⾦属加⼯⼯艺复习资料
题型：填空（20*0.5）判断（10*1）名词解释（6*3）简答（8*5）问答（18）实验分析（4）第1-2章：
⼀、名词解释
2、顺序凝固和同时凝固：顺序凝固是采⽤各种措施保证铸件结构上各部分，从远离冒⼝的部分到冒⼝之间建⽴⼀个逐渐递增的温度梯度，实现由远离冒⼝的部分最先凝固，向冒⼝的⽅向顺序地凝固，使缩孔移⾄冒⼝中，切除冒⼝即可获得合格的铸件。同时凝固是指采取⼀些技术措施，使铸件各部分温差很⼩，⼏乎同时进⾏凝固。因各部分温差⼩，不易产⽣热应⼒和热裂，铸件变形⼩。
3、宏观偏析、微观偏析：宏观偏析也称为区域偏析，其成分不均匀现象表现在较⼤尺⼨范围，主要包括正偏析和逆偏析。微观偏析指微⼩范围内的化学成分不均匀现象，⼀般在⼀个晶粒尺⼨范围左右，包括晶内偏析（枝晶偏析）和晶界偏析。
4、流动性、充型能⼒：流动性指熔融⾦属的流动能⼒，它是影响充型能⼒的主要因素之⼀。液态合⾦充满铸型型腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能⼒，称合⾦的充填铸型能⼒，简称合⾦的充型能⼒。
5、正偏析、逆偏析：如果是溶质的分配系数k>1的合⾦，固液界⾯的液相中溶质减少，因此愈是后来结晶的固相，溶质的浓度愈低，这种成分偏析称之为正偏析。当溶质的分配系数k<1的合⾦进⾏凝固时，凝固界⾯上将有⼀部分溶质排向液相，随着温度的降低，溶质的浓度在固浓界⾯处的液相中逐渐增加，愈是后来结晶的固相，溶质浓度越⾼，这种成分偏析称之为逆偏析。
6、⾃由收缩、受阻收缩：铸件在铸型中的收缩仅受到⾦属表⾯与铸型表⾯之间的摩擦阻⼒时，为⾃由收缩。如果铸件在铸型中的收缩受到其他阻碍，则为受阻收缩。
7、析出性⽓孔、反应性⽓孔、侵⼊性⽓孔：溶解于熔融⾦属中的⽓体在冷却和凝固过程中，由于溶解度的下降⽽从合⾦中析出，当铸件表⾯已凝固，⽓泡来不及排除⽽保留，在铸件中形成的⽓孔，称析出⽓孔。浇⼊铸型的熔融⾦属与铸型材料、芯撑、冷铁或熔渣之间发⽣化学反应产⽣的⽓体在铸件中形成的孔洞，称反应⽓孔。侵⼊⽓孔是浇注过程中熔融⾦属和铸型之间的热作⽤，使砂型或型芯中的挥发物（⽔分、粘结剂、附加物）挥发⽣成以及型腔中原有的空⽓，在界⾯上超过⼀定临界值时，⽓体就会侵⼊⾦属液⽽未上浮逸出所形成的⽓孔。
⼆、填空
1、按照制造前后质量变化情况，现代制造过程分类⼀般分为质量不变过程，质量减少过程，质量增加过程。
2、机械制造技术是以“设计”为中⼼的产品技术和以“⼯艺”为核⼼的过程技术构成的。
3、⼀般⽤液态⾦属的流动性来表征液态⾦属的充型能⼒，⽤浇注流动性来表征液态⾦属的流动性。
4、影响液态⾦属充型能⼒的因素有⾦属的流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个⽅⾯。
5、液态⾦属浇⼊铸型后，从浇注温度冷却到室温都经历液态收缩，凝固收缩，固态收缩三个互相关联的收缩阶段。
