球墨鑄鐵件作為重要的工程材料,在的很多的鑄件產(chǎn)量中有較大的比例并且生產(chǎn)技術(shù)也達(dá)到了一定的水平.但由于鑄造過程中的復(fù)雜性使得球墨鑄鐵件的質(zhì)量仍然存在著很多的問題.為了更好地控制其生產(chǎn)質(zhì)量,本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際及當(dāng)前的關(guān)于球型石墨、晶體方面的形成、生長理論,結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),對金屬凝固過程的觀組織進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬仿真,也稱為凝固過程觀模擬,這個(gè)名稱是相對于凝固過程宏觀模擬而言的,具體是指在晶粒尺度上對金屬凝固過程進(jìn)行模擬仿真.本文根據(jù)熱力學(xué)、凝固原理等理論,建立了凝固過程中熱傳遞、溶質(zhì)傳遞和石墨球、奧氏體的形核、生長進(jìn)行模擬,以能量小原理為基礎(chǔ),考慮體積自由能和界面能的定量影響,建立了晶粒生長概率模型.根據(jù)所建立的模型,采用了Microsoft Visual C++ 6.0開發(fā)平臺開發(fā)了相應(yīng)的三維模擬計(jì)算程序和二維動態(tài)顯示程序.針對觀模擬計(jì)算量大的特點(diǎn),本文采用了局部區(qū)域模擬法,并相應(yīng)地解決了整體區(qū)域和局部區(qū)域之間的數(shù)據(jù)映射、局部區(qū)域的邊界處理、局部區(qū)域模擬結(jié)果的放大顯示等問題.該方法通過僅對關(guān)鍵的局部區(qū)域模擬而有效地節(jié)省了計(jì)算量.針對球墨鑄鐵(成分為:碳含量為3.7﹪、硅含量為3.3﹪、錳含量小于0.4﹪)在砂型中的凝固過程,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對比研究.使用編寫的模擬仿真軟件對實(shí)驗(yàn)過程中的觀組織進(jìn)行了模擬,并把模擬的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,二二者基本吻合.

鐵型材的應(yīng)用：水平連鑄鑄鐵型材經(jīng)過幾十年的應(yīng)用實(shí)踐，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用于液壓、機(jī)床、模具、機(jī)車、冶金以及壓縮機(jī)和般通用零部件行業(yè)。鑄鐵型材內(nèi)部無缺陷，密度大于砂鑄件，具有細(xì)密的組織，耐壓致密性優(yōu)良，35Mpa的壓力下，壁厚1mm的試樣無點(diǎn)滲和周滲現(xiàn)象，加之其優(yōu)良的機(jī)加性能，非常適用于液壓件。滾動活塞式空調(diào)壓縮機(jī)機(jī)芯中，滾動活塞環(huán)為關(guān)鍵部件。通過淬火，連鑄灰鑄鐵棒材加工的活塞環(huán)(叉稱滾套)很容易達(dá)到Hf=IC50以上的硬度，且熱變形小，尺寸精度高。美國Potorex，F(xiàn)edders公司，日本Hitachi,上海日立，韓國LG，中國等廠商已經(jīng)批量采購在機(jī)床制造業(yè)中,使用鑄鐵型材制造車床、銑床、磨床、鉆床等的工作臺及機(jī)床導(dǎo)軌、軸。