机械制造基础习题解答

第一部分 金属材料与热处理（非机类专业用）1（1）理化性能：根据材料使用中工作条件不同，对材料的理化性能要求不同。如飞机上的一些零部件，需要密度小的材料，如铝合金制造，在腐蚀介质中工作的零件要选用耐腐蚀性好的材料制造。（2）机械性能：根据材料在使用过程中受力情况不同，选用不同机械性能指标的材料。（3）工艺性能：根据材料使用中加工方法不同，选用不同的工艺性能的材料。如机床床身应选用铸造性能好的灰铸铁等。2强度极限 屈服极限 8延伸率 4断面收缩率 冲击韧性 冲击功HB布氏硬度HRC洛氏硬度HV维氏硬度3有一定的关系。硬度可以表示金属材料在一个小体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形和破坏的能力。而抗拉强度亦是指材料在拉力作用下抵抗变形和破坏的能力。4牌号（）（）20392245335511184343588153865Mn7369305用钢制造：电吹风、电熨斗、不锈钢餐具等。 用铁制造：铁锅。 用有色金属制造：铝锅、铝盆、铜制自来水龙头等。6车床中钢制零件：主轴、各传动轴、高速齿轮等。 铁制零件：床身、齿轮箱、尾架等。7塑性变形是一种永久性变形，外力去除后变形并不消失，而弹性变形在外力去除后变形消失，物体恢复原状。8同素异晶转变固态金属在不同的温度下具有不同的晶格类型的现象。 例如纯铁在912以下具有体心立方晶格，在9121300之间具有面心立方晶格。9金属在结晶过程当中，晶粒的粗细与晶核数目的多少及晶核长大的速度有关。10固溶体：溶质原子融入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶体称之为固溶体。 化合物：指两个或两个以上的组元按一定的原子比相互化合而成的新物质。 机械混合物：组成合金的组元在互配的情况下既不溶解也不化合，而是按一定的重量比例，以混合的方式存在着，形成各组元晶体的机械混合物。具有固溶体结构的金属材料其强度和硬度比纯金属高，而具有化合物结构的金属材料通常硬度很高，而且脆性大，具有机械混合物机构的金属材料不仅决定各组成的性能，还与各数量大小，形状及分布情况有关，通常它比单一固溶体强度、硬度高，塑性、韧性差。11合金状态图即是表明合金系结晶过程的简明图体。其用途是利用合金状态图可以分析合金随成分及温度的变化，其组织及性能的变化情况。12铁素体：碳原子溶入Fe的固溶体。含碳量为小于0.02。特点：强度、硬度低，塑性、韧性好。渗碳体：铁和碳化合形成的化合物，含碳量为6.69。特点：硬度高，脆性大。珠光体：一定含量的铁素体和渗碳体组成的共析的机械混合物，含碳量为0.77。特点：性能介于铁素体与渗碳体之间。奥氏体：指碳原子溶入Fe的固溶体。含碳量小于2.11。特点：塑性很好，不具碳性。13成分上的区别：碳钢含碳量小于2.11，铸铁含碳量大于2.11。 组织上的区别：常温下，含碳量小于0.77的碳钢其组织为铁素体+珠光体；含碳量等于0.77的碳钢其组织为珠光体；含碳量大于0.77的碳钢其组织为珠光体渗碳体。铸铁在常温下的内部组织为珠光体+渗碳体。14共析反应线，亦是一条恒温线（727）。奥氏体冷却到时开始析出铁素体奥氏体冷却到时，开始析出铁素体15. 45钢由液态至AC线时，一部分液体转变为固体，其组织为奥氏体。另一部分液体状态不变，继续冷却，冷至AE线时，所有液体全部转变为固体，其组织为奥氏体；温度继续下降至线时，从奥氏体中开始析出铁元素组织；冷至线时，剩余奥氏体按共析反应转变为珠光体组织，45钢最终的显微组织为铁素体+珠光体。16钢的含碳量与钢的强度、硬度、韧性之间的关系，见韩克钧、许卫民编写的金属工艺学P6图25。原因：钢随着含碳量的增加，内部组织在发生变化由F+PPP+Fe3C,由于P增加，Fe3C增加，所以强硬度增加，塑性、韧性下降，降至含碳量1左右，由于网状Fe3C增加，故钢的强度反而下降，变成脆硬的材料。