（三）问答

1、解释铸锭锻造后力学性能提高的原因。

由于塑性变形及再结晶，改变了粗大、不均匀的铸态组织，获得细化了的再结晶组织； 将铸锭中的气孔、缩松等压合在一起，使金属更加致密。 2、简述化学成分和金相组织对金属可锻性的影响。

纯金属的可锻性比合金好；碳钢的含碳量越低，可锻性好；钢中有形成碳化物的元素时，可锻性显著下降。

纯金属及固溶体的可锻性好，碳化物的可锻性差；铸态铸状组织和粗晶结构的可锻性不如晶粒细小而均匀的组织。

3.什么是金属的可锻性？可锻性以什么来衡量？简要叙述影响可锻性的因素。

金属的锻造性是衡量材料经受压力加工时的难易程度的一种工艺性能。锻造性的好坏，常用金属的塑性和变形抗力两个指标来衡量。塑性高，变形抗力低，则锻造性好；反之，则锻造性差。

金属的锻造性取决于金属的本质和变形条件。 4.简述变形速度对塑性和变形抗力的影响。

一方面随着变形速度增大，金属的冷变形强化趋于严重，在热加工时来不及再结晶，以消除材料在变形时产生的形变强化，使金属在变形过程中产生的形变强化现象逐渐积累，塑性变形能力下降。另一方面，金属在变形过程中会将变形时的动能转变为热能，当变形速度很大时，热能来不及散发，使变形金属的温度升高，有利于提高金属的塑性，金属塑性变形能力也相应提高。因此变形速度有一临界值。当变形速度小于临界值时，随变形速度的增加，塑性降低，变形抗力增加；当变形速度大于临界值时，随变形速度的增加，，塑性增加，变形抗力降低。 5.简述应力状态对塑性和变形抗力的影响。

在三向应力状态下，压应力的数目越多、数值越大，金属的塑性越高；拉应力的数目越 多、数值越大，则金属的塑性越差。因为，拉应力易使滑移面分离，在材料内部的缺陷处产生应力集中而破坏，压应力状态则与之相反。

但同号应力状态之下的变形抗力的大于异号应力状态之下的变形力。 6.冷塑性变形后，金属内部组织和性能发生了什么变化？

组织变化：晶粒沿变形方向伸长。晶格扭曲。晶界产生碎晶。 性能变化：强度、硬度升高，塑性、韧性下降。即加工硬化。 7.金属在锻造前为何要加热？加热温度为什么不能过高

因为加热使原子运动能力增强，很容易进行滑移，因而塑性提高，变形抗力降低，可锻造性明显改善。

加热温度过高，会产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷，甚至坯料报废。 8.金属锻造时始锻温度和终锻温度过高或过低各有何缺点？

始锻温度过高会出现出现过热、过烧现象；始锻温度过低，加热次数多，生产率低。 终锻温度过低，再结晶无法进行，冷变形强化现象无法消除，变形抗力大，塑性降低，甚至在锻件上产生裂纹及损坏设备、工具；终锻温度过高，坯料变形后晶粒长大，形成粗大组织，使锻件力学性能下降。 9.模锻与自由锻相比，有何优点？

（1）生产效率高。

（2）模锻件尺寸精确，表面粗糙度低，加工余量小。

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（3）模锻可锻造形状较复杂件。

（4）操作简单，易于实现机械化、自动化生产， （5）大批量生产时，成本较低。 10.与自由锻相比，模锻具有哪些特点？

模锻具有锻件精度高、结构更复杂、表面粗糙度低、生产效率以及要求操作者技术水平低等优点。但是模锻不能锻造巨型锻件，而且模具成本高，不适应单件小批量生产。 11.按功用不同，锻模模膛如何分类?

锻模模膛按其作用可分为模锻模膛和制坯模膛。 模锻模膛包括预锻模膛和终锻模膛

制坯模膛包括拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、切断模膛。 12.预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同？什么情况下需要预锻模膛？

预锻模膛的作用是使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，有利于金属充满终锻模膛。 同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命。

终锻模膛的作用是使金属坯料最终变形到锻件所要求的形状与尺寸。 只有在锻件形状复杂、成形困难且批量较大的情况下，才设置预锻模膛。 13.模锻时，预锻模膛的作用是什么？它的结构与终锻模膛有何不同？

预锻模膛的作用使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，有利于金属充满终锻模膛； 减少终锻模膛的磨损，延长锻模的使用寿命。

