球墨鑄鐵以其良好的抗沖擊性、很高的抗拉強(qiáng)度及鑄鐵特有的優(yōu)良的鑄造性、耐磨性、抗疲勞性及經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造工業(yè)的各種零部件。本文針對(duì)公司球墨鑄鐵件切削加工中存在的問(wèn)題(如進(jìn)排氣管過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺),通過(guò)有限元建模分析和切削試驗(yàn),探索球墨鑄鐵切削過(guò)程中切削毛刺的形成機(jī)理,并進(jìn)一步探索球墨鑄鐵的切削性能,為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低切削成本提供工藝指導(dǎo)。 本文首先基于有限元建模,對(duì)球墨鑄鐵的銑削過(guò)程進(jìn)行了仿真分析,仿真表明球墨鑄鐵銑削過(guò)程等效應(yīng)變和溫度具有相似的分布規(guī)律。切削毛刺仿真表明,毛刺形成過(guò)程中,溫度逐漸升高,毛刺的大小與溫度升高的持續(xù)時(shí)間相關(guān)。
進(jìn)一步的切削試驗(yàn)表明:速度和進(jìn)給量對(duì)毛刺的影響較小,而切深影響較大。同時(shí)對(duì)球墨鑄鐵銑削加工性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究表明:球墨鑄鐵表面粗糙度隨著銑削速度的增大而減小;隨著進(jìn)給量和切深的增大而增大。切削速度較低時(shí),球墨鑄鐵切屑比較短,呈屑狀。隨著切削速度的提高,切屑呈細(xì)長(zhǎng)狀。切深與進(jìn)給量較小時(shí),切屑呈屑狀,隨著切深與進(jìn)給量的提高,切屑呈細(xì)長(zhǎng)狀。以硬質(zhì)合金刀具銑削球墨鑄鐵時(shí),其失效形式主要是磨粒磨損。 本文研究表明DEFORM軟件可以有效模擬球墨鑄鐵的銑削過(guò)程,基于切削過(guò)程等效應(yīng)力、等效應(yīng)變?cè)茍D及溫度云圖仿真分析,可為實(shí)際切削提供依據(jù)。

鑄鐵型材具有組織均勻致密；耐壓氣密性好；減磨性能強(qiáng)；表面質(zhì)量光潔；尺寸精度高：加工余量??；硬度分布均勻；抗拉伸強(qiáng)度高，無(wú)縮松，氣孔，夾渣，砂眼等缺陷，機(jī)械性能優(yōu)越，其中為顯著的特點(diǎn)是具有度和高韌性相結(jié)合以及優(yōu)良的抗疲勞性能。軋制法采用適當(dāng)?shù)脑牧?，在初軋機(jī)，鋼坯連軋機(jī)和各種型鋼軋機(jī)上通過(guò)不同形狀孔型軋制成眾多簡(jiǎn)單斷面和復(fù)雜斷面的型鋼。生產(chǎn)規(guī)模大，生產(chǎn)效率高，能耗少和成本低等優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)型鋼的主要方法。鑄鐵型材彎曲成型法用鋼板或鋼帶，通過(guò)多對(duì)具有不同形狀的旋轉(zhuǎn)的軋輥使軋件承受彎曲變形獲得所需形狀的鋼材，這種生產(chǎn)方法成為彎曲成型用彎曲型鋼代替普通熱型鋼可以減輕結(jié)構(gòu)的重量，較少制造工作量并節(jié)約大量金屬。廣泛用于汽車，車輛，造船，農(nóng)具，航空和自行車等焊接成型法。普通鑄鐵型材加入適量合金元素獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無(wú)磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。
鑄鐵型材在工業(yè)發(fā)達(dá)已得到了廣泛運(yùn)用。目前我國(guó)已能生產(chǎn)一定品種的灰鑄鐵和球墨鑄鐵型材,并在機(jī)床、動(dòng)力、液壓、紡織及印刷機(jī)械方面得到了初步應(yīng)用,效果良好?；诣T鐵型材的熱處理：內(nèi)應(yīng)力退火，該工藝可灰鑄鐵鑄件內(nèi)應(yīng)力的90～95%，但鑄鐵組織不發(fā)生變化；改善切削加工性退火，退火工藝為：加熱到550－950℃保溫2～5隨后爐冷到500-550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間，游高滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨在隨后護(hù)冷過(guò)程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過(guò)程。由于滲碳體的分解，導(dǎo)致硬度下降，從而提高了切削加工性

可對(duì)鑄鐵型材表面進(jìn)行玻璃、搪瓷涂層，銅、鉻、鎢電鍍，滲碳、滲氮處理等，其性能遠(yuǎn)好于砂型鑄鐵件。鑄鐵型材因其獨(dú)有的組織特點(diǎn)及優(yōu)異的力學(xué)性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、液壓氣動(dòng)、汽車及動(dòng)力、印刷及紡織機(jī)械、模具、制冷壓縮機(jī)、冶金機(jī)械等行業(yè)。
連鑄球鐵型材還具有良好的熱處理性能。一般在CE=4.8—5.0時(shí)，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT500-10牌號(hào)，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT1200-4水平。在CE=4.3—4.7時(shí)，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT550-10牌號(hào)，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT1200-6水平。特別是在加入銅、鉬以后，其鑄態(tài)性能可達(dá)到QT800-3的水平?？梢?jiàn)，連鑄型材優(yōu)良的性能和質(zhì)量的穩(wěn)定性完全可以滿足ADI的要求，能過(guò)ADI處理更易于得到品質(zhì)優(yōu)良的次鑄件。
目前，公司如美國(guó)福特汽車、福特賽車、康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)，德國(guó)奔馳、德國(guó)載重汽車，瑞典斯凱孚、薩博、沃爾沃汽車等均已經(jīng)成功應(yīng)用了水平連鑄ADI鑄件。在歐洲和美國(guó)，水平連鑄ADI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)部門(mén)，成功地替代了多種碳鋼和低合金鋼鑄件、鍛鋼件、表面淬火和氮化處理的鑄鋼件、鋁合金鑄件、銅合金鑄件、普通球鐵鑄件，以及焊接件和組裝件等，品種達(dá)數(shù)千種。國(guó)外的連鑄型材生產(chǎn)制造商如美國(guó)的Dura—Bar公司和日本虹技株式會(huì)社等早已用球鐵連鑄型材批量制造各種齒輪、齒輪軸、軸套和聯(lián)軸節(jié)等部件。