17铁碳合金状态图用以表示铁碳合金随成分及温度变化其组织及性能发生变化的简明图解。 主要点：G点结晶点，此点处发生共晶反应。 S点共析点，此点处发生共析反应。 特性线：EF共晶反应线 （略）18名称定义常温下组织特性亚共析钢含碳量小于0.77的碳钢F+P塑性及韧性较好，强度、硬度随碳的含量增加而增加。共析钢含碳量等于0.77的碳钢P组织为珠光体，强度及硬度较高，有一定的韧性及塑性。过共析钢含碳量大于0.77的碳钢P+ Fe3C塑性、韧性低，强度、硬度高。亚共晶生铁含碳量小于4.3%的铁P+ Fe3C+ Le硬、脆共晶生铁含碳量等于4.3%的铁Le硬、脆过共晶生铁含碳量大于4.3%的铁Fe3C+ Le硬、脆192030钢加热到700，750，1000时各自的组织为铁素体+珠光体，铁素体+奥氏体，奥氏体。 T7钢加热到700，750，1000时各自的组织为铁素体+珠光体，铁素体+奥氏体，奥氏体。T10钢加热到700，750，1000时各自的组织为珠光体+渗碳体，渗碳体+奥氏体，奥氏体。21A3甲类普通碳素结构钢。用于制造螺栓、螺母等。B3乙类普通碳素结构钢。用于制造铁丝、铁钉等。08优质碳素结构钢，亦称08号钢，用于制造冷冲压件。1515号钢，用于冲压件，渗碳件。如螺栓、螺钉等。3030号钢，用于制造齿轮，轴类零件。4545号钢，用于制造齿轮，轴类零件。6565号钢，用于制造弹簧等。T10碳素工具钢，用于制造冷件模、丝锥等。16Mn普通低合金钢，用于制造高压容器、桥梁建筑结构。40Cr调质钢，用于制造重要的齿轮、轴等。CrWMn低合金工具钢，用于制造丝锥、板牙、铰刀等。GCr15滚动轴承钢，用于制造滚动轴承。1Cr18Ni9Ti不锈钢，用于制造医疗器件、化学、化纤工业的重要耐蚀器件。38CrMoAlA氮化钢，用于制造镗杆、主轴等。W18Cr4V高速钢，用于制造钻头、铣刀等。HPb591黄铜，含Pb1%，Cu59%，Zn40%。用于制造船用螺旋桨等。ZQSn663铸造专铜，含Sn6%,Zn6%，Pb3%,Cu85%,用于制造轴承、轴瓦、涡轮等在受中等冲击载荷的零件。L2纯铝。ZL105铸造铝硅合金，用于制造形状复杂的受冲作用的大型零件，如扇风机叶，水冷汽缸头。HT200最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁，用于制造齿轮箱，低速轴瓦等。QT60002=600MPa,=2%的球铁，用于制造连杆曲轴等。KTZ500-04=500MPa,=4%的珠光体可锻铸铁，用于制造曲轮轴、曲轴等。22钳坐HT200，铸造性能好，减震性好。 钳口45，经低温回火，具有较高硬度且有一定的韧性及塑性。 丝杆45，综合机械性能好。 丝母铜，耐磨。 手柄A3，保证强度，有一定韧性。23主轴45或40Cr,综合机械性能好。 传动齿轮45或40，综合机械性能好。 皮带盘HT300，耐磨，减震性好，传动平稳。 主轴箱箱体HT250，减震性好。 导轨HT200，耐磨，润滑性能好。 刀架45，综合机械性能好。 丝杆45，综合机械性能好。 尾架套筒HT200，耐磨。 手柄HT150，耐磨，铸造性能好。24一般热处理由加热、保温、冷却三个阶段组成，热处理时保温的目的是使工件烧透。表面热处理可以不保温。25热处理后的钢的内部组织发生了变化，故其性能随之改变。26退火：将工件加热到一定温度，保温一段时间以后，缓冷的处理过程。 完全退火分类 球化退火低温退火在结晶退火27完全退火适用于亚共析钢，目的是细化晶粒，消除应力，软化工件，改善切削性能。球化退火适用于过共析钢，目的是球化Fe3C，改善钢的切削性能。28用低温退火，消除粗加工应力。29用球化退火改善T10钢的切削性能。热处理工艺过程：将T10钢加热至Ac1+1030，保温一段时间，缓冷的处理过程。30正火：指将钢加热到一定温度，保温一段时间，空冷的过程。正火应用于：1 用于含碳量低于0.25%的低碳钢工件，通过正火适当提高温度，改善切削性能。2 用于消除Fe3C网状组织为球化退火作准备。