机械设计简答

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1、1、既然提高浇注温度可以提高液态金属的充型能力,但为何要防止浇注温度过高? P34浇注温度过高时,一方面铸件易产生缩孔、缩松、气孔,铸件粘砂严重; 另一方面铸件的冷却速度下降,导致品粒粗大,使铸件机械性能下降。浇注温度过高、过低常出现哪些铸造缺陷?(1)浇注温度过高:易产生氧化、气孔、缩孔、品粒粗大等缺陷。(2)浇注温度过低:易产生冷隔、浇不足等缺陷。2、合金的流动性与充型能力有何关系?为什么共晶成分的金属流动性比较好?合金的流动性好,则充型能力就高。共晶成分合金的是恒温结品,结品是从表层向中心逐层凝固,凝固层表面较 光滑,对尚未凝固的金属的流动阻力小,故流动性好;共晶成分时,熔点低,因而流动

2、性好。3、简述铸造生产中改善合金充型能力的主要措施。(1)适当提高浇注温度。(2)保证适当的充型压力。(3)使用蓄热能力弱的造型材料。如砂型。(4)预热铸型。(5)使铸型具有良好的透气性。4、简述缩孔产生的原因及防止措施。凝固温度区间小的合金充满型腔后,由于逐层凝固,铸件表层迅速凝固成 一硬壳层,而内部液体温度较高。随温度下降,凝固层加厚,内部剩余液体 由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩,体积减小,液面下降,铸件内部产 生空隙,形成缩孔。措施:(1)使铸件实现“定向凝固”,按放冒口。(2)合理使用冷铁。5、简述缩松产生的原因及防止措施。出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件中,被树枝状品

3、体分隔开 的液体区难以得到补缩所致。措施:(1)、尽量选用凝固区域小的合金或共晶合金。(2)、增大铸件的冷却速度,使铸件以逐层凝固方式进行凝固。(3)、加大结品压力。6、缩孔与缩松对铸件质量有何影响?为何缩孔比缩松较容易防止?缩孔和缩松使铸件的有效承载面积减少,且在孔洞部位易产生应力集中, 使铸件力学性能下降;缩孔和缩松使铸件的气密性、物理性能和化学性能下降。缩孔可以采用顺序凝固通过安放冒口,将缩孔转移到冒口之中,最后将冒口 切除,就可以获得致密的铸件。而铸件产生缩松时,由于发达的树枝品布满了整个截面 而使冒口的补缩通道受阻,因此即使采用顺序凝固安放冒口也很无法消除。7. 什么是定向凝固原则?

4、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种场合?定向凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口,使铸件上远离冒 口的部位先凝固然后是靠近冒口的部位凝固,最后才是冒口本身的凝固。同时凝固,就是采取必要的工艺措施,使铸件各部分冷却速度尽量一致。实现定向凝固的措施是:设置冒口;合理使用冷铁。它广泛应用于收缩大或 壁厚差较大的易产生缩孔的铸件,如铸钢、高强度铸铁和可锻铸铁等。实现同时凝固的措施是:将浇口开在铸件的薄壁处,在厚壁处可放置冷铁以 加快其冷却速度。它应用于收缩较小的合金和结品温度范围宽,倾向于糊状凝固的合金,同时也适用于气密性要求不高的铸件和壁厚均匀的薄壁定

5、向凝固缺点:容易形成铸造应力,产生铸造裂纹。冒口的存在增加了许多 金属与工时同时凝固缺点:容易在中心区域产生缩松,组织不致密自由锻造的锻件有哪些结构工艺性要求?1尽量避免锥体或斜面结构2应避免圆柱面与圆柱面相交3避免椭圆形,工字形或其他非规则形状截面及非规则外形4避免加强筋和凸台等结构5复杂件应设计成为由简单件构成的组合体8. 铸造应力有哪几种?形成的原因是什么?铸造应力有热应力和机械应力两种。热应力是铸件在凝固和冷却过程中,由于铸件的壁厚不均匀、各部分冷却速 度不同,以至在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的。机械应力是铸件在冷却过程中因固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形 成的应力9.

