精品课程习题综合材料成型.docx
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精品课程习题综合材料成型
习题《材料成形》部分
第1章铸造
填空题:
1、铸造方法从总体上可分为普通铸造和特种铸造两大类,普通铸造是指砂型铸造方法,不同于砂型铸造的其他铸造方法统称为特种铸造,常用的特种铸造方法有:
(熔模铸造)、(压力铸造)、(金属型铸造)、(陶瓷型铸造)、(消失模铸造)等。
2、凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充,将产生(缩孔)或(缩松)。
3、对砂型铸件进行结构设计时,必须考虑合金的(铸造性能)和铸造(工艺)对铸件结构提出的要求。
4、(收缩)是铸造合金本身的物理性质,是铸件许多缺陷(如缩孔、缩松、变形、开裂)产生的基本原因。
5、浇注位置是指造型时(模样)在铸型中所处的位置,它影响铸件的质量。
6、铸造应力按产生的原因不同,主要可分为(热应力)和(收缩应力)两种。
7、铸件上各部分壁厚相差较大,冷却到室温,厚壁部分的残余应力为(拉)应力,而薄壁部分的残余应力为(压)应力。
8、任何一种液态金属注入铸型以后,从浇注温度冷却至室温都要经过三个联系的收缩阶段,即(液态收缩)、(凝固收缩)和(固态收缩)。
9、在低压铸造、压力铸造和离心铸造时,因人为加大了充型压力,故(充型能力)较强。
提高浇铸温度是改善合金(充型能力)的重要措施。
10、铸件浇铸位置的选择必须正确,如重要加工面、大平面和薄壁部分在浇铸时应尽量(向下),而厚大部位应尽量(向上),以便安放冒口进行(补缩)。
单项选择题:
1、下列合金流动性最好的是:
(①)
①普通灰铸铁;②球墨铸铁;③可锻铸铁;④蠕墨铸铁。
2、摩托车活塞应具有良好的耐热性、热膨胀系数小,导热性好、耐磨、耐蚀、重量轻等性能。
在下列材料中,一般选用:
(③)
1.下列合金流动性最好的是:
()
①普通灰铸铁;②球墨铸铁;③可锻铸铁;④蠕墨铸铁。
2.摩托车活塞应具有良好的耐热性、热膨胀系数小,导热性好、耐磨、耐蚀、重量轻等性能。
在下列材料中,一般选用:
()
①铸造黄铜;②合金结构钢;③铸造铝硅合金;④铸造碳钢。
3、在下列铸造合金中,自由收缩率最小的是:
(②)
①铸钢;②灰铸铁;③铸造铝合金;④白口铸铁
4、图示圆锥齿轮铸件,齿面质量要求较高。
材料HT350,小批生产。
最佳浇注位置及分型面的方案是:
(②)
①方案Ⅰ;②方案Ⅱ;③方案Ⅲ;④方案
5、为防止大型铸钢件热节处产生缩孔或缩松、生产中常采用的工艺措施是(①)
①采用在热节处加明、暗冒口或冷铁以实现顺序凝固
②尽量使铸件壁厚均匀以实现同时凝固
③提高浇注温度
④采用颗粒大而均匀的原砂以改善填充条件
1.下列合金流动性最好的是:
()
①普通灰铸铁;②球墨铸铁;③可锻铸铁;④蠕墨铸铁。
2.摩托车活塞应具有良好的耐热性、热膨胀系数小,导热性好、耐磨、耐蚀、重量轻等性能。
在下列材料中,一般选用:
()
①铸造黄铜;②合金结构钢;③铸造铝硅合金;④铸造碳钢。
5.焊接接头中因受热影响(但未熔化)而发生组织和性能变化的区域称为:
()
①焊缝;②熔合区;③热影响区;④部分相变区。
多项选择题:
1、液态合金浇注温度冷却到室温所经历的收缩阶段有:
()
①高温收缩;②液态收缩;③凝固收缩④低温收缩;⑤固态收缩
2、挖沙或假箱造型时候,分型面:
()
①一定是曲面;②一定是圆锥面;③可以是平;④一定是平面;⑤可以是曲面
3、影响液态合金充型能力的主要因素是:
()
①合金的结晶特性;②浇注温度;③合金的收缩率;
④铸造工艺凝固原则;⑤铸件壁厚和铸型条件
4、影响液态合金充型能力的主要因素是:
()
①合金的结晶特性;②浇注温度;③合金的收缩率;
④铸造工艺凝固原则;⑤铸件壁厚和铸型条件
5、产生缩孔、缩松的基本原因:
()
①液态收缩;②固态收缩;③凝固收缩;④线收缩;⑤等温收缩
结构改错题:
1、如下图所示,浇铸位置是否合理?
