論球墨鑄鐵主要問題縮孔縮松缺陷

論球墨鑄鐵主要問題縮孔縮松缺陷

由于球墨鑄鐵糊狀凝固的特徵決定所生產的鑄鐵由於補縮不良經常產生縮孔、縮松等缺陷。

為了能在鑄件生產以前預測這些缺陷情況，早在印年代就開展了鑄造過程數值類比。鑄造過程數值類比是使用數值類比技術，在計算機虛擬的環(huán)境下類比實際鑄件形成過程，包括金屬液體的充型過程、冷卻凝固過程、應力形成過程、判斷成型過程中主要原素的影響程度，預測組織、性能和可能出現的缺陷，為優(yōu)化工藝減少廢品提供依據。

1962年丹麥的Forsund   個采用電子計算機類比鑄件的凝固過程，此后、英國、德國、日本、法蘭西等相繼開展了這方面的。我國于70年代末開始，大連理工大學、沈陽鑄造所在我國開展了這一技術的，并分別于1980年發(fā)表了報告（郭可韌等，大型鑄件凝固過程的數字類比，大連工學院學報，1980（2）1─16；沈陽鑄造所，鑄件凝固熱場電子計算機類比，鑄造，1980（1）14─22，此后在我國高等院校投入大量人力開展了這項。

在“六五”、“七五”期間   攻關項目中部有計算機在鑄造中應用的攻關項目，“六五”的項目為“大型鑄鋼件凝固控制”、“七五”項目為“大型鑄鋼件鑄造工藝CAD”，組織產、學、研聯合攻關，推展了此項技術在我國的發(fā)展，清華大學、華中理工大學已分別能提供FT─Star和華鑄CAE─Inte 4.0商品化學的軟體并在三明重型機器有限公司等單位應用，獲得了良好的效果。

計算機數值類比由前處理、中間計算和后處理三部分組成，包括幾何模型的建立，格點劃分，求解條件（初始條件和邊界條件）的確定，數值計算，計算結果的處理及圖形顯示。其所用的數值類比的基本方法主要是有限差分法，有限元法和邊界元法。

（1）凝固過程數值類比，主要進行鑄造過程的傳熱分析。包括數值計算方法的選擇，潛熱處理、縮孔縮撿預測判別，鑄件、鑄型界面?zhèn)鳠釂栴}處理。

（2）流動場數值類比，涉及動量、能量與質量傳遞，其難度較大。使用的數值求解技術有MAC 法、SAMC法，SOLA─AOF法以及SOLA一─MAC法。

（3）鑄造應力類比，此項開展較晚，主要進行彈塑性狀態(tài)應力分祈，目前有Heyn模型，彈塑性模型，Perzyna模型，統一內變量模型等。

（4）組織類比，尚處起步階段。分巨視、中觀和微視類比。能計算形核數，分析初晶類型，枝晶生長速度，類比組織轉變，預測機械性能。目前有確定性模型，Monte、Cellular、Automaton等統計法模型、相場模型等。

計算機及其應用是發(fā)展的技術，鑄造作為重要的工業(yè)之一，理應加強投入。計算機在鑄造及生產的應用，改變過去那種“睜眼型式，閉眼澆注”的狀態(tài)，計算機的應用也必將會球墨鑄鐵的應用和發(fā)展。

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