材控专业综合实验报告(共17页)

1、目录(ml)实验(shyn)一 JSCAST软件(run jin) 一、JSCAST软件简介二、JSCAST在铸造工艺中的优势三、JSCAST操作中的影响因素 四. 实验步骤 实验二 模拟成型仿真实验一、实验的目的与内容二、实验的操作过程三、实验结果四、更改坯料高度、坯料与模具间摩擦系数、网格数目后的模拟过程实验三 Al-Si 合金的凝固与组织控制一、实验目的 二、实验原理 三、熔炼浇铸过程注意 四、实验结果图形实验四 管线材拉拔性能的分析 一、实验目的二、实验(shyn)原理 三、拉拔(l b)成形(chn xn)工艺四.拉拔加工中的影响因素实验五 铝合金微弧氧化与阳极氧化处理 一、铝合金微

2、弧氧化 （一）实验目的 （二）实验材料及原理 （三）微弧氧化机理及注意事项 （四）实验数据 二、铝合金阳极氧化处理 （一）实验目的 （二）实验材料及原理 （三）实验数据 （四）思考题实验(shyn)一 JSCAST软件(run jin)一、JSCAST软件(run jin)简介JSCAST的功能：标准模块功能：凝固时间温度剃度G/R铸件温度分布铸型温度分布。四个高级模块独有功能及特性：一、 规则不规则混合网格 特点：提高铸件薄壁处弯曲面的形状近似精度及解析精度，既保证了操作的简洁性，又能提高计算精度，因而减少用户负担。 二、 球墨铸铁缩孔缺陷预测 特点：导入了其他商用凝固解析软件尚未考虑到的因

3、素，从而提高球墨铸铁件的缩孔预测精度。 三、 考虑背压的充型流动解析 特点：铸型型腔内部未充填部位的空气压力（背压）变化及通过排气孔或脱型销缝隙的排气也计算在内，可现实与实际充型过程更接近的流动模拟结果。 四、 铝合金铸件缩松缺陷预测 特点：导入了铝合金铸件特有的缩孔缩松形成机理（其他商用流动凝固解析软件尚未考虑），从而提高解析精度。 二、铸造工艺及适用材料铸造工艺：压铸、低压铸造；充填过程2.砂型铸造，金属型铸造；3.精密铸造，壳型铸造；4.重力铸造，倾斜铸造；5.减压铸造，差压铸造；6.半固态铸造；真空铸造；适用材料：1.铸铁，铸钢，高锰钢，不锈钢，高温合金；2.纯金属，铝合金，镁合金，铜

4、合金，钛合金；3.发热材料，保温材料，绝热材料；4.冷却水，冷却空气，加热器；5.金属模具，砂型（生砂、树脂砂），型壳(陶瓷、石膏),型芯三、数据(shj)及图形(txng)分析(fnx)冷却速度曲线压强变化(binhu)曲线如下面积(min j)变化曲线实验二 模拟成型(chngxng)仿真实验一、实验(shyn)的目的通过deform软件平台实现模锻成型过程的仿真模拟实验。了解材料(cilio)在不同工艺条件下的变形流动情况，熟悉模锻成型工艺特点。掌握模锻成型过程的应力应变场分布特点。二、实验的操作过程 1、问题设置 打开程序，在打开的界面上，点击“文件file” 在下拉菜单中，选择“新问

5、题new problem”在Problem Setup 菜单中的Problem Type 栏，选择“成形forming” 在Problem location 中，一般选Under problem home directory 点击“完成finish”,打开操作界面。操作的第一步，to be continued 选择加工形式Process type 工件形状选择workpiece shape 对象模型，选择“输入模型import geometry”从其它文件中导入对象模型网络划分mesh,输入单元数，一般选20003000 选择材料material(从材料库中选择import material