预锻模膛的圆角、斜度和高度比终锻模膛大；无飞边槽

14.锤上模锻的终锻模膛设有飞边槽，飞边槽的作用是什么？是否各种模膛都要有飞边槽？

飞边槽的作用：增加金属从模膛中流出阻力，促使金属更好地充满模膛；容纳多余的金属；缓冲作用，减弱对上下模的打击，防止锻模开裂。 不是，只有终锻模膛才设飞边槽。

15.为什么要考虑模锻斜度和圆角半径？锤上模锻带孔的锻件时,为什么不能锻出通孔？

为便于从模膛中取出锻件，模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度。

圆弧过渡有利于金属的变形流动，锻造时使金属易于充满模膛，提高锻件质量，并且可

以避免在锻模上的内角处产生裂纹，减缓锻模外角处的磨损，提高锻模使用寿命。 孔内留有留有冲孔连皮的目的，是为了使锻件更接近于零件形状，减少金属消耗和机械加工时间，同时，冲孔连皮还可以减轻锻模的刚性接触，起到缓冲作用，避免锻模的损坏。 16．用φ250×1.5板料能否一次拉深直径为φ50的拉深件？应采取哪些措施才能保证正常生产？(板料极限拉深系数为0.5) 因为：m?d50??0.2＜0.5 所以此件不能一次拉深成形。 D250②多次拉深后，对工件进行退火处理，保证足够的塑性； ③加润滑剂，减少摩擦阻力。

应采取的措施是：①多次拉深（可安排4～5次）；

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17.何谓板料冲压？板料冲压的特点有哪些？

板料冲压是利用冲模在压力机上使板料分离或变形，从而获得冲压件的成形工艺 板料冲压的特点①可获得尺寸精确、表面光洁、形状复杂的冲压件。 ②冲压件具有质量轻、强度高和刚性好的优点。

③冲压生产操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化。 ④冲压模具结构复杂，精度高，制造费用相对较高。

18.拉深件在拉深过程中易产生哪两种主要缺陷，如何解决？

起皱。 模具通常采用压边圈将凸缘部分压紧。

拉裂 。 凸凹模刃口加工成圆角；凸凹模之间间隙合理；选择合理的拉深系数；加润滑

剂。

19.拉深模的圆角半径和模具间隙对拉深质量有何影响？

拉深模的圆角半径过小，坯料流动阻力大，弯曲处易产生应力集中，板料易拉穿。

模具间隙过大，拉伸件容易起皱，拉深件尺寸精度低；间隙过小，坯料与凹模间的摩擦力增大，易拉穿工件和擦伤工件表面，凹模刃口磨损加重，模具寿命降低。

（四）分析

1.如图单件小批量生产的阶梯轴，试确定锻造方法，定性地绘出锻件图（可就在原图基 础上画），并指出需采用哪些工序才能锻成（原始坯料为圆钢）？

自由锻

下料、拔长、两端压肩、局部拔长、切头

2.图示锻造零件，单件生产。确定锻造方法及锻造工序（工步），绘制锻件简图。（所有面均加

工）

自由锻 下料、镦粗、冲孔、扩孔。

3.图示锻造零件，大批量生产。确定锻造方法及锻造工序（工步），并绘制锻件工艺简图。（所有面均加工）

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锤上模锻 下料—终锻—切飞边—冲孔连皮 分型面、加工余量、冲孔连皮、拔模斜度如图。 4.下图所示自由锻件的两种结构，哪一个合理？为什么？

（1）（a）合理。自由锻无法锻出图（b）的锥体结构 （2）（b）合理。自由锻无法锻出图（a）的加强筋。 5.下图所示自由锻件的两种结构，哪一个合理？为什么？

(1)(b)合理。几何体的交接处不应形成空间曲线

(2)(a)合理。避免零件具有薄壁、高筋、凸起等不良结构。

6.如图所示锻件，在大批量生产时，其结构是否适于模锻的工艺要求？如有不当，请修改并简述理由。

其结构不适于模锻的工艺要求。

零件轮辐过于扁薄，薄壁部分金属模锻时容易冷却，不易充满模膛。 非加工表面间所形成的角应按模锻圆角来进行设计。

零件上与锤击方向平行的非加工表面，应设计出模锻斜度。 7.改进下列自由锻零件的结构工艺性，并说明理由。

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