6、铸件热应力分布规律是什么?如何防止铸件变形?铸件薄壁处受压应力,厚壁处受拉应力。(1)减小铸造应力。合理设计铸件的结构,铸件尽量形状简单、对称、壁厚均匀。采用同时凝固的工艺。铸件时效处理。(2)反变形法。10. 试从铸造性能、机械性能、使用性能等方面分析形状复杂的车床床身采用普 通灰口铸铁的原因。普通灰口铸铁铸造性能好,流动性好,适宜铸造形状复杂的铸件。车床床身使用时只承受压应力,不承受冲击,普通灰口铸铁可以满足要求。普通灰口铸铁具有较好的减震性、耐磨性,缺口敏感性小,切削加工性好。11. 简述影响石墨化的主要因素。(1)化学成分:碳形成石墨,又促进石墨化。Si强烈促进石墨化,S阻碍石墨化,P

7、、Mn影响不显著。(2)冷却速度:缓冷时,石墨可顺利析出。反之,则易产生白口。12. 何谓铸件的浇注位置?其选择原则是什么?浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。原则:(1)铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。(2)铸件大平面应朝下。(3)面积较大的薄壁部分应置于铸型下部或垂直、倾斜位置。(4)易缩孔件,应将截面较厚的部分置于上部或侧面,便于安放冒口。13. 何为铸型的分型面?其选择原则是什么?分型面是指铸型组元之间的结合面。应使造型工艺简化。应尽量使铸件的全部或大部置于同一砂箱中,以保证的铸件精度。应尽量使型腔和主要芯处于下型,以便于造型、下芯、合箱及检验铸件的壁 厚。14. 普通压铸

8、件能否热处理?为什么?普通压铸件不能热处理由于充型速度快,型腔中的气体难以排出,压铸件易产生皮下气孔。若铸件 进行热处理,则气孔中气体产生热膨胀压力,可能使铸件表面起泡或变形。15. 为什么用金属型生产灰铸铁件常出现白口组织?生产中如何预防和消除白口组织?金属型浇注铸铁件出现白口组织的原因是金属型导热能力强,铸件冷却速 度快。预防:铸件壁厚不宜过薄(一般应大于15mm);金属型应保持合理的工作温度(预热铸型);采用碳、硅的质量分数高的铁水(两者之和不小于6%);对铁液进行孕育处理。消除:利用出型时铸件的自身余热及时进行退火。18. 为什么要规定铸件的最小壁厚?灰铸铁件的壁厚过大或局部过薄会出现

9、哪些问题?铸件壁太薄,金属液注入铸型时冷却过快,很容易产生冷隔、浇不足、变 形和裂纹等缺陷。为此,对铸件的最小壁厚必须有一个限制。灰铸铁件壁厚过大,容易引起石墨粗大,使铸件的力学性能下降;还会造 成金属的浪费。灰铸铁件的壁厚局部过薄,除产生冷隔、浇不足、变形和 裂纹等缺陷外,还会形成白口组织。19、铸件壁间转角处为何要设计结构圆角?直角连接处形成金属积聚,而内侧散热条件差,较易产生缩松和缩孔; 在载荷作用下,直角处的内侧易产生应力集中;直角连接时,因结品的方向性,在转角的分角线上形成整齐的分界面,分界 面上集中了许多杂质,使转角处成为铸件的薄弱环节。圆角连接可美化铸件外形,避免划伤人体;内圆角

10、可防止金属液流将型腔尖角冲毁。3、解释铸锭锻造后力学性能提高的原因。由于塑性变形及再结品,改变了粗大、不均匀的铸态组织,获得细化了的再 结品组织;将铸锭中的气孔、缩松等压合在一起,使金属更加致密。4、简述化学成分和金相组织对金属可锻性的影响。纯金属的可锻性比合金好;碳钢的含碳量越低,可锻性好;钢中有形成碳化 物的元素时,可锻性显著下降。纯金属及固溶体的可锻性好,碳化物的可锻性差;铸态铸状组织和粗品结构 的可锻性不如品粒细小而均匀的组织。1. 什么是金属的可锻性?可锻性以什么来衡量?简要叙述影响可锻性的因素。金属的锻造性是衡量材料经受压力加工时的难易程度的一种工艺性能。锻造 性的好坏,常用金属的

