《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案 第七章

第七章 锻压成形复习思考题1什么是锻压成形？ 答：锻压成形是在外力作用下使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸 和力学性能的毛坯或零件的加工方法。2加工硬化对工件性能及加工过程有什么影响？ 答：金属经过冷塑性变形其内部组织的晶格扭曲，晶粒破碎，使得进一步滑移困难，改 变了其力学性能。随变形程度增大，金属的强度和硬度上升，而塑性和韧性下降，这种现象 称为加工硬化。加工硬化现象在工业生产中具有重要的意义。生产上常用加工硬化来强化金 属，提高金属的强度、硬度及耐磨性。尤其是纯金属、某些铜合金及镍铬不锈钢等难以用热 处理强化的材料，加工硬化更是唯一有效的强化方法。加工硬化也有其不利的一面。在冷轧薄钢板、冷拔细钢丝及深拉工件时，由于产生加工硬 化，金属的塑性降低，进一步冷塑性变形困难，故必须采用中间热处理来消除加工硬化现象。3纤维组织对金属材料有什么影响？纤维组织的存在使金属的力学性削弱还是加强？ 举例说明生产中如何合理利用纤维组织？答：铸锭经塑性变形后，各晶粒沿变形方向伸长，当变形程度很大时，多晶体晶粒显著 地沿同一方向拉长，这种被拉长的呈纤维状的晶粒组织，称为纤维组织。由于纤维组织的形成，使得金属材料出现各向异性。在纵向（平行纤维方向）上塑性和 韧性增加；横向（垂直纤维方向上）的数值则降低。纤维组织不能用热处理方法消除，只能 用塑性成形工艺使其合理分布，使零件具有较好的力学性能。其原则是：使零件工作时承受正应力的方向与纤维方向重合。切应力方向与纤维方向垂 直。最好是纤维的分布与零件的外形轮廓相符合，而不被切断。4如图7-54 所示的钢制挂钩，拟用铸造、锻造、板料切割这三种工艺制造。试问用哪 种工艺制得的挂钩承载力最大？为什么？图 7-54 钢制挂钩答：用锻造方法生产的挂钩承载最大。因为锻造方法可使晶粒细化、组织致密，同时 纤维组织分布和挂钩轮廓一致。而铸造方法晶粒粗大，不均匀，还可能存在一些铸造缺陷， 板料切割会使纤维组织被切断。5. 某厂生产直径f 110 mm、高20 mm的齿轮毛坯，现提出三种制坯方案： 用直径f 110 mm的棒料直接下料，得到高20 mm的毛坯；用厚20 mm的板料通过气割下料，得 到直径f 110 mm的毛坯， 用直径f 90 mm棒料进行适当长度的下料,经镦粗后制得毛坯。 请问哪种方法最佳？并简述理由。答：用f 90mm棒料下料适当长度经镦粗后而得毛坯方法最合适，因为镦粗方法可使晶 粒细化、组织致密，且纤维不会被切断。而其它两种方法会使纤维组织被切断，且没有进一 步细化晶粒过程。6. 冷变形和热变形有何区别？试述它们各自在生产中的应用。答：金属在不同温度下变形后的组织和性能不同，因此塑性变形又分为冷变形和热变形。 金属在再结晶温度以下的塑性变形叫冷变形。冷变形中位错密度上升，发生加工硬化， 使金属的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。冷变形能使金属获得较高的尺寸精度和表面质 量。冷变形工艺在工业生产中应用也很广泛，如板料冲压、冷挤压、冷锻和冷轧等。金属在再结晶温度以上的塑性变形叫热变形。热变形中再结晶软化占优势，完全消除 了加工硬化效应，使金属的塑性显著提高，变形抗力显著降低，可用较小的能量获得较大的 变形量。热变形工艺在工业生产中广泛应用，如热锻、热轧、热挤压等。7. 铅在室温下的变形、钨在的950C的变形分别属于什么变形？并简述理由。答:铅在室温下的变形属热变形T = 20 + 273 = 293 K ,T = 0.4 x (327.5 + 273) = 240.2 K，变再因为T T，故是热变形。钨在950C的变形属于冷变形，因为:T = 950 + 273 = 1223 K，变 再变T = 0.4x(3390 + 273) = 1465.2 K，因为T T，故是冷变形。再变 再8. 什么是金属的可锻性？影响可锻性的因素有哪些？答：金属材料的可锻性是指其经受塑性成形加工的难易程度，可用金属材料的塑性和变 形抗力来衡量。塑性愈大，变形抗力愈小，金属的可锻性愈好。金属的可锻性，一般取决于 金属的本质和塑性成形的条件。金属本质又包括金属的成分、组织；塑性成形的条件又包括 变形温度、变形速度和应力状态。9. 为什么碳钢的终锻温度一般选在800C左右？答：钢的锻造温度范围，是指开始锻造温度(始锻温度)与结束锻造温度(终锻温度) 之间的一段温度区间。若在锻造温度范围内具有良好的塑性和较低的变形抗力，即能锻出优 质锻件。一般来讲，碳钢的锻造温度范围，根据铁碳合金相图便可直接确定。就碳钢而言，锻造温度在A3或Ac线以上其组织为单一的奥氏体，塑性好，宜于进行 3m 锻造。若锻造温度过低，则塑性会明显下降，变形抗力增加，加工硬化现象严重，容易产生 锻造裂纹。因此，一般碳钢的始锻温度比AE线低200C左右，终锻温度约为800C左右。10. 如图7-55所示分别为三种形状不同的连杆，试选择锤上模锻时的分模面位置。三 种锻件在模锻时是否会出现水平错模力？有什么危害？应如何避免？答：各图分模面如图中A-A所示。其中7-55 （c）图会产生错模力，一般会造成锻件尺 寸不准确，严重时会损坏模具。可用在锻模上加锁扣或一模两锻（对称布置两个锻件）的方 法抵消错模力。11材料的回弹现象对冲压工艺生产有什么影响？ 答：由于弯曲过程中有弹性变形，当外力去除后会使弯曲角度增大，即出现回弹现象。一般回弹角为010。为保证零件的尺寸精度，一般设计模具时其角度比零件角度小一个 回弹角度。12工件拉深时为什么会出现起皱和拉穿现象？应采取什么措施解决这些质量问题？ 答：在拉深过程中，零件最容易出现的缺陷是起皱、拉穿。拉穿主要出现在直壁与底之间的过渡圆角部位。由于在拉深过程中这个部位会受到拉 应力的作用。起皱是由于法兰部分（当毛坯相对厚度 D 较小时）在切向力作用下导致的结果。为 了防皱，可用压边圈把坯料压紧。13.成批大量生产外径为40 mm、内径为20 mm、厚度为2 mm的垫圈时，应选用何种 模具结构进行冲制才能保证孔与外圆的同心度？答：最好采用连续冲模或复合冲模的方法以保证同心度。