2024年河北工業(yè)大學(xué)材料工程卓越計(jì)劃金屬成型考試試題解析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的代表字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種金屬通常被認(rèn)為具有最低的鑄造性能（即流動(dòng)性差、易氧化、收縮大）？A.鋁B.銅合金C.鐵合金D.鈦合金2.在自由鍛中，采用飛輪的主要目的是？A.增加鍛件的尺寸精度B.減少金屬纖維的紊亂C.平衡沖擊載荷，儲(chǔ)存和釋放能量D.提高模具的壽命3.焊接接頭的力學(xué)性能通常低于母材，主要原因之一是？A.焊接區(qū)域經(jīng)歷了劇烈的塑性變形B.焊接區(qū)域形成了細(xì)小的晶粒結(jié)構(gòu)C.焊接區(qū)域富集了有害雜質(zhì)D.焊接應(yīng)力導(dǎo)致母材發(fā)生脆性斷裂4.下列哪種缺陷通常與金屬材料的冷變形加工有關(guān)？A.氣孔B.裂紋C.縮松D.白口組織5.在沖壓工藝中，用于分離材料的工序稱為？A.彎曲B.拉深C.沖裁D.引伸6.塑料成型中，影響塑件尺寸精度的最主要因素通常是？A.模具溫度B.拉伸比C.保壓壓力和時(shí)間D.成型周期7.熱處理是改善金屬材料性能的重要手段，其中淬火的主要目的是？A.降低硬度B.回火脆性C.獲得高硬度或強(qiáng)韌性D.消除內(nèi)應(yīng)力8.下列哪種焊接方法屬于不熔化電極電弧焊？A.氣體保護(hù)焊B.熔化極氣體保護(hù)焊C.激光焊D.電阻焊9.金屬在塑性變形過程中，其內(nèi)部會(huì)發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，主要原因是？A.晶粒發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶B.位錯(cuò)密度增加并纏結(jié)C.形成細(xì)小第二相粒子D.熱處理不均勻10.對(duì)于形狀復(fù)雜的薄壁塑件，選擇成型方法時(shí)需要優(yōu)先考慮？A.成型速度B.生產(chǎn)成本C.尺寸精度D.模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜性二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在題中橫線上）1.鑄造工藝中，為了改善金屬液的流動(dòng)性并防止氧化，通常會(huì)在澆注前向其中加入_________。2.鍛壓工藝分為自由鍛和模鍛，其中模鍛能獲得更精確的鍛件形狀和_________。3.焊接殘余應(yīng)力可能引起焊件的_________和應(yīng)力腐蝕開裂。4.沖壓工藝中，落料和沖孔是兩種基本的_________工序。5.塑料成型的基本過程包括熔融、充模、冷卻和_________。6.金屬材料的塑性越好，其_________能力越強(qiáng)，越容易進(jìn)行塑性變形加工。7.為了降低鋼的淬火硬度，防止開裂，淬火后通常需要立即進(jìn)行_________處理。8.激光焊是利用高能量密度的_________作為熱源進(jìn)行焊接的一種方法。9.金屬在冷塑性變形時(shí)，其內(nèi)部儲(chǔ)存的彈性能和位錯(cuò)能會(huì)使其溫度升高，這種現(xiàn)象稱為_________。10.金屬材料的疲勞強(qiáng)度通常遠(yuǎn)低于其抗拉強(qiáng)度，特別是在_________作用下更容易發(fā)生疲勞斷裂。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.流動(dòng)性2.加工硬化3.焊接熱影響區(qū)4.拉深5.保壓四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述鑄造工藝的主要優(yōu)點(diǎn)。2.與熱軋相比，冷軋有哪些主要特點(diǎn)？3.簡述焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件性能的影響。4.簡述影響塑料成型尺寸精度的因素。五、計(jì)算題（共15分）某合金鑄件，密度為7.2g/cm3，設(shè)計(jì)重量為5kg。采用手工造型，砂型體積約為鑄件體積的1.15倍。已知所用型砂的填充系數(shù)為0.95（即型砂緊實(shí)后的體積為松散體積的0.95倍）。