3 对于机械性能要求不高的零件，正火可作为最终热处理。4 亚共析钢在淬火前正火，可细化组织，减少变形开裂倾向。31正火。正火可适当提高硬度，有利于切削，再则正火生产周期短。32淬火指将钢加热到一定温度，保温一段时间以后，在淬火剂中快速冷却的过程。淬火的目的：提高钢的硬度及耐磨性。33虎钳钳口要求综合机械性能好，用45钢，经调质热处理。热处理工艺过程：淬火：把45钢加热到Ac3+3050，保温后，水冷；高温回火：将淬过火的45钢再加热到500700，保温后空冷。34淬火+低温回火。35。.45钢。用调质热处理。目的：使其机械综合性能好。36调制钢的含碳量一般为0.3%0.55% ,调质后组织为回火索氏体。综合机械性能好。37回火：指将淬火后的钢加热到Ac1温度以下某一温度，保温一段时间后，空冷的过程。回火目的：1）降低脆性，消除或减少内应力； 2）获得工件所要求的机械性能； 3）稳定工件尺寸。回火可分为低温回火、中温回火、高温回火三种，回火后的组织分别为回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体。38表面淬火：是将钢件的表面层淬透到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火方法。 表面淬火感应加热和火焰加热两种方法。优点:感应加热，温度易控制，加热均匀，用于中小型零件批量生产，效率高。火焰加热，适于异型、大型或特大型工件，单件可批量生产，设备简单。缺点：感应加热，设备复杂，成本高。火焰加热，容易过热，淬火效果不稳定。39渗碳是指将钢放入含碳介质中，加热到一定温度进行保温，使碳介质渗入钢表层的方法。 渗碳适用于低碳钢。 渗碳可使零件表层含碳量增加，从而增加零件表层的硬度及耐磨性，而心部保持一定的强度及较高的塑性及韧性。40氮化是指向工件表层渗入氮原子的过程。 适用于碳素钢和含Cr、Al、Mo等元素的合金钢，常用的材料是38CrMoAl。 与渗碳相比，其特点为：1）钢氮化后无需进行淬火便具有很高的表层硬度及耐磨性，且氮化层具有高的热硬性。而渗碳件需进行淬火方可达到高的硬度及耐磨性。 2）氮化后，可显著提高钢的疲劳强度。 3）氮化后的钢具有很高的抗腐蚀能力。 4）氮化处理温度低，工件变形很小。 5）氮化生产周期长，氮化层薄且较脆。41四种铸铁最基本的区别是碳的存在方式不同。 机械性能不同原因也在于各种铸铁中碳以不同的方式存在。42HT100，HT150，HT200属于普通灰铸铁，这一类铸铁内部由于有较粗大的粒状石墨存在，故机械性能较低。 HT300属于孕育铸铁，由于这种铸铁经过孕育处理后石墨粒变得细小，均匀分布，故机械性能较高。43牌号各合金元素名称及含量主要用途15Mn2Mn-锰，含量2%，含碳0.15%用于渗碳件，制造受冲击力的齿轮、轴等。40CrCr-铬，含量1%，含碳0.4%用于制造重要的齿轮、轴等。60Si2MnSi-硅，含量2%，Mn-锰，含量1%，含碳0.6%用于制造弹簧。20Cr2Ni4ACr-铬，含量2%，含碳0.2%，Ni-镍，含量4%，A-高级用于渗碳件，制造需“表硬里韧”的齿轮、轴等。2Cr13Cr-铬，含量13%，含碳0.2%用于制造汽轮机叶等，医疗注射针等。1Cr17Cr-铬，含量17%，含碳0.1%用于制造生产盐酸，硝酸方面的设备 20Mn2BMn-锰，含量2%，B-硼，含量1%，含碳0.2%可取代20Cr, 制造需“表硬里韧”的齿轮、轴等。40MnVBMn-锰，含量1%，V-钒，含量1%，B-硼，含量1%，含碳0.4%可取代40Cr,制造重要的齿轮、轴等。65MnMn-锰，含量1%，含碳0.65%制造弹簧等。9SiCrSi-硅，含量1%，Cr-铬，含量1%用于制造铰刀、冷件模等W6Mo5Cr4V2W-钨，含量6%，Mo-钼，含量5%，Cr-铬，含量4%，V-钒，含量,2%，含碳1%用于制造钻头、铣刀等。