机制基础部习题解.doc

机制工艺复习题 热加工部分 P43 （8）答：下面用图2-8a所示的框形铸件来分析热应力的形成。当铸件处于高温阶段（图中t0~t1间)，两杆均处于塑性状态，尽管两杆的冷却速度不同，收缩不一致，但瞬时的应力均可通过塑性变形而自行消失。继续冷却后，冷速较快的杆Ⅱ已进人弹性状态，而粗杆I 仍处于塑性状态(图中t1~t2间)。由于细杆Ⅱ冷速快，收缩大于粗杆I，所以细杆Ⅱ受拉伸、粗杆I受压缩(图b)，形成了暂时内应力，但这个内应力随之便被粗杆I的微量塑性变形（压短）而消失(图c)。当进一步冷却到更低温度时(图中t2~t3)，粗杆I也处于弹性状态，此时，尽管两杆长度相同，但所处的温度不同。粗杆的温度较高，还将进行较大的收缩；细杆Ⅱ的温度较低，收缩已趋停止。因此，粗杆I的收缩必然受到细杆Ⅱ的强烈阻碍，于是，杆Ⅱ受压缩，杆I受拉伸，直到室温，形成了残余内应力(图d)。 由此可见，热应力使铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。铸件的壁厚差别愈大、合金线收缩率愈高、弹性模量愈大，热应力愈大。 预防热应力的基本途径是尽量减少铸件各个部位间的温度差，将浇口开在薄壁处，使薄壁处铸型在浇注过程中的升温较厚壁处。有时为增快厚壁处的冷速，还可在厚壁处安放冷铁。采用同时凝固原则可减少铸造内应力，防止铸件的变形和裂纹缺陷，又可免设冒口。其缺点是铸件的心部容易出现缩孔或缩松。 同时凝固原则主要用于灰铸铁、锡青铜等。这是由于灰铸铁的铜倾向于糊状凝固，采用定向凝固也难以有效地消除其显微缩松缺陷。 铸件的变形 对于厚薄不均匀，截面不对称及具有细长特点的杆类、板类及轮类等铸件，当残留铸造应力超过铸件材料的屈服极限时，往往产生翘曲变形。如前述框形铸件，细杆Ⅱ受压缩，粗杆I受拉伸，但两杆都有恢复自由状态的趋向，即杆I总是力图压缩，杆II总是力图伸长，如果连接两杆的横梁刚度不够，结果会出现如图所示的翘曲变形。变形使铸造应力重新分布，残余应力会减小一些，但不会完全消除。 图所示T形梁铸钢件，当板I厚、板II薄时，浇铸后板I受拉，板II受压。各自都力图恢复原状的趋势，板I力图缩短一点，板Ⅱ力图伸长一点。若铸钢件刚度不够，将发生板I内凹板II外凸的变形。反之，当板I薄，板U厚时，将发生反向翘曲。 对于形状复杂的铸件，也可应用上述分析方法来确定它的变形方向。图1-37所示车床床身的导轨部分厚，侧壁部分薄，铸造后导轨产生拉应力，侧壁产生压应力，往往发生导轨面下凹变形。 有的铸件虽无明显变形，但经切削加工后，破坏了铸造应力的平衡，又产生变形甚至裂纹。 如图1-38a)所示圆柱体铸件，由于心部冷却比表层慢，结果心部产生拉应力，表层产生压应力。心部总是力图变短，外层总是力图变长。当外表面被加工掉一层后，心部所受拉应力减小，铸件变短（图b）。当心部钻孔后，表层所受压应力减小，铸件变长（图c）。若从侧面切去一层，则会产生（图d ）弯曲变形 。 P54 (2)答：HT100，HT150为普通灰铸铁 铁水不经任何处理，也称低强度灰铸铁，其碳、硅含量较高(C 3.0~3.7％，Si 1.8~2.4％)。 普通灰铸铁的主要缺点是壁厚敏感性较大(表2-3)，铸件壁厚愈大时，石墨片愈粗大,强度愈低。当截而增加到100 mm时，强度可下降50%左右。故普通灰铸铁不宜做壁厚大件,适用于受力较小、形状复杂的中小铸件，如机座、箱体、支架、阀体、带轮等。 HT200及其以上牌号(HT250,HT300,HT350)为孕育铸铁 铁水需经孕育处理。其组织特点是细小珠光体基体上均匀分布着细小石墨片，由于石墨的缩减作用和割裂作用都比普通灰铸铁为弱，故强度和硬度明显提高。但孕育铸铁仍属灰铸铁，塑性、韧性仍很差。 孕育铸铁也称高强度灰铸铁。与普通灰铸铁相比，它有一个可贵的性能，即组织和性能的均匀性较高：壁厚鼓感性很小(表2-3)，同一截面上机械性能的齐一性较好。牌号愈高，截面上组织和性能的齐一性愈好，这对于厚壁铸件十分重要。 孕育铸铁适用于动裁荷较小、静载荷较大、要求耐磨性和减震性好的重要铸件，特别是厚大铸件，如机床床身、发动机气缸体等。 （9）答：车床床身 HT200 摩托车气缸体 ZL202 铝硅合金适用于形状复杂的薄壁件或气密性要求较高的零件，如内燃机气缸体、化油器等。 火车轮 ZG25 压气机曲轴 QT600-2 气缸套 QT700-2 自来水管弯头 KTH300-06 减速器蜗轮 铸造铜合金ZQSn10-1 很好的耐磨性和很高的耐腐蚀性。 P68 （4）答：如下图所示。可采用Ⅱ整体模挖砂造型，因为它的模型简单，零件在一个箱内且避免了活块分，容易保证质量，重要的表面Φ40在一个箱内并位于侧面但分型面是曲面，单