工程材料及机械制造基础习题答案(doc 33页) 联系客服

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4、与纯铜相比,黄铜和青铜各有什么特点?有哪些用途? 黄铜是在纯铜基础上以锌为主加元素的铜合金,由于锌元素的加入,增加来合金的强度和硬度,降低了 合金的塑性和韧性,用做一般的零件、镀层等。青铜指除锌和镍以外的其他元素为主要合金元素的铜合金,由于这些元素的加入,使合金具有一些特殊性能和良好的铸造性能。

5、钛合金分为几类?钛合金的性能特点与应用是什么? 钛合金分为:α型钛合金、β型钛合金、α+β型钛合金。钛合金的性能特点是:熔点高、密度小、比强度高、热强度高、断裂韧性较高、耐腐性高,但切削性差、冷变形困难、硬度低、耐磨性差。主要用于航空、化工、造船及医疗行业。 6、与金属材料相比,工程塑料的主要性能特点是什么?

密度小,比强度大,耐蚀性、减摩性与自润滑性良好,绝缘性、耐电弧性、隔音性、吸振性良好,好易于成型和加工。缺点是强度、硬度、刚度低,耐热性、导热性差,热膨胀系数大,容易燃烧、老化。

7、简述制约高分子材料大量应用的因素,如何进一步提高其性能?

8、某厂使用库存数年的尼龙绳吊具时,在承受能力远大于吊装应力时却发生断裂事故,试分析其原因。

库存时间太长,因空气中氧气等作用而老化,使强度等下降。 9、对于下面列出的四种构件,选用下列那种塑料最合适? 构件:(1)电源插座;(2)飞机窗玻璃;(3)化工管道;(4)齿轮。 材料:(1)酚醛树脂;(2)尼龙(3)聚氯乙烯;(4)聚甲基丙烯酸甲脂。 电源插座(酚醛树脂);飞机窗玻璃(聚甲基丙烯酸甲脂);化工管道(聚氯乙烯);齿轮(尼龙)。

10、简述常用特种陶瓷材料的种类、性能特点及应用。

氧化铝陶瓷:熔点高,热强度大,抗氧化,并具有高的电阻率和低的热导率。主要用作高温结构材料、绝缘、绝热材料、模具材料及切削刀具。 氧化铍陶瓷:最大特点是导热性好,用于制作坩埚、真空陶瓷和原子反应堆陶瓷。 氧化锆陶瓷:

氧化物陶瓷:耐高温。

碳化物陶瓷:具有很高的熔点、硬度和耐磨性,但耐高温能力差。 氮化物陶瓷:

硼化物陶瓷:硬度高,较高的耐化学侵蚀能力。

11、陶瓷材料力学性能有何特性?如何进一步改善其性能?

强度、硬度高,化学和热稳定性好,耐高温、耐腐蚀,绝电绝热,但韧性差。面临的主要问题是“增韧”。

12、复合材料的性能有什么特点?

比强度和比模量高,抗疲劳性能和抗断裂性能好,减摩、耐磨、减振性能优良。金属基复合材料具有高韧性和抗热冲击性能。另外,复合材料还具有耐辐射性、蠕变性能高以及特殊的光、电、磁性能。

13、常用的增强纤维有哪些?试比较它们的性能特点。 14、与纤维增强塑料相比,纤维增强金属在性能上有何特点?举例说明它们的用途。 15、比较玻璃钢、碳纤维增强塑料、硼纤维增强塑料、碳化纤维增强塑料和Kevlar纤维增强塑料的性能特点,举例说明它们的用途。 16、纳米材料具有什么样的性能特点?

纳米材料指在一维方向上的线度在1~100nm之间的单元和由此单元作结构单元的材料,其具有小尺寸效应、表面效应和量子效应。 17、未来材料有何特点?其发展方向是什么?

第六章 失效及选材(P79)

1、零件的失效形式主要有哪些?分析零件失效的主要目的是什么?

零件的失效形式:变形、断裂、腐蚀、磨损。分析零件失效的主要目的是为了:正确的设计零件的结构形式、尺寸;正确的选择材料;正确的制订零件的加工工艺;正确的安装及使用零件。 2.、选择零件材料应遵守哪些原则?在利用手册上的力学性能数据时应注意哪些问题?

选择零件材料应遵守:使用原则、工艺原则和经济性原则。在利用手册上的力学性能数据时应注意零件的使用性能,由零件的工作应力、使用寿命或安全性与力学性能指标的关系,确定对力学性能指标要求的具体数字。 3、试述常用力学指标在选材中的意义。 可根据零件的的工作条件、失效形式及其对力学性能的要求进行选材。塑性材料考虑屈服强度,脆性材料考虑抗拉强度。

4、零件的使用要求包括哪些?以车床主轴为例说明其使用要求。 包括力学性能、工作温度、工作介质及其它特殊性能。

车床主轴:1)受弯曲、扭转。2)承受的应力和冲击不大,运转平稳。3)滑动轴承、锥孔、外圆锥面处应有一定的耐磨性。 5、试确定下列齿轮的材料,并确定热处理方式。

(1)承受冲击的高速齿轮:选用20CrMnTi钢。锻造后正火,机加工后进行渗碳+高频淬火+低温回火,以提高表面硬和耐磨性。 (2)小模数表用无润滑小齿轮:选用45,调质。

(3)农用受力小、无润滑大型直齿圆柱齿轮:选用QT500-7,正火。 6、分析断裂韧度在选材中的意义。 断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的能力。一般零件在制造过程中都会或多或少的存在某种缺陷和裂纹,有的重要零件或生产周期长、生产成本高的零件,为保证安全及减少废品率,应选择断裂韧度好的材料。

7、今有一储存液化气的压力容器,工作温度为-196℃,试回答下列问题,并说明理由。

(1)低温压力容器要求材料具有哪些力学性能?

