《材料成型理论》实验指导书(2)

《材料成型理论》模块实验指导书

模块编号：M064017 模块名称：材料成型理论 实验学时：8学时

实验总体状况： 序号 01 02 03 实验名称 液态成型工艺 压缩法测定真实应力应变曲线 圆环镦粗法测得摩擦系数 实验时数 3 3 2 实验类别 综合 综合 综合 每组人数 3~5 3~5 3~5

实验一 液态成型工艺

一、 实验目的

1、 了解液态成型工艺过程 2、 掌握液态成型的加工方法

3、 熟悉合金流动性的概念，掌握合金流动性的测定方法 4、 了解影响合金流动性及充型能力的因素

二、 实验原理

液态成型工艺有铸造、液态模锻等多种方法。其中历史最悠久，应用最广泛的是铸造。它是将液态金属浇注到铸型内凝固成型的工艺方法。 铸造特点：

1. 不受零件大小、形状、材料的限制。 2. 原材料来源广，生产成本低。

3. 生产过程较复杂，易出现废品，不适单件小批量生产。

获得合金铸件的重要指标：液态合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰的复杂铸件的能力。若充型能力不足，将使铸件产生浇不足或冷隔等缺陷。 影响充型能力的因素 一）、合金的流动性

合金的流动性是合金铸造过程中的一种工艺性能。流动性越好充型能力越强则越有利获得轮廓清晰薄壁的铸件（对薄壁、大型复杂尤为重要），否则易出现浇不足、冷隔等缺陷。

常见铸造合金中灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铝合金次之，铸钢最差。影响合金流动性的主要因素：

1. 化学成分：共晶合金流动性好，恒温下逐层凝固使结晶面光滑，合金的T溶低，过热

度高。

2. 浇注条件：浇注温度：T浇越高，合金粘度越低，过热度越高，合金保持液态的时间

越长，充型能力提高。但T浇过高，铸件晶粒易出现缩孔、气孔、粘砂之类的缺陷。对薄壁复杂铸件或流动性较差的合金可适当提高浇注温度。 3. 浇注压力：增大浇注压力显然可改善合金的充型能力。

二）、铸型充填条件

1．铸型导热能力：相同条件下，金属型和砂型铸造同一零件时，金属型浇不足。 金属型导热能力强，容易降低合金的温度，导致其充型能力差。而砂型的导热能力较

弱，充型能力较强。

2. 铸型的阻力：相同条件下，砂型与金属型铸造（铸型加热到200℃）

金属铸型气体不能排除反压力增大，将导致金属液填充铸型的能力下降。

三、 实验材料

实验材料为熔点分别为50℃的共晶蜡料（成分为25%的石蜡和75%的硬脂酸）和60℃的亚共晶蜡料（成分为75%的石蜡和25%的硬脂酸）。

四、 实验仪器和设备

1. 低温、中温加热炉各一台 2. 液态成形实验装置 一台

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3. 各种实验用模具若干套 4. 合金流动性测试仪

五、 实验内容

1. 材料的流动性实验

1） 实验过程

选择平板模，在重力充型的条件下，分别将共晶蜡料和亚共晶蜡料加热到60℃和70℃后，浇入浇口杯中。待冷却至20℃时，从模中取出蜡样，观察外观截面的质量，并完成下表1-1：

表1-1 液态性质对成形性的影响 蜡料 共晶蜡料 亚共晶蜡料

收缩大小与特征 外观质量 平均流动度 六、 实验报告内容

介绍液态成形原理，根据实验结果，分析成形性的影响因素。

七、 实验考核方式与评分办法

要求学生在实验前要预习实验指导书有关内容，在实验中做到原理清楚，方法正确，数据准确，实验完成后由学生将实验数据填入实验报告书，符合实验的教学要求且得到指导教师肯定以后，学生始可离开实验室；

实验后认真完成实验报告，要求报告内容丰富，数据处理客观、真实，结论正确。

指导教师对每个实验报告进行批改、评分。 实验预习20%、实验过程40%、实验报告40%

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实验二 压缩法测定真实应力应变曲线

一、实验目的

掌握建立真实应力应变曲线的常用实验方法，并通过这类实验学会测定金属材料的强度指标和塑性指标，深入了解各变形阶段的变形特征。

二、实验原理

熟悉下述常用的测定真实应力应变曲线的方法： 压缩试验方法：

可以绘制很大应变范围的真实应力应变曲线。

对充分润滑的圆柱体试样进行压缩，使不产生明显鼓形，近似认为单轴向压缩变形。对连续记录的载荷—行程曲线进行换算，得到真实应力应变曲线。

三、试验方法和步骤

1. 试样

压缩试样的材料为工业纯铝，均匀镦粗试样两端均加工出0.2mm深的槽，尺寸为?20×24； 2. 实验设备、工具及辅助材料

设备： 300KN万能材料试验机。

工具：150mm游标卡尺、百分表及磁力表架、外卡钳、光滑垫板。

辅助材料：MoS2油膏、白漆。 3. 实验步骤

测量试样原始直径d0和高度H0，试样两端面涂MoS2油膏； 将试样放在两光滑垫板间，置于试验机上加载慢速压缩；

每次压下2mm，卸载取出试样，擦净两端面，测量变形后尺寸D1，H1然后再涂MoS2油膏进行下一次压缩；

按以上步骤重复3~5次。

注意：试件侧面若出现明显鼓形，需车去，并使D/H=1，然后再压缩。

四、实验报告内容

1.将测量出的力与变形量换算成真实应力和真实应变，连同测量数据一起列出相应的数据表格；

2.画出真实应力-应变曲线图。

五、实验考核方式与评分办法

要求学生在实验前要预习实验指导书有关内容，在实验中做到原理清楚，方法正确，数据准确，实验完成后由学生将实验数据填入实验报告书，符合实验的教学要求且得到指导教师肯定以后，学生始可离开实验室；

实验后认真完成实验报告，要求报告内容丰富，数据处理客观、真实，结论正确。

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