6、铸造缩孔形成的基本条件是⾦属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件由表及⾥逐层凝固，缩松形成的基本条件是⾦属的结晶温度范围较宽，呈体积凝固⽅式（也称为糊状凝固⽅式。
7、铸件实际收缩过程中受到的阻⼒分为铸型表⾯的摩擦阻⼒、热阻⼒、机械阻⼒
三种。
8、铸造应⼒按形成原因不同分为热应⼒，相变应⼒，机械阻碍应⼒三种应⼒。
9、铸件中往往存在各种⽓体，其中主要是氢⽓，其次是氮⽓和氧⽓。
10、铸件中可能存在的⽓孔有侵⼊⽓孔、析出⽓孔、反应⽓孔三种。
11、按照熔炉的特点，铸造合⾦的熔炼可分为冲天炉熔炼、电弧炉熔炼、感应电炉熔炼、坩埚熔炼等。
12、⼀般砂型铸造技术的浇注系统结构主要由浇⼝杯，直浇道，横浇道，内浇道组成。
13、砂型铸造常⽤的机器造型⽅法有震实造型、微震实造型、⾼压造型、抛砂造型、⽓冲造型等。
14、铸造⽣产中常⽤的机器制芯⽅法有震实、挤芯、射芯、吹芯。
15、常⽤的特种铸造⽅法有熔模铸造、⾦属型铸造、压⼒铸造、低压铸造、离⼼铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等。
三、简答题
1、影响液态⾦属充型能⼒的因素有哪些？
液态⾦属的充型能⼒主要取决于⾦属⾃⾝的流动能⼒，还受外部条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。
2、简述砂型铸造和特种铸造的技术特点。
砂型铸造的特点是：适应性⼴，技术灵活性⼤，不受零件的形状、⼤⼩、复杂程度及⾦属合⾦种类的限
制，⽣产准备过程较简单。但⽣产的铸件其尺⼨精度较差及表⾯粗糙度⾼；铸件的内部品质也较低；在⽣产⼀些特殊零件（如管件、薄壁件）时，技术经济指标较低。
特种铸造的技术特点是：铸件的尺⼨精度较⾼，表⾯粗糙度低。在⽣产⼀些结构特殊的铸件时，具有较⾼的技术经济指标，铸件⽣产时可不⽤砂或少⽤砂，降低了材料消耗，改善了劳动条件；⽣产过程易于实现机械化、⾃动化。但特种铸造适应性差，⽣产准备⼯作量⼤，需要复杂的技术装备。因此，特种铸造技术（陶瓷型铸造除外）⼀般适⽤于⼤批量⽣产。3、简述铸件上冒⼝的作⽤和冒⼝设计必须满⾜的基本原则。
冒⼝的主要作⽤是补缩铸件，此外还有集渣和通、排⽓作⽤。
基本原则：①凝固时间应⼤于或等于铸件（或铸件上被补缩部分）的凝固时间；②有⾜够的⾦属液补充铸件（或铸件上被补缩部分）的收缩；③与铸件被补缩部位之间必须存在补缩通道。应指出的是：在设计冒⼝时，应保证铸件品质，注意节约⾦属液、提⾼补缩效率。
4、铸造成形的浇注系统由哪⼏部分组成，其功能是什么？
浇注系统主要由浇⼝杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。
浇注系统的主要功能：①将铸型型腔与浇包连接起来，平稳地导⼊液态⾦属；②挡渣及排除铸型型腔中
的空⽓及其他⽓体；③调节铸型与铸件各部分的温度分布以控制铸件的凝固顺序；④保证液态⾦属在最合适的时间范围内充满铸型，不使⾦属过度氧化，有⾜够的压⼒头，并保证⾦属液⾯在铸型型腔内有适当的上升速度等。
5、熔炼铸造合⾦应满⾜的主要要求有哪些？