低温下保持一定的韧性和强度,以满足容器的使用要求。 (2)在下列材料中选择何种材料较为合适?

低温合金高强度钢:奥氏体不锈钢:变形铝合金;黄铜;钛合金;工程塑料。 选择低温合金高强度钢(奥氏体不锈钢、变形铝合金),因此压力容器为低温压力容器,在-196℃时要承受一定压力,需材料在低温下具有较高的强度和韧性,低温合金高强度钢(奥氏体不锈钢)具有这种性能。

8、选择下列零件的材料并说明理由,制定加工工艺路线并说明各热处理工序的作用。

机床主轴;镗床镗杆;燃气轮主轴;汽车、拖拉机曲轴;中压汽轮机后叶片;钟表齿轮;内燃机的火花塞;赛艇艇身。

第七章 铸造(P109)

1、 什么是液态合金的充型能力?它对铸件质量有何影响?与合金的流动性

有何关系?化学成分对合金的流动性有何影响?

充型能力:液态合金充满铸腔,获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。充型能力强能获得质量好的铸件。合金的流动性好,充型能力强,反之充型能力强弱。纯金属和共晶成分的合金在恒定温度下凝固,已凝固层和未凝固层之间界面分明、光滑,对未凝固液体阻力小,流动性好,结晶温度范围窄的合金流动性好。 2、 既然提高浇注温度能提高合金的充型能力,为何又要防止浇注温度太

高?

因浇注温度太高,合金液体在铸腔中液态收缩与凝固收缩的量大,易产生缩孔与缩松。

3、液态合金浇入铸型后要经历哪几个收缩阶段?对铸件质量各有何影响?铸造模样尺寸与哪个收缩阶段密切相关? 液态合金浇入铸型后要经历:液态收缩 ;凝固收缩 ;固态收缩等三个收缩阶段。液态收缩,体积的缩小仅表现为型腔内液面的降低;凝固收缩引起铸件的缩孔与缩松;固态收缩引起铸件的内应力、变形,甚至裂纹。铸造摸样尺寸与固态收缩密切相关。

4、铸件中缩孔和缩松是如何形成的?根本原因何在?如何防止铸件的缩孔和缩松?从工艺上看哪种更难防止?为什么? 合金液体在逐层凝固时,因内部体积的收缩并得不到液体合金的补充,产生缩孔。合金液体在糊状凝固时,因内部体积的收缩并得不到液体合金的补充,产生缩松。从工艺上看缩松更难防止,因缩孔可采用顺序凝固方法使其产生在冒口中。而缩松是糊状凝固的产物,在糊状凝固时,已凝固的金属表面粗糙,阻碍液体金属的流动,收缩所需金属液体更难得到补充。

5、生产上经常采用哪些方法来确定缩孔的位置?

合理的安置冒口和冷铁的位置,使铸件按预定方向顺序凝固。

6、何谓顺序凝固原理?何谓同时凝固原理从工艺上如何实现这两种凝固原理?它们各适用于甚么场合?

顺序凝固原则:通过设置冷铁、布置浇、冒口位置等措施。保证铸件各部按照远离冒口的位置最先凝固,然后朝冒口的方向顺序凝固,使冒口最后凝固的凝固原则。

同时凝固原则:通过设置冷铁、布置浇口和冒口的位置等措施.使铸件各部分温差尽可能小的凝固过程。

顺序凝固原则适用于铸件壁厚,易产生缩孔和缩松的合金。同时凝固原则适用于壁厚均匀,结晶温度范围宽,致密度要求不高的的铸件,以防止铸件的内应力、变形及裂纹。

7、铸造内应力分为哪几类?热应力是如何形成的?在铸件不同部位的应力状态如何?

铸造内应力分为热应力和机械应力。热应力是由于铸件壁厚不均.各部分的冷却速度不一致,收缩量不同,铸件内部彼此相互制约产生的应力。厚部、心部受拉应力。薄部、表面受压应力,

8.铸件变形的原因何在?如何防止铸件的变形? 铸件变形是由于内部存在内应力,铸件处于一种不稳定状态,厚的部分受拉应力,薄的部分受压应力。当应力超过屈服极限铸件本身总是力图通过变形来减缓内应

力,铸件产生变形。防止铸件的变形:1)铸件的结构尽可能对称;2)铸件的壁厚尽可能均匀;3)采用同时凝固原则;4)采用时效处理。 9、球墨铸铁在化学成分、力学性能和铸造工艺方面有何特点?

化学成分:wc=3.7~4.0%.Wsi=2.0~2.8%、wMn=0.6~0.8%,ws<0.04%,wP<0.1%,wRe=0.03~0.05% 。

力学性能:抗拉强度、塑性、韧性、疲劳强度较高。 铸造性能良好,在浇注前需向铁液中加入适量的球化剂和孕育剂,使碳呈球状析出。

10、分析如图7-49所示的槽型铸件的热应力形成过程,标出最终热应力状态,并用虚线画出铸件的变形方向。

在固态收缩过程中,由于下部温度下降得快,上部与下部收缩不均匀,所以产生热应力。最终热应力为上拉下压。变形方向为沿对称轴向上凸。

11、铸造工艺图包括哪些内容?试确定如图7-50所示的机床床身的分型面和浇注位置,并说明原因。

铸造工艺图包括:铸件的浇注位置,分型面,型芯的数量、形状及固定方法,加工余量,起模斜度、收缩率,浇注系统,冒口,冷铁的尺寸及布置,砂箱形状及尺寸等。

12、图7-51所示的三种铸件应采用何种手工造型方法?试确定它们的分型面和浇注位置。