(2025年)材料成形技術基礎考試試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列屬于液態(tài)成形工藝的是（）。A.自由鍛B(tài).電弧焊C.砂型鑄造D.板料沖壓答案：C2.衡量鑄造合金充型能力的主要指標是（）。A.流動性B.收縮率C.比熱容D.熱導率答案：A3.鍛造過程中，為避免金屬纖維組織被切斷，應使零件工作時的最大正應力方向與纖維方向（）。A.垂直B.平行C.成45°D.無要求答案：B4.電阻焊中，點焊的接頭形式為（）。A.對接B.搭接C.角接D.端接答案：B5.注射成形中，保壓階段的主要作用是（）。A.提高熔體流動性B.防止模腔中熔體倒流C.降低冷卻速度D.增加塑件密度答案：B6.下列屬于塑性成形缺陷的是（）。A.縮孔B.冷隔C.折疊D.氣孔答案：C7.壓鑄與普通金屬型鑄造相比，最顯著的特點是（）。A.模具材料不同B.金屬液充填速度高C.鑄件尺寸精度低D.適用于鑄鐵件答案：B8.焊接熱影響區(qū)中，晶粒粗大、力學性能最差的區(qū)域是（）。A.熔合區(qū)B.過熱區(qū)C.正火區(qū)D.部分相變區(qū)答案：B9.板料拉深時，防止起皺的主要措施是（）。A.提高拉深速度B.增加凸模圓角半徑C.使用壓邊圈D.降低材料強度答案：C10.下列材料中，最適合采用粉末冶金成形的是（）。A.鋁合金B(yǎng).高速鋼刀具C.銅合金軸瓦D.陶瓷基復合材料答案：D二、填空題（每空1分，共20分）1.鑄造工藝中，液態(tài)金屬的收縮分為______、______和______三個階段。答案：液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮2.塑性成形的基本方式包括______、______、______和______等。答案：鍛造、沖壓、擠壓、軋制3.焊接方法按工藝特點可分為______、______和______三大類。答案：熔焊、壓焊、釬焊4.注射成形的主要工藝參數(shù)包括______、______和______。答案：溫度（料溫、模溫）、壓力（注射壓力、保壓壓力）、時間（注射時間、冷卻時間）5.砂型鑄造中，型芯的主要作用是______，其常用的結合劑有______和______。答案：形成鑄件內(nèi)腔或復雜外形；水玻璃、樹脂6.金屬型鑄造的優(yōu)點是______、______，但主要缺點是______。答案：鑄件精度高、表面質量好；模具成本高、生產(chǎn)靈活性差三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述砂型鑄造的基本工藝過程。答案：砂型鑄造的基本工藝過程包括：（1）模樣與芯盒設計制造；（2）型砂與芯砂制備；（3）造型（制造砂型）與造芯（制造型芯）；（4）合型（將砂型與型芯組合）；（5）熔煉與澆注（熔化金屬并澆入鑄型）；（6）落砂與清理（冷卻后取出鑄件，去除表面砂粒和澆冒口）；（7）檢驗（檢查鑄件質量）。2.鍛造與沖壓的主要區(qū)別有哪些？答案：（1）加工對象不同：鍛造主要加工塊狀或棒狀金屬坯料，生產(chǎn)形狀較簡單的零件（如軸、齒輪毛坯）；沖壓加工板料，生產(chǎn)薄壁、復雜形狀零件（如汽車覆蓋件）。（2）變形方式不同：鍛造多為體積成形（塑性變形量較大），沖壓多為板料成形（以拉深、彎曲等平面變形為主）。（3）設備不同：鍛造常用鍛錘、壓力機；沖壓常用沖床。