若不合理请改为合理。
答:
不合理。
大平面应朝下,如下图所示。
2、请修改下列铸件的结构,并说明理由。
(a)(b)
答:
(a):
分型面应为简单平面,使造型工艺大大简化;
(b):
防止缩孔产生,壁厚应尽量均匀
3、请对下列铸件的结构作适当改进,并说明理由。
(a)(b)(c)
答:
(a)图A-A截面改为加强筋型。
(b)图上表面改掉不必要的外凸缘结构,使三箱造型变为二箱造型,简化铸造工艺。
(c)图将厚大的截面处改成壁厚均匀的结构,避免热节处易产生的缩孔、缩松等缺陷;另外,避免壁厚不均易产生应力变形甚至产生裂纹等缺陷。
4、请修改下列铸件的结构,并说明理由。
(a)(b)
答:
(a)铸件的结构应尽量避免过大的水平壁。
浇注时铸件朝上的水平面易产生气孔、砂眼、夹渣等缺陷。
将图中过的大水平面改为倾斜的表面。
(b)凸台和筋的设计应便于造型和起模。
图中的凸台必须用活块或外砂芯才能取出模样。
改后图形为:
5、判断下列铸件的结构工艺性,如不良,则请修改(可在图上修改),并请说明理由。
(4分)
(a)(b)
答:
(a)图的两个斜凸台在造型时影响起模,需采用活快。
因此,应设计成向上的直凸台,简化造型工艺,减低成本、提高生产效率。
(b)图原设计需用两个型芯,其中的型芯1为悬臂型芯、下芯时必须使用芯撑,型芯的固定、排气和清理都比较困难。
将两个连通成一体,则便于造型时型芯的稳固支撑、安放、排气和铸造后的清理方便。
简答题:
1、用应力框说明热应力的产生过程。
答:
起始阶段两杆处于塑性阶段,冷却到t1-t2阶段后,细杆进入弹性状态而粗干仍处于塑性,导致在横杆的作用下将对粗干产生压应力,细杆受到拉应力。
这时粗杆将产生压塑变形,使粗细两杆收缩趋于一致,应力将消失。
继续冷却T2-T3,此时两杆均进入弹性状态,粗杆温度高,产生较大收缩,而细杆温度低,收缩以几乎停止。
所以在最后阶段粗杆受拉,细杆受压。
2、什么是缩孔?
如何区别缩孔和气孔?
怎样才能防止铸件产生缩孔?
答:
(1)缩孔:
由于液态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补充,在铸件最后凝固的部位形成的孔洞。
(2)区别:
缩孔:
通常位于铸件的上部或最后凝固的部位,形状不规则,孔壁粗糙。
气孔:
是气体在铸件中形成的孔洞,孔内表面比较光滑,明亮或略带氧化色。
(3)防止措施:
1)采用顺序凝固原则;
2)合理确定内浇道位置及浇注工艺;
3)应用冒口、冷铁、补贴等;
3、轧钢机导轮,材料ZG310-570,在铸后出现缩孔如下图示。
试分析该铸件出现缩孔的原因及消除该铸件缩孔的工艺措施。
(注意:
图中尺寸均不许改变)。
答:
(1)出现缩孔的原因:
材料ZG310-570属于共析的合金,逐层凝固,易在最后凝固部位及热节处产生集中的缩孔,轧钢机导轮的结构恰好为上部是厚大截面,在厚、薄截面转接处形成热节,因此,在图示部位产生缩孔。
(2)消除该铸件缩孔的工艺措施:
在上部厚大截面处安放冒口、采用顶注式浇铸系统、形成自下而上的顺序凝固,将缩孔引向冒口区。
4、什么是“顺序凝固原则”和“同时凝固原则”?