CrMnCr-铬，含量1%，Mn-锰，含量1%，含碳1%用于制造块规、塞规等量具。5CrMnMoCr-铬，含量1%，Mn-锰，含量1%，Mo-钼，含量1%，含碳0.5%用于制造热锻模具钢1Cr18Ni9TiCr-铬，含量18%, Ni-镍，含量9%,Ti-钛，含量1%，含碳0.1%用于制造抗硫酸、盐酸等强腐蚀介质的设备及医疗器件。35CrMoCr-铬，含量1%，Mo-钼，含量1%，含碳0.35%可代替40CrNi做大截面齿轮和重载传动轴等。ZGMn13ZG-铸钢，含碳1%，Mn-锰，含量13%用于制造挖掘机铲板、防弹板、保险箱钢板等。第二部分 热加工一、铸造1铸造生产特点：1）可铸造形状复杂、特别是具有复杂内腔的铸件； 2）铸件的大小几乎不受限制，重量可从几克到几百吨； 3）铸造的原材料来源广泛，且价格低廉； 4）铸造设备简单，铸件成本低； 5）铸件质量不稳定，废品率较高，铸件较笨重，一般劳动强度大。2型砂及型芯砂的主要组成是砂、粘合剂、水。 具备的性能如下:1) 可塑性 2）强度 3）透气性 4）耐火性 5）退让性。3型砂性能对铸件质量的影响： 1）可塑性差，难以塑造各种形腔。 2）强度差，在制造、修理、配箱、搬运、浇注、受力时易损坏；从而得不到完整形状的铸件。 3）透气性差，铸件易产生气孔等缺陷。 4）耐火性差，铸件易产生粘砂等缺陷。 5）退让性差，铸件冷凝收缩时内应力增大，甚至引起开裂。4普通车床中的铸件：齿轮箱，床身，尾架等。这些零件形状复杂，且内腔复杂，采用铸件易制造。5铸件性能指金属的流动性及收缩。 铸铁的凝固范围窄，流动性好；由于有石墨存在，故收缩率小，而铸钢的凝固范围大，流动性差，且收缩大，所以铸铁的铸造性能好于铸钢。6铸造时，床身导轨面朝下浇注。原因：铸件的上表面易产生明显的缺陷，如砂眼、气孔、夹渣等，且组织疏松，而下表面则相反，浇注的质量高，床身导轨面为一重要面，不容许有上述缺陷，且要求组织致密，故应朝下放。7采用立铸，可保证全部圆周表面处于侧立位置，质量均匀一致，易得到合格铸件。8 缺陷名称防止方法气孔提高型砂透气性，烘干型芯砂。砂眼增加型芯砂的强度，以免被铁水冲坏，合箱时应小心，以免损坏砂型。渣孔浇注系统应合理；适当提高浇注温度，使渣上浮。缩孔合理设计铸件，壁厚尽量均匀；正确开设浇、冒口的位置，冒口不宜太小；浇注温度不宜太高。粘砂浇注温度不宜太高；提高砂粒的耐火性；浇筑时，砂型表面应涂适当厚度的涂料。错箱合箱时上下箱应对准；两半模型定好位。偏芯下型芯时应注意不要下偏；型芯形状设计合理，浇口位置开设适当，以免铁水冲偏型芯。浇不足适当提高浇注温度，增加合金的流动性，避免铸件壁太薄。冷隔浇注温度不宜太低，浇注速度适当，且不要间断，合理开设浇口位置，浇口不宜太小。裂纹铸件壁厚应均匀；合理开设浇口位置；提高型（芯）砂的退让性。白口铸件的壁不宜太薄，提高合金的流动性；铁水化合成分应正确。9原因:1)铸件结构设计不合理，壁厚不均，以致同一时期内铸件各部分收缩不一致； 2)型（芯）砂捣的过紧，以致它们的退让性变差，阻碍铸件各部分的收缩。 消除方法：1）合理设计铸件结构，做到壁厚均匀； 2）提高型（芯）砂的退让性。10合金的流动性差，易造成浇不足、冷隔、气孔、缩孔等缺陷。 影响合金流动性的因素： 1）浇注温度 2）化学成分 3）铸型条件11缩孔与缩 形成的原因：金属液态收缩与凝固收缩得不到补缩所致。 防止方法：1）合理设计铸件，壁厚尽量均匀。 2）合理开设浇、冒口的位置，以实现顺序凝固。12冒口的作用：补缩、排气、集渣等。 分类 侧冒口：特点：散热慢，补缩效率高，便于对铸件侧面和下部进行补缩。 顶冒口：特点：造型方便，便于浇注时补充热金属液，但补缩效率低。13浇注温度太高，金属的总收缩量增加，吸气增多，氧化严重，铸件产生缩孔，缩 、粘砂、气孔等缺陷的可能性增大。浇注温度太低，金属的流动性差，铸件易产生浇不足，冷隔等缺陷。 控制:在保证合金流动要求的前提下，尽量采取低温浇注。