①熔炼出符合材质性能要求的⾦属液，⽽且化学成分的波动应尽量⼩；②熔化并过热⾦属的⾼温；③有充⾜和适时的⾦属液供应；④低的能耗和熔炼费⽤；⑤噪声和排放的污染物严格控制在法定的范围内。
6、试⽐较灰铸铁、铸造碳钢和铸造铝合⾦的铸造性能特点，哪种⾦属的铸造性能好？哪种⾦属的铸造性能差？为什么？
灰铸铁的铸造性能优良。由于灰铸铁接近共晶成分，凝固温度范围窄，铁液流动性好。灰铸铁凝固过程中碳⼤部分以⽯墨形式析出，故收缩远⼩于铸钢。与其他各类铸造合⾦相⽐，
灰铸铁产⽣铸造缺陷的可能性最⼩。
铸钢的铸造性能差。由于熔点⾼，钢液易氧化和吸⽓，且充型后冷却速度较快，保持液态的时间较铸铁短，故流动性差，易产⽣冷隔、浇不⾜、夹杂、⽓孔等缺陷。铸钢凝固时⽆⽯墨析出，故收缩远⼤于铸铁，易产⽣缩孔、裂纹等缺陷。
铝硅合⾦的铸造性能好，流动性好，收缩略⼤于铸铁。其他系列的铸造合⾦均远离共晶成分，凝固温度范围宽，多呈糊状凝固，流动性差，且收缩较⼤，难以通过补缩获得致密件，故铸造性能差。此外，各类铸造铝合⾦均极易吸⽓和氧化，易产⽣夹杂和⽓孔缺陷。
7、为什么铸件的壁厚不能太薄，也不宜太厚，⽽是应尽可能厚薄均匀？
铸件存在最⼩壁厚：在⼀定铸造条件下，铸造合⾦液能充满铸型的最⼩厚度称为该铸造合⾦的最⼩壁厚。为了避免铸件的浇不⾜和冷隔等缺陷，铸件的设计壁厚不应⼩于最⼩壁厚。
铸件的临界壁厚：由于厚壁铸件易产⽣缩孔、缩松、晶粒粗⼤、偏析等缺陷，使铸件的⼒学性能下降，故对于各种铸造合⾦来说，均存在⼀个临界壁厚。如果铸件的壁厚超过临界壁厚，则铸件的承载能⼒并不按⽐例随铸件厚度的增加⽽增加，⽽是显著下降。
四、分析题
1、论述⾦属的铸造性能。⾦属的铸造性能不好会伴⽣哪些铸造缺陷？
①液态⾦属的充型能⼒：若液态⾦属的充型能⼒弱，铸件易产⽣浇不⾜、冷隔、⽓孔、夹杂、缩孔、热裂等缺陷；②凝固性（结晶）；③收缩性：是产⽣缩孔、缩松、应⼒、变形、热裂和冷裂等的基本原因；④吸⽓性：产⽣⽓孔；⑤化学成分不均匀:
产⽣化学成分偏析。
2、论述铸件缩孔和缩松形成的原因和常⽤的防⽌措施。
缩孔产⽣的基本原因是⾦属的液态收缩和凝固收缩值⼤于固态收缩值，且得不到补偿。缩孔形成的基本条件是⾦属在恒温或很窄的温度范围内结晶，铸件由表及⾥逐层凝固。
缩松形成的基本原因也是⾦属的液态收缩和凝固收缩⼤于固态收缩。但形成缩松的基本条件是⾦属的结晶温度范围较宽，呈体积凝固⽅式（也称为糊状凝固⽅式）。
缩孔和缩松的防⽌：①采⽤顺序凝固原则，这是防⽌铸件中产⽣缩孔和缩松的基本原则。为了实现顺序凝固原则，采⽤的技术措施主要有：合理设计内浇⼝位置及浇注技术；合理应⽤冒⼝、冷铁和补贴等技术措施。②加压补缩：将铸型置于压⼒罐中，浇注后使铸件在压⼒下凝固，可显著消除或减轻显微缩松。采⽤压⼒铸造、离⼼铸造等特种铸造⽅法使铸件在压⼒下凝固，可有效防⽌缩孔和缩松。此外，还可采⽤悬浮浇注、机械振动、电磁场、离⼼⼒消除⼀般技术措施难于消除的缩孔和缩松。
3、试分析图所⽰铸造应⼒框：
(1)铸造应⼒框凝固过程属于⾃由收缩还是受阻收缩?
