材料成形技术基础答案

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1、材料成形技术基础答案-第1 版- 施江澜-赵占西主编第一章 金属液态成形1. 液态合金的充型能力是指熔融合金充 满型腔，获得轮廓清晰、形状完整的优质铸件的 能力。 流动性好，熔融合金充填铸型的能力 强，易于获得尺寸准确、外形完整的铸件。流动 性不好，则充型能力差，铸件容易产生冷隔、气 孔等缺陷。 成分不同的合金具有不同的结晶特性，共晶成分合金的流动性最好，纯金属次之，最后 是固溶体合金。 相比于铸钢，铸铁更接近更接近共晶成分，结晶温度区间较小，因而流动性较好。2. 浇铸温度过高会使合金的收缩量增加，吸气增 多，氧化严重，反而是铸件容易产生缩孔、缩松、 粘砂、夹杂等缺陷。3. 缩孔和缩松的存在会

2、减小铸件的有效承载面 积，并会引起应力集中，导致铸件的力学性能下降。缩孔大而集中，更容易被发现，可以通过一定的工艺将其移出铸件体外，缩松小而分散，在铸件中或多或少都存在着，对于一般铸件来说， 往往不把它作为一种缺陷来看，只有要求铸件的 气密性高的时候才会防止。4 液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中， 若液态收缩和凝固收缩缩减的体积得不到补足， 便会在铸件的最后凝固部位形成一些空洞，大而 集中的空洞成为缩孔，小而分散的空洞称为缩 松。浇不足是沙型没有全部充满。冷隔是铸造后 的工件稍受一定力后就出现裂纹或断裂，在断口 出现氧化夹杂物，或者没有融合到一起。出气口目的是在浇铸的过程中使型腔内的 气体

3、排出，防止铸件产生气孔，也便于观察浇铸 情况。而冒口是为避免铸件出现缺陷而附加在铸 件上方或侧面的补充部分。逐层凝固过程中其断面上固相和液相由一 条界线清楚地分开。定向凝固中熔融合金沿着与 热流相反的方向按照要求的结晶取向进行凝固。 5.定向凝固原则是在铸件可能出现缩孔的厚 大部位安放冒口，并同时釆用其他工艺措施，使 铸件上远离冒口的部位到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口的部位 像冒口方向顺序地凝固。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，称作同时凝定向凝固主要用于体收缩大的合金，如铸 钢、球墨铸铁等

4、。同时凝固适用于凝固收缩小的 合金，以及壁厚均匀、合金结晶温度范围广，但 对致密性要求不高的铸件。6. 不均匀冷却使铸件的缓冷处受拉，快冷处 受压。零件向下弯曲。10-铸件的结构斜度指的是与分型面垂直的非 加工面的结构斜度，以便于起模和提高铸件精 度。结构斜度是零件原始设计的结构；拔模斜度 是为了造型拔模（起模）方便，而在铸件上设计 的斜度。无法起模，结构可改为下图所示;1.12无法起模，可将凸台延伸至分型面1.13结构圆角可减少热节，缓解应力集中。分型面的圆角不合理，应该为直角。1.14 a方案存在较大的水平面，不利于浇铸， 左上角的结构距离太近，不利于铸造。b方案有较好的结构斜度，利于浇铸

5、，但 存在锐角连接，可能会产生热节等缺陷，但其方 向不影响液体流动。综合比较，b较好1.15加工困难是因为外形结构存在凹面，起模难，断腿是因为直角连接处存在应力集中。可将直角改为圆角，适当增加壁厚。根据结构需要，可将内凹弧面改为平面或者其他利于铸 造的结构。1.16a :铸造需要型芯。可改为工字型结构b :铸造时，型芯无法固定。开设工艺孔，增加型芯头。c : 结构过于复杂。可将口开成与内壁宽度 相同，平滑连接，减少型芯数量。圆弧外的凸起, 无法起模，可以将分型面转换到与凸起物垂直的 面上。d :缺少圆角，且中间部分太厚，容易产生缩孔 等缺陷。过渡处倒圆角，尤其是半径转换的地方。在 不改变结构的

