工程材料液态成型实验指导书(doc 10页)

实验型砂性能试验一、实验目的：1、了解铸造用粘土湿型砂的基木性能，增加对粘土湿型砂及其基木要求的感性认识，2、熟悉和掌握粘土湿型砂主要性能的测定原理和测试方法。

3、熟悉和了解湿型砂性能测试的仪器、装置及其使用方法。

二、实验内容：1、紧实率的测定2、透气率的测定3、湿压强度的测定4、破碎指数的测定三、实验用仪器、设备：1、型砂混合料的制备：试验用辗轮式混砂机2、标准工艺试样的制备：锤击式制样机3、透气率的测定：透气性测定仪（直读式或水柱式）4、湿压强度的测定；液压或数显式万能强度试验机5、破碎指数的测定：破碎指数测定仪四、试验方法：1.标准工艺试样的制作工艺试样的配方见下表将砂子、粘土放入试验用的碾轮式混砂机中，干混2分钟，然后加水湿混8分钟，将混好的混合料盛于带盖的容器中或扎紧的塑料袋内，放置10分钟后进行试验。

但应该注意的是，配好的混合料到进行试验之间相隔的时间不超过1小时。

型砂试样规格标准工艺试样是在锤击式冲样器上制作的。

重锤重6. 35±0. 1公斤，重锤下落高度0. 0508米，冲击3次，作用于试样上的功为6. 35X0. 05.8X3=1公斤诛。

（1）园柱形试样的制作称取试样砂150~190克（一般根据经验，以便控制冲制好的试样的高度），倒入试样筒中。

抬起冲头，将试样筒连同底座一起放在冲头下。

让冲头下落3次，冲成试样。

利用仪器上的标准刻线，检查试样高度，并通过调整试料重量以保证制好的试样高度符合要求。

2. 紧实率的测定使型砂通过3毫米筛孔的筛子，落入试样筒屮， 刮平试样筒顶面，用冲样器冲击三次，测量紧实距 离（B ）,按下式计算紧实率。

A-R紧实率二一 xlOO%A3. 透气率的测定（1）标准方法通过试样的气体量与气体的压力、试样的截面积、气体通过的吋间成正比, 与试样的高度成反比，可用下式表达为:FP T VH V =—— K =—— H FP T式屮V ——通过试样的空气体积，该法利用的是2000厘米彳的室温空气;H ——试样高度，5厘米；F ——试样截而积，19.6厘米\P ——试样前面气体的压力，（厘米水柱或克/厘米J ；T ——空气通过试样的时间，（分人K ——系数，即所求的透气率。

开放实验指导书大纲实验名称: 工程材料液态成型引言什么是液态成型金属的液态成型常称为铸造，铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。

图-1 铸造示意图一、实验目的1．了解铸造的概念及基本原理；2．了解并掌握铸造的基本工艺及其主要的工艺参数；3．了解并掌握铸造过程中金属从液态到固态转变过程中影响金属性能和铸件质量的一些基本因素；4．了解金属收缩的基本规律，以及常见铸造缺陷缩的形成机理，及其影响因素。

二、实验原理1.铸造的定义铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。

铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一.铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。

铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。

2.铸造的分类铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。

②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。

2.1 普通砂型铸造以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。

钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。

由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。

《材料成形原理》（上）实验指导书实验一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；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。

（建筑工程管理）工程材料及材料成型实验指导书工程材料及材料成型实验指导书青岛大学机械基础实验教学中心实验壹铁碳合金平衡组织观察壹、实验目的1、进壹步掌握不同成分铁碳合金于平衡状态下的显微组织。

2、进壹步掌握Fe-Fe3C相图于铁碳合金组织分析中的作用3、掌握铁碳合金成分和组织变化的关系和规律，能够根据显微组织的特征估算亚共析钢中碳的质量分数。

4、熟悉金相显微镜的结构和使用。

二、实验原理铁碳合金的平衡组织是指铁碳合金于极其缓慢的冷却条件下所得到的组织，即Fe-Fe3C相图所对应的组织。

实际生产中，要想得到壹种完全的平衡组织是不可能的，退火条件下得到的组织比较接近于平衡组织。

因此我们能够借助退火组织来观察和分析铁碳合金的平衡组织。

根据Fe-Fe3C相图，我们把铁碳合金相图分为工业纯铁、亚共析钢、共析钢、过共析钢、亚共晶白口铁、共晶白口铁、过共晶白口铁1、工业纯铁工业纯铁是ωc<0.0218%的铁碳合金，于室温下的组织为铁素体组织，铁素体呈多角形块状，晶界为黑色条状，有时能够见出于晶界处少量分布的三次渗碳体。

