《材料成形原理》(上)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.doc

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1、《材料成形原理》（上）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一振動(dòng)條件下結(jié)晶與鑄件宏觀組織的觀察—、實(shí)驗(yàn)原理在鑄件的凝固過(guò)程屮，對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)，可以通過(guò)以下的機(jī)制細(xì)化鑄件的晶粒組織及增加等軸晶數(shù)量，首先，對(duì)正在凝固屮的鑄件進(jìn)行振動(dòng)，可以強(qiáng)化液態(tài)金屬的對(duì)流，對(duì)正在生長(zhǎng)著的晶體的沖刷作用，形成液相與固相間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致枝晶的破碎，并游離到鑄件的屮心位置，從而增加液相中的晶核數(shù)量，因而細(xì)化晶粒，有利于獲得更多的等軸晶；其次，由于振動(dòng)力的作用，也促進(jìn)鑄件頂部形成的晶體下落，即促近結(jié)晶南的形成，并游離到鑄件的屮心位置，從而增加液相屮的晶核數(shù)量，因而細(xì)化晶粒；另外，振動(dòng)還可以引起局部的溫度起伏，有利于枝晶的熔斷

2、和增殖，從而增加液相屮的晶核數(shù)量，因而細(xì)化晶粒。通過(guò)對(duì)靜止條件下和振動(dòng)條件下結(jié)品的鑄件凝固広觀組織的觀察比較，就能夠說(shuō)明在其它條件相同的情況下,在凝固過(guò)程屮施加振動(dòng)對(duì)鑄件凝固組織形態(tài)的影響.二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.進(jìn)一步認(rèn)識(shí)鑄件宏觀組織屮內(nèi)部等軸晶的形成機(jī)理；2.掌握凝固條件對(duì)鑄件宏觀組織的影響規(guī)律，并了解控制鑄件玄觀組織的方法和途徑。三、實(shí)驗(yàn)用儀器設(shè)備和工具1.井式圮堀爐及控溫儀表2.澆注工具3.插入式熱電偶5.工頻振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)HG?50F7.臺(tái)釬、砂輪、鋸子8.預(yù)磨機(jī)、拋光機(jī)9.爐料:ZL102合金10.化學(xué)藥品：氫氟酸、酒精四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）在電組織式坯圳爐屮

3、熔化工業(yè)純?cè)囦X，并使Z過(guò)熱至720°C；（2）準(zhǔn)備一個(gè)圓柱形的樹酯砂樣杯，將其固定在振動(dòng)臺(tái)上（如圖所示），振動(dòng)臺(tái)的振幅可在0?2mm內(nèi)調(diào)整；（3）將熔化好的鋁液澆入樹酯砂樣杯屮，同時(shí)打開振動(dòng)臺(tái)的開關(guān)進(jìn)行振動(dòng)直至凝同結(jié)束；同時(shí)在靜止的條件下用相同的樣杯澆注一個(gè)試樣，使其在靜止的條件下凝固；（4）取出凝固的樣品投水屮使其冷卻，然后將圓柱形的樣品沿軸線方向從中間鋸開；（4）將從鋸開半個(gè)樣品在預(yù)磨機(jī)上磨平，并拋光；（5）在樣品的拋光麻表甌上涂擦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%濃度的氫氟酸，即可觀察樣品的宏觀晶粒組織形態(tài)。1.實(shí)驗(yàn)記錄：分別繪制動(dòng)態(tài)條件下和靜止條件下澆注樣品的宏觀組織屮從表面到中心的晶體