11、塑性和变形抗力两个指标来衡量。塑性高,变形抗力低, 则锻造性好;反之,则锻造性差。金属的锻造性取决于金属的本质和变形条件。2. 简述变形速度对塑性和变形抗力的影响。一方面随着变形速度增大,金属的冷变形强化 捋却,趋于严重,在热加工时来不及再结品,以消除材看割料在变形时产生的形变强化,使金属在变形过程/ I中产生的形变强化现象逐渐积累,塑性变形能力下降。另一方面,金属在变形过程中会将变形时 I一的动能转变为热能,当变形速度很大时,热能来变形速度不及散发,使变形金属的温度升高,有利于提高金属的塑性,金属塑性变形能 力也相应提高。因此变形速度有一临界值。当变形速度小于临界值时,随变形 速度的增加,塑

12、性降低,变形抗力增加;当变形速度大于临界值时,随变形速 度的增加,塑性增加,变形抗力降低。3. 简述应力状态对塑性和变形抗力的影响。在三向应力状态下,压应力的数目越多、数值越大,金属的塑性越高;拉应 力的数目越多、数值越大,则金属的塑性越差。因为,拉应力易使滑移面分离,在材料内 部的缺陷处产生应力集中而破坏,压应力状态则与之相反。但同号应力状态之下的变形抗力的大于异号应力状态之下的变形力。4. 冷塑性变形后,金属内部组织和性能发生了什么变化?组织变化:品粒沿变形方向伸长。品格扭曲。品界产生碎品。(2)性能变化:强度、硬度升高,塑性、韧性下降。即加工硬化。5. 金属在锻造前为何要加热?加热温度为

13、什么不能过高因为加热使原子运动能力增强,很容易进行滑移,因而塑性提高,变形抗 力降低,可锻造性明显改善。加热温度过高,会产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷,甚至坯料报 废。6. 金属锻造时始锻温度和终锻温度过高或过低各有何缺点?始锻温度过高会出现出现过热、过烧现象;始锻温度过低,加热次数多,生 产率低。终锻温度过低,再结品无法进行,冷变形强化现象无法消除,变形抗力大, 塑性降低,甚至在锻件上产生裂纹及损坏设备、工具;终锻温度过高,坯料变 形后晶粒长大,形成粗大组织,使锻件力学性能下降。7. 模锻与自由锻相比,有何优点?(1)生产效率高。(2)模锻件尺寸精确,表面粗糙度低,加工余量小。(3)模

14、锻可锻造形状较复杂件。(4)操作简单,易于实现机械化、自动化生产,(5)大批量生产时,成本较低。9. 按功用不同,锻模模膛如何分类?锻模模膛按其作用可分为模锻模膛和制坯模膛。模锻模膛包括预锻模膛和终锻模膛制坯模膛包括拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、切断模膛。10. 预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同?什么情况下需要预锻模膛?预锻模膛的作用是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸,有利于金属充 满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损,以延长锻模的使用寿命。终锻模膛的作用是使金属坯料最终变形到锻件所要求的形状与尺寸。只有在锻件形状复杂、成形困难且批量较大的情况下,才设置预锻模膛。11. 模锻时,预锻模膛的作

15、用是什么?它的结构与终锻模膛有何不同?预锻模膛的作用使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸,有利于金属充满终锻模膛;减少终锻模膛的磨损,延长锻模的使用寿命。预锻模膛的圆角、斜度和高度比终锻模膛大;无飞边槽12. 锤上模锻的终锻模膛设有飞边槽,飞边槽的作用是什么?是否各种模膛都要 有飞边槽?飞边槽的作用:增加金属从模膛中流出阻力,促使金属更好地充满模膛; 容纳多余的金属;缓冲作用,减弱对上下模的打击,防止锻模开裂。不是,只有终锻模膛才设飞边槽。13. 为什么要考虑模锻斜度和圆角半径?锤上模锻带孔的锻件时,为什么不能锻 出通孔?为便于从模膛中取出锻件,模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜 度。圆弧过渡有利于金属的变形流动,锻造时使金属易于充满模膛,提高锻 件质量,并且可以避免在锻模上的内角处产生裂纹,减缓锻模外角处的磨损, 提高锻模使用寿命。孔内留有留有冲孔连皮的目的,是为了使锻件更接近于零件形状,减少金 属消耗和机械加工时间,同时,冲孔连皮还可以减轻锻模的刚性接触,起到 缓冲作用,避免锻模

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