球墨鑄鐵件作為重要的工程材料,在的很多的鑄件產量中有較大的比例并且生產技術也達到了一定的水平.但由于鑄造過程中的復雜性使得球墨鑄鐵件的質量仍然存在著很多的問題.為了更好地控制其生產質量,本文根據生產實際及當前的關于球型石墨、晶體方面的形成、生長理論,結合先進的計算機技術,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.本文根據熱力學、凝固原理等理論,建立了凝固過程中熱傳遞、溶質傳遞和石墨球、奧氏體的形核、生長進行模擬,以能量小原理為基礎,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,并相應地解決了整體區(qū)域和局部區(qū)域之間的數據映射、局部區(qū)域的邊界處理、局部區(qū)域模擬結果的放大顯示等問題.該方法通過僅對關鍵的局部區(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,并把模擬的計算結果與實驗結果進行了對比,二二者基本吻合.

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