实行“顺序凝固原则”和“同时凝固原则”对防止铸件缺陷有何意义?
答:
顺序凝固:
是指利用各种工艺措施,使铸件从原离冒口的部分到冒口之间建立一个递增的温度梯度,凝固从远离帽口的部分开始,逐渐向冒口方向顺序进行,最后是冒口本身凝固。
实现顺序凝固可以实现良好的补缩,使缩孔移至冒口,从而获得致密的铸件。
同时凝固:
利用各种工艺措施,减小铸件各部分的温差,从而实现铸件同一时间的凝固,由此热应力可减小到最低程度
5、为什么要规定铸件的最小允许壁厚?
不同铸造合金的最小允许壁厚是否一致?
为什么?
答:
铸件壁厚过小,难以充型,容易出现浇不足、冷隔缺陷。
不一致。
因为,不同合金的流动性各不相同,导致不同合金在一定的铸造条件下所能浇铸出铸件最小壁厚也不同。
第2章金属塑性加工
填空题:
1、锻压是(锻造)和(冲压)的总称。
2、拉深时,拉深系数愈(小)和板料相对厚度愈(小),板料愈容易起皱。
3、塑性加工时,作用在工具表面单位面积上(变形力)的大小称为变形抗力。
4、合金的(塑性)越好,(变形抗力)越低,其锻造性就越好。
5、对于大型或特大型锻件,只能采取(自由锻)来生产。
6、冲压加工方法多种多样,但概括起来,可以分为(分离工序)和(成形工序)两大类。
7、冲裁的分离过程分为弹性变形阶段、(塑性变形阶段)、断裂分离阶段三个阶段。
8、宜于锻造的金属应具有良好的(塑)性,故可锻铸铁是(不可)锻造的。
9、锻压件是金属在(固)态下成形的,故其形状一般比铸件的(简单)。
10、锻件坯料加热时,应尽量提高始锻温度,但要避免产生(过热)和(过烧)、脱碳和严重氧化等缺陷。
单项选择题:
1、金属热变形与冷变形的分界线是:
()
①高于或低于回复温度;②高于或低于再结晶温度;③加热温度;④软化温度
2、在锻压过程中,磷是钢中的有害杂质,使钢的强度、硬度显著提高,而塑性、韧性显著降低,尤其在低温时更为严重,这种现象称为:
()
①冷脆性;②热脆性;③时效脆性;④氢脆
3、用以综合衡量金属锻造性能的因素是金属的:
()
①塑性,变形抗力②弹性③强度④冲击韧性
4、金属的冷变形强化有利于:
()
①冷变形继续进行;②零件的安全使用;③锻压能耗的减少;④工件的塑性成形
5、选择模锻件分模面的位置时,必须保证的是:
()
①分模面是一个平面;②各个模膛均浅而宽;
③模锻件能顺利出模;④分模面采用直线分模。
多项选择题:
1、实际生产中最常用的自由锻基本工序有:
()
①镦粗;②拔长;③扭转;④错移;⑤冲孔
2、影响钢料锻造性能优劣的因素有:
()
①化学成分;②石墨形态;③变形温度;④变形速度;⑤应力状态
3、锻压的目的是改变或改善金属材料的:
()
①尺寸;②形状;③晶格结构;④组织;⑤性能
3、冷锻件图要根据零件图来绘制,在绘制的过程中应考虑的因素有:
()
①锻造余块;②加工余量;③锻造公差;④冲孔连皮;⑤圆角半径
4、根据金属流动方向和凸模运动方向,挤压可分为:
()
①正挤压;②复合挤压;③逆向挤压;④同向挤压;⑤径向挤压
5、下列那些项属于冲压的分离工序:
()
①剪切;②拉深;③翻边;④冲裁;⑤切边
结构改错题:
1、判断下列自由锻件的结构工艺性,如不良,则请修改并说明理由。
轴类自由锻件盘类自由锻件
答:
(a)原锻件上具有锥体结构,自由锻时成形比较困难,应该为圆柱结构。
(b)原锻件结构具有加强筋,自由锻时成形困难,因此,必须尽量减少辅助结构。
零件的合理结构
2、如下图所示,锻件要求内部组织流线沿外轮廓连续分布,采用Ⅱ-Ⅱ面分模是否合理?