（4）精度不同：沖壓件精度通常高于鍛造件。3.焊接接頭由哪幾部分組成？各部分的組織和性能特點是什么？答案：焊接接頭由焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)組成。（1）焊縫：熔化的填充金屬與母材混合后凝固形成，組織為柱狀晶，性能取決于材料成分和冷卻速度。（2）熔合區(qū)：焊縫與母材的過渡區(qū)，寬度0.1~0.4mm，晶粒粗大且成分不均，是焊接接頭最薄弱區(qū)域。（3）熱影響區(qū)：又分為過熱區(qū)（晶粒嚴重粗化，塑性、韌性差）、正火區(qū)（晶粒細小，性能優(yōu)于母材）、部分相變區(qū)（部分組織發(fā)生相變，性能不均勻）和再結晶區(qū)（僅針對冷加工母材，發(fā)生再結晶，力學性能略下降）。4.注射成形中，模溫對塑件質量有哪些影響？如何選擇合理的模溫？答案：模溫影響塑件的冷卻速度、結晶度（對結晶性塑料）、收縮率和表面質量。（1）模溫過高：冷卻慢，生產(chǎn)效率低；易導致塑件收縮大、翹曲變形；但表面光澤度好，內(nèi)應力小。（2）模溫過低：冷卻快，易產(chǎn)生內(nèi)應力、裂紋；表面可能出現(xiàn)流痕、冷料斑；結晶性塑料結晶不充分，力學性能下降。合理模溫選擇需考慮：塑料種類（如PC需較高模溫，PS可較低）、塑件厚度（厚壁件模溫應較高）、尺寸精度要求（高精度件需控制模溫穩(wěn)定）。5.簡述壓力鑄造的工藝特點及主要應用場景。答案：工藝特點：（1）高壓（5~150MPa）、高速（0.5~120m/s）充填鑄型；（2）鑄件尺寸精度高（IT11~IT13）、表面粗糙度低（Ra0.8~3.2μm）；（3）可鑄出復雜薄壁件（最小壁厚0.5~1mm）；（4）生產(chǎn)效率高（每分鐘可鑄數(shù)件）；（5）模具成本高，適合大批量生產(chǎn)；（6）鑄件內(nèi)部易產(chǎn)生氣孔（因高速充填卷入氣體），不宜進行熱處理。應用場景：大批量生產(chǎn)的鋁、鎂、鋅等非鐵合金精密零件，如汽車發(fā)動機缸體、電子設備外殼、儀表支架等。四、分析題（每題10分，共20分）1.某工廠生產(chǎn)的鋁合金壓鑄件表面出現(xiàn)大量針孔缺陷，試分析可能的原因及解決措施。答案：可能原因：（1）合金熔煉過程中吸氣（如熔煉溫度過高、熔煉時間過長，導致氫含量超標）；（2）壓鑄時金屬液充填速度過快，卷入空氣或涂料揮發(fā)氣體；（3）模具排氣不良（排氣槽堵塞或設計不合理）；（4）涂料用量過多或未烘干，高溫下分解產(chǎn)生氣體；（5）合金成分中含易氧化元素（如鎂），氧化產(chǎn)生氣體。解決措施：（1）嚴格控制熔煉工藝：降低熔煉溫度（鋁合金熔煉溫度一般700~750℃），采用精煉劑除氣（如通入氮氣或氯氣），縮短熔煉時間；（2）優(yōu)化壓鑄參數(shù)：適當降低充填速度（避免湍流），提高壓射比壓（減少氣體膨脹）；（3）改進模具設計：增設排氣槽或排氣塞，確保氣體順利排出；（4）控制涂料使用：采用薄而均勻的涂層，涂料需充分烘干；（5）調整合金成分：減少易氧化元素含量，或添加吸氣元素（如稀土）降低氣體溶解度。2.某企業(yè)采用Q235鋼板沖壓成形汽車門框加強板，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)部分零件出現(xiàn)嚴重起皺現(xiàn)象，試分析起皺的主要原因及預防措施。