受阻收缩
(2)铸造应⼒框在凝固过程中将形成哪⼏类铸造应⼒?
热应⼒，相变应⼒，机械阻碍应⼒
(3)在凝固开始和凝固结束时铸造应⼒框中1、2部位应⼒属什
么性质(拉应⼒、压应⼒)?
开始凝固，截⾯2处受拉，1处受压；结束凝固时，相反。
(4)铸造应⼒框冷却到常温时，在1部位的C点将其锯断，AB
两点间的距离L将如何变化（变长、变短、不变）？
变长
4、试分析如下图所⽰铸件：
(1)哪些是⾃由收缩，哪些是受阻收缩?
(2)受阻收缩的铸件形成哪⼀类铸造应⼒?
(3)各部分应⼒属什么性质(拉应⼒、压应⼒)?
左边上下为⾃由收缩，，其余为受阻收缩（中间上下为机械阻碍应⼒，右边上下为热应⼒）中间均为拉应⼒，右侧上下两个，尖端为压应⼒，其余为拉应⼒
5、根据确定铸件浇注位置的⼀般原则，指出下图中的哪⼀个是合理的，并说明其理由。
（b）正确，符合：①铸件重要表⾯朝下避免⽓孔、砂眼、缩孔、缩松；②铸件薄部分朝下，可保证铸件易于充型，防⽌浇不⾜、冷隔
（b）正确，遵循尽量减少分型⾯数⽬原则，保证铸件精度，简化造型操作
第3章：
⼀、名词解释：
1、⾦属塑性变形、加⼯硬化：⾦属零件在外⼒作⽤下产⽣不可恢复的永久变形，称为⾦属塑性变形。⾦属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升⾼，⽽塑性和韧性降低的现象，称为加⼯硬化（⼜称冷作硬化）。
2、⾃由锻、模锻、胎模锻：将加热后的⾦属坯料置于上下砧铁间受冲击⼒或压⼒⽽变形的加⼯⽅法，称为⾃由锻。将加热后
的⾦属坯料置于具有⼀定形状的锻模模膛内受冲击⼒或压⼒⽽变形的加⼯⽅法，称为模锻。胎模锻是在⾃由锻造设备上使⽤不固定在设备上的各种称为胎模的单膛模具，直接将已加热的坯料（或⽤⾃由锻⽅法预锻成接近锻件形状），然后⽤胎模终锻成形的锻造⽅法。
3、落料、冲孔：落料和冲孔⼜统称为冲裁。落料和冲孔是使坯料按封闭轮廓分离。这两个过程中坯料变形过程和模具结构相同，只是⽤途不同。落料是被分离的部分为所需要的⼯件，⽽留下的周边部分是废料；冲孔则相反。
4、固态⾦属的冷变形和热变形：冷变形是指⾦属在进⾏塑性变形时的温度低于该⾦属的再结晶温度。热变形是指⾦属材料在其再结晶温度以上进⾏的塑性变形。
5、板料分离和成形：分离过程是使坯料⼀部分相对于另⼀部分产⽣分离⽽得到⼯件或者料坯，如落料
、冲孔、切断和修整等。成形过程是使坯料发⽣塑性变形⽽成⼀定形状和尺⼨的⼯件。主要有拉深、弯曲、翻边和成形等。
6、⾦属的可锻性：⾦属塑性变形的能⼒⼜称为⾦属的可锻性，它指⾦属材料在塑性成形加⼯时获得优质⽑坯或零件的难易程度。
⼆、填空
1、⼯业上常⽤的⾦属塑性成形⽅法有轧制、挤压、拉拔、⾃由锻造、模型锻造、
板料冲压等。
2、⾦属材料的固态成形必须有两个基本条件，它们是被成形的⾦属材料应具备⼀定的塑机械加工工艺系统
