《材料成形工藝》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

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1、《材料成形工藝》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書王洪濤主編機(jī)械與材料工程學(xué)院材料成型及控制教研室2013年10月實(shí)驗(yàn)一焊接接頭的金相組織觀察分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.初步學(xué)會(huì)焊接接頭金相分析的方法2.觀察低碳鋼熔化焊焊接接頭的金相組織特征。3.分析焊接接頭組織變化對(duì)機(jī)械性能的影響4.初步分析影響焊接接頭金相組織的因素和改進(jìn)措施二、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和材料1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備：金相磨樣機(jī)、金相切割機(jī)、金相拋光機(jī)、金相顯微鏡、顯微硬度儀等；2.實(shí)驗(yàn)材料：手工電弧焊試樣、金相砂紙、拋光布、拋光劑、浸蝕液等；三、實(shí)驗(yàn)原理：熔化焊是將焊件接頭處金屬加熱到熔化狀態(tài)，靠熔化金屬冷卻結(jié)

2、晶形成一體而完成焊接的方法。由于是局部加熱，接頭上各點(diǎn)溫度分布不均勻，焊縫金屬加熱到熔點(diǎn)以上，緊鄰焊縫的母材加熱到接近熔化的高溫，有部分熔化，再向外受熱溫度逐漸降低，愈遠(yuǎn)離焊縫，溫度愈低。一般將焊縫兩側(cè)受焊接熱影響而發(fā)生組織與性能變化的區(qū)域，稱為熱影響區(qū)，焊縫和熱影響區(qū)之間極小過(guò)渡區(qū)，稱為熔合區(qū)。因此，焊接接頭由焊縫、熔合區(qū)和熱影響區(qū)三部分構(gòu)成，如圖1-1所示。焊接質(zhì)量主要取決于接頭的質(zhì)量，特別是熱影響區(qū)的大小。所以，了解焊接接頭的金相組織變化情況及其對(duì)金屬機(jī)械性能的影響，對(duì)盡量減少熱影響區(qū)，制訂合理工藝方案，提高接頭質(zhì)量及其重要

3、。圖1-1焊接接頭示意圖圖1-2焊接接頭金相組織四、實(shí)驗(yàn)步驟1、熔焊接頭宏觀試樣的制備：a、取樣：垂直于焊縫截取、砂輪切割機(jī)、線切割機(jī)等。b、磨制：粗磨—在砂輪機(jī)上進(jìn)行、修整平面、不需的邊角等。細(xì)磨—金相砂紙、手工磨等。c、拋光：手工拋。在拋光機(jī)上進(jìn)行。d、浸蝕：A3鋼熔焊接頭、4%硝酸酒精溶液。2、試樣顯微組織觀察：a、母材區(qū)組織b、熱影響區(qū)組織c、焊縫區(qū)組織五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及思考1、繪制熔焊接頭的宏觀形貌示意圖（橫截面）。2、繪制熔焊接頭各區(qū)的金相組織圖3、分析各區(qū)組織變化情況和原因?qū)嶒?yàn)二材料表面超音速火焰噴涂涂層制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

4、1.理解材料表面超音速火焰噴涂涂層基本制備方法及原理；2.掌握超音速火焰噴涂的工藝過(guò)程及參數(shù)設(shè)置；3.掌握涂層制備設(shè)備的操作規(guī)程及方法步驟。二、實(shí)驗(yàn)原理超音速火焰噴涂（HighVelocityOxygenFuel，簡(jiǎn)稱HVOF）是利用丙烷、丙稀等碳?xì)湎等細(xì)馀c高壓氧氣在燃燒室內(nèi)或在特殊的噴嘴中燃燒產(chǎn)生的高溫高速燃燒焰流，將粉末軸向送入該焰流，然后將粉末加熱到熔化或者半熔化狀態(tài)，霧化成小液滴，在高壓高速焰流中加速到音速以上，噴射到經(jīng)過(guò)處理的基體表面上，形成結(jié)合強(qiáng)度高、組織致密、性能優(yōu)越的涂層的技術(shù)，如圖1所示。圖1熱噴涂過(guò)程三、實(shí)驗(yàn)儀

