灰鑄鐵型材具有組織均勻致密；耐壓氣密性好；減磨性能強(qiáng)；表面質(zhì)量光潔；尺寸精度高：加工余量?。挥捕确植季鶆?；抗拉伸強(qiáng)度高,無縮松,氣孔,夾渣,砂眼等缺陷,機(jī)械性能優(yōu)越,其中為顯著的特點(diǎn)是具有度和高韌性相結(jié)合以及優(yōu)良的抗疲勞性能。
空心鑄鐵型材及水平連鑄裝置，在相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)替代砂型鑄件，這種空心鑄鐵型材的截面中部有通孔，截面輪廓形狀為圓形、矩形、多邊形。上述空心鑄鐵型材的水平連鑄裝置，其基本結(jié)構(gòu)包括保溫爐、設(shè)置于爐口處的外結(jié)晶器、牽引設(shè)備組成，其特征在于在保溫爐內(nèi)與外結(jié)晶器對應(yīng)位置設(shè)置內(nèi)結(jié)晶器。所述的內(nèi)結(jié)晶器固定保溫爐下部的外壁上。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案，與砂型鑄造相比，表現(xiàn)在機(jī)械性能提高，切削性能提高，表面光潔，加工余量小，可直接加工成閥體、齒輪泵外殼，液壓導(dǎo)向套等，比實(shí)心型材的再加工提高了工效。空心鑄鐵型材生產(chǎn)，基本有三種方式，種采用垂直下拉的間歇式連鑄鐵管生產(chǎn)裝置，該裝置因生產(chǎn)的型材致密性差已被淘汰；第二種采用水平連鑄加內(nèi)結(jié)晶器的生產(chǎn)裝置生產(chǎn)空心鑄鐵型材，由于該裝置結(jié)晶器頂部與底部存在較大溫差，為防止頂部漏鐵而放慢拉速，導(dǎo)致型材下部過冷，與石墨套內(nèi)壁摩擦力過大，超過石墨的抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致石墨套下部常常拉斷，很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；第三種采用無芯的垂直上拉空心鑄鐵型材連鑄生產(chǎn)裝置，該裝置采用重力場、溫度場、電磁場等聯(lián)合作用所產(chǎn)生的“復(fù)合物理場”約束成型，由于該“復(fù)合物理場”約束成型的條件要求較為嚴(yán)格，生產(chǎn)成本高

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)給量對毛刺的影響較小,而切深影響較大。同時(shí)對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)變云圖及溫度云圖仿真分析,可為實(shí)際切削提供依據(jù)。

隨著合金價(jià)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(jìn)行合金化,通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗(yàn)和硬度試驗(yàn),研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗(yàn)結(jié)果表明,含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時(shí),試樣的金相組織為A型石墨+細(xì)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(xì)片狀珠光體含量略有增加,珠光體層片間距減小；試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度逐漸增大,當(dāng)含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時(shí),試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度達(dá)到大值,分別為395MPa和260HBW。當(dāng)鐵液中含氮量≥0.011%時(shí),鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當(dāng)含氮量(0.0080%左右)基礎(chǔ)上,含鈦量在0.055%-0.149%范圍內(nèi)時(shí),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(qiáng)度呈現(xiàn)降低的趨勢,當(dāng)含鈦量為0.149%時(shí),試樣的抗拉強(qiáng)度小,為230MPa；而試樣的布氏硬度略有增加,當(dāng)含鈦量為0.149%時(shí),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。