2、亚共析钢亚共析碳钢的质量分数为0.0218%<ωc<0.77%，室温下的组织由铁素体和珠光体组成。

经经硝酸酒精溶液浸蚀后于显微镜下观察，铁素体呈白色多边形块状，珠光体于放大倍数较低时呈暗黑色。

随着碳的质量分数的增加，铁素体量逐渐减少，珠光体量逐渐增加，铁素体的形态逐渐由块状变为碎块状或网状。

3、共析钢共析钢是ωc＝0.77%的铁碳合金，室温组织为单壹的珠光体。

显微镜下每个珠光体晶粒中渗碳体和铁素体片层的方向、大小、宽窄均不壹样，这是因为每个珠光体晶粒的位向不同，其截割截面不壹致导致的结果。

4、过共析钢过共析钢质量分数0.77%<ωc<2.11%，室温组织由珠光体和二次渗碳体组成。

经硝酸酒精溶液浸蚀后珠光体呈暗黑色，二次渗碳体呈白色网状分布于珠光体周围。

用碱性苦味酸纳溶液浸蚀后珠光体呈灰白色，二次渗碳体呈黑色网状。

工程材料及材料成型实验指导书工程材料及材料成型实验指导书一、实验背景在工程领域中，材料是最为重要的基础之一。

材料的性质和成型方式决定了制造出来的产品的性能和质量。

为了深入理解工程材料的性质和成型方式，我们需要了解它们的实验，从而更好地掌握相关知识。

二、实验目的1、了解工程材料的基本性质和特点；2、通过材料成型实验学习材料加工技术，深入了解材料成型的原理；3、掌握常见的材料分析和测试方法；4、提高操作实验技能，加强实验数据处理及实验报告的撰写能力。

三、实验设备1、恒温水浴，用于热胀冷缩实验；2、磨床和车床，用于机械加工实验；3、万能试验机，用于力学性能测试实验；4、光学显微镜，用于金相组织分析实验；5、红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器，用于材料性质分析实验。

四、实验内容1、材料性质实验：包括密度、硬度、熔点、导电性、导热性等基本性质的测试。

2、热胀冷缩实验：观察不同材料在温度变化下的变化情况，了解其线膨胀系数的关系。

3、拉伸实验：在万能试验机上对材料进行拉伸试验，得到其力学性能参数，如强度、伸长率、断面收缩率等。

4、压缩实验：在万能试验机上对材料进行压缩试验，得到其力学性能参数，如压缩强度、比压缩强度等。

5、机械加工实验：使用车床和磨床对金属材料进行机械加工加工并观察加工后材料的组织结构变化。

6、金相组织分析实验：使用光学显微镜对不同材料进行金相分析，了解不同材料的组织构成。

7、材料成型实验：通过模具加工和热处理等方式对材料进行成型实验，了解不同材料成型过程的影响因素。

8、材料性质分析实验：使用红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器对材料进行成分分析和性质分析。

五、实验安全注意事项1、操作前应认真阅读相关实验指导书，了解实验流程、仪器使用方法和注意事项；2、实验室内应做好防护措施，穿戴好规定的实验服装；3、实验过程中要注意仪器设备的安全使用，避免造成损伤；4、化学试剂和有毒物质应按要求妥善储存和处理，严格遵守实验室规章制度。