若不合理请改为合理。
答:
不合理。
将分模面置于一侧(Ⅰ-Ⅰ分模面),内部组织流线沿外轮廓连续分布。
3、选择最佳的分模面,并说明理由。
答:
c-c面为最佳分模面。
原因:
锻件能顺利取出,也可锻出零件中的孔,同时也能保证锻件以镦粗填充的方式成形,获得良好的锻件质量。
4、对图(a)、(b)所示锤上模锻件的分模面进行修正,并说明理由。
答:
(a)图:
分模面设在Ф260截面中央,分模面的位置能保证上、下模膛的轮廓相同,以利于模具制造和避免错型。
(b)图:
分模面设在Ф360截面中央,分模面的位置能保证上、下模膛的轮廓相同,以利于模具制造和避免错型。
模锻时,锻件以镦粗方式充满模膛,获得良好的锻件质量。
5、齿轮零件图如下(次要尺寸从略),锤上模锻制坯。
从其结构上看,有哪些不妥之处?
为什么?
应如何改进?
齿轮零件图如下(次要尺寸从略),锤上模锻制坯。
从其结构上看,有哪些不妥之处?
为什么?
应如何改进(就在图上进行修改)?
(3分)
答:
锤上模锻制坯,要求锻件的结构最好为沿分模面均匀对称。
原设计恰好违反此原则,根据分模面为250的最大面的中心,其轮毂应设计成沿分模面对称结构,且轮毂与轮辐的转接处应为园角过渡(例如R5)
辐板b处尺寸过薄应加厚,附图
简答题:
1、说明自由段、模锻和胎膜锻的特点及适宜的生产批量。
1、答:
自由锻工序多,锻件的加工余量和锻造公差都较大,生产效率低,只适用于单件或小批量生产;胎膜锻使用了较简单的模具,因此加工余量和锻造公差比自由锻小生产效率有所提高;对于模锻而言,操作最为简单,生产效率最高,加工余量和锻造公差小,但模具造价高,生产周期长,适用于大批量生产。
2、简述变形温度、变形速度对塑性和变形抗力的影响。
答:
a)变形温度对塑性和变形抗力的影响:
温度对塑性的影响,就大多数金属而言,其总
的趋势是随着温度的升高,塑性增加,变形抗力降低。
但是,在温度升高过程中的某些温度区间,往往由于过剩相的析出或相变等原因,而使金属的塑性降低和变形抗力增加(也可能降低)。
b)变形速度对塑性和变形抗力的影响:
变形速度小于临界值时,随着变形速度的增大,
塑性降低,变形抗力升高;变形速度大于临界值时,随着变形速度的增大,塑性提高,变形抗力降低。
3、简述应力状态对塑性及变形抗力的影响。
答:
在应力状态中,压应力状态中,压应力个数愈多、愈大,则金属的塑性愈高。
反之,拉应力个数愈多、数值愈大,则金属的塑性越低。
应力状态对变形抗力有很大的影响。
一般来说,同号主应力图的变形抗力大于异号主应力图的变形抗力。
4、依据什么来评定金属的锻造性能?
其影响因素有那些?
答:
依据塑性及变形抗力来评定金属的锻造性能。
其影响因素有:
(1)金属的化学成分和组织对塑性和变形抗力的影响;
(2)变形温度、变形速度对塑性和变形抗力的影响;
(3)应力状态对塑性和变形抗力的影响;
(4)毛坏表面状况和周围介质及变形不均匀对塑性和变形抗力的影响。
5、绘制自由锻件图要考虑哪些因素?
绘制模锻件图要考虑哪些因素?
