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(guò)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(wèn)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(zhǎng)理論,結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),對(duì)金屬凝固過(guò)程的觀組織進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬仿真,也稱為凝固過(guò)程觀模擬,這個(gè)名稱是相對(duì)于凝固過(guò)程宏觀模擬而言的,具體是指在晶粒尺度上對(duì)金屬凝固過(guò)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(guò)程中熱傳遞、溶質(zhì)傳遞和石墨球、奧氏體的形核、生長(zhǎng)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(zhǎng)概率模型.根據(jù)所建立的模型,采用了Microsoft Visual C++ 6.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的三維模擬計(jì)算程序和二維動(dòng)態(tài)顯示程序.針對(duì)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(wèn)題.該方法通過(guò)僅對(duì)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(duì)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(guò)程,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究.使用編寫(xiě)的模擬仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)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(duì)比,二二者基本吻合.

 我國(guó)汽車(chē)用球鐵齒惰輪為典型鑄件，開(kāi)發(fā)球墨鑄鐵水冷銅合金金屬型鑄造工藝。 主要工藝路線是采用水冷銅型模具，利用水冷帶走金屬型模具熱量，使模具在快速鑄造生產(chǎn)中保持一定恒溫。針對(duì)模具應(yīng)具有高熱傳導(dǎo)性、一定的耐磨性和易于加工的要求，在銅合金模具選材上，研究開(kāi)發(fā)了Cr-Zr-Mg銅合金模具材料，提出Cr-Zr-Mg銅合金成分范圍和機(jī)械性能，并確定其冶金制造工藝流程。 采用WindowsXP操作系統(tǒng)，UG圖形軟件和Foxpro數(shù)據(jù)庫(kù)，并利用UG的二次開(kāi)發(fā)功能開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，構(gòu)建銅合金模具CAD系統(tǒng)的總體框架，研究型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊的實(shí)現(xiàn)方法，以形成適用于銅金屬型模具CAD/CAE技術(shù)。 對(duì)金屬型鑄件(鐵型球鐵齒惰輪、銅型球鐵齒惰輪)提出充型凝固過(guò)程數(shù)值模擬方法和溫度場(chǎng)模擬數(shù)值計(jì)算，預(yù)測(cè)金屬型鑄件缺陷，并完成了金屬型鑄件充型凝固過(guò)程測(cè)溫和編制實(shí)用.
汽車(chē)動(dòng)力傳遞可鍛鑄鐵件有時(shí)用作汽車(chē)的傳動(dòng)部件，將球鐵應(yīng)用于圓片離合器、分速器箱、后軸和輪殼等的強(qiáng)烈的趨勢(shì)。瑞士Sehaffhausen的G.Fiseher鑄造廠在這方面有許多應(yīng)用，他們與設(shè)計(jì)者緊密合作，把鑄鋼件、鍛鋼件以及可鍛鑄鐵件轉(zhuǎn)變?yōu)榍蚰T鐵件。懸置件現(xiàn)在，鐵經(jīng)常用作懸置部件如簧掛鉤以及制動(dòng)系統(tǒng)主要件(制動(dòng)卡鉗)和轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)。汽車(chē)工業(yè)是球墨鑄鐵鑄件第二用戶，其數(shù)項(xiàng)多。球鐵應(yīng)用于汽車(chē)中的三個(gè)主要地方：動(dòng)力源一發(fā)動(dòng)機(jī)部件；動(dòng)力傳遞一一齒輪系、齒輪和軸套；車(chē)物懸置、制動(dòng)器和轉(zhuǎn)向裝置。動(dòng)力源曲軸是承受連續(xù)變化的彎曲、扭轉(zhuǎn)和剪切載荷的零件，并且在它的使用壽命內(nèi)，要循環(huán)十億次，汽車(chē)設(shè)計(jì)的工程師們?cè)缭?9152年即在發(fā)現(xiàn)用鎂處理的方法四年之后，就立刻考慮采用球鐵的可能性。福特汽車(chē)公司的幾乎所有曲軸都用這種材料來(lái)制造。上大多數(shù)汽油機(jī)汽車(chē)都裝上球鐵曲軸來(lái)代替鍛鋼曲軸，這種應(yīng)用被認(rèn)為是價(jià)值工程的典型例子。