《工程材料及成型工艺》实验指导书二零一零年九月实验须知1. 实验前应仔细阅读实验指导书和有关教材，认真做好预习。

教师发现无充分准备者，可停止其进行实验。

2. 学生应准时进入实验室，在教师讲解实验内容之前不得擅自操作实验仪器等。

各项实验内容应有始有终独立完成。

3. 实验过程保持严肃、安静、整洁、遵守操作规程、注意安全、例行节约。

若发现故障，应立即报告教师酌情处理，不要擅自拆修。

4. 实验用的一切物品（如试样、图片、试剂和工具等）不准带出实验室。

5. 实验完毕将仪器物品收拾整齐，恢复原状并作好室内外卫生工作。

6. 每次实验后须完成书面实验报告，于下次实验前交给老师，实验报告成绩作为课程考核总评成绩的一部分。

7. 实验报告统一用报告纸撰写，字迹清楚。

8. 进入实验室应遵守实验室的一切规章制度。

实验一 硬度计的结构原理及使用方法一、实验目的1、了解布氏硬度计、洛氏硬度计及维氏硬度计的基本原理及其结构；2、熟悉并掌握洛氏硬度计的使用方法； 二、实验原理概述金属材料的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。

硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。

由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同；因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性，微量塑变抗力，形变强化能力以及大量形变抗力。

由于硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其它机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。

硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。

(一)、布氏硬度1、基本原理及结构根据 GB231-84规定，布氏硬度试验法是用直径为D 的淬火钢球（或硬质合金球），以相应的试验力F 压入被测材料的表面，保持规定的时间后，卸掉试验力，用读数显微镜测出材料表面的压痕直径d 。

计算压痕单位面积上所受的力，即为被测金属的布氏硬度值HBS （或HBW ）。

安徽工程大学实验指导书系部机械与汽车工程学院课程名称材料成型原理实验班级学生姓名学生学号指导教师二零年月目录实验一材料流动性测定 (2)实验二材料热应力测定 (3)实验三液态成型综合性实验 (5)附图 (8)附录实验报告格式和内容 (10)实验一材料流动性测定1、实验目的掌握材料流动性的测定方法和原理，了解影响材料流动性的主要因素。

2、实验装置及实验材料2.1 实验装置1）液态成形综合试验装置，见附图1所示。

2）熔化电炉一台、熔化锅和温度计（0—100℃）各一个。

2.2 实验材料切片石蜡，溶点53—57℃（上海标本模型厂）配成熔点为50℃的共晶蜡料（成分为75%的石蜡和25%的硬脂酸）。

3、实验步骤及测定项目1）正确使用平板模造型方法。

2）测定共晶蜡料的温度，待温度合格后进行浇注。

3）凝固冷却至室温后，开启模具盖，测量共晶蜡料流动线长度。

4）清理完毕。

4、实验数据记录5、思考题（1）根据实验结果分析浇注温度对材料充型能力的影响。

（2）简述材料流动性的影响因素及材料流动性对铸件质量的影响。

（3）实际生产中提高材料充型能力的方法主要有哪些？实验二材料热应力测定1、实验目的1）学会用应力框测定残留应力的方法。

2）分析各工艺参数对铸件残留应力的影响。

2、实验装置及实验材料2.1 实验装置1）液态成形综合试验装置，见附图1所示。

2）熔化电炉一台、熔化锅、游标卡尺和温度计（0—100℃）各一个。

2.2 实验材料切片石蜡，溶点53—57℃（上海标本模型厂）配成熔点为50℃的共晶蜡料（成分为75%的石蜡和25%的硬脂酸）。

3、实验步骤及测定内容1）将应力框模具安装到位。

2）熔化石蜡并浇注。

3）等应力框凝固冷却后打箱、清理、锯去浇口。

4）用游标卡尺量出两凸台端面的距离L0（见图1）。

5）将应力框固定，用手锯在凸台的中央处锯断，并注意锯断过程中有何现象。

6）再用游标卡尺量出两凸台端面的距离L1（见图2）。

图1 应力框式样图2 断裂后凸台两间距4、实验记录及应力计算材料名称浇注温度（℃）试框长度L（mm ）试框粗杆凸台两端距离（mm ）截面积（mm2）残留拉应力α（MPa）锯断前L0锯断后L1粗杆A1细杆A2共晶蜡料80粗杆中的残留拉应力α的计算公式如下：5、思考题(1) 如图3说明铸造热应力产生的原因及其在铸件中的分布特点。

工程材料成形技术基础实验指导书包军杜丽娟主编邢忠文主审哈尔滨工业大学金工教研室前言本实验教材是配合《工程材料成形技术基础》课程教学基本要求而编写，在编写过程中，结合目前教学改革的基本指导思想和原则，根据机械类专业的实际需要，对传统的实验内容进行了修改，删除陈旧的、过时的和现代制造中已较少使用的操作方法和工艺，引进和增加现代材料成形技术、成形工艺自动化、非金属材料成形等内容。

