一、實驗原理
在鑄件的凝固過程中，對其進行振動，可以通過以下的機制細化鑄件的晶粒組織及增加等軸晶數量，首先，對正在凝固中的鑄件進行振動，可以強化液態金屬的對流，對正在生長著的晶體的沖刷作用，形成液相與固相間的相對運動，導致枝晶的破碎，並游離到鑄件的中心位置，從而增加液相中的晶核數量，因而細化晶粒，有利於獲得更多的等軸晶；其次，由於振動力的作用，也促進鑄件頂部形成的晶體下落，即促近結晶雨的形成，並游離到鑄件的中心位置，從而增加液相中的晶核數量，因而細化晶粒；另外，振動還可以引起區域性的溫度起伏，有利於枝晶的熔斷和增殖，從而增加液相中的晶核數量，因而細化晶粒。通過對靜止條件下和振動條件下結晶的鑄件凝固巨集觀組織的觀察比較,就能夠說明在其它條件相同的情況下,在凝固過程中施加振動對鑄件凝固組織形態的影響.
二、實驗目的
1. 進一步認識鑄件巨集觀組織中內部等軸晶的形成機理；
2. 掌握凝固條件對鑄件巨集觀組織的影響規律，並了解控制鑄件巨集觀組織的方法和途徑。
三、實驗用儀器裝置和工具
1．井式坩堝爐及控溫儀表
2．澆注工具
3．插入式熱電偶
5．工頻振動試驗機 hg-50f
7．臺釺、砂輪、鋸子
8．預磨機、拋光機
9．爐料：zl102合金
10．化學藥品：氫氟酸、酒精
四、實驗方法和步驟
1．實驗步驟：
（1）在電組織式坩堝爐中熔化工業純試鋁，並使之過熱至720℃；
（2）準備乙個圓柱形的樹酯砂樣杯，將其固定在振動台上（如圖所示）， 振動台的振幅可在0~2mm內調整；
（3）將熔化好的鋁液澆入樹酯砂樣杯中，同時開啟振動台的開關進行振動直至凝固結束；同時在靜止的條件下用相同的樣杯澆注乙個試樣，使其在靜止的條件下凝固；
（4）取出凝固的樣品投水中使其冷卻，然後將圓柱形的樣品沿軸線方向從中間鋸開；
（4）將從鋸開半個樣品在預磨機上磨平，並拋光；
（5）在樣品的拋光後表面上塗擦質量分數為5%濃度的氫氟酸，即可觀察樣品的巨集觀晶粒組織形態
2．實驗記錄
分別繪製動態條件下和靜止條件下澆注樣品的巨集觀組織中從表面到中心的晶體形態。
五、分析討論
1． 正常澆注鑄件巨集觀組織的組成是怎樣的，各部分的形成機理有哪些？
2． 振動條件下澆注鑄件巨集觀組織與靜態澆注鑄件巨集觀組織有何區別？振動對鑄件巨集觀組織的影響機理是什麼？
實驗二鑄件動態凝固曲線的測定
一、實驗原理和目的
實驗目的；（1）熟悉鑄件長圓柱形鑄件凝固溫度場的測量方法；
（2）掌握鑄件動態凝固曲線的概念及其測量原理和方法；
（3）加深對鑄件不同凝固方式概念的理解，了解合金成分對凝固方式的影響；
實驗原理：鑄件的凝固方式根據其正在凝固區域的大小可以分為逐層凝固、體積凝固和中間凝固三種凝固方式。如圖下所示，在鑄型中由表面到中心部位按一定間距測量澆注後鑄件上不同部位的溫度-時間曲線，即凝固溫度場（圖a），再在測量距離-時間座標上分別做出各測量點處開始凝固時間點和凝固結束時間點的聯線即為動態凝固曲線（圖c），前者為液相線邊界，後者為固相線邊界，同一時刻，液相線邊界與固相線邊界間的距離即為此時鑄件正在凝固區域的寬度，根據測量的不同合金的凝固區域寬度定性地比較其凝固方式。
三、實驗用儀器裝置和工具
1．井式坩堝爐及控溫儀表
2．澆注工具
3．長圓柱形砂型並由表面到中心安放5只測溫熱電偶
5．多路溫度記錄儀
7．台式電腦顯示並記錄溫度-時間曲線
8．預磨機、拋光機
9．爐料：zl105合金和工業純鋁
四、實驗方法和步驟
1．實驗步驟：
（1） 準備乙個內徑為φ80mm的圓柱型樹酯砂型，在同一水平面位置，上從內表面到中心部位按等距離安放5只測溫熱電偶；
（2） 將每只熱電偶連線到多路溫度記錄儀上，並將多路溫度記錄儀與電腦連線；
（3） 在井式坩堝爐內熔化zl105合金和工業純鋁，並過熱至700℃和720℃
（4） 開啟溫度記錄儀和電腦準備記錄，將熔化的zl105合金和工業純鋁分別澆入圓柱型樹酯砂型內，記錄下5個不同位置上的溫度-時間曲線。
2．實驗記錄：
記錄每次實驗的條件，包括：合金成分、澆注溫度、樣杯尺寸、由外到內，每個測量熱電偶的的安放位置；每次實驗後，將計算機中儲存的5條溫度-時間曲線在印表機上列印下來。
五、分析討論
1． 由測量的溫度-時間曲線和熱電偶的相對位置，繪製每種合金澆注試樣的動態凝固曲線，從動態凝固曲線上的液相邊界和固相邊界分析合金的凝固特性。
2． 結合所測量的不同成分合金的動態凝固曲線，說明合金的成分對凝固特性的影響規律。
一、試驗原理
