材料成型原实验指导书.doc

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1、兰州理工大学材料科学与工程学院《材料成型原理》实验指导书（铸造、焊接、金压）2006．3．15实验一铸造合金流动性的测定一、概述液态合金充填铸型型腔获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态合金的充型能力。它受合金性质、铸型性质、浇注条件和铸件结构四方面因素的影响。流动性是指液态合金本身充填铸型的能力。流动性好的合金，出于其充型能力强，因而容易充满型腔，有利于获得形状完整、轮廓清晰的铸件。流动性差的合金，充型能力就差，容易使铸件产生浇不足、冷隔等铸造缺陷。因此，流动性是铸造合金重要的铸造性能之一。二、测试方法流动性测试是将液态合金浇入专门

2、设计的流动性试样沟道（型腔）中，以其停止流动时获得的长度作为流动性指标：也可以用试样尖端或织薄部分被充填的程度作为流动性指标。后者旨在研究液态合金充填型腔细薄部分及棱兔的能力。由于流动性的测定是在特定的铸型条件、浇注条件和试样沟道中进行的，所以，测定时必须稳定上述条件，才一能保证测试结果有较好的再现性和精确度。铸造合金种类繁多（铸铁、铸钢、有色合金、高温合金等等），各种合金的物理及热物理性质千差万别；所研究问题的侧重点又不尽相同。因此，流动性试样的类型很多，其中，绝大多数采用重力浇注方法，个别采用真空吸铸；沟道大多做成直棒形或弯曲成一定形

3、状（如螺旋线形）。试样铸型大多为砂型和金属型，偶尔采用石墨型。下面介绍几种常用或结构特殊的流动性试样。1、螺旋线形螺旋线形应用最为广泛，目前已被建议为标准方法。螺旋线形流动性试样见图:5-4。螺旋线形试样以采用阿基米德螺旋线和渐开线为多见。按内浇口位置又可分为内流式与外流式，内流式结构简单，造型万使，坦由子流道袖辜运新增人，局韶祖力损失随流程的增大而增大，再加上沿捏沮力损失，将使液态合金的流动条件的变化较大。外流式的结构较复杂，但局部蛆力损失渐趋减少。沿程阻力损失逐渐增大，结果，流动“件“变化较小，测定结果的精确度较高。由于铸型和浇注条件

4、在每次测试由很难保持一致，特别是浇注时压头（浇注速度、流量等）的波动对测试结果的影响很大。因此，采用这种试样取得满意结果的关键，在于稳定金属压头。目前，主要采取改进浇注系统结构，使浇注时金属压头尽可能稳定的措施来提高测试的精确度。图1一1螺旋线形流动性试样2、真空吸铸流动性述祥（水平式）水平真空吸铸式流动性测试装置见图1-2.图1-2水平真空吸铸装置示意图l.埔锅2.电炉3.耐热玻瑞4.真空室5.艾空计6.气压控制器7.抽气口这种测试方法的优点是铸型条件和液态合金的充型压头稳定一真空度可随液态合金的密度不同而改变，能使各种合金在相同压头下

5、充填铸型万提高了测定结果的再现性，还可以观察充填过程，记录流动长度与时间的关系侄是这种测定装置比较复杂。3、花盘形流动性试样试样流道截面积的选择，对流动性测量敏感性的影响很大；截面过小，浇注温度影响流动性的敏感性变差；而截面过大，液态合金的表面张力及氧化膜影响流动性的敏感性变差。花盘形流动性试样可同时浇注若干根粗细不等的沟道，排除了试样截面大小上选择的困难，又可反映充填细薄铸件的能力。图1-3花盘形流动性试样1.直浇道2、3.内浇道4.充型能力的测定沟道5.流动性的测定沟道图1-3为花盘形流动性试样，其申0号沟道具有和普通螺旋试样相同的断

6、面和长度，用于测定合金熔液的流动性。1号至10号沟道的长度相同，但截面积依次递减10％，并在每根沟道上做出等分的10个凸点，其中充满的根数为基数，次一根充到的点数为小数点后的数，这一数值表示了充型能力。例如前5根充满，第6根充到8点处，则充型能力为5.8级。花盘形试样的特点是结构紧凑，辐射状的排列可以保证充型条件相近。但花盘形试样存在同螺旋试样相似的缺点4、立柱形流动性试样立柱形流动性试样实际上反映了液态合金的充型能力。图1-4a是浇柱立柱形试样的铸造型。a)铸型b)直径倒数值的计算图1-4立柱形试样在直径相等且相切的两个匾柱形立柱间形成

7、一个棱边尖角，液态合金因毛细管作用而充入其间，只要测出浇成试样倒锥体尖端的直径，就可以用此直径的倒数表示充型能力。如图5-7t，此直径d可按下式计算式中:R为圆柱形立柱的半径；X为试样两尖端间距离之半。上式是在液态合金殉浸润楚为1800时的计算式，文献泣8三表明，浸润角小千此值时，对测试结果的影响不大。所以，当圆柱形立柱的尺寸选定时，只要测定试样两失端间的距离2x,就不难通过上式计算充型能力F这种试样的充型能力与压头h,液态合金的密度P、表面张力σ间的关系是式中，g为重为加速度。圆柱形试样的忧点是直观，测量方便，且给出整个液柱高度范围下的

8、许多测量值它既可测定纯液态合金性质对充型能力的影响，又可说定凝固特性对充型能力的影响。三、主要影响因素及其控制影响液态合金流动性的因素很多，其中主妻有合金成分，浇注腻度、铸型条阵和压失等一般说