作造型材料,與矽酸乙酯水溶液混合後製成漿料,經灌漿、結膠、起模、焙燒等工序而製成鑄型,然後澆注金屬液而獲得鑄件的方法稱為陶瓷型鑄造。雖然它有鑄件表面光潔,尺寸精確,裝置投資少,準備周期短,對鑄件大小無限制的優點。但是,鑄型材料**昂貴,不適宜大批量生產。

它主要用於衝模、鍛模、壓鑄模板等鑄件的生產

6實型鑄造

生產中採用聚苯乙烯泡塑模樣,應用呋喃樹脂自硬砂造型。當金屬液澆入鑄型時,泡沫塑料模樣在高溫金屬液作用下迅速氣化,燃燒而消失,金屬液取代了原來泡沫塑料所佔據的位置,冷卻凝固成與模樣形狀相同的實型鑄件。相對來說,消失模鑄造對於生產單件或小批量的汽車覆蓋件,工具機床身等大型模具較之傳統砂型有很大優勢,它不但省去了昂貴的木型費用,而且便於操作,縮短了生產週期,提高了生產效率,具有尺寸精度高,加工餘量小,表面***等優勢。

6.影響合金的鍛造效能的因素有哪些?

答:影響鍛造效能的因素有:

1.化學成分

不同化學成分的金屬其鍛造效能不同。純金屬的鍛造效能較合金的好。

2.金屬組織

金屬內部的組織不同,其可鍛性有很大差別。純金屬及單相固溶體的合金具有良好的塑性,其鍛造效能較好;鋼中有碳化物和多相組織時,鍛造效能變差;具有均勻細小等軸晶粒的金屬,其鍛造效能比晶粒粗大的鑄態柱狀晶組織好;鋼中有網狀二次滲碳體時,鋼的塑性將大大下降。

3.變形溫度

隨著溫度公升高,原子動能公升高,削弱了原子之間的吸引力,減少了滑移所需要的力,因此塑性增大,變形抗力減小,提高了金屬的鍛造效能。但加熱溫度過高,會使晶粒急劇長大,導致金屬塑性減小,鍛造效能下降。

4.變形速度

變形速度即單位時間內變形程度的大小。一方面,隨著變形速度的增大,金屬在冷變形時的冷變形強化趨於嚴重,表現出金屬塑性下降,變形抗力增大;另一方面,金屬在變形過程中,消耗於塑性變形的能量一部分轉化為熱能,當變形速度很大時,熱能來不及散發,會使變形金屬的溫度公升高。

5.應力狀態

不同的壓力加工方法在材料內部所產生的應力大小和性質(壓應力和拉應力)是不同的。

在三向應力狀態下,壓應力的數目越多,則其塑性越好;拉應力的數目越多,則其塑性越差。

7.冷變形對合金組織效能有何影響?

答:金屬在冷變形時,隨著變形程度的增加,強度和硬度提高,塑性和韌性下降,這種現象稱為冷變形強化,又破碎現象,金屬的強度和硬度越來越高,而塑性和韌性越來越低,冷變形強化是強化金屬材料的手段稱加工硬化或冷硬化,冷變形強化時,金屬內對稱面附近的晶格發生畸變,甚至產生晶粒破碎現象,金屬的強度和硬度越來越高,而塑性和韌性越來越低,冷變形強化是強化金屬材料的手段之一,尤其是一些不能通過熱處理方法強化的金屬可通過冷軋,冷擠壓,冷拔和冷衝壓方法,在變形的同時提高其強度和硬度。

8.簡述模鍛模膛的分類和結構特徵。

答:模鍛模膛可以分為以下兩種:

1. 預鍛模膛

該模膛的主要作用是,在進行坯料的變形時,使其接近鍛件的形狀和尺寸,這樣做的目的是,使金屬在終鍛時,能夠比較容易的充滿模膛,從而使模膛的磨損程度降到較低的水平。為改善終鍛時金屬流動條件,避免產生充填不滿和摺疊,使鍛坯最終成形前獲得接近鍛件形狀的模膛,它可提高最終鍛件的壽命。預鍛模膛比終鍛模膛高度略大,寬度略小,容積大,模鍛斜度大,圓角半徑大,不帶飛邊槽。

2. 終鍛模膛

模鍛時最後成形用的模膛,和熱鍛件上相應部分的形狀一致,但尺寸需按鍛件放大乙個收縮量。沿模膛四周設有飛邊槽,使上、下模合攏時能容納多餘的金屬,飛邊槽靠近模膛處較淺,可增大金屬外流阻力,促使金屬充滿模膛。

