材料成形創(chuàng)新實驗實驗報告

實驗報告課程名稱材料成型創(chuàng)新實驗實驗名稱棒（管）材熱擠壓及液壓機(jī)的操控與調(diào)試專業(yè)班級材料成型及控制工程x班任課老師xx學(xué)號xxx姓名xxx開課學(xué)期2013年秋季實驗?zāi)康?.掌握熱變形的定義和特點；了解材料變形的意義；感性了解熱擠壓工藝流程。2.通過坐標(biāo)網(wǎng)格法認(rèn)識金屬（純錫錠）在熱擠壓時塑性流動變性規(guī)律，驗證不均勻變形的存在。3.分析本實驗擠壓模具的結(jié)構(gòu)特點，掌握擠壓時金屬的流動規(guī)律的影響因素。實驗內(nèi)容及步驟1.熱擠壓理論知識講解（相關(guān)知識，實驗原理，流程等）2.查閱文獻(xiàn)資料，了解實驗過程，回答與實驗相關(guān)問題（問題見三<實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析>第一小題）3.了解實驗材料及純錫的鑄態(tài)微觀組織4.錫錠的網(wǎng)格劃分1）対剖試樣取其中平整光滑的一塊，用斷鋸片畫出中心線（縱向），然后畫出約5mm*5mm正方形；2）將方格編號，然后記錄下來，再將石墨粉涂在網(wǎng)格線上。5.熱擠壓實驗（錫棒的反向熱擠壓及萬能材料試驗機(jī)的操控）熱擠壓實驗步驟：測量、記錄擠壓筒和模子（凹模）尺寸后，將鑄錠裝入擠壓筒，整套模具放在萬能材料試驗機(jī)的操作臺上；2）連同擠壓筒和模子一起，加熱試樣到一定溫度并保溫一段時間；啟動萬能試驗機(jī)，錠坯開始受力起控制擠壓行程15mm，然后卸載停止擠壓；4）取出模座，將壓余及擠壓模退出擠壓筒；5）用鋸弓鋸斷擠出部分，分離壓余及模具；6）記錄網(wǎng)格變化，記錄死區(qū)高度，記錄壓力值。6.實驗數(shù)據(jù)記錄并處理，編寫實驗報告實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析1、回答以下問題1）明確冷、熱變形定義及特點。2）純錫的熔點是多少？其再結(jié)晶溫度是多少，寫出計算過程。分析純錫的熱變形特性。3）查找萬能材料試驗機(jī)的參數(shù)、性能操作特點，并熟悉萬能材料試驗機(jī)的操作。4）計算該實驗中試件的擠壓比。答：1）冷變形：材料在低于再結(jié)晶溫度下的塑性變形；冷變形特點：a.冷塑性變化中晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性；b.位錯密度增加導(dǎo)致位錯塞積而產(chǎn)生加工硬化；c.冷變形為金屬材料的回復(fù)與再結(jié)晶提供驅(qū)動力；熱變形：材料在高于再結(jié)晶溫度上的塑性變形；熱變形特點：a.在熱變形過程中，金屬內(nèi)部同時進(jìn)行著加工硬化和回復(fù)、再結(jié)晶軟化兩個相反的過程；b.熱變形溫度一般控制在一定溫度范圍之內(nèi)，即上限溫度一般低于固相線100-200℃范圍內(nèi)，下限在再結(jié)晶溫度以上一定范圍內(nèi)；2）純錫的熔點231.89℃；再結(jié)晶溫度：T再=（0.3-0.4）T熔≈（231.89+273.15）×0.4K—273.15=—71.134℃熱變形特性：純錫在加熱并受外力作用時，隨著載荷的增加，首先發(fā)生彈性變形，當(dāng)載荷增加到一定值時發(fā)生彈塑性變形，繼續(xù)增加載荷，塑性變形繼續(xù)增加，直至金屬發(fā)生斷裂；錫在加熱之后，其強(qiáng)度略有增強(qiáng)而塑韌性急劇增強(qiáng)。3）本實驗所用的設(shè)備是型號為AG—10TA的島津萬能材料實驗機(jī)，其最大載荷為100KN，最小載荷為1KN；最大測量誤差為1%；溫度偏差在±2℃范圍內(nèi)；試驗機(jī)溫度范圍-196℃~-110℃；位移傳感器精度范圍1mm~10mm。性能特點：手動控制加載速度，電腦顯示試驗過程，自動分析試驗結(jié)果采用油缸下置式主機(jī)，渦輪蝸桿傳動油缸采用間隙密封，獨特的靜壓支撐油膜無摩擦導(dǎo)向技術(shù)鉗口液壓夾緊，確保試樣夾持穩(wěn)固，拉斷不掉落微機(jī)桌式油源、電器一體化控制柜，實用美觀基本操作方法：1.打開總電源和兩個空氣開關(guān)，最后按下主機(jī)開關(guān)，根據(jù)實驗要求調(diào)到所需模式（拉伸、壓縮和彎曲）等；2.對載荷傳感器進(jìn)行標(biāo)定；3.對位移傳感器進(jìn)行標(biāo)定；4.低溫試驗時，注意熱電偶的位置和最高、最低溫度的設(shè)定；5.在高溫實驗時選擇較好的P，I，D值；6.啟動主機(jī)電源之前，將橫梁開關(guān)調(diào)到合適的位置；7.實驗完成后將試驗機(jī)按開機(jī)時的逆序全部關(guān)閉開關(guān)；4）擠壓比了解實驗材料及純錫的鑄態(tài)微觀組織純錫的物理性質(zhì)：錫（Sn）為銀白色金屬，在元素周期表中屬ⅣA族，原子序數(shù)50，原子量118.69；蒸汽壓0.133kPa(1492℃)，熔點231.9℃，沸點：2270℃;不溶于水。錫延展性好，易于加工，常加工成管、箔、絲、條和各種精制的器皿。純錫的化學(xué)特性：純錫化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易氧化，長期與空氣接觸形成致密氧化膜，使氧化過程不再向深部發(fā)展。利用這一性質(zhì)，錫常用于制造鍍錫薄板（馬口鐵）。錫的晶格特性：13.2~161℃時為β錫（白錫），屬四方晶系；13.2℃以下為α錫（灰錫），屬等軸晶系；161℃以上為γ錫（脆錫），屬斜方晶系；

錫幾乎可與所有的金屬形成合金，其中主要有焊錫、錫青銅、巴氏合金、鉛錫軸承合金、印刷合金等。金相制備拋光方式：通常有兩種電解拋光方式：Sn作陰極，通直流電，20—30V電壓，配備物質(zhì)有13ml蒸餾水、63ml高氯酸（70%）、300ml冰醋酸；Sn作陰極，通直流電，15—17V電壓，配備物質(zhì)有780ml蒸餾水、200ml氟硼酸（35%）、20ml硫酸。光學(xué)顯微金相（未經(jīng)細(xì)化μ=135um）如圖：3、完成下表錠坯尺寸,D×L/mm擠壓筒尺寸D0/mm擠壓比λ擠壓方法?？壮叽鏳/mm×L/mm鑄錠預(yù)熱溫度℃擠壓筒預(yù)熱溫度℃潤滑條件死區(qū)高度hs,mm擠壓力FKNΦ39×3540

7.76熱反擠

Φ14×6

180

210

石墨粉

4

90.3Φ39×3540

7.76

熱反擠

Φ14×6

178

210

石墨粉

497.74、觀察并寫出試樣表面及外觀質(zhì)量；擠壓前純錫錠坯較為粗短，表面光潔明亮，端部平整【如圖1（a）（b）】；擠壓后試樣為細(xì)長桿，表面失去了金屬光澤且較為粗糙，頭部有明顯的凸起，在端部擠壓桿有約為20mm的彎曲部分，根據(jù)劃線的網(wǎng)格看到擠壓時有部分扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象【如圖2（a）（b）】；（a）（b）圖1擠壓前純錫錠坯試樣（a）（b）圖2擠壓后純錫錠坯試樣描繪試件網(wǎng)格實驗前后的變化，認(rèn)識金屬在熱擠壓時塑性流動變形規(guī)律，分析其不均勻變形特點，用簡圖標(biāo)出試驗變形區(qū)。實驗前后網(wǎng)格存在畸變，中間方格近似變?yōu)榫匦?，外層方格近似變?yōu)槠叫兴倪呅位蛄庑危f明反擠壓過程中存在剪切變形；擠壓時金屬的流動相當(dāng)于無數(shù)同心薄壁圓管的流動，內(nèi)外層金屬之間幾乎沒有發(fā)生相互交錯和紊流；擠壓后試樣頭部發(fā)生彎曲，說明擠壓過程中金屬外層流動滯后于心部的流動，即變形不均勻，引起不均勻變形的原因有：心部和外層摩擦力不等產(chǎn)生附加拉應(yīng)力；擠壓時溫度不均；