《材料加工基础》实验指导书.doc

材 料 加 工 基 础 实 验 指 导 书 刘 勇 张凌峰 编 河南科技大学材料科学与工程学院 2006. 09 学 生 实 验 守 则 1、实验前，必须仔细阅读实验指导书，熟悉实验目的、原理、方法和要求。 2、到实验室后，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，如实记录实验数据。 4、必须尊重指导教师的指导，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外，不得动用其它设备。 6、实验完毕后，必须将实验现场及仪器设备整理干净，恢复原状。在实验记录送交指导老师检查签字后，经指导老师同意，方可离开实验室。 7、试验目的和要求，认真仔细分析实验数据，完成实验报告，并在规定时间内送交指导老师批改。 目 录 实验一 粉末的制取和成形实验 2 实验二 砂型铸造及合金流动性的测定 4 实验三 压力加工实验 7 实验四 手工电弧焊实验 9 实验五 化学镀Ni-P实验 11 实验六 焊接接头组织和缺陷观察 13 实验一 粉末的制取和成形实验 一、实验目的 1、 通过实验掌握球磨法――机械研磨法制粉的方法。 2、通过成形过程，加深对粉料处理、粉末压制过程及其力的分析等知识的理解和掌握。 二、实验内容 在粉末冶金过程中，包括制粉、成形、烧结以及烧结后的处理几个步骤。 制粉方法主要有：固态金属或合金化合物由固态转变成粉末的方法，其中用得较为普遍的有还原法、机械破碎法；或由液态转变成粉末的方法，典型的如雾化法；或由气态转变成粉末的方法，如金属蒸汽冷凝法、羰基物热离解法、化学气相沉积法、气相氢还原法等。本实验采用机械破碎法中的球磨法制粉。 成形是粉末冶金工艺过程的第二道基本工序，是使金属粉末密实成具有一定形状、尺寸、孔隙度和强度的坯块的工艺过程。成形分普通模压成形和特殊成形两大类。模压成形是将金属粉末或混合料装在钢模内压制成形。 三、实验用设备及工具 1、设备及工具：球磨机、液压机、钢模板、标准筛网、天平等； 2、材料：高碳钢（或铁合金） 四、实验步骤 1、将高碳钢物料装入球磨机筒体中。一般装料量取约为筒体容积的20%或在球体的装填系数为0.4-0.5时，装料量以添满球间空隙稍掩盖住球体为好。 2、 开动球磨机以适宜转速进行粉磨； 式中，为球磨机筒体临界转速，R、D分别为球磨机筒体的半径和直径。 3、粉磨结束后，将粉末用标准筛网过筛，得到所要求的颗粒大小的粉末，制粉过程结束。 4、对粉料按要求进行成形前是一些处理，包括退火、筛分、混料、制粒、加润滑剂等。 5、将处理后的粉料称重后倒入膜具内，在液压机上按一定压力对粉末进行压制成形，得到具有规定形状、一定压坯密度的压坯。 五、实验结果分析 1、在球磨过程中，要求球磨机筒体以适宜转速运转，为什么？ 2、影响球磨的因素主要有哪些？ 3、成形过程中，为什么要求金属粉末要有一定的压坯强度？压坯强度是如何测量和计算的？ 实验二 砂型铸造及合金流动性的测定 一、实验目的 1、掌握目前在生产和科研中应用最多的、使用螺旋形试样测定合金流动性的实验方法； 2、通过对不同合金、不同浇铸温度和充型压头的流动性进行测定，来进一步巩固和理解合金流动性概念。 二、实验原理 液态合金的充型能力和流动性是两个完全不同的概念；液态合金的流动性是指合金本身的流动能力，是金属的铸造性能之一，它与合金的成分、熔点、杂质含量及物理性质有关；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、轮廓清晰的铸件的能力，它首先取决于合金本身的流动能力，同时又受铸型性质、浇注条件和铸件结构等因素的影响。 凝固潜热大者流动性好：因为在相同的散热条件下，放出的结晶潜热越多，维持液态的时间越长； 结晶范围宽的合金流动性较差：因为两相中的固相阻碍流动，特别是垂直型壁生长的颗粒状晶造成粗糙的流动摩擦面，并缩小了有效流动断面；而在恒温下结晶的合金凝固结晶时，在型腔中凝固过程中在型壁上已结晶的固体层的内表面比较光滑，液态合金在其中流动阻力小，故流动性好； 同种合金熔融的过热度愈大流动性愈好；因为在相同的散热条件下，过热度愈大，维持液态的时间愈长； 铸型材料方面，导热性好或热容量大的铸型液态合金在其中的流动性就差：因为液态合金在此铸型中，散热较快使它过早失去流动能力，如液态合金在金属型中流动能力比在砂型中差，就是由于金属型可使液态合金迅速降温，使铸件收到激冷；铸型表面光滑者，流动性好；浇筑系统和铸件结构愈复杂、壁愈薄，流动阻力愈大，流动性愈差；直浇口压头愈高则流动性愈好；因为压头高静压力大，液态合金在铸型中的流动速度就增大，在相同时间内，合金充满型腔的能力就越强。 在生产中，特别是薄壁复杂件，