6、情况下，可以从底部加一块型芯， 既可以避免过厚，又可以减少重量。1.18 熔模铸造又称失蜡铸造，是利用蜡来制作 外壳，形成模具，浇铸成型的铸造方法。 制造蜡模,将糊状蜡料压入金属模具，冷凝后取出。 制造型壳，在蜡模组表面涂上涂料，然 后硬化，重复多次，形成耐火坚硬型壳。 脱蜡，将蜡模浸入热水中，融化蜡料 型壳焙烧，将型壳放入800-950度加热 炉中保温，去除残余蜡和水分浇注，趁热浇入合金液,凝固冷却。 脱壳和清理，人工或机械去除型壳, 切除冒口。1.19 有较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度， 机械加工余量小。 导热性好，冷却速度快，铸件的晶粒细小, 力学性能好。 可实现一型多铸，提高劳动生产

7、率，节约造型材料，减轻环境污染。金属型因不透气且无退让性，铸件容易产生 冷隔冷缺陷，加上金属型无溃散性，因此不宜铸 造形状复杂、薄壁、大型铸件。制造成本高，周 期长，不宜单件小批生产，受金属型材料熔点的 限制，不宜生产高熔点合金铸件。而砂型铸造尽 管精度低，但适用范围广，成本低，因此金属型 不能取而代之。1.22离心铸造时将熔融金属浇入旋转的铸型 中，在离心力的作用下充填铸型并凝固成形的一 种铸造方法。11不用型芯即可铸造出圆筒件，省去了浇铸系 统的冒口；金属由表向内定向凝固，改善了补缩 条件；离心力的作用提高了金属液的充型能力； 便于制造双金属铸件。1.26别石墨 形态制造过程适用范围灰铸铁

8、片状w = 2.6 3.6% w = 1.2% 3.0%，向铁液 csi中冲入75%硅铁或硅钙合金等。对精度要求较高或大 型复杂铸件，加工前应进行清除应力退火。消除白口 退火用于表层或薄壁处出现白口组织的灰铸铁。对表 面要求高硬度高耐磨的导轨等可采用接触电阻加热进 行表面淬火。常用于制造床 身、机座等要 求耐压、消振、 减磨耐磨的零 件可锻铸铁团絮状w = 2.2 2.8% w = 1.0% 1.8% 先由一 csi定化学成分的铁水迅速冷却获得白口组织，再进行高 温、长时间石墨化退火。适于制造形状 复杂，壁厚薄， 承受振动，要 求较高强度的 小铸件，如弯 头等球墨铸铁球状w = 2.0% 3.

9、2% w = 3.6 4.0% 冲入稀土 sic镁合金等球化剂，在铁液包内的球化剂与铁液充分反 应后，将孕育剂放在炼铁炉出铁槽内，冲入孕育剂。应用于曲轴、 凸轮轴等承受热处理有为获得铁素体基体的退火，获得珠光体基体 的正火等。载荷较大、承 受振动和一定 冲击、要求耐 磨损的铸件。蠕墨 铸铁蠕虫状与球墨铸铁相似，只是 蠕化铸铁液中加入的是 适量的蠕化剂。可用于制造汽 缸盖,钢锭模， 液压阀等铸件白口 铸铁体快速冷却耐磨性要求不 高的抗磨铸 件，可锻铸铁 白口胚件等1.291.28可锻铸铁的碳、硅含量低，流动性差，而 且冷却速度快，故适宜铸造薄壁小型铸件，铸造 厚壁大铸件，可能会产生浇不到等缺陷。

10、不正确，不同壁厚的灰铸铁的力学性能 不一样，壁厚为5mm的抗拉强度ct 175mpa,满 b 足条件，而其余的两个不满足。第二章金属塑性成形2-1什么是最小阻力定律？为什么闭式滚挤或 拔长模膛可以提高滚挤或拔长效率？ 答：最小阻力定律是指金属在塑性变形过程中， 如果金属质点有向几个方向移动的可能时，则金 属各质点将向阻力最小的方向移动。因为闭式的 模膛使得材料发生塑性变形时，朝着填满型腔方 向的阻力唯一最小（开式的可能朝几个方向的阻 力都最小），因此效率要相对高一些。2-2纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利 弊？ 答：金属铸锭组织中存在着偏析夹渣物、第二相 等，在热塑性变形时，随金属晶粒的变