14金属型铸造的优点： 1）一型多铸，易于实现机械化和自动化，生产率高； 2）铸件粒度及表面质量高于砂型铸造； 3）结晶组织致密，铸件机械性能得以提高； 4）铸件成本低，工人劳动强度低。 缺点:1)制造金属型的成本高，周期长； 2）铸造工艺要求严格，铸件难以完全避免白口缺陷； 3）金属型铸造的形状和尺寸有一定的限制。 适用范围：主要适用于有色合金中、小铸件的大批量生产。15压力铸造分为低压铸造和高压铸造两种。 压力铸造特点：1）生产率高； 2）铸件的粒度及表面质量高； 3）可压铸出形状复杂的薄壁件或镶嵌件。 适用范围：主要用于低熔点有色合金小铸件的大批大量生产。 低压铸造的特点：1）充型压力和速度便于控制，可适应各种铸型；由于充型平稳，冲刷力小，出现缺陷的可能性小； 2）铸件的组织致密，机械性能较高； 3）省去冒口的收缩，金属的利用率提高到90%98%； 4）可铸出大型薄壁件。 适用范围：主要用于有色合金中、小铸件成批大量生产。16离心铸造特点： 1）生产空心旋转体铸件时，可省去型芯及浇注系统，故可提高生产率，降低铸件成本； 2）在离心力作用下，铸件呈由外向内的顺序凝，故铸件组织致密，极少存有缺陷； 3）合金的充型能力强，便于流动性差的合金及薄件的生产； 4）有利于双金属铸件的制造。 熔模锻造的特点：1） 铸件的粒度及表面质量高；2） 可铸出形状复杂的薄壁铸件；3） 铸造合金品种不受限制；4） 生产批量不受限制。17铸造时，根据木模的形状及尺寸制造型腔，由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸比型腔的尺寸小，故为了保证铸件应有的尺寸，木模的尺寸应大于铸件的尺寸。18（略）二、金属压力加工1塑性变形为永久变形。即外力去除后变形依旧存在；而弹性变形在外力去除后变形消失。 单晶体塑性变形机理：晶体在切向力作用下，一部分相对另一部分沿一定的晶面产生相对滑移，从而引起单晶体的塑性变形。 多晶体塑性变形机理:多晶体的塑性变形可看成是组成多晶体的许多个单晶体产生变形的综合效果，同时晶粒间有滑动与转动。2加工硬化是在压力加工过程中工件强度、硬度上升，塑性、韧性下降的一种现象，加工硬化使该工件硬度突然升高许多，塑性下降，脆性增加，工件硬度太高给继续加工造成困难，为进一步加工，需消除加工硬化。3加工硬化产生的原因：金属塑性变形后，内部的晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力，晶粒间产生碎晶，晶粒沿变形最大的方向伸长，由于这些原因，使得金属的机械性能发生变化，强度、硬度升高，塑性、韧性下降，造成加工硬化。 消除方法：将产生加工硬化的工件进行再结晶退火。4区别:冷变形是在再结晶温度以下的变形，变形过程中再无结晶现象，变形后金属只具有加工硬化组织。 热变形是在再结晶温度以上的变形，变形后，金属具有再结晶组织，而无加工硬化现象。 铅在室温下变形为热变形，因其再结晶温度低于室温。5原因：钢在热压力加工中产生塑性变形时，基本金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们沿着变形方向被拉长，呈纤维形状，形成纤维组织。纤维组织的存在使钢在机械性能上具有方向性，顺纤维方向的塑性、韧性、抗拉强度好，垂直纤维方向剪切强度高，韧性差。6始锻温度：开始锻造的温度。 终锻温度：停止锻造的温度。 始锻温度过高，锻件易产生过热，甚至过烧，温度过低，锻造困难。 终锻温度过高，晶粒有长大的倾向，过低，会产生加工硬化现象。7合金的可锻性是指塑性及变形抗力。 影响可锻性的因素：1）金属的本质 a.化学成分 b.组织c.晶粒的粗细 2）加热条件 a.变形温度b.变形速度c.受力状态8自由锻的基本工序： 1) 敦粗：减小坯料高度，增大截面。 2）拔长：缩小坯料截面，增加长度。 3）冲孔：在坯料上冲出需要的通孔或不通孔。9生产10只用自由锻造，生产2500只时用模锻。 始锻温度控制在AE线以下150250，终锻温度控制在PS线以上5070。