第5练 韧性及其工程意义 山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练的第5练，内容涵盖金属材料的力学性能 1.5 韧性及其工程意义。 山东省（春季高考）机电技术类 一课一练 《金属材料与钳工技术》（高教版）第5练 金属材料的力学性能 1.5 韧性及其工程意义 一、单项选择题 1．观察所给夏比摆锤冲击试验机及其工作原理示意，摆锤冲断试样后，根据摆锤冲击前后的能量变化，主要评价材料的哪项性能（ ） A．材料抵抗缓慢拉伸变形的能力 B．材料抵抗表面局部压入的能力 C．材料抵抗长期静载断裂的能力 D．材料吸收冲击能量的能力 【答案】D 【解析】摆锤冲断试样时消耗的能量反映材料吸收冲击能量并在断裂前发生变形的能力，这种能力称为韧性。 2．在夏比冲击试验中，某种钢制夹具材料使摆锤冲断试样时损失的能量较大，这通常说明该材料具有较好的哪项性能（ ） A．塑性变形抗力 B．表面耐磨能力 C．冲击吸收能力 D．弹性恢复能力 【答案】C 【解析】冲断试样所消耗的能量越大，说明材料在断裂前能够吸收的冲击能量越多，因此材料的韧性通常越好。 3．自动化生产线的钢制挡停块在工件输送到位时会受到间歇性碰撞，为降低突然断裂造成的停线风险，选材时应优先考虑（ ） A．冲击韧性较好的材料 B．硬度较高但韧性较低的材料 C．强度较低但弹性较大的材料 D．耐磨性较好但易脆断的材料 【答案】A 【解析】挡停块承受间歇性冲击载荷，选用冲击吸收能量较大的韧性材料能够减小脆断风险，提高零件工作的可靠性。 4．数控设备自动换刀机构发生偶然卡滞时，刀库定位挡块可能受到突然撞击。为了保障零件在该工况下不发生脆性断裂，维护人员应重点确认挡块材料的（ ） A．切削加工性能 B．冲击载荷适应能力 C．表面装饰处理性能 D．低温尺寸稳定能力 【答案】B 【解析】换刀机构的突然撞击属于冲击载荷，挡块需要具有较好的韧性，才能在吸收冲击能量后减少突然断裂和设备停机。 二、判断题 5．自动化生产线中承受冲击载荷的夹紧机构零件，韧性越好就表示其受冲击时产生的变形越小（ ） 【答案】× 【解析】韧性表示材料在断裂前吸收塑性变形能量的能力，不能直接用来表示受冲击时变形量的大小。 6．数控设备换刀机构中的零件承受反复冲击时，应重视材料的韧性，因为较好的韧性有助于吸收冲击能量并降低突然断裂的风险（ ） 【答案】√ 【解析】换刀机构零件受到冲击载荷时，韧性较好的材料能够在断裂前吸收较多能量，从而降低脆性突然断裂的可能性。 7．机电设备零件的韧性越高，其硬度就一定越高，因此选材时只需检测硬度即可判断零件的抗冲击能力（ ） 【答案】× 【解析】韧性和硬度是不同的力学性能，硬度不能代替韧性评价，零件的抗冲击能力还需要结合材料吸收冲击能量和抵抗断裂的能力进行判断。 三、简答题 8．简述金属材料韧性的概念，并说明韧性对自动化设备受冲击零件的工程意义。 【答案】1. 韧性是材料在冲击载荷作用下吸收能量并抵抗断裂的能力。 2. 韧性较好的材料在受到突然碰撞或冲击时，能够吸收较多能量，减少脆性断裂。 3. 对自动化设备的挡停块、定位零件和夹紧机构零件等受冲击部件，合理提高韧性可以降低零件突然失效、设备停机和安全事故的风险。 4. 选材时不能只看硬度或静载强度，还应结合零件的冲击工况关注冲击韧性。 【解析】自动化设备中的部分零件承受的是突然变化的冲击载荷，韧性反映材料吸收这类能量并延缓断裂的能力，因此选材必须将韧性与具体服役工况结合起来。 9．机电装调时，发现自动送料机构的钢制挡料销表面没有明显磨损，但运行一段时间后出现突然断裂。请从韧性及其工程意义角度说明排查和改进要点。 【答案】1. 检查挡料销是否反复承受工件或执行机构的突然碰撞，确认其实际载荷属于冲击载荷。 2. 检查断口及零件表面是否存在明显裂纹、缺口或尖锐过渡部位，因为这些缺陷可能促使裂纹在冲击下快速扩展。 3. 核查挡料销材料及热处理质量，必要时通过冲击试验或相应质量记录确认其韧性是否满足工况要求。 4. 选用冲击韧性较好的钢材或更换符合工况要求的挡料销，并优化缓冲、限位和装配状态，减少直接碰撞。 5. 改进后进行空载、低速和额定节拍试运行，重点观察碰撞状态和裂纹发展，确认零件能够稳定承受冲击。 