材料成形原理(铸2014).docVIP

PAGE  PAGE - 6 - 材料成形原理（铸） 实验指导书 河南科技大学材料科学与工程学院 材料加工中心实验室 学 生 实 验 守 则 1．实验前，必须仔细预习实习指导书，熟悉实验目的、原理方法和要求。 2、到实验室来必须严格遵守实验室的制度和纪律；遵守各项操作规程。 3实验时，应集中注意力，认真做好实验。注意培养自己实事求是的科学态度，如实纪录实验数据。 4、必须尊重指导老师的指导，注意人身安全。爱护仪器设备。如发生事故。应立即向指导老师报告。 5、爱护公共财物，除本实验所用的仪器设备外，不得任意动用其它设备。 6、实验完毕时，必须将实验现场及实验仪器设备整理干净。恢复原状，以便于下回次实验时使用，实验记录发送指导老师检查签字后，方可离开实验室。 7、根据实验目的和要求，仔细认真地分析整理实验数据，做好实验报告，并在下次实验前交给指导老师。 实验一 铸件温度场和铸件凝固动态曲线的测定 一、实验目的 l、掌握铸件温度场的测定方法，了解铸型性质对铸件温度场的影响。 2．掌握铸件凝固动态曲线的绘制方法，研究合金的结晶温度范围和温度梯度对铸件断面凝固方式的影响。 二、实验原理 所谓温度场是指铸件断面上某时刻的温度分布情况，它是以温度作为纵坐标，将同一时刻，不同位置的各点所测的温度沿铸件断面标注在相应的位置上连成曲线而获得的。 铸件温度场测定装置如图2-1所示。它是将一组热电偶的热端固定在型腔中不同位置，利用多点记录作为温度测量和记录装置，即可记录自金属液浇注型腔起至任意时刻铸件断面上各测温点的温度—时间曲线，根据该曲线可绘制出铸件断面上不同时刻的温度场和铸件的凝固动态曲线。 1 2 3 4 1.多点记录仪 2.热电偶3.铸型 4.浇注系统 图2-1 铸件温度场测定方法示意图 影响铸件温度场的因素较多：金属的导温系数，结晶潜热，金属的凝固温度，铸型的蓄热系数，铸型温度，浇注条件等都是影响温度场的因素。铸件的凝固是依靠铸型吸热而进行的。因此铸件表面温度比中心部位的温度低。???属的导温系数大，铸件内部温度的均匀化能力就强，温度梯度就小，断面上温度分布曲线就较平坦。反之，温度分布曲线就比较陡。结晶潜热大的合金，温度场较平坦，因为金属的结晶潜热大，热量向铸型传热的时间就长，铸型内表面被加热的温度也越高，因此铸件断面的温度梯度减小，冷却速度下降。金属的凝固温度越高，铸件断面上的温度场愈较峻陡，因为金属的凝固温度高，铸件表面和铸型内表面的温度也高，铸型内外表面温差就大，且铸型的导热系数随温度升高而升高。导致铸件断面的温度场有较大的梯度。铸型的散热系数大者，铸件的温度场较陡，因铸件的凝固是靠铸型吸热而进行的，铸型的蓄热系数越大，对铸件的激冷能力越强。如金属型比砂型的激冷能力强，则金属型铸件断面的温度梯度比砂型铸件断面上的大。铸型温度高，冷却能力小，铸件断面上的温度梯度小，铸件的温度场平坦。浇注温度高，铸件的温度场平坦，因为浇注温度愈高，对铸型的加热作用越强，凝固时铸件与铸型的温差愈小，铸件断面上的温度梯度愈小。 铸件在凝固过程中，除纯金属和共晶成份合金外断面上一般都存在三个区域，即，固相区、凝固区、液相区。铸件质量的好坏与凝固区有关密切的关系。凝固区域是凝固过程中，液固共存的区域。它的宽度由铸件断面上的温度场决定，温度场陡，就说明铸件断面上的温度梯度大，则合金的凝固区域变窄，反之合金的凝固区域变宽。 在铸件断面温度梯度相近的情况下，凝固区域的宽度则取决于合金的结晶温度范围。结晶温度范围宽的合金，凝固区域就宽，反之凝固区域就窄。 三、实验材料、仪表及设备 1、材料：粘土砂、铝一铜合金 2、仪表及设备：中频感应炉，多点记录仪，镍铬-镍硅热电偶，模型，浇包、造型工具。 四、实验内容及过程 1、用直径为250毫米的圆柱形试样造型，待浇。 2、测前准备：将热电偶按图2-2插入造好的型腔中，然后将热电偶依次与多点记录仪连接。 3、仪表操作程序： a、接通电源 b、将测量开关接通用调零电位器将记录笔调至零点，然后用酒精灯加热热电偶端部检查热电偶是否接反。 c、将走纸变速，选至所需要的走纸量程。 4、用测量仪表测量金属浇注温度（510℃），然后将金属液快速浇满型腔。 5、待铸件温度降至合金的固相线温度以下测定结束，切断仪表电源，取下记录纸。 φ160 1 3 5 6 4 2 30 30 30 30 30 280 100 图2-2 热电偶安装位置示意图 五、、实验数据的记录、分析及讨论 1、???据所测得温度—时间曲线，绘制铸件断面的温度场和凝固动态曲线。 2、分析讨论砂型、金属型铸件的温度场和凝固动态曲线。 3、分析讨论纯铝和铝－铜合金的温度场和凝固动态曲线。 a.铸件断面的温度－时间曲线 b.4分钟时的温度场 c.凝固动态曲线 d