10.11模锻斜度可使锻件易于从模膛中取出；圆角可增大锻件强度，锻造时金属易于充满模膛，可避免锻模上的内尖角处产生裂纹，提高锻模寿命。12板料冲压的基本工序：13设计冲模时，冲孔工序中用的凸模刃口尺寸应等于孔的尺寸，凹模刃口尺寸等于孔径尺寸加上间隙值；落料工序中用的凹模尺寸等于成品尺寸，凸模刃口尺寸等于成品尺寸减去间隙值。14自由锻可能产生的缺陷：镦弯、压折、空偏斜、裂纹、鳞片和凹坑。 防止方法：1）合理操作，以防止镦弯、压折、孔偏斜； 2）锻造前清理掉氧化铁皮 ，以免锻入锻件。 模锻可能产生的缺陷：错移、夹层、未充满、欠压、凹坑等。 防止方法：1）正确安装锻模且固定，以防发生错移； 2）避免毛刺锻入锻件，预锻模槽形状应与终锻模槽相适应，以免产生夹层； 3）在终锻模槽中锻造时，应有足够大打击次数，以免产生欠压； 4）坯料尺寸不能过小，锻模磨损不宜太大，以免产生未充满缺陷； 5）锻造前应消除锻模模槽中的氧化铁皮，避免产生凹坑缺陷。15单件小批量生产可用自由锻，中批生产可用胎模锻，大批生产可用锤上模锻。 锻造各（略）三、焊接1电弧组成部分:阴极区、阳极区、弧柱。 正接法：指工件接正极，焊件接负极。 反接法: 指工件接负极，焊件接正极。2阴极区温度约2400K，阳极区温度约2600K，电弧中心温度可达60008000K。3原料种类原料名称作用稳弧剂碳酸钾、碳酸钠、长石、大理石、钛白粉、钠水玻璃、钾水玻璃改善引弧性能，提高电弧燃烧的稳定性。造气剂淀粉、木屑、纤维素、大理石造成一定量的气体，隔绝空气，保护焊接熔滴与熔池。造渣剂大理石、萤石、菱苦土、长石、锰矿、钛铁矿、黄土、钛白粉、金红石造成具有一定物理化学性能的熔渣，保护焊缝。碱性渣中的CaO还可起脱硫、磷作用。脱氧剂锰铁、硅铁、钛铁、铝铁、石墨降低电弧气氛和熔渣的氧化性，脱除金属中的氧。锰还起脱硫作用。合金剂锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁、钨铁使焊缝金属获得必要的合金成分。粘结剂钾水玻璃、钠水玻璃将药皮牢固的粘在钢芯上。4.焊条选择原则：1） 等强度，即对焊接低碳钢和普通低碳合金钢构件，要求焊缝金属与母材等强度；2） 对同一等级的碳或碱性焊条的选用，主要应考虑钢板的厚度、结构、形状、载荷性质、钢材的抗裂性能而定；3） 同成分，即对耐热钢及不锈钢等特殊性能要求的钢种焊接，应选用相应的专用焊条，以保证焊缝金属的主要成分与母材不同。5焊接热影响区：指焊缝两侧因焊接热作用而发生组织性能变化的区域。 其中包括：1） 熔合区：液固两相共存。在很大程度上决定着焊接接头的性能。2） 过热区：组织为奥氏体，此区的塑性及韧性降低，脆性偏大。3） 正火区：组织为均匀细小的铁素体和珠光体，机械性能优于母材。4） 部分相变区：组织为珠光体和铁素体，因冷却后晶粒大小不均，故机械性能稍差。 使热影响区的性能与母材一致的方法：1） 焊接后进行热处理；2） 对焊接后不能进行热处理的材料或构件，必须选择正确的焊接方法与焊接工艺。6产生焊接应力与变形的原因：焊接时，焊件局部加热与冷却均不同。 减少焊接应力的方法：1) 选择合理的焊接次序；2) 预热法；3) 焊后热处理。7常见焊接缺陷：焊缝外形尺寸不符合要求，咬边、烧穿、气孔、夹渣、未焊透及裂缝等。 消除方法：1） 对焊缝外形尺寸不符合要求：焊接时，焊件要垫平，焊接速度均匀，则可避免此种缺陷。2） 咬边：选择合理的焊条直径，焊接电流及焊接速度，则可防止产生咬边。3） 烧穿：焊接电流不宜过大，焊接速度不能过慢。4） 气孔：避免电弧长度过长。5） 夹渣: 焊接电流不能过小，焊件边缘及焊层间应清理干净。6） 未焊透：焊条直径不能太细，焊接电流不宜过小，焊接速度合适，不宜太快。7） 裂缝：减少焊接热影响区，焊件加热与冷却尽量均匀，消除焊缝处的杂质，则可避免产生裂缝。8A3、08、20、30、16Mn等钢含碳量低，塑性好，淬硬倾向不明显，对焊接热过程不敏感，故可焊性好。所以焊接件常用这些钢材。