【解析】挡料销没有明显磨损却突然断裂，说明失效可能与反复冲击和材料抗脆断能力不足有关，排查时应同时确认冲击工况、缺口裂纹、材料韧性和缓冲措施。 四、综合题 10．某自动包装生产线的分瓶机构采用钢制挡停块控制瓶体到位。设备运行中，光电传感器偶尔延迟，导致推料气缸在挡停块尚未完全退回时发生碰撞。挡停块外观仅有轻微擦痕，但连续运行两周后突然断裂，造成分瓶位置失准和生产线停机。维修人员需要分析失效原因并提出处理方案。请完成以下任务： （1）判断挡停块主要承受的载荷类型，并说明应重点考查的材料性能。 （2）分析仅依据外观擦痕判断挡停块状态是否充分。 （3）提出挡停块选材、结构或维护方面的改进措施。 【答案】（1）挡停块在气缸误动作时受到突然碰撞，主要承受冲击载荷；选材时应重点考查材料的韧性或冲击吸收能力，使其在冲击下不易发生脆性断裂。 （2）仅观察擦痕是不充分的。擦痕主要反映表面接触和磨损情况，不能反映材料在冲击载荷下吸收能量的能力；还应检查裂纹、缺口、安装过紧或偏载等情况，并结合材料质量记录或冲击性能检验进行判断。 （3）选用冲击韧性较好的钢制挡停块，避免使用韧性不足而易脆断的材料；合理增大尖角处的圆角并消除加工缺口，保证安装受力均匀；在气缸或挡停部位增加缓冲，调整光电传感器和控制程序，避免推料气缸与挡停块直接硬碰撞；建立定期检查制度，重点检查裂纹、松动和碰撞痕迹，发现裂纹及时更换。 【解析】该挡停块的突然断裂不是单纯的表面磨损问题，而是传感器延迟引起的冲击载荷与零件抗冲击能力、结构缺口及控制维护状态共同作用的结果，因此必须从提高材料韧性、减小冲击和加强检查三方面处理。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练的第5练，内容涵盖金属材料的力学性能 1.5 韧性及其工程意义。 山东省（春季高考）机电技术类 一课一练 《金属材料与钳工技术》（高教版）第5练 金属材料的力学性能 1.5 韧性及其工程意义 一、单项选择题 1．观察所给夏比摆锤冲击试验机及其工作原理示意，摆锤冲断试样后，根据摆锤冲击前后的能量变化，主要评价材料的哪项性能（ ） A．材料抵抗缓慢拉伸变形的能力 B．材料抵抗表面局部压入的能力 C．材料抵抗长期静载断裂的能力 D．材料吸收冲击能量的能力 2．在夏比冲击试验中，某种钢制夹具材料使摆锤冲断试样时损失的能量较大，这通常说明该材料具有较好的哪项性能（ ） A．塑性变形抗力 B．表面耐磨能力 C．冲击吸收能力 D．弹性恢复能力 3．自动化生产线的钢制挡停块在工件输送到位时会受到间歇性碰撞，为降低突然断裂造成的停线风险，选材时应优先考虑（ ） A．冲击韧性较好的材料 B．硬度较高但韧性较低的材料 C．强度较低但弹性较大的材料 D．耐磨性较好但易脆断的材料 4．数控设备自动换刀机构发生偶然卡滞时，刀库定位挡块可能受到突然撞击。为了保障零件在该工况下不发生脆性断裂，维护人员应重点确认挡块材料的（ ） A．切削加工性能 B．冲击载荷适应能力 C．表面装饰处理性能 D．低温尺寸稳定能力 二、判断题 5．自动化生产线中承受冲击载荷的夹紧机构零件，韧性越好就表示其受冲击时产生的变形越小（ ） 6．数控设备换刀机构中的零件承受反复冲击时，应重视材料的韧性，因为较好的韧性有助于吸收冲击能量并降低突然断裂的风险（ ） 7．机电设备零件的韧性越高，其硬度就一定越高，因此选材时只需检测硬度即可判断零件的抗冲击能力（ ） 三、简答题 8．简述金属材料韧性的概念，并说明韧性对自动化设备受冲击零件的工程意义。 答： 9．机电装调时，发现自动送料机构的钢制挡料销表面没有明显磨损，但运行一段时间后出现突然断裂。请从韧性及其工程意义角度说明排查和改进要点。 答： 四、综合题 10．某自动包装生产线的分瓶机构采用钢制挡停块控制瓶体到位。设备运行中，光电传感器偶尔延迟，导致推料气缸在挡停块尚未完全退回时发生碰撞。挡停块外观仅有轻微擦痕，但连续运行两周后突然断裂，造成分瓶位置失准和生产线停机。维修人员需要分析失效原因并提出处理方案。请完成以下任务： （1）判断挡停块主要承受的载荷类型，并说明应重点考查的材料性能。 （2）分析仅依据外观擦痕判断挡停块状态是否充分。 （3）提出挡停块选材、结构或维护方面的改进措施。 答： 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $