金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告

《材料的制备技术与实践课程-金属材料》 金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告

实验名称

金属材料的熔炼和浇铸部分 2015年12月 23 日 材料学院325室

王军、严彪

无机 沈 杰

班 级 学 号

无机班 1531519

时间地点 指导教师 专业班级 学生姓名

一、实验目的

金属材料的熔炼和铸造作为金属材料使用最为广泛的成型方法之一，在工业零件，尤其是大型零件的制备中具有不可替代的地位。本实验通过对有色合金进行熔炼浇注，了解铸造的整个流程，对金属的铸造有直观的认识。

二、实验方法

实验步骤：

1. 坩埚熔炼炉的使用

本实验使用电阻坩埚熔炼炉，主要包括两个部分：加热部分-电阻丝加热熔炼炉和控温部分-控温

继电器。

打开总电源，在控温继电器的显示屏幕上显示有两个数字，红色的数字为当前熔炼炉炉内温度，绿色数字为设定的加热保温温度。待继电器示数稳定后，对加热温度进行设置。

点击按钮，设定数字变为4位数并闪动，点击按钮，选择要改变的位置，按进行调节，直到设定为想要的温度。点击按钮，确定加热保温温度。打开加热电源后，电流表显示有加热电流，说明已经开始加热。到达温度后保温一段时间，直至坩埚内金属熔化为液态。 2. 金属浇注的方法

关闭加热电源，打开熔炼炉炉盖，用铁钳将坩埚从熔炼炉中取出，慢慢倾倒坩埚，使得里面的金属溶液慢慢流入模具中，充满整个形腔。将模具静置，待其冷却后卸模取样。 注意事项：

金属浇注是高温操作，必须注意安全，必须穿戴白帆布工作服和工作皮鞋。严格按照操作流程，预防危险。浇注前，必须清理浇注行进通道，防止摔倒。浇注时必须切断加热电源。在浇注前对模具进行预烘，防止模具中残留水分导致金属溶液飞溅。

三、思考题

1、铸造时温度的选择有什么要求？

铸造过程中温度的选择至关重要：过高温度浇注易造成粘砂、铁夹砂、缩孔、缩松、热裂、跑火、局部氧化、尺寸不合格、反应性气孔偏多等缺陷；过低温度浇注易造成：浇不足、冷隔、过渡圆角偏大、夹渣、夹砂、析出性气孔偏多等缺陷。

在铸造过程中，对浇注温度的要求：“薄壁上限，厚大下限”。薄壁上限是指当铸件有薄壁类结构时为了减少浇不足、冷隔等冲型类缺陷要将浇筑注温度提高到上限值来提高钢(铁)水的流动性；厚壁下限要引出一个说法叫低温快浇。在铸件浇注时，适度的降低浇注温度可以减少涂料的耐火压力，降低液态收缩量，在某些条件下可以起到细化晶粒，减少成分偏析，改善围观组织，将宏观的集中缩空转化为微观的晶界疏松等作用。但是充型能力会变差，这也就是壁厚的铸件可以适当的降低浇注温度的原因。

对于不同铸锭的具体要求如下：

首先为保证熔体在转注过程中具有充分的流动性，应视转注距离长短和气温情况，将铸造温度控制在比合金液相线温度高50-110℃的范围内。

对于扁铸锭，从防止裂纹这个主要问题出发，应选择较低的铸造温度。通常，扁铸锭铸造速度快，熔体流量大，转注过程中降温少，一般控制在680-735℃之间即可。

对于圆铸锭，铸锭裂纹倾向性和铸造温度的关系不太敏感；而转注过程中，熔体流量一般较小，热量散失大。同时为了加强铸锭结晶时排气、补缩的能力，创造顺序结晶的条件，提高铸锭致密度，一般铸造温度多偏高选取。对于直径350mm及以上的铸锭一般控制在730-750℃之间，对于形成金属间化合物一次晶倾向比较大的合金，则控制在740-755℃之间；对于直径较小的圆铸锭，由于结晶速度较快，过渡带尺寸较小，铸锭性能通常较高，故铸造温度仅以满足流动性和不形成光亮晶为准，一般控制在715-740℃。

另外空心圆铸锭的铸造温度可参照同类合金相同外径的实心圆铸锭，按下限选取。还有进行隔热模热顶、横向铸造时，其铸造温度基本与普通模铸造温度相当。

2、根据铸造模具的不同分别有哪些？

根据铸造模具的不同，可分为砂型铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造和石膏型铸造。

第一种是砂型铸造，将液态金属浇入用型砂紧实的铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出逐渐的铸造方法。是传统的铸造方法，适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。砂型铸造工艺如图所示，主要工序包括制造模样、制备造型材料、造型、制芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。

第二种是金属型铸造，将液体金属在重力作用下浇入金属铸型，以获得铸件的一种方法。铸型可以反复使用几百次到几千次，所以又称永久性型铸造。主要用于有色金属铸造，如铝、镁、铜合金不复杂中小铸件大批量生产；也可用于浇注铸铁件。

第三种是陶瓷型铸造，它又被称为肖氏法铸造，采用高质量陶瓷浆料形成铸型型腔。如图所示是陶瓷型铸造的工艺过程。图中实线部分是整体陶瓷铸型，一般采用复合陶瓷铸型，即带水玻璃砂套（实线和虚线部分），这种铸型透气性好，成本低。

最后一种是石膏型铸造，它以石膏作为主要造型材料的一种铸造工艺方法。按照铸型的工艺不同进一步分为熔模石膏型精密铸造工艺和起（拔）模石膏型精密铸造工艺两大类。

3、除了金属铸造外，还有哪些金属成型方法？

①金属塑性成形是利用金属材料所具有的塑性变形能力，在外力的作用下使金属材料产生预期的塑性变形来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。其工艺常可分为自由锻、模锻、板料冲压、挤压、压制等

其性能在工程上常用金属的锻造性表示。锻造性的好坏，常用金属的塑性和变形抗力两个指标来衡量。塑性高，变形抗力地，则锻造性好;反之，则锻造性差。

②金属焊接成形工艺。焊接是通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使金属材料达到原子结合的一种成形方法。通常分类是熔焊、压焊、钎焊。

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