答:
绘制自由锻锻件图时,应以零件图为基础,并考虑以下几个因素:
锻件敷料、锻件余量、锻件公差。
模锻件图分为冷锻图和热锻图两种。
冷锻图是用来最终锻件的检验,它要根据零件图来绘制。
绘制时要考虑以下因素:
分模面,确定加工余量和锻造公差,确定冲孔连皮,确定模锻斜度和圆角半径。
热锻件图用于锻模设计和加工制造,它是以冷锻件图为依据,在冷锻件图的基础上加放收缩率,尺寸的标注也应遵循高度、方向、尺寸分模面为基准的原则。
3章焊接
填空题:
1、埋弧自动焊的焊接材料是(焊丝)和(焊剂)。
2、焊接冶金过程中的氧化会使焊缝金属含氧量(增高),还会使焊缝中合金元素(烧损),影响焊缝的质量。
3、手弧焊的焊接过程实质上是一个冶炼过程,焊接时在(熔池中的液态金属)、(周围的熔渣)和周围空气三者之间发生一系列冶金反应。
4、消除焊接应力的有效方法是焊后进行(去应力退火)热处理。
5、常用的电弧焊方法有(手弧焊)、(埋弧焊)和(气体保护焊)等。
6、按照钎料的熔点不同,将钎焊分为(软钎焊)和(硬钎焊)。
7、间接评定钢材的焊接性的方法有(碳当量法)和(冷裂纹敏感系数法)。
8、焊接电弧一般由(阳极区)、(阴极区)和(弧柱区)三部分组成。
9、按焊接过程物理特点,焊接方法可以分为(熔焊)、(压焊)和(钎焊)。
10、焊接结构材质不同时,焊接的难易程度(不同),因此,应尽量选择(可焊性好)材料来制造焊接结构。
单项选择题:
1、焊接接头中因受热影响(但未熔化)而发生组织和性能变化的区域称为:
()
①焊缝;②熔合区;③热影响区;④部分相变区
2、下列焊接方法中使工件变形最小的是:
()
①手弧焊;②气体保护焊;③埋弧焊;④钎焊;
3、气焊黄铜时采用:
()
①中性焰;②碳化焰;③弱氧化焰;④强氧化焰;
4、对钎焊的钎料熔点的要求是:
()
①低于母材的熔点;②高于母材的熔点;
③与母材的熔点相等;④可低于、等于或高于母材的熔点
5、对于有复杂内腔的零件最佳成形方法是:
()
①锻造;②冲压;③铸造;④焊接
多项选择题:
1、埋弧自动焊的优点有:
()
①生产率高;②可进行全位置焊;③焊接质量好;④节省金属材料;⑤劳动条件好
2、为避免或减少焊接应力和变形,焊缝布置的一般原则是:
()
①应尽可能密集;②应尽可能分散;③应尽可能避开加工表面;
④应便于焊接操作;⑤焊缝位置应尽量对称。
3、熔焊的接头设计如下图所示,合理的接头设计是:
()
①②③④
4、焊条选用必须遵守的最基本原则:
()
①同成分原则;②抗裂性;③等强度原则;④成本要求;⑤组织原则
5、低碳钢焊接接头包括:
()
①焊缝热区;②熔合区;③淬火区;④正火区;⑤部分相变区
结构改错题:
1、说明以下焊缝布置及焊接顺序是否合理,并说明原因。
(a)(b)
答:
(a)不合理。
焊缝应尽量避免密集和交叉,如果焊缝密集或交叉会使接头处过热,力学性能下降。
(b)不合理。
合理的焊接顺序:
1-3-4-2-7-6-5-8,这样可减小焊接产生的变形。
2、修改焊接结构及焊缝布置不合理处。
答:
(a)焊缝应对称分布,使焊接变形相互抵消。
(b)焊缝应避免交叉结构,克服焊接接头热影响区过热,力学性能下降。
3、修改焊缝布置不合理处,并说明理由。
答:
(1)焊缝应尽量避开最大应力的位置。
应改成自两端分散的2条焊缝。
(2)焊缝应避免应力集中的位置。
应改成碟型封头。
4、焊缝布置应便于操作,修改下面手弧焊的焊缝设置。
(a)(b)(c)
答:
(a)图的设计在进行手弧焊时,操作空间不够,应加大两立柱的间距(45,15mm)。
(b)图的设计在进行手弧焊时,操作空间不够,应颠倒两个搭接件的位置。
(c)图的设计在进行手弧焊时,操作空间不够,无法施焊,应将焊缝改成直角后再转接的形状
5、判断下列焊接件的结构工艺性,如不良,则说明理由。
管子钎焊接头电阻对焊接头
(a)(b)
答:
(a)接触面积过小,可改成斜面接触、台阶界面、搭接等形式。
(b)截面积不一样,电阻不一样导致熔化速率不同,易产生较大焊接变形。
应改为同截面积零件焊接。
简答题:
1、试述减小焊接残余应力的工艺措施
1、答:
结构设计要避免焊缝密集交叉,焊缝截面和长度也要尽可能小。
将焊件预热后再进行焊接。
去应力退火,锤击焊缝。
2、三块钢板拼焊,其焊接顺序有a和b两种,试问哪一个方案比较合理?