性，要有外⼒作⽤于固态⾦属材料上。
3、按温度将固态成形过程分为_冷变形__、_热变形_两⼤类，它们以⾦属的再结晶温度为分界限。
4、⾦属材料的可锻性常⽤⾦属的塑性指标和变形抗⼒来综合衡量。
5、⾦属塑性变形的基本规律是体积不变定理定律和最⼩阻⼒定律定律。
6、绘制⾃由锻零件的锻件图主要考虑的因素有敷料、加⼯余量、锻件公差。
7、绘制模锻零件的锻件图主要考虑的因素有分模⾯、加⼯余量、模锻斜度、模锻件
圆⾓半径。
8、⾃由锻锻件冷却⽅式有直接在空⽓中冷却、在炉灰或⼲砂中缓冷、随炉缓冷三种。
9、模锻的修整⼯序主要有切边与冲孔、校正、热处理、清理等。
10、模锻件的清理⽅法主要有滚筒打光、喷丸清理、酸洗等。
11、锻模模膛按其功能可分为_制坯模膛__和模锻模膛，模锻模膛可分为_终锻模膛_和_预锻
模膛_。
12、模型锻造过程中，拔长模膛的作⽤是减⼩坯料某部分的横截⾯积，以增加该部分的长
度，滚压模膛的作⽤是减⼩坯料某部分的横截⾯积，以增⼤另⼀部分的横截⾯积。
13、模锻的制坯模膛有_拔长模膛_、_滚压模膛_、_弯曲模膛_、_切断模膛_等。
14、模锻时飞边的作⽤是强迫充填，容纳多余的⾦属，减轻上模对下模的打击，起缓
冲作⽤。
15、胎模的种类主要有_扣模_、_套筒模_、_合模_等。
16、板料成形按特征分为分离和成形过程，分离过程主要有落料、冲孔、切断、修整等，成形过程主要有拉深、弯曲、翻边、成形等。
17、冲模按基本构造可分为简单模、连续模、复合模。
18、在板料的拉深成形中，通常将拉深系数m （d/D ）控制在0.5-0.8，为了防⽌起皱，当板
料厚度S 与坯料直径D 之⽐<2%时，必须应⽤压边圈。
三、简答题
1、简述⾃由锻成形过程的流程及绘制⾃由锻件图要考虑的主要因素。
零件图→绘制锻件图→??
→设备等确定⼯序、加热温度、下料计算坯料质量和尺⼨、加热坯料、锻打→检验→锻件
绘制锻件图要考虑下列因素：①敷料；②加⼯余量；③锻件公差。
2、在⾦属的模锻过程中，影响⾦属充填模腔的因素有哪些？
(1)⾦属的塑性和变形抗⼒。显然，塑性⾼、变形抗⼒低的⾦属较易充满模膛；(2)⾦属模
锻时的温度。⾦属的温度⾼，则其塑性好、变形抗⼒低，易于充满模膛；(3)飞边槽的形状
和位置。飞边槽部宽度与⾼度之⽐b/h 及槽部⾼度h 是主要因素。b/h 越⼤，h 越⼩，⾦属
在飞边流动阻⼒越⼤，强迫充填作⽤越⼤，但变形抗⼒也增⼤；(4)锻件本⾝的形状和尺⼨。
锻件越复杂、越⼤、越是有空⼼、薄壁或凸起部分，越难锻成；(5)设备的⼯作速度。⼀般
⽽⾔，⼯作速度较⼤的设备充填性较好；(6)充填模膛⽅式。镦粗⽐挤压易充型；(7)其他，
如锻模有⽆润滑、有⽆预热等。
3、请阐述⾦属在模锻模膛内的变形过程及特点。
