材料成型原理及工艺实验指导书-大作业

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1、《材料成型原理及工艺》实验指导书姓名班级学号南京农业大学工学院机械工程系材料成型及控制工程教研室2006年11月目录实验一铸造合金流动性测定1实验二铸造合金热裂倾向测定4实验三焊接缺陷分析6实验四铸造合金收缩率的测定12实验五铸造残余应力测定15实验一铸造合金流动性测定一、实验目的1．了解铸造合金流动性的测定原理、方法及过程。2．理解影响合金流动性的各种因素。二、合金流动性测定原理流动性是铸造合金最主要的铸造性能之一，其影响因素众多：如金属及合金自身的特性、出炉温度、浇注温度、铸型的种类、铸件结构复杂程度、浇注系统设计等，为使其具有可比性，实际中常浇注流动性试样，并按浇出的试样尺

2、寸评价流动性的好坏。图1.1同心三螺旋线测定法试样流动性试样按照试样的形状可分为：螺旋试样，U试样，棒状试样，楔型试样，球型试样等；按照铸型材料来分有：砂型和金属型。螺旋试样法应用比较普遍，其特点是接近生产条件，操作简便，测量的数值明显。螺旋试样的基本组成包括：外浇道，直浇道，内浇道和使合金液沿水平方向流动的具有倒梯形断面的螺旋线形沟槽。合金的流动性是以其充满螺旋形测量沟槽的长度（cm）来确定的。图1.1为同心三螺旋线测定法试样形状和尺寸。此法为标准法。同心三螺旋线的合金流动长度的平均值来测定合金的流动性，从而提高了测量的精度。也可以采用不同心的三螺旋线试样测定，图1.182为不

3、同心三螺旋线测定法试样形状和尺寸，其截面为倒梯形，长度为1500mm，每隔50mm试样模型上有一凸点（便于读数）。分别测量三螺旋线长度取其平均值来测定合金的流动性。图1.2不同心三螺旋线试样示意图1堤坝式浇口杯2上砂箱3下砂箱4全压井5螺旋形试样a缓冲池b直浇口c溢流池d浇口井三、实验仪器设备及材料1．合金熔炼：100kW中频感应电炉一台（套），容量为10kg的坩埚、容量为10kg手端包；或电阻炉一台，Al2O3坩埚一个，热电偶、防护用品等。2．混砂用：SHN型碾轮式混砂机（容量0.1M3）石英砂、膨润土、铸造用煤粉。3．造型制芯用：铸件模样螺旋型流动试样模样，浇注系统模样，冒口

4、模样，砂箱，模板，芯盒，造型工具。四、实验步骤181．用碾砂机混制好型砂、造型、合箱；2．熔炼铸造合金至预定温度、经必要的炉前处理；3．浇注前浇口塞堵住直浇口；4．当浇品杯达到指定温度时拔出浇口塞、让合金液充填砂型，同时记录浇注温度；5．当合金完全凝固并冷却到试样发黑时打箱，测量螺旋线长度。五、实验报告要求1．简述合金流动性的原理及方法。2．将测量与计算数据以表格列出。3．分析影响合金流动性的因素。4．写出实验的体会与疑问。18实验二铸造合金热裂倾向测定一、实验目的1．测定铝合金出现热裂时收缩阻力和温度范围。2．熟悉测定热裂倾向的方法。3．加深对热裂机理的认识。二、实验原理热裂是

5、合金在凝固末期的高温下形成的裂纹。因为合金的线收缩是在完全凝固之前便已开始，此时固态合金已形成完整的骨架，但晶粒之间还有少量液体，故强度、塑性期甚低。若机械应力超过了该温度下合金的强度，便发生热烈。其形状特征是缝隙宽、形状曲折、缝内呈氧化色。其主要影响因素如下：1．合金性质合金的结晶温度范围愈宽，液、固两相区的绝对收缩量愈大，合金的热裂倾向也就愈大。灰铸铁的球墨铸铁的热裂倾向小，铸钢、铸铝、可锻铸铁的热倾向大。此外，钢铁中含硫愈高，热裂倾向也愈大。2．铸型阻力铸型的退让性愈好，机械应力愈小，热裂倾向就愈小。铸型的退让性与型砂、型芯砂粘结剂的种类密切相。如采用有机粘结剂（如植物油合

6、成树脂等）配制的型砂芯砂，因高温强度低，退让性较粘土砂好。三、主要仪器及材料热裂倾向测定仪1台X—Y函数记录仪1台晶体管直流稳压电源1套坩埚电阻炉1台浇注工具1套镍铬—镍硅热电偶1套四、实验内容18测定铝铜合金在同一工艺条件下出现热裂时的收缩阻力及温度，热裂倾向测定仪如图2.1所示。图2.1热裂倾向测定仪示意图1-机座2-金属型3-热电偶4-测杆5-拉压力传感器五、实验方法与步骤1．熔化合金过热到800℃保温，金属型底部用潮模砂造型。1．金属型置于热裂仪机座上，连好传感器，固定金属型，将热电偶插入铸型。2．接通电路。调整记录仪表，温度用红笔记录，量程50mV，阻力用蓝笔记录，量程

7、5mV，记录速度3600mm/h。3．自铸型中间浇入金属液。4．注意观察试样热节处裂纹的出现及记录仪记录曲线走向和温度。5．记录实验数据，填写实验报告。6．六、实验注意事项1．自铸型中间浇入金属液时，注意不要溢出。2．裂纹出现后应立即将测杆与传感器断开，以免过载。七、实验报告要求1.简述实验原理及过程。2.整理实验数据，形成实验报告。18实验三焊接缺陷分析一、实验目的1．认识焊接气孔和裂纹常见缺陷的基本特征及产生原因。2．学会焊接气孔和裂纹的检测方法。二、实验原理1．气孔和裂纹缺