《材料成形原理》实验指导书2012

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1、《材料成形原理》（上）实验指导书实验一合金流动性的测定一、实验原理和目的通过测定在特定的浇注条件（浇注速度、浇注温度及浇注合金的压头）和特定的铸型条件下液态合金充型螺旋试样的长度来衡量流动性的好坏，若浇出的螺旋线越长，表示合金的流动性越好。实验目的：（1）验证合金浇铸温度与合金流动性之间的关系；（2）掌握合金流动性测定方法。二、实验内容实验用材料为ZL102（含Si13.8%共晶合金，熔化温度577℃）。采用两种不同的浇注温度在特定的铸型中分别浇注螺旋试样，研究浇注温度对流动性的影响。三、实验用仪器设备和工具1．螺旋型试模样及所用砂箱2．造型及浇注工具3．井式坩埚炉及控温仪

2、表4．插入式热电偶5．水平尺6．炉料：ZL102合金四、实验步骤1．在井式坩埚中熔化ZL102共晶合金[(10~13)%Si]，温度分别设定为730℃和650℃。2．在熔化合金的同时进行砂型造型，造好型将其水平放置，合箱要严密防止跑水，并注意不要压坏螺旋线。3．当合金的温度达到设定温度以后，加入1.5%左右的六氯乙烷（C2Cl6）除气处理。取出坩埚，用镍铬-镍铝热电偶测定两种合金的浇注温度，分别达到700℃和620℃时即可撇渣浇注。4．采用堤坝式浇注系统，以保持在一定的压头下浇注试样。浇注时，尽量保持浇口杯中液面高度不变。5．合金凝固后打箱，分别测量与记录两种浇注温度下试样

3、螺旋线的长度。注意观察砂型夯实程度对试验结果的影响。五、分析讨论1．合金流动性和充型能力有何区别？你是怎样测定合金流动性的？2．为什么浇铸温度会影响液态金属的充型能力？3.砂型夯实的松紧程度对充型能力有什么影响？为什么？实验二振动条件下结晶与铸件宏观组织的观察一、实验原理在铸件的凝固过程中，对其进行振动，可以通过以下的机制细化铸件的晶粒组织及增加等轴晶数量，首先，对正在凝固中的铸件进行振动，可以强化液态金属的对流，对正在生长着的晶体的冲刷作用，形成液相与固相间的相对运动，导致枝晶的破碎，并游离到铸件的中心位置，从而增加液相中的晶核数量，因而细化晶粒，有利于获得更多的等轴晶；

4、其次，由于振动力的作用，也促进铸件顶部形成的晶体下落，即促近结晶雨的形成，并游离到铸件的中心位置，从而增加液相中的晶核数量，因而细化晶粒；另外，振动还可以引起局部的温度起伏，有利于枝晶的熔断和增殖，从而增加液相中的晶核数量，因而细化晶粒。通过对静止条件下和振动条件下结晶的铸件凝固宏观组织的观察比较,就能够说明在其它条件相同的情况下,在凝固过程中施加振动对铸件凝固组织形态的影响.二、实验目的1.进一步认识铸件宏观组织中内部等轴晶的形成机理；2.掌握凝固条件对铸件宏观组织的影响规律，并了解控制铸件宏观组织的方法和途径。三、实验用仪器设备和工具1．井式坩埚炉及控温仪表2．浇注工具

5、3．插入式热电偶5．工频振动试验机HG-50F7．台钎、砂轮、锯子8．预磨机、抛光机9．炉料：ZL102合金10．化学药品：氢氟酸、酒精四、实验方法和步骤1．实验步骤：（1）在电组织式坩埚炉中熔化工业纯试铝，并使之过热至720℃；（2）准备一个圆柱形的树酯砂样杯，将其固定在振动台上（如图所示），振动台的振幅可在0~2mm内调整；（3）将熔化好的铝液浇入树酯砂样杯中，同时打开振动台的开关进行振动直至凝固结束；同时在静止的条件下用相同的样杯浇注一个试样，使其在静止的条件下凝固；（4）取出凝固的样品投水中使其冷却，然后将圆柱形的样品沿轴线方向从中间锯开；（4）将从锯开半个样品在预

6、磨机上磨平，并抛光；（5）在样品的抛光后表面上涂擦质量分数为5%浓度的氢氟酸，即可观察样品的宏观晶粒组织形态。2．实验记录：分别绘制动态条件下和静止条件下浇注样品的宏观组织中从表面到中心的晶体形态。五、分析讨论1．正常浇注铸件宏观组织的组成是怎样的，各部分的形成机理有哪些？2．振动条件下浇注铸件宏观组织与静态浇注铸件宏观组织有何区别？振动对铸件宏观组织的影响机理？实验三液态金属成形中的结晶裂纹倾向试验一、试验原理结晶裂纹是液态金属成形过程中的主要缺陷之一。本试验参照压板对接（FISCO）焊接裂纹试验方法，通过人为地改变焊接冶金因素或焊件拘束程度，对不同情况下的液态金属成形中

7、的结晶裂纹敏感性进行了实验比较。二、试验目的1.了解结晶裂纹的形成机理及宏观特征；2.了解结晶裂纹敏感性的影响因素；3.掌握一种结晶裂纹倾向试验方法。图1FISCO试验装置简图1—C型拘束框架；2—试件；3—紧固螺栓；4—齿形底座；5—定位塞片；6—调整板三、试验装置及材料1.直流弧焊机ZX5-4001台2.FISCO试验装置（如图1所示）1套3.φ4直径J422、J427和J427-FeS（自制）焊条各4~6根4.200×120×12mm低碳钢（或低合金钢）试板12块5.测力扳手1件四、方法及步骤1.将试件两块装