4、形態(tài)。五、分析討論1.正常澆注鑄件宏觀組織的組成是怎樣的，各部分的形成機(jī)理有哪些？2.振動(dòng)條件下澆注鑄件宋觀組織與靜態(tài)澆注鑄件宋觀紐織有何區(qū)別？振動(dòng)對(duì)鑄件幺觀紐?織的影響機(jī)理是什么？實(shí)驗(yàn)二鑄件動(dòng)態(tài)凝固曲線的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)原理和目的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模唬?）熟悉鑄件長(zhǎng)圓柱形鑄件凝固溫度場(chǎng)的測(cè)最方法；（2）掌握鑄件動(dòng)態(tài)凝固曲線的概念及其測(cè)量原理和方法；（3）加深對(duì)鑄件不同凝固方式概念的理解，了解合金成分對(duì)凝固方式的影響；實(shí)驗(yàn)原理：鑄件的凝固方式根據(jù)其正在凝固區(qū)域的大小可以分為逐層凝間、體積凝固和屮間凝固三種凝固方式。如圖下所示，在鑄型中由表面到屮心部位按一定間距測(cè)量澆注后鑄件上不同部位的溫度

5、-時(shí)間曲線，即凝固溫度場(chǎng)（圖"），再在測(cè)量距離-時(shí)間坐標(biāo)上分別做出各測(cè)量點(diǎn)處開始凝固時(shí)間點(diǎn)和凝固結(jié)束時(shí)間點(diǎn)的聯(lián)線即為動(dòng)態(tài)凝同曲線（圖c）,前者為液相線邊界，示者為網(wǎng)相線邊界，同一時(shí)刻，液相線邊界與固相線邊界間的距離即為此時(shí)鑄件正在凝間區(qū)域的寬度，根據(jù)測(cè)量的不同合金的凝固區(qū)域?qū)挾榷ㄐ缘乇容^其凝固方式。086420???1oooOb)A—Ad)三、實(shí)驗(yàn)用儀器設(shè)備和工具1.井式用關(guān)爐及控溫儀表2.澆注工具3.長(zhǎng)圓柱形砂型并［tl表血到屮心安放5只測(cè)溫?zé)犭娕?.多路溫度記錄儀7.臺(tái)式電腦顯示并記錄溫度?時(shí)間曲線8.預(yù)磨機(jī)、拋光機(jī)9.爐料：ZL105合金和丁?業(yè)純鋁四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1

6、.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）準(zhǔn)備…個(gè)內(nèi)徑為（I）80mm的圓柱型樹酯砂型，在同一水平血位置，上從內(nèi)表血到屮心部位按等距離安放5只測(cè)溫?zé)犭娕?；?）將每只熱電偶連接到多路溫度記錄儀上，并將多路溫度記錄儀與電腦連接;（3）在井式丄甘煙爐內(nèi)熔化ZL105合金和工業(yè)純鋁，并過(guò)熱至700°C和720°C（4）打開溫度記錄儀和電腦準(zhǔn)備記錄，將熔化的ZL105合金和工業(yè)純鋁分別澆入圓柱型樹酯砂型內(nèi)，記錄下5個(gè)不同位置上的溫度■時(shí)間曲線。1.實(shí)驗(yàn)記錄：記錄每次實(shí)驗(yàn)的條件，包括：合金成分、澆注溫度、樣杯尺寸、由外到內(nèi)，每個(gè)測(cè)量熱電偶的的安放位置；每次實(shí)驗(yàn)后，將計(jì)算機(jī)屮存儲(chǔ)的5條溫度■時(shí)間曲線在打印機(jī)上打

7、印下來(lái)。五、分析討論1.由測(cè)量的溫度■時(shí)間曲線和熱電偶的相對(duì)位置，繪制每種合金澆注試樣的動(dòng)態(tài)凝固曲線，從動(dòng)態(tài)凝固曲線上的液相邊界和固相邊界分析合金的凝固特性。2.結(jié)合所測(cè)量的不同成分合金的動(dòng)態(tài)凝尚曲線，說(shuō)明介金的成分對(duì)凝尚特性的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)三合金流動(dòng)性的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)原理和目的通過(guò)測(cè)定在特定的澆注條件（澆注速度、澆注溫度及澆注合金的壓頭）和特定的鑄型條件下液態(tài)合金充型螺旋試樣的長(zhǎng)度來(lái)衡量流動(dòng)性的好壞，若澆出的螺旋線越長(zhǎng)，表示合金的流動(dòng)性越好。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）驗(yàn)證合金澆鑄溫度與合金流動(dòng)性Z間的關(guān)系；（2）