6、from library)创建数据库database generation,点击“检查数据check data”和“创建数据库generation database”并关闭操作close opr,完成操作设置。三、实验(shyn)结果1）当棒料尺寸(ch cun)为80*150mm,摩擦系数为0，加热(ji r)温度900，锤头运动速度500mm/s2)棒料尺寸80*150mm,摩擦系数0.2，加热温度1200，锤头运动速度500mm/s四、更改坯料高度(god)、坯料与模具间摩擦系数、网格数目后的模拟过程1)当直径和高度(god)为60*60，材料为45，摩擦系数为0.25，网格(wn )数

7、为80002）当直径(zhjng)和高度为60*180，材料(cilio)为45，摩擦系数0.12，网格数为24000实验三 Al-Si 合金的凝固(nngg)与组织控制一、实验(shyn)目的、研究亚共晶(n jn)（10%Si）铝硅合金（ZL101）铸造条件下的凝固组织与性能;2、掌握熔炼炉的操作规程及常用熔炼浇铸工具的使用方法；3、了解常用铸造铝合金的牌号及铸造和热处理工艺二、实验原理Al-Si系合金具有良好的工艺性，二元Al-Si合金，铸造性很好，但强度较低。硅是此类合金的主要元素，成分范围约为513%。加硅的目的是为了改善合金的流动性，并使合金具有很小的收缩性和良好的可焊性。Al-S

8、i系的共晶成分是含硅11.7%，共晶温度577c.硅在铝内的溶解度577c时约为1.65%，室温时仅为0.05%。但硅并不能产生时效强化作用，因为硅在铝内的扩散速度极快，淬火过程中即从溶体中析出。Al-Si合金的热处理：虽然硅在固溶体中随温度下降有明显的固溶度(rn d)变化，但是热处理强化效果不大。因为硅的沉淀与聚集速度很快，甚至在淬火过程中都有可能发生固溶体的分解(fnji)，析出硅质点，而不是形成(xngchng)共格或半共格的过度相。三、熔炼浇铸过程1、铝合金的熔化1）坩埚的准备 坩埚可以使用石墨坩埚也可以使用铁质坩埚。对于石墨坩埚，应根据熔化量的多少来选择容量适当的坩埚;其次，如果是

9、新坩埚，在使用之前，应该由室温缓慢加热至900度进行焙烧，以除去坩埚的水分并防止炸裂。使用前应将残余的金属、氧化皮等杂物清除干净2）铝合金的配置 配置铝合金采用金属锭、中间合金及回炉料，也可以使用各种拍好的预制合金锭。对于回炉料，在使用及用量时都应该酌情考虑，且在装料前必须去除炉料表面的锈迹、泥沙等污物。在确定铝合金的配置后，应进行炉料计算。炉料的常用计算方法：元素含量计算法、炉料配比计数法等。 炉料加入的先后原则：当用铝锭和中间合金熔化时，首先转入铝锭，然后加入中间合金；当用预制合金锭进行熔化时，首先装入预制合金锭，然后补加所需的铝和中间合金；当炉料为回炉料和铝锭组成时，首先加入炉料中最多的

10、那一部分；当熔炉容量足以装入几种炉料时，则应首先加入几种熔点相近的炉料，而容易烧损和低熔点的炉料，应在最后加入。3）合金的变质和孕育处理 变质处理是为了细化铝硅合金中的共晶硅，孕育处理是为了细化铝硅合金中的初生相。常用钠盐变质剂。铝合金经变质后，调整到浇注温度进行浇注。2、铝合金的浇注1）浇注前的准备 所有工具应经过清理、预热、涂料，使用前应再次预热； 检查开模机构各部分是否完好，各部分应加有润滑； 金属型膜的预热：预热前应仔细清除原来的涂料。2）浇注操作 浇注温度的高低，姚根菊具体情况来决定，总的原则是保证铸件成型的前提下，浇注温度越低越好。浇注时，开始瞬间应略慢，防止金属液溢出浇口杯和严重