11、形方向或 延伸呈条状、线状或破碎呈链状分布，金属再结 晶后也不会改变，仍然保留下来，呈宏观“流线”状。纤维组织使得金属的力学性能呈现出方向 性，沿着纤维方向抗拉抗压强度增大，垂直于纤 维方向的抗拉抗压强度减弱。2-3何为“过热”？何为“过烧”？它们分别会 对锻件产生什么影响？ 答：金属塑性成形过程中，如果加热温度过高, 导致金属的晶粒急剧增大，这种现象称为“过 热”；如果温度过高接近熔点时，晶界发生氧化 或者局部融化的现象称为“过烧”。过热会导致 金属塑性减小，塑性成形能力下降；过烧会导致 金属的塑性变形能力完全消失。2-4判断以下说法是否正确？为什么？（1）金属的塑性越好，变形抗力越大，金属

12、可 锻性越好。错误；塑性越好，变形抗力越小，可锻性越好。（2）为了提高钢材的塑性变形能力，可以采用 降低变形速度或在三相压应力下变形等工艺。 错误；当变形速度低于临界值时，降低变形速度 可以提高材料塑性变形能力，但当变形速度高于 临界值时，降低变形速度降低了材料的塑性变形 能力。（3）为了消除锻件中的纤维组织，可以采用热 处理的方式实现。错误；只能通过塑性变形改变纤维的方向和分 布。50mm、高2-5求将75mm长的圆钢拔长到165mm的锻造 比，以及将直径50mm、高120mm的圆钢锻到 60mm高的锻造比。能将直径为180mm的圆钢镦粗到60mm高吗？为什么？答：SoHo=SiHi Y ,

13、=S0/S1=H1/H0=165/75=2,2；Y 锻 =120/60=2；不能，因为整体镦粗用圆形截面坯 料的高度和直径比不大于253,此处的高径比 为 3.6 oI三U=i2-8带头部的轴类零件，在单件小批量生产条件 下，若法兰头直径D较小，杆长L较大时，应 如何锻造？ D较大，L较小时，又应如何锻造？ 答：自由锻。D较小，L较大时，先将棒料拔长, 然后局部镦粗，锻出头部；D较大，L较小时， 先镦粗，然后锻轴杆。2-9答：a）不适合，结构复杂且有肋板；b）不适 合，有圆柱面与平面相交形成空间曲线，修改见 图2-15（b）； c）不适合，有梯型槽，去除梯型槽后可用于自由锻。2-11模锻时，如

14、何合理确定分模面的位置？ 答：1、首先保证模锻件能从模膛中顺利取出2、 分模面尽量选在能使模膛深度最浅的位置3、尽 量使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致4、尽量 采用平面，并使上下模膛深度基本一致5、是模 锻件上的敷料最少，锻件形状尽可能与零件形状 一致。I三l=ll=j=l2-12模锻与自由锻有何区别？ 答：1、模锻需要模具及锻压设备，投资较大， 生产效率高，适合批量生产。自由锻设备简单， 但是生产效率低，适合单件小批量生产2、模锻 能锻造形状复杂的锻件，尺寸较为精确，并可使 金属流线分布更为合理，力学性能较高。减少切 削加工工作量。自由锻尺寸精度低，加工余量大， 耗材多3、模锻操作简单、劳动

15、强度低。对工人 技术水平要求不高，易于实现机制化、自动化。 自由锻劳动强度大，对工人技术水平要求较高 2-14 修改见书图 2-352-15 分模面均为对称面 2-17间隙对冲裁件断面质量有何影响？间隙过 大或过小会对冲裁产生什么影响？ 答：凸凹模间隙会严重影响冲裁件的断口质量， 间隙合适时，板料内形成的上、下裂纹重合一线， 断裂带和毛刺均较小；间隙过大时，板料中拉应 力增大，裂纹提前形成，板料内形成的上下裂纹 向内错开，断口断裂带和毛刺均较大；间隙过小 时，凸凹模受到板料的挤压作用大，摩擦加大， 板料内形成的上、下裂纹向外错开，断口形成二 节光面，在两节光面间夹有裂纹。除此之外，凸 凹模间隙还影响模具守门、冲裁力和冲裁件尺寸 精度。=J2-18 a）孔径过大，孔壁过薄，不易冲裁，增大壁 厚，减小孔径b）将直角部分改为圆角，壁厚增 大c）弯曲半径小于最小弯曲半径，应减小壁厚 d）底边过短，不易弯曲，将底边改为20mm e）将 凸台部分延长与基体相同，另外在过渡部分倒圆 角f）增大冲孔部位与侧壁的距离，将R4增大。2-21 冲孔，落料，拉