将⾦属坯料置于终锻模膛内，从锻造开始到⾦属充满模膛锻成锻件为⽌，其变形过程可分为三个阶段：1)充型阶段：在最初的⼏次锻击时，⾦属在外⼒的作⽤下发⽣塑性变形，坯料⾼度减⼩，⽔平尺⼨增⼤，并有部分⾦属压⼊模膛深处。这⼀阶段直到⾦属与模膛侧壁接触达到飞边槽桥⼝为⽌。模锻所需的变形⼒不⼤；2)形成飞边和充满阶段：继续锻造时，由于⾦属充满模膛圆⾓和深处的阻⼒较⼤，⾦属向阻⼒较⼩的飞边槽内流动，形成飞边。此时，模锻所需的变形⼒开始增⼤。随后，⾦属流⼊飞边槽的阻⼒因飞边变冷⽽急速增⼤，当这个阻⼒⼀旦⼤于⾦属充满模膛圆⾓和深处的阻⼒时，⾦属便改向模膛圆⾓和深处流动，直到模膛各个⾓落都被充满为⽌。这⼀阶段的特点是飞边进⾏强迫充填。由于飞边的出现，变形⼒迅速增⼤；3)锻⾜阶段：如果坯料的形状、体积及飞边槽的尺⼨等⼯艺参数都设计得恰当，当整个模膛被充满时，也正好锻到锻件所需⾼度。但是，由于坯料体积总是不够准确且往往都偏多，或者飞边槽阻⼒偏⼤，导致模膛已经充满，但上、下模还未合拢，需进⼀步锻⾜。这⼀阶段的特点是变形仅发⽣在分模⾯附近区域，以便向飞边槽挤出多余的⾦属。此阶段变形⼒急剧增⼤。
4、简述模锻技术过程中确定分模⾯位置的原则。
①为保证模锻件易于从模膛中取出，分模⾯通常选在模锻件最⼤截⾯上。②所选定的分模⾯应使模膛的深度最浅。这样有利于⾦属充满模膛，便于锻件的取出和锻模的制造。③选定的分模⾯应使上下两模沿分模⾯的模膛轮廓⼀致。这样在安装锻模和⽣产中发现错模现象时，便于及时调整锻模位置。④分模⾯最好是平⾯，且上下锻模的模膛深度尽可能⼀致，以便于锻模制造。
⑤所选分模⾯尽可能使锻件上所加的敷料最少。这样既可提⾼材料的利⽤率，⼜减少了切削加⼯的⼯作量。
5、落料和冲孔⽤凹、凸模刃⼝尺⼨是如何确定的？
落料时，凹模刃⼝尺⼨即为落料件尺⼨，然后⽤缩⼩凸模刃⼝尺⼨来保证间隙值。设计冲孔模时，凸模刃⼝尺⼨为孔的尺⼨，然后⽤扩⼤凹模刃⼝尺⼨来保证间隙值。
冲模在⼯作过程中必有磨损，落料件尺⼨会随凹模刃⼝的磨损⽽增⼤，⽽冲孔件尺⼨则随凸模的磨损⽽减⼩。为保证零件的尺⼨要求，提⾼模具的使⽤寿命，落料时凹模刃⼝的尺⼨应取靠近落料件公差范围的最⼩尺⼨；⽽冲孔时凸模刃⼝的尺⼨则取靠近孔的公差范围内的最⼤尺⼨。
6、⾃由锻件的设计原则。
1)⾃由锻件应避免锥体、曲线或曲⾯交接以及椭圆形、⼯字形截⾯等结构。因为锻造这些结构须制备专⽤⼯具，锻件成形也⽐较困难，使锻造过程复杂，操作极不⽅便；2)⾃由锻件应避免加强筋、凸台等结构。因为这些结构难以⽤⾃由锻获得。若采⽤特殊⼯具或技术措施来⽣产，必将增加成本，降低⽣产率；3)当锻件的横截⾯有急剧变化或形状较复杂时，可采⽤特别的技术措施或⼯具；或者将其设计成⼏个简单件构成的组合件，锻造后再⽤焊接或机械连接⽅法将其连成整体件。
四、分析题
1、下图所⽰的轴类零件，批量为15件/⽉，材
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