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 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； 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） 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

） ⑤等温收缩

（b） 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？

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：（ ）

① ② ③ ④

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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