《材料成形原理》實驗指導(dǎo)書(總)-2008

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1、《材料成形原理》（上）實驗指導(dǎo)書實驗一振動條件下結(jié)晶與鑄件宏觀組織的觀察一、實驗原理在鑄件的凝固過程中，對其進行振動，可以通過以下的機制細化鑄件的晶粒組織及增加等軸晶數(shù)量，首先，對正在凝固中的鑄件進行振動，可以強化液態(tài)金屬的對流，對正在生長著的晶體的沖刷作用，形成液相與固相間的相對運動，導(dǎo)致枝晶的破碎，并游離到鑄件的中心位置，從而增加液相中的晶核數(shù)量，因而細化晶粒，有利于獲得更多的等軸晶；其次，由于振動力的作用，也促進鑄件頂部形成的晶體下落，即促近結(jié)晶雨的形成，并游離到鑄件的中心位置，從而增加液相中的晶核數(shù)量，因而細化晶粒；另

2、外，振動還可以引起局部的溫度起伏，有利于枝晶的熔斷和增殖，從而增加液相中的晶核數(shù)量，因而細化晶粒。通過對靜止條件下和振動條件下結(jié)晶的鑄件凝固宏觀組織的觀察比較,就能夠說明在其它條件相同的情況下,在凝固過程中施加振動對鑄件凝固組織形態(tài)的影響.二、實驗?zāi)康?.進一步認識鑄件宏觀組織中內(nèi)部等軸晶的形成機理；2.掌握凝固條件對鑄件宏觀組織的影響規(guī)律，并了解控制鑄件宏觀組織的方法和途徑。三、實驗用儀器設(shè)備和工具1．井式坩堝爐及控溫儀表2．澆注工具3．插入式熱電偶5．工頻振動試驗機HG-50F7．臺釬、砂輪、鋸子8．預(yù)磨機、拋光機9．爐料

3、：ZL102合金10．化學(xué)藥品：氫氟酸、酒精四、實驗方法和步驟1．實驗步驟：（1）在電組織式坩堝爐中熔化工業(yè)純試鋁，并使之過熱至720℃；（2）準(zhǔn)備一個圓柱形的樹酯砂樣杯，將其固定在振動臺上（如圖所示），振動臺的振幅可在0~2mm內(nèi)調(diào)整；（3）將熔化好的鋁液澆入樹酯砂樣杯中，同時打開振動臺的開關(guān)進行振動直至凝固結(jié)束；同時在靜止的條件下用相同的樣杯澆注一個試樣，使其在靜止的條件下凝固；（4）取出凝固的樣品投水中使其冷卻，然后將圓柱形的樣品沿軸線方向從中間鋸開；（4）將從鋸開半個樣品在預(yù)磨機上磨平，并拋光；（5）在樣品的拋光后表面

4、上涂擦質(zhì)量分數(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)。2．實驗記錄：分別繪制動態(tài)條件下和靜止條件下澆注樣品的宏觀組織中從表面到中心的晶體形態(tài)。五、分析討論1．正常澆注鑄件宏觀組織的組成是怎樣的，各部分的形成機理有哪些？2．振動條件下澆注鑄件宏觀組織與靜態(tài)澆注鑄件宏觀組織有何區(qū)別？振動對鑄件宏觀組織的影響機理是什么？實驗三合金流動性的測定一、實驗原理和目的通過測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度來衡量流動性的好壞，若澆出的螺旋線越長，表示合金的流動性越

5、好。實驗?zāi)康模海?）驗證合金澆鑄溫度與合金流動性之間的關(guān)系；（2）掌握合金流動性測定方法。二、實驗內(nèi)容采用ZL102（含Si13.8%共晶合金，熔化溫度577℃）和含硅量Si20.5%的Al-Si過共晶合金在特定的澆注條件和特定的鑄型條件下分別澆注螺旋試樣，研究其結(jié)晶溫度范圍對流動性的影響。三、實驗用儀器設(shè)備和工具1．螺旋型試模樣及所用砂箱2．造型及澆注工具3．井式坩堝爐及控溫儀表4．插入式熱電偶5．水平尺6．爐料：ZL102合金四、實驗步驟1．在井式坩堝中熔化ZL102共晶合金[(10~13)%Si；共晶溫度：577℃]，溫

6、度分別控制在690℃和790℃。2．在熔化合金的同時進行砂型造型，造好型將其水平放置，合箱要嚴(yán)密防止跑水，并注意不要壓壞螺旋線。3．當(dāng)合金的熔化溫度分別達到690℃和790℃以后，加入1.5%左右的六氯乙烷（C2Cl6）除氣處理。分別取出坩堝，用鎳鉻-鎳鋁熱電偶測定兩種合金的澆注溫度，分別達到650℃和750℃時即可撇渣澆注。4．采用堤壩式澆注系統(tǒng)，以保持在一定的壓頭下澆注試樣。澆注時，盡量保持澆口杯中液面高度不變。5．合金凝固后打箱，測量螺旋線試樣長度。注意觀察砂型夯實程度對試驗結(jié)果的影響。五、數(shù)據(jù)記錄合金材料合金成分澆鑄溫

7、度過熱度鑄型性質(zhì)六、分析討論1．合金流動性和充型能力有何區(qū)別？你是怎樣測定合金流動性的？2．為什么澆鑄溫度會影響液態(tài)金屬的充型能力？3.砂型夯實的松緊程度對充型能力有什么影響？為什么？實驗五液態(tài)金屬成形中的結(jié)晶裂紋傾向試驗一、試驗原理結(jié)晶裂紋是液態(tài)金屬成形過程中的主要缺陷之一。本試驗參照壓板對接（FISCO）焊接裂紋試驗方法，通過人為地改變焊接冶金因素或焊件拘束程度，對不同情況下的液態(tài)金屬成形中的結(jié)晶裂紋敏感性進行了實驗比較。二、試驗?zāi)康?.了解結(jié)晶裂紋的形成機理及宏觀特征；2.了解結(jié)晶裂紋敏感性的影響因素；3.掌握一種結(jié)晶裂

8、紋傾向試驗方法。圖1FISCO試驗裝置簡圖1—C型拘束框架；2—試件；3—緊固螺栓；4—齒形底座；5—定位塞片；6—調(diào)整板三、試驗裝置及材料1.直流弧焊機ZX5-4001臺2.FISCO試驗裝置（如圖1所示）1套3.φ4直徑J422、J427和J427-FeS（自制）焊條各4