球墨鑄鐵以其良好的抗沖擊性、很高的抗拉強度及鑄鐵特有的優(yōu)良的鑄造性、耐磨性、抗疲勞性及經(jīng)濟性等優(yōu)點廣泛應用于機械制造工業(yè)的各種零部件。本文針對公司球墨鑄鐵件切削加工中存在的問題(如進排氣管過程中產(chǎn)生的毛刺),通過有限元建模分析和切削試驗,探索球墨鑄鐵切削過程中切削毛刺的形成機理,并進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。 本文首先基于有限元建模,對球墨鑄鐵的銑削過程進行了仿真分析,仿真表明球墨鑄鐵銑削過程等效應變和溫度具有相似的分布規(guī)律。切削毛刺仿真表明,毛刺形成過程中,溫度逐漸升高,毛刺的大小與溫度升高的持續(xù)時間相關(guān)。
進一步的切削試驗表明:速度和進給量對毛刺的影響較小,而切深影響較大。同時對球墨鑄鐵銑削加工性能進行了試驗研究。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;隨著進給量和切深的增大而增大。切削速度較低時,球墨鑄鐵切屑比較短,呈屑狀。隨著切削速度的提高,切屑呈細長狀。切深與進給量較小時,切屑呈屑狀,隨著切深與進給量的提高,切屑呈細長狀。以硬質(zhì)合金刀具銑削球墨鑄鐵時,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程,基于切削過程等效應力、等效應變云圖及溫度云圖仿真分析,可為實際切削提供依據(jù)。

隨著合金價格的提高,生產(chǎn)成本不斷增加。為降低生產(chǎn)成本,本課題在HT250材質(zhì)的基礎(chǔ)上,采用氮、鈦、鈮對鐵液進行合金化,通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗和硬度試驗,研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗結(jié)果表明,含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時,試樣的金相組織為A型石墨+細片狀珠光體+少量鐵素體。隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長度變短、寬度稍有增加,彎曲程度加大,石墨端部鈍化,對基體的割裂作用減弱；細片狀珠光體含量略有增加,珠光體層片間距減??；試樣的抗拉強度和硬度逐漸增大,當含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時,試樣的抗拉強度和硬度達到大值,分別為395MPa和260HBW。當鐵液中含氮量≥0.011%時,鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當含氮量(0.0080%左右)基礎(chǔ)上,含鈦量在0.055%-0.149%范圍內(nèi)時,試樣的金相組織為A型和D型石墨+珠光體+少量鐵素體。隨著含鈦量的增加：A型石墨減少,D型石墨增多；鐵素體的含量增多,珠光體的含量減少。
試樣的抗拉強度呈現(xiàn)降低的趨勢,當含鈦量為0.149%時,試樣的抗拉強度小,為230MPa；而試樣的布氏硬度略有增加,當含鈦量為0.149%時,試樣的布氏硬度大,為219HBW。鈦在含氮灰鑄鐵中的存在形式有以下兩種：少部分固溶于基體中,呈均勻分布；大部分與鐵液中的碳、氮形成鈦的碳氮化物,并多以三角形、四邊形及帶棱角的不規(guī)則塊狀鑲嵌于基體之中,呈彌散分布。

中國古代的鑄鐵，在一個相當長的時期里含硅量都偏低，在約2000年前的西漢時期，中國鐵器中的球狀石墨，就已由低硅的生鐵鑄件經(jīng)柔化退火的方法得到。這是中國古代鑄鐵技術(shù)的重大成就，也是冶金史上的奇跡。球墨鑄鐵以其優(yōu)良的性能，在使用中有時可以代替昂貴的鑄鋼和鍛鋼，在機械制造工業(yè)中得到廣泛應用。冶金行業(yè)過去一直認為球墨鑄鐵是英國人于1947年發(fā)明的。西方某些學者甚至聲稱，沒有現(xiàn)代科技手段，發(fā)明球墨鑄鐵是不可想象的。1981年，中國球鐵專家采用現(xiàn)代科學手段，對出土的513件古漢魏鐵器進行研究，通過大量的數(shù)據(jù)斷定漢代中國就出現(xiàn)了球狀石墨鑄鐵。有關(guān)論文在第科技史大會上宣讀，轟動了鑄造界和科技史界。冶金史專家于1987年對此進行驗證后認為：古代中國已經(jīng)摸索到了用鑄鐵柔化術(shù)制造球墨鑄鐵的規(guī)律，這對冶金史作重新分期劃代具有重要意義。
近日，公司接到一份出口意向訂單，急需數(shù)噸Φ400mm水平連鑄鑄鐵型材。這已超出了Φ360mm超大規(guī)格生產(chǎn)能力范圍，工藝完全不同，設(shè)備完全不匹配，公司從來沒有嘗試過。、市場經(jīng)濟大潮激流澎湃，不乏弄潮兒向濤搏擊。經(jīng)理牛曉宇抓住市場有利時機，毫不猶豫接受了挑戰(zhàn)。他集中班子成員和技術(shù)骨干，成立專項攻關(guān)小組，認真研究討論，歸納工藝要點，制定生產(chǎn)方案。由于生產(chǎn)線能力有限，一系列設(shè)備均需擴容、改造，加上客戶要求一周內(nèi)完成任務，這無疑成為一項寵大而艱巨的工程。說干說干。在攻關(guān)組組長、經(jīng)理牛曉宇的帶領(lǐng)下，攻關(guān)組成員、生產(chǎn)副經(jīng)理王茂榮和連鑄車間主任王建衛(wèi)及相關(guān)人員立馬投入戰(zhàn)斗。按照方案，首先是結(jié)晶器模具工藝改造，設(shè)計加工Φ400mm引頸頭；其次是鐵水液面、拉拔澆注和水溫控制；然后是生產(chǎn)線裝備改造，特別是牽引機牽引能力的調(diào)配。