答案：起皺主要原因：（1）壓邊力不足：無法有效抑制板料法蘭區(qū)的失穩(wěn)起皺；（2）凸凹模間隙過大：板料在拉深過程中約束不足，易產(chǎn)生橫向失穩(wěn)；（3）板料相對厚度（t/D×100，t為板厚，D為坯料直徑）過?。罕×弦灼鸢?；（4）拉深系數(shù)過?。醋冃纬潭冗^大）：導致法蘭區(qū)壓應力過高，超過板料臨界失穩(wěn)應力；（5）潤滑不當：凹模表面潤滑過度，板料流動阻力減小，法蘭區(qū)更容易堆積起皺。預防措施：（1）增加壓邊力：根據(jù)板料厚度和拉深深度調整壓邊力，確保法蘭區(qū)處于適當?shù)募s束狀態(tài)；（2）調整模具間隙：間隙控制在1.1~1.2t（t為板厚），避免過大或過??；（3）選用相對厚度較大的板料：若無法更改材料，可采用多次拉深（中間退火）降低單次變形程度；（4）優(yōu)化拉深系數(shù)：確保拉深系數(shù)大于臨界拉深系數(shù)（Q235鋼首次拉深系數(shù)約0.5~0.6）；（5）合理潤滑：凹模表面涂潤滑脂（減少板料與凹模摩擦，促進材料流動），壓邊圈表面不潤滑（增加摩擦，抑制起皺）。五、論述題（20分）論述溫度、變形速度和變形程度對金屬塑性成形性能的影響機制，并結合實例說明如何通過控制這些參數(shù)改善成形質量。答案：金屬塑性成形性能（可鍛性）是指金屬在塑性變形時獲得優(yōu)質零件的難易程度，主要取決于材料本身的塑性和變形抗力。溫度、變形速度和變形程度是影響成形性能的關鍵工藝參數(shù)，其影響機制如下：1.溫度的影響：溫度升高時，金屬原子熱運動加劇，原子間結合力減弱，位錯運動阻力降低，同時動態(tài)回復和再結晶過程加速，從而提高塑性、降低變形抗力。但溫度過高會導致晶粒粗大（如鋼的過燒），塑性反而下降。例如，低碳鋼的最佳鍛造溫度范圍為800~1200℃：低于800℃時，塑性顯著下降（藍脆區(qū)），易產(chǎn)生裂紋；高于1200℃時，晶粒粗大，力學性能降低。2.變形速度的影響：變形速度（單位時間內(nèi)的應變量）對塑性的影響具有雙重性：（1）低速變形時（如自由鍛錘），變形過程中產(chǎn)生的熱量可及時散失，金屬溫度變化小，塑性主要受加工硬化控制，變形速度增加會導致加工硬化加劇，塑性下降；（2）高速變形時（如高速錘鍛造），變形功轉化的熱量來不及散失（熱效應），金屬溫度升高（自熱現(xiàn)象），相當于動態(tài)加熱，可抵消加工硬化，提高塑性。例如，鈦合金在低速變形時易產(chǎn)生裂紋，但在高速錘鍛造時，因熱效應使變形區(qū)溫度升高，塑性顯著改善。3.變形程度的影響：變形程度（常用應變量表示）增大時，加工硬化逐漸累積，金屬的變形抗力提高、塑性下降。當變形程度超過材料的臨界變形量時，會出現(xiàn)局部失穩(wěn)（如拉深時的頸縮）或宏觀裂紋。例如，板料拉深時，當拉深系數(shù)（m=d/D，d為拉深件直徑，D為坯料直徑）過小時（如m<0.5），法蘭區(qū)材料流動阻力過大，易導致筒壁部分因承受過大拉應力而破裂；通過多次拉深（中間退火消除加工硬化），可將總變形程度分配到各道次，使每道次變形程度低于臨界值，從而避免破裂。實例應用：以鋁合金輪轂的模鍛成形為例，通過控制參數(shù)改善成形質量：（1）溫度控制：將坯料加熱至400~450℃（鋁合金最佳鍛造溫度），此時原子擴散能力增強，動態(tài)再結晶充分，塑性