11、冲击型腔，紧接着应加快浇注速度，使浇口杯充满，做到平稳而不中断液流。四、图形(txng)分析及数据处理 铸造(zhzo)样 参考(cnko)样 由上图两组图片对比可知： 实验(shyn)四 拉拔实验(shyn)实验(shyn)五 铝合金微弧氧化(ynghu)与阳极氧化(ynghu)处理一、铝合金微弧氧化 （一）实验目的 1、了解微弧氧化国内外发展现状及该工艺的优点； 2、掌握铝合金微弧氧化所用的设备、机理、操作方法； 3、掌握微弧氧化工艺 4、了解微弧氧化膜层的性质及影响因素 （二）实验材料及特点 材料：电源、阴极、阳极、电解质溶液、微弧氧化槽、蒸馏水设备、冷却系统、测厚仪、维氏硬度计工艺特点

12、：微弧氧化是一种在有色金属表面生长陶瓷层的新技术。在电场作用下，浸在液体里的金属表面出现火花放电现象，火花对氧化膜有破坏作用，但可以生成氧化膜。优点：可用于复杂件的表面处理，无环境污染，电解液寿命长。处理后的微弧阳极氧化膜层具有如下优良的性质： 表面硬度高，维氏硬度可达HV2500，耐磨性好表面粗糙度低成模速度快电绝缘性好膜层厚度均匀，厚度可达200微米（三）微弧氧化机理及注意事项机理：铝合金样品放入电解质溶液中，通电后金属表面立即生成很薄一层Al2O3绝缘层，当电压超过某一临界值时，这层绝缘层的某些薄弱环节被击穿，发生微弧放电现象，浸在液体里的样品表面可以看到无数个游动的电弧，电弧十分细小，

13、密度很大，因为击穿总是在氧化膜的薄弱环节发生，因此最终生成的氧化模是均匀的，每个电弧的存在时间时很短，但是放电区瞬间温度是很高，在电弧的高温高压下，生成Al2O3,但在样品表面化学氧化，电化学氧化、微弧氧化同时发生。注意事项： 电源为高压，大电流，氧化过程中严禁接触(jich)工件，电极等 膜层厚度(hud)仪、维氏硬度测试仪等精密仪器（四）实验(shyn)数据时间（秒）20304050120180240电压（伏）49.657.968.476.8294.1415431.1300360420480540600660720780840900438.8445.1450.7458.8462.5464.

14、6468.1469.5472.3473.0476.0二、铝合金阳极氧化处理 （一）实验目的1、了解阳极氧化的基本原理，观察铝合金阳极氧化过程的各种现象2、掌握铝合金阳极氧化试样的前处理、氧化处理、封孔、硬度检测、膜层厚度检测3、熟悉阳极氧化设备、维氏硬度计、划痕仪的使用及保养注意事项（二）实验设备及原理设备：阳极氧化设备、维氏硬度计、测厚仪、铝合金试样 原理：阳极氧化法是把铝合金作为阳极，置于硫酸等电解液中，施加阳极电压进行电解，在铝的表面形成一层致密的Al2O3膜，该膜是由致密的阻碍层和柱状结构的多孔层组成的双层结构。 （三）实验数据电流密度（A/dm2）处理后试样外观硬度（HV）膜厚（m）1局部氧化成黑色104.8局部为80，其余为03银白色262.66正对：6.32 背：50325银白色160正：10.78 背：7.14 （四）思考题1、阳极氧化除了能处理铝合金外，还可以(ky)处理哪些材料答：除铝合金外，有色金属(yus jnsh)或其合金（如镁和镁合金、铜和铜合金、锌和锌合金、钢、镉、钽、锆）都可进行(jnxng)2、阳极氧化有哪些优点答：优点：1）对合金的疲劳强度影响小。 2）可以显露缺陷和晶粒组织 3）对零件尺寸和粗糙度影响小。 4）溶液的腐蚀性小。3、分析氧化电流密度对硬度和膜厚产生哪些影响？答：铝在阳极氧化时，电流