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題(如進(jìn)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(yàn),探索球墨鑄鐵切削過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)球墨鑄鐵的銑削過程進(jìn)行了仿真分析,仿真表明球墨鑄鐵銑削過程等效應(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程,基于切削過程等效應(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)。

鐵型材的應(yīng)用：水平連鑄鑄鐵型材經(jīng)過幾十年的應(yīng)用實(shí)踐，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用于液壓、機(jī)床、模具、機(jī)車、冶金以及壓縮機(jī)和般通用零部件行業(yè)。鑄鐵型材內(nèi)部無缺陷，密度大于砂鑄件，具有細(xì)密的組織，耐壓致密性優(yōu)良，35Mpa的壓力下，壁厚1mm的試樣無點(diǎn)滲和周滲現(xiàn)象，加之其優(yōu)良的機(jī)加性能，非常適用于液壓件。滾動(dòng)活塞式空調(diào)壓縮機(jī)機(jī)芯中，滾動(dòng)活塞環(huán)為關(guān)鍵部件。通過淬火，連鑄灰鑄鐵棒材加工的活塞環(huán)(叉稱滾套)很容易達(dá)到Hf=IC50以上的硬度，且熱變形小，尺寸精度高。美國(guó)Potorex，F(xiàn)edders公司，日本Hitachi,上海日立，韓國(guó)LG，中國(guó)等廠商已經(jīng)批量采購(gòu)在機(jī)床制造業(yè)中,使用鑄鐵型材制造車床、銑床、磨床、鉆床等的工作臺(tái)及機(jī)床導(dǎo)軌、軸。

 我國(guó)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(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(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程測(cè)溫和編制實(shí)用.
汽車動(dòng)力傳遞可鍛鑄鐵件有時(shí)用作汽車的傳動(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(jī)汽車都裝上球鐵曲軸來代替鍛鋼曲軸，這種應(yīng)用被認(rèn)為是價(jià)值工程的典型例子。