試計(jì)算：（1）該鑄件的體積；（2）所需型砂的松散體積；（3）所需型砂的緊實(shí)體積。六、論述題（10分）論述金屬材料的力學(xué)性能（如強(qiáng)度、塑性、韌性）與其成型加工方法之間的關(guān)系。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.B5.C6.C7.C8.C9.B10.D二、填空題1.歧管（或蠕蟲劑）2.尺寸精度3.變形4.沖裁5.取出（或脫模）6.塑性7.回火8.激光束（或光）9.冷加工硬化（或應(yīng)變硬化）10.交變應(yīng)力（或循環(huán)載荷）三、名詞解釋1.金屬液體在型腔內(nèi)流動(dòng)并充滿型腔的能力，受液體金屬的自重、表面張力、粘度以及鑄型阻力等因素影響。2.金屬材料在塑性變形過程中，隨著變形量的增加，其塑性變形抗力逐漸增大的現(xiàn)象，主要由于位錯(cuò)密度增加導(dǎo)致位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻。3.焊接過程中，由于熱量作用，焊接接頭及其附近區(qū)域（熱影響區(qū)）的組織和性能發(fā)生變化的區(qū)域。4.利用沖壓力使坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得開口或底部零件的沖壓工序。5.在塑料注射成型中，熔融塑料充滿并保持模腔所需的時(shí)間，對(duì)塑件密度和尺寸穩(wěn)定性有重要影響。四、簡答題1.鑄造工藝的主要優(yōu)點(diǎn)包括：可以制造形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件；適合單件小批量生產(chǎn)；可以使用廉價(jià)的金屬材料；工藝設(shè)備相對(duì)簡單，投資較低。2.與熱軋相比，冷軋的主要特點(diǎn)包括：軋制后鋼材的晶粒細(xì)化，強(qiáng)度和硬度顯著提高；表面質(zhì)量好，尺寸精度高；變形抗力大，能耗高；只能對(duì)塑性較好的材料進(jìn)行加工。3.焊接殘余應(yīng)力可能引起構(gòu)件的變形（如翹曲、扭曲），降低結(jié)構(gòu)的靜載強(qiáng)度，在應(yīng)力集中處或承受交變載荷時(shí)可能引發(fā)應(yīng)力腐蝕開裂或疲勞斷裂。4.影響塑料成型尺寸精度的因素主要有：塑料的類型和牌號(hào)（收縮率）；模具的設(shè)計(jì)和制造精度；成型工藝參數(shù)（如模溫、保壓壓力、冷卻時(shí)間）；成型后的后處理（如退火）。五、計(jì)算題解：（1）鑄件體積V_cast=重量/密度=5000g/7.2g/cm3≈694.44cm3（2）型砂體積V_mold=V_cast/填充系數(shù)=694.44cm3/0.95≈731.58cm3（3）型砂緊實(shí)體積V_compacted=V_mold*緊實(shí)度=731.58cm3*0.95≈694.44cm3答：（1）該鑄件的體積約為694.44cm3。（2）所需型砂的松散體積約為731.58cm3。（3）所需型砂的緊實(shí)體積約為694.44cm3。六、論述題金屬材料在塑性變形過程中，其力學(xué)性能與所選擇的成型加工方法密切相關(guān)。成型方法不僅改變了材料的形狀和尺寸，也對(duì)其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深刻影響，進(jìn)而改變其力學(xué)性能。首先，成型方法決定了變形量的大小和變形類型（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等）。大的塑性變形量通常會(huì)導(dǎo)致金屬材料發(fā)生加工硬化，使其強(qiáng)度和硬度顯著提高，但塑性和韌性會(huì)相應(yīng)降低。例如，經(jīng)過冷軋的鋼板強(qiáng)度遠(yuǎn)高于退火態(tài)鋼板。而熱成型（如熱軋、熱鍛）則通過高溫使材料處于再結(jié)晶狀態(tài)，變形后可通過自然冷卻或輔以退火處理來消除加工硬化，獲得較軟的初始組織和良好的塑性。其次，成型過程中的溫度條件對(duì)最終力學(xué)性能有決定性影響。冷加工會(huì)強(qiáng)化材料，而熱加工則可以使材料獲得更均勻細(xì)小的晶粒，從而提高強(qiáng)度和韌性。對(duì)于某些材料，特定的熱處理（如淬火+回火）是在成型后進(jìn)一步提高強(qiáng)度和韌性的關(guān)鍵步驟。此外，成型過程中