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)實際及當前的關(guān)于球型石墨、晶體方面的形成、生長理論,結(jié)合先進的計算機技術(shù),對金屬凝固過程的觀組織進行了計算機模擬仿真,也稱為凝固過程觀模擬,這個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)的三維模擬計算程序和二維動態(tài)顯示程序.針對觀模擬計算量大的特點,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,進行了實驗對比研究.使用編寫的模擬仿真軟件對實驗過程中的觀組織進行了模擬,并把模擬的計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行了對比,二二者基本吻合.

鑄鐵在鑄造過程中經(jīng)常產(chǎn)生氣孔、渣孔、夾砂、縮孔、裂縫,澆鑄不足等缺陷.而在使用部門,由于超負荷,機械事故以及自然損壞等原因,造成鑄鐵機件的損壞也很多,對這些有缺陷件及損壞件,應(yīng)根據(jù)鑄鐵的特點,采取相應(yīng)的補焊工藝進行修復(fù).在所有的鑄鐵中,灰鑄鐵應(yīng)用廣泛(導(dǎo)軌、機床底座、工作臺、氣缸、閥門、齒輪等).由于補焊的要求及補焊對象不同,灰鑄鐵有多種補焊方法,但目前我國常用的方法是焊條電弧焊和氣焊.由于電弧焊焊條比較昂貴,一般用于補焊厚大的鑄件;氣焊縫的材質(zhì)、性能、顏色等和母材相近、設(shè)備簡單、取材容易,適于補焊中、小型薄壁件.氣焊火焰比電弧焊低,加熱和冷卻速度比較緩慢,加熱程度和加熱時間可以控制,這些都有利于石墨化.因此,氣焊仍是一種某些場合下常用的方法.
球墨鑄鐵的球化處理和孕育處理方法,從原材料質(zhì)量、工藝操作、鐵液包形狀、出爐溫度等方面,分析了影響球化孕育效果的因素,并給出相應(yīng)的防止措施,得出以下結(jié)論:(1)原鐵液w(S)量高,會導(dǎo)致球化劑的加入量增加,不利于鐵液質(zhì)量的穩(wěn)定;(2)w(RE)量高,會引起大斷面的軋輥內(nèi)部產(chǎn)生碎塊狀石墨;(3)根據(jù)鑄件大小,適當控制球化處理溫度和澆注溫度,有利于避免產(chǎn)生球化衰退和孕育衰退等現(xiàn)象;(4)采用復(fù)合孕育劑、多次孕育和隨流孕育等方法強化孕育處理,有利于增加石墨核心,改善球化效果,增加石墨數(shù)量,提高球鐵鑄件的綜合性能.