9可以焊接。若想恢复原来的弹性，可将焊缝进行适当的热处理。10闪光对焊。11铸铁由于含碳量高，强度低，塑性差，对冷却速度很敏感，故其可焊性比钢差。12不锈钢含合金元素的量较大，故焊接淬硬倾向大，产生焊接裂纹的可能性大，故可焊性比碳钢差。13以焊代铸原因:1)节省金属材料，产品密封性好； 2）能化大为小，化复杂为简单； 3）可制造双金属结构。第三部分 冷加工工艺一、金属切削加工基础知识1主运动：切下切屑所需的基本运动。 进给运动：使金属层不断被切削，从而加工出完整表面所需的运动。 名称主运动进给运动车削工件旋转运动刀具直线运动铣削铣刀的旋转运动工件的水平移动刨削刨刀的往复直线运动工件的直线送进运动钻削钻头的旋转运动钻头向下直线运动磨削砂轮的旋转运动工件的旋转与直线送进运动镗削镗杆的旋转运动镗杆的直线送进运动车成形面工件的旋转运动刀具的送进运动2切削三要素：切削速度、进给量、切削深度。 车削中车削速度：v=m/s D工件待加工表面的直径(mm); n工件每分钟的转速（rpm） 刨削中的切削速度：v=m/s L往复运动行程长度（mm） 刨刀每分钟的往复次数（str/min）3刀具材料选用原则： 1）硬度必须大于工件材料的硬度； 2）较大的强度和韧性，以承受切削力和冲击； 3）好的耐磨性； 4）高的热硬性； 5）良好的工艺性。 刀具材料：高速钢、碳素工具钢、合金工具钢、硬质合金、陶瓷材料。4车刀由刀体、刀头两部分组成。 车刀切削部分的三个表面：前刀面、后刀面、副后刀面。 前角：在主剖面内测量的前刀面与基面之间的夹角。 后角：在主剖面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角。 主偏角：主切削刃和进给方向在基面上投影的夹角。 副偏角1：副切削刃和进给方向在基面上投影的夹角。 刃倾角：主切削刃与基面的夹角。5切削形成过程:切削加工时，金属材料受刀具的作用后，开始产生弹性变形，随刀具的继续切入，弹性变形向塑性变形转变，直至最后挤裂，被挤裂的金属脱离工件本体，沿刀具的前刀面流出成为切屑。 切屑的种类：崩碎切屑、带状切屑、节状切屑。6HT200，QT600-02，崩碎状切屑；45，带状切屑；T8，节状切屑。7硬质合金刀具比高速钢刀具的热硬性好，硬度高，耐磨性好，切削速度可比高速钢高出410倍，故车削加工中常采用之。 成形车刀，精车车刀可用高速钢刀具。89切削力：在切削过程中，克服变形阻力和摩擦阻力的外力为切削力。 刀具角度与切削力之间的关系：1） 前角：前角增大，被切金属变形减小，切削力下降；2） 主偏角:主偏角增加，Fy减小，Fx增加；3） 刃倾角：刃倾角增加，Fy增大，Fx减小。10切削热产生原因： 1）切屑的变形； 2）切屑与刀具前刀面的摩擦； 3）刀具后刀面与切削表面的摩擦。 切削热对刀具的影响：切削热使刀具温度上升，加速刀具磨损，切削热传入工件，会使工件变形，从而产生形状和尺寸误差。11衡量材料切削加工性的指标为相对切削加工性Kr,Kr越大，材料的切削加工性能越好，反之则越差。 30、45及40Cr的Kr分别为1.62.5,1.01.6,0.50.65，故30钢的切削加工性好于45钢，而45钢的切削加工性好于40Cr。12刀具耐用度：指刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达磨钝标准为止的切削时间为刀具耐用度。 影响刀具耐用度的因素:1) 切削用量，影响最大的是切削速度。2) 刀具材料、刀具角度、工件材料等。