9簡述衝裁間隙對沖裁件質量、模具壽命和衝裁力的影響

答:衝裁間隙對裁件的質量的影響

間隙越小,沖件的側切面的光亮帶越寬,撕斷面越窄,毛邊相對小。間隙越大,與前者相反。

間隙合理,剪下側面能明顯看出擠壓面、切斷面、撕斷面和毛邊。切斷面和撕斷面差不多各佔一半左右的樣子。

間隙對模具壽命的影響

當沖裁模間隙合理時,能夠使材料在凸凹模人口處產生的上下裂紋相互重合於同一位置。這樣所得到衝裁斷面光亮帶區域較大,而塌面和毛刺較小斷裂錐度適中,零件表面較平整。衝裁件可得到較滿意的質量。

而間隙較小時模具壽命也較小,但得到的製件的質量較好。而間隙較大時模具壽命也較大,但得到的製件的質量較差。

間隙對沖裁力的影響

隨間隙的增大衝裁力有一定程度的降低,但當單面間隙介於材料厚度的5%~20%範圍內時衝裁力的降低不超過5%~l0%。因此,在正常情況下,間隙對沖裁力的影響不很大。

對卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙增大,卸料力和推件力都將減小。一般當單面間隙增大到材料厚度的15%一25%時,卸料力幾乎降到零。

但間隙繼續增大會時毛刺增大,又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。

10.焊條選用的原則有哪些?

答:1)等強匹配的原則

即所選用焊條,熔敷金屬的抗拉強度相等或相近於被焊母材金屬的抗拉強度,此法主要適用於對結構鋼焊條的選用,理論上認為:焊縫強度不宜過高於母材的強度,否則往往由於焊縫抗裂性差或應力集中等原因而使焊接接頭質量下降。

2)等韌性匹配的原則

即所選用焊條熔敷金屬的韌性相等或相近於被焊母材金屬的韌性,此法主要適用於對低合金高強度鋼焊條的選用。這樣,當母材結構剛性大,受力複雜時,不致於因接頭的塑性或韌性不足而引起接頭受力破壞。

3)等成分匹配的原則

即所選用焊條熔敷金屬的化學成分符合或接近被焊母材。此法主要適用對不鏽鋼,耐候鋼,耐熱鋼焊條的選用,這樣就能保證焊縫金屬具有同母材一樣的抗腐蝕性,熱強性等效能以及與母材有良好的熔合與匹配。

4)根據特殊要求選用的原則

a 選用堆焊焊條應根據堆焊層要求是抗一般磨損還是衝擊磨損;是金屬間磨損還是磨粒磨損或者腐蝕介質磨損;是高溫磨損還是常溫磨損;是單一磨損還是綜合性磨損等不同情況來選用堆焊焊條。

b 根據焊縫金屬是否需要再進行機械加工或進行熱處理以及對焊條的經濟接受能力來選用焊條。此法主要適用於對鑄鐵焊條、堆焊焊條、耐熱鋼焊條、不鏽鋼焊條的選用。

c 凡要求焊縫金屬具有高塑性,高韌性,並有相應強度指標時,宜優先選用鹼性低氫型焊條。

11.氬弧焊和co2保護焊各有什麼特點?

答:二氧化碳氣體保護焊所用的焊接材料主要為焊絲和co2氣體。焊槍的作用是傳送焊絲和向電弧區輸送co2氣體。

當焊接電流大於500a時,焊槍需用迴圈水冷卻。氬弧焊是用氬氣作為保護氣體的電弧焊,是惰性氣體保護焊中最常用的一種熔化焊方法。氬弧焊可用於所有鋼種、各種厚度和各種位置焊件的焊接。

可進行手工和自動焊接,焊接規整的直縫或環縫時,可用自動操作焊接。

與焊條電弧焊和埋弧相比,co2氣體焊的主要優點為:①生產效率高。可採用100~300a/mm2的電流密度,電弧熱量高,焊絲熔化速度快,母材金屬熔化深度大,焊接速度高,焊後無需清渣.

②焊接成本低. co2焊絲和co2氣體的**低,焊前準備要求不高,焊後清理和校正耗費工時少,焊接總成本低.③對鐵鏽、油汙等雜物不敏感,焊縫中的含氫量低,是一種低氫焊接方法。

④可進行立焊、仰焊和全位置焊接。因電弧可見,易於操作,並可實現半自動和全自動焊。

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