本教材由哈尔滨工业大学金工教研室包军、杜丽娟主编，邢忠文教授主审。

由于作者水平和经验所限，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者批评指正。

编者2003.9目录实验一压铸成形实验 (4)实验二注塑成形实验 (6)实验一压铸成形实验一．实验目的1．掌握压力铸造的原理，了解压力铸造的特点及应用。

2．了解压铸机的结构，掌握压铸机的工作过程。

二．实验原理1．压力铸造的原理、特点及应用压力铸造简称压铸，是通过压铸机将熔融金属以高速压入金属铸型，并使金属在压力下快速凝固的铸造方法。

常用压力为5～150MPa，充型速度为0.5～50m/s, 充型时间为0.01～0.2S。

压力铸造的特点：压铸的生产效率极高、最高可达每小时压铸500件，铸件精度和表面质量均比其他铸造方法高，铸件力学性能高，可铸出形状复杂的薄壁件，便于铸出镶嵌件。

但是压铸工艺也存在不足：压铸设备投资高，压铸模制造复杂、周期长、费用高，一般不宜用于小批量生产。

普通压铸法压铸的铸件易产生气孔，不能进行热处理。

压铸某些内凹件、高熔点合金铸件还比较困难。

目前压铸工艺主要用于大批量生产的低熔点有色金属铸件，其中铝合金占总量的30%～60%。

其次为锌合金及铜合金。

汽车、拖拉机制造业应用压铸件最多，在仪表、电器和农业、国防、计算机、医疗等机器制造业也广泛应用。

压铸生产的零件主要有发动机气缸体、气缸盖、变速箱体、发动机罩、仪表和照像机壳体、支架、管接头及齿轮等。

2．压铸机及压铸工艺过程压铸机可分为热压室式和冷压室式两大类。

《材料成形技术基础》《工程材料成形技术》课程编号： 02211320、02211720课程名称：材料成形技术基础、工程材料成形技术实验一 金属液充型能力及流动性测定实验一、实验目的1、 了解合金的化学成分和浇注温度对金属液充型能力和流动性的影响。

2、 熟悉采用螺旋型试样测定铸造金属液的流动性和评定其充型能力的方法二、实验的主要内容利用电阻坩埚炉熔化合金；使用螺旋型试样模样造型；完成浇注；冷凝后得到试样。

通过测量试样长度得到试样不同条件下的流动性和充型能力。

三、实验设备和工具电阻坩埚炉（5KW ）、螺旋型试样模样（见图一）、热电偶测温仪、型砂、砂箱、造型工具、浇注工具等。

四、实验原理充型能力是金属液充满铸型型腔、获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。

充型能力主要取决于液态金属的流动性，同时又受相关工艺因素的影响。

金属液的流动性是金属液本身的流动能力，用在规定铸造工艺条件下流动性试样的长度来衡量。

流动性与金属的成分、杂质含量及物理性能等有关。

影响金属液充型能力的工艺因素主要有浇注温度、充型压力等。

提高浇注温度或充型压力，均有利于提高充型能力。

五、实验方法和步骤1、合金的熔化、保温方案一：将某一成分的铝硅合金在坩埚炉中，加热熔化并过热到一定的温度保温。

方案二：将同一成分的铝硅合金（适量）分别置于两个坩埚炉中，加热熔化并过热到不同的温度保温。

2、造型方案一：采用同一个螺旋型试样模样分别制作两个直浇道高度不同的砂型。

方案二：采用同一个螺旋型试样模样分别制作两个直浇道高度相同的砂型。

3、浇注方案一：将熔化并保温的铝硅合金液分别浇注到两个直浇道高度不同的砂型中。

方案二：将两个坩埚炉中加热熔化并保温的铝硅合金液分别浇注到两个直浇道高度相同 的砂型中。

4、开型、落砂 待试样凝固后即可开型并落砂。

实验指导书5、测定流动性分别测出不同试样螺旋型部分的长度（50mm、凸点数）6、填写实验记录，并整理好工具、砂箱，清扫造型场地。