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.

 我國汽車用球鐵齒惰輪為典型鑄件，開發(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，并利用UG的二次開發(fā)功能開發(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)計模塊的實現(xiàn)方法，以形成適用于銅金屬型模具CAD/CAE技術(shù)。 對金屬型鑄件(鐵型球鐵齒惰輪、銅型球鐵齒惰輪)提出充型凝固過程數(shù)值模擬方法和溫度場模擬數(shù)值計算，預(yù)測金屬型鑄件缺陷，并完成了金屬型鑄件充型凝固過程測溫和編制實用.
汽車動力傳遞可鍛鑄鐵件有時用作汽車的傳動部件，將球鐵應(yīng)用于圓片離合器、分速器箱、后軸和輪殼等的強烈的趨勢。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系統(tǒng)主要件(制動卡鉗)和轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)。汽車工業(yè)是球墨鑄鐵鑄件第二用戶，其數(shù)項多。球鐵應(yīng)用于汽車中的三個主要地方：動力源一發(fā)動機部件；動力傳遞一一齒輪系、齒輪和軸套；車物懸置、制動器和轉(zhuǎn)向裝置。動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，汽車設(shè)計的工程師們早在19152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。福特汽車公司的幾乎所有曲軸都用這種材料來制造。上大多數(shù)汽油機汽車都裝上球鐵曲軸來代替鍛鋼曲軸，這種應(yīng)用被認為是價值工程的典型例子。