結晶裂紋是液態金屬成形過程中的主要缺陷之一。本試驗參照壓板對接（fisco）焊接裂紋試驗方法，通過人為地改變焊接冶金因素或焊件拘束程度，對不同情況下的液態金屬成形中的結晶裂紋敏感性進行了實驗比較。
二、試驗目的
1.了解結晶裂紋的形成機理及巨集觀特徵；
2.了解結晶裂紋敏感性的影響因素；
3.掌握一種結晶裂紋傾向試驗方法。
圖1 fisco試驗裝置簡圖
1—c型拘束框架；2—試件；3—緊固螺栓；4—齒形底座；5—定位塞片；6—調整板
三、試驗裝置及材料
1.直流弧焊機zx5-4001臺
試驗裝置（如圖1所示1套
3.φ4直徑 j422、j427和j427-fes（自製）焊條各4~6根
4.200×120×12mm低碳鋼（或低合金鋼）試板12塊
5.測力扳手1件
四、方法及步驟
1.將試件兩塊裝入fisco試驗裝置中，以相應厚度的塞片來保證對口間隙2~4mm。測力扳手以120nm的扭矩緊固好全部加固螺栓。
2.按圖2所示，依次焊接長約40mm長的試驗焊縫，焊縫間距約10mm， 圖2 試驗焊接位置
焊縫弧坑原則上不填滿。焊接電流：100a；電弧電壓：24v；焊接速度：150mm/min。
3.焊接後約10分鐘將試件從試驗裝置中取出。
4.試件冷卻到室溫後，將試件沿焊縫軸向彎斷，觀察斷面上有無裂紋並測量裂紋長度。
並按下式計算裂紋率：
σ1f——4條試驗焊縫的裂紋長度之和（mm
σlf——4條試驗焊縫的長度之和。
5.使用另兩種試驗焊條重複以上試驗過程，分別計算裂紋率。
6.鬆開試驗裝置中的部分（或全部）緊固螺栓，降低試件的拘束程度，重複以上試驗，觀察裂紋率的變化。
五、試驗結果整理
將實驗結果填入下表：
比較各試件裂紋率的測試結果，寫出試驗報告。包括：
1.分析熔渣型別或熔渣成分的變化對結晶裂紋傾向的影響；
2.分析拘束程度的變化對結晶裂紋傾向的影響。
一、基本原理
金屬在冷塑性變形過程中，有加工硬化現象產生。這種硬化現象可用「硬化曲線」（即真實應力——應變曲線）表示出來。
根據拉伸試驗，可以間接地繪製出「硬化曲線」來，但是僅在產生頸縮以前是屬於單向應力狀態，而在頸縮部位上變形不再是均勻分布，且應力狀態轉變成三向狀態，所以對大於產生頸縮的變形程度來說，只能近似地繪製硬化曲線。
按照所取的變形程度指標不同，硬化曲線可分為三種曲線，即σ—曲線、σ—φ曲線、s—曲線，如圖1所示：
二、實驗目的
本實驗目的要求掌握以下兩項內容：
1、通過拉伸試驗而進一步繪製出s—的真實應力曲線。
2、假設s—的真實應力一應變曲線可近似地用指數函式關係式s=cn來表示，則根據拉伸試驗來確定出硬化常數c和硬化指數n，此關係式即可得出。
（提示）：應用拉伸試驗的二點測定法，得： 取對數得：
logs1=log c+n log
logs2=log c+n log
或已知n值後即可求出c值：
三、實施方法與步驟
1.採用10號或20號鋼的標準試棒用測量工具及樣衝先打好標記a點，如下圖所示。
110160
圖2 2.量出試棒的準確尺寸（直徑和標距），並記錄下來。
3.把試棒在材料試驗機上進行拉伸，直至斷裂為止，記錄拉伸曲線圖。
4.根據記錄的拉伸曲線p——△1圖，繪製真實應力曲線圖。
其中曲線圖中：
5.測定出拉伸曲線上任意兩點的p值與△1值，從而計算出n值與c值，最後可求出硬化曲線的近似理論方程s=的關係式。
在繪製曲線時，可選取10~15個點，找出的對應值後，將其用圓滑曲線聯結起來，即可得曲線。
由於拉伸產生頸縮後，已不是單向應力狀態，故必須加以改正。建議採用齊別爾的修正公式：
式中s』——未修正時的真實應力s』=
s ——修正後的真實應力
d ——c頸縮處斷面直徑。
頸縮處試棒外形的曲率半徑，見圖3。
一、基本原理
環形試件在平行平板間鐓粗時，由於接觸面摩擦狀態的不同，其變形情況也不同。當摩擦係數很小時變形後圓環內外徑都擴大。（圖1-a）當摩擦係數超過某一臨界值時，在圓環中就出現乙個半徑為rn的分流面。
該面以外金屬向外流動，該面以內的金屬向中心流動，結果使圓環外徑增大，內徑縮小。（圖1）。
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材料成形技術基礎 實驗指導書 李春輝編寫 華僑大學廈門工學院機械工程系 2011年 9月 實驗須知 1.實驗不得無故缺席，否則得不到本課程相應實驗成績及學分 2.實驗前認真做好預習，明確實驗目的和原理，了解實驗內容和步驟，以及實驗注意事項 3.實驗過程中必須服從指導教師的指導，嚴格遵守安全及裝置操作...
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