5、器及材料1.CH-2000型超音速火焰（HVOF）噴涂系統(tǒng)（1）簡(jiǎn)介CH－2000型超音速火焰噴涂系統(tǒng)通過(guò)高壓燃料氣體與氧氣燃燒產(chǎn)生超音速火焰而實(shí)現(xiàn)噴涂。適用于噴涂金屬陶瓷、金屬及合金涂層，涂層致密、結(jié)合性能優(yōu)越。如用來(lái)制備耐磨損性能優(yōu)越的硬質(zhì)合金涂層（如WC-Co系和Cr3C2-NiCr系涂層）；也可以制備耐腐蝕和耐高溫氧化性能優(yōu)越的高溫合金涂層（如MCrAlY等）；用該系統(tǒng)制備的鎳基自熔合金涂層，在噴態(tài)下顯微硬度超過(guò)噴焊層的硬度?？捎糜谑蜋C(jī)械、水輪機(jī)組、風(fēng)機(jī)機(jī)組、鋼鐵、電廠鍋爐等實(shí)現(xiàn)磨損腐蝕零部件修復(fù)和強(qiáng)化。（2）系統(tǒng)構(gòu)成本

6、系統(tǒng)由CH-2000型噴槍（如圖2、圖3），CH-2000型控制柜和送粉器，冷卻系統(tǒng)構(gòu)成。本系統(tǒng)通過(guò)氧氣和燃?xì)馊紵a(chǎn)生超音速火焰（如圖4所示）。可使用的燃?xì)獍ū榛虮┗蛞蚁?。送粉氣可以使用氮?dú)饣驓鍤?。典型火焰的速度超過(guò)2000m/s。噴涂粒子的速度可達(dá)300～650m/s。圖2CH-2000型超音速火焰噴槍圖圖3CH-2000型超音速火焰噴槍內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖4馬赫錐－典型的超音速火焰特征（3）系統(tǒng)的特點(diǎn)1)系統(tǒng)采用PLC控制，可靠性高；2)本系統(tǒng)使用的氣體（包括氧氣、燃?xì)?、送粉氣）壓力與流量，均可分別單獨(dú)控制；3)以單獨(dú)設(shè)置的點(diǎn)火

7、系統(tǒng)直接用燃?xì)恻c(diǎn)火，可靠方便；4)通過(guò)氣體參數(shù)的預(yù)調(diào)，用單個(gè)按鈕可以實(shí)現(xiàn)在控制柜面板上對(duì)噴涂火焰開關(guān)操作，并可配線控盒實(shí)現(xiàn)遙控，操作簡(jiǎn)單可靠；5)對(duì)冷卻水與送粉氣的壓力實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)置有報(bào)警與自保護(hù)系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性；6)噴槍重3.5kg，可以手持進(jìn)行噴涂，也可以配備合適的機(jī)夾裝置進(jìn)行機(jī)械化噴涂；2．超音速火焰噴涂耐磨涂層用材料（1）WC－Co系耐磨粉末，主要應(yīng)用于溫度為550℃以下的磨粒磨損和沖蝕磨損。（2）Cr3C2－NiCr系耐磨粉末，多用于530～900℃的磨損工況。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.系統(tǒng)運(yùn)行前的準(zhǔn)備在進(jìn)行噴

8、涂作業(yè)前，務(wù)必打開通風(fēng)和排風(fēng)設(shè)備，保持噴涂空間具有良好的通風(fēng)狀態(tài)，然后按以下步驟進(jìn)行準(zhǔn)備工作。（1）接通電源（2）接通氧氣源。將氧氣壓力調(diào)到0.60MPa，即6個(gè)大氣壓。（3）接通丙烷氣體將壓力調(diào)至0.5MPa（5個(gè)大氣壓），然后利用控制柜面板上的