二、金属切削机床的基本知识12普通车床中常用的传动副： 1）带传动：i= 、主被动带轮的直径（mm）滑动系数 2）齿轮传动：i= 、主从动齿轮的转速（rpm） 、主从动齿轮的齿数3）齿轮齿条传动：s=mm/s P齿条的齿距（mm） m齿轮的模数（mm） n齿轮的旋转速度（rpm） z齿轮齿数 s齿条移动速度 4）丝杠螺母传动：s=mm/s n丝杠的转速（rpm） t单头丝杠的螺距（mm） s螺母沿轴线方向的移动速度3用丝杠移动可使车刀主轴的纵向走刀量等于工件的螺距，这样可车出所要求的 4机床中液压传动的组成部分：1）动力元件油泵2) 执行机构油缸或马达3）控制元件各种阀类4）辅助装置油箱、油管、滤油器、压力表等5）工作介质矿物油优点：1）液压传动装置能在运行过程中进行无级调速，调速方便且调速范围较大； 2）在同等功率下，液压传动装置的体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑； 3）液压传动装置工作平稳，反应快，冲击小，能告诉启动，换向和制动； 4）控制调节较简单，操纵方便，省力，易于实现自动化； 5）易于实现过载保护； 6）易于设计、制造及推广使用（元件系列化、标准化、通用化） 7）能简易实现直线及回绕运动。三、各种加工方法1车床上能加工的表面：外圆、端面、镗孔、切槽、螺纹、锥面、成形面。 加工精度可达IT8IT7，表面粗糙度可达Ra=1.66.3m。2钻削特点：1）刀具的刚性差； 2）排屑困难； 3）切削热不易传散。 可达尺寸精度：IT10以下，表面粗糙度Ra12.5m 扩孔特点：1）切削刃不必自外圆延续到中心； 2）切削深度小，切屑窄，易排出，不易 伤已加工表面； 3）容屑槽窄，刀体上刀齿多，生产率高。 可达尺寸精度：IT10IT9，表面粗糙度，Ra=3.26.3m 铰孔特点：1）刀具刚性好，切削刃数量多，故导向型好； 2）铰削余量小，切削力小，切削速度低，切削热少。 可达尺寸精度：IT9IT7，表面粗糙度：Ra=0.41.6m 镗孔特点：1）刀具机构简单，通用性大； 2）可加工较大直径的孔及内成形表面或孔内环槽。 可达尺寸精度：IT8IT7，表面粗糙度: Ra=0.81.6m3.孔加工的方法：钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、磨床上磨孔、拉孔，孔加工的精度见上题。磨床上磨孔，属于孔的精加工，尺寸精度可达IT7IT6，表面粗糙度可达Ra=0.10.2m；拉孔，尺寸精度可达IT6，表面粗糙度可达Ra=0.10.2m。4刨削工艺特点： 1）通用性好，适于加工窄长平面。 2）生产率低。 3）刨削精度IT8IT7，表面粗糙度Ra=1.66.3m 应用：主要用于单件小批生产，加工平面。 铣削工艺特点：1） 生产率高；2） 易产生振动；3） 刀齿散热条件较好；4） 加工范围广，加工精度IT8IT7，表面粗糙度Ra=1.66.3m。 应用：主要用于加工平面，沟槽，成形面及切断。可应用于单件小批生产，亦可应用于成批大量生产。5端铣的优点： 1）铣削过程平稳，加工质量高； 2）刀具耐用度高，工件表面质量高； 3）刀具系统刚性好，可用于高速切削，生产率高。 周铣虽适应性较广，可较方便的加工沟槽、齿形及成形面，但不具备端铣的那些优点，故端铣优越于周铣。6周磨特点：1）砂轮与工件接触面积少，产生的热量少，散热条件较好； 2）加工精度和表面质量较高； 3）生产效率低。 应用：加工质量要求高的工件。 端磨特点：1）砂轮与工件接触面积大，产生的热量多，磨削温度高，工件易发生变形和烧伤，所以磨削精度较低。 2)磨头刚性好，允许采用较大磨削用量，所以生产率高。 应用：要求不很高的工件，或者代替铣削作为精磨前预加工。7磨削的实质：磨粒的切削、刻划及滑擦三种作用的综合。 砂轮的选择主要是根据所加工工件的材料性质、热处理性质、加工面尺寸、形状及加工精度。8加工孔的刀具一般是细长状，刚性差，加工时刀具处于 ，散热条件差，切屑不易排除，切削液不易进入，因此加工孔比加工外圆难度大。9随加工次数的增加，加工余量的减少，工件的尺寸精度越来越高，表面粗糙度值越来越低，若一次加工则变形大，表面质量差，故要求高的表面需多次加工方能达到加工精度要求。10车、铣、刨、钻、镗等冷加工需在工件淬火前进行，磨削可在工件淬火后进行。四、圆柱齿轮加工 1渐开线齿轮的加工方法： 1）成形法：指用与被