并说明不合理方案在焊接时可能产生的缺陷。
方案a方案b
答:
方案a比较合理。
先焊完焊缝1后,可进行去应力处理,例如、采用锤击的方法进行
校形然后进行焊缝2的焊接,可保证构件整体变形小并容易进行校形。
方案b不合理,因为按此顺序焊接将产生很大的焊接变形。
焊缝1焊完后,由于整个构件受热和冷却不均,在对接接头2处将出现外缘接缝间隙大、靠近焊缝1处接缝间隙小的不规矩的接头形状,焊缝2的接头间隙和熔池大小不均将使焊后产生很大的变形应力,导致整个构件产生扭曲变形。
3、什么是熔焊的冶金过程?
并说明它与炼钢和铸造冶金过程比较有哪些区别?
答:
电弧焊时,母材和焊条受到电弧高温而熔化形成熔池。
金属熔池也可看作一个微型冶金炉,其内要进行熔化、氧化、还原、造渣、精炼及合金化等一系列物理、化学过程。
由于大多数熔焊是在大气空间进行,金属熔池中的液态金属与周围的熔渣及空气接触,产生复杂、激烈的化学反应,这就是焊接冶金过程。
与炼钢和铸造冶金过程比较,有以下特点:
①金属熔池体积很小,熔池处于液态的时间很短,各种冶金反应进行的不充分。
②熔池温度高,使金属元素强烈的烧损和蒸发。
同时,熔池周围又被冷却的金属包围,使焊缝处产生应力和变形,严重时甚至会开裂。
4、用小块钢板拼焊,如图所示,从减小焊接应力考虑,应如何布置焊缝、确定合理的焊接顺序,试在图中标出,并说明理由。
答:
先焊完焊缝1后,形成三块板条后,可进行应力处理,例如、采用锤击的方法进行整形,然后顺序进行焊缝2的焊接,可保证构件整体变形小并容易进行校形。
其它焊序,则会因为按此顺序焊接将会产生很大的焊接变形。
焊缝焊完后,由于整个构件受热和冷却不均,在对接接头1处将出现外缘接缝间隙大、靠近焊缝2或
(1)处接缝间隙小的不规矩的接头形状,焊缝1或
(2)的接头间隙和熔池大小不均匀将使焊后产生很大的变形应力,导致整个构件产生扭曲变形。
5、低碳钢熔焊焊接接头由哪几个部分组成?
试指出力学性能较差的区域并说明原因。
答:
低碳钢焊接接头由焊缝区、熔合区和热影响区构成。
熔合区是焊接接头中焊缝金属向热影响区过渡的区域。
该区域较窄,两侧分别为经过完全熔化的焊缝区和完全不熔化的热影响区。
熔合区加热的最高温度范围在合金的固、液相之间。
熔合区具有明显的化学不均匀现象,从而引起组织不均匀,其组织特征为少量铸态组织和粗大的过热组织,因而塑性差、强度低、脆性大、易产生焊接裂纹和脆性断裂,是焊接接头最薄弱的环节之一.
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