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.

鑄鐵在鑄造過程中經常產生氣孔、渣孔、夾砂、縮孔、裂縫,澆鑄不足等缺陷.而在使用部門,由于超負荷,機械事故以及自然損壞等原因,造成鑄鐵機件的損壞也很多,對這些有缺陷件及損壞件,應根據鑄鐵的特點,采取相應的補焊工藝進行修復.在所有的鑄鐵中,灰鑄鐵應用廣泛(導軌、機床底座、工作臺、氣缸、閥門、齒輪等).由于補焊的要求及補焊對象不同,灰鑄鐵有多種補焊方法,但目前我國常用的方法是焊條電弧焊和氣焊.由于電弧焊焊條比較昂貴,一般用于補焊厚大的鑄件;氣焊縫的材質、性能、顏色等和母材相近、設備簡單、取材容易,適于補焊中、小型薄壁件.氣焊火焰比電弧焊低,加熱和冷卻速度比較緩慢,加熱程度和加熱時間可以控制,這些都有利于石墨化.因此,氣焊仍是一種某些場合下常用的方法.
球墨鑄鐵的球化處理和孕育處理方法,從原材料質量、工藝操作、鐵液包形狀、出爐溫度等方面,分析了影響球化孕育效果的因素,并給出相應的防止措施,得出以下結論:(1)原鐵液w(S)量高,會導致球化劑的加入量增加,不利于鐵液質量的穩(wěn)定;(2)w(RE)量高,會引起大斷面的軋輥內部產生碎塊狀石墨;(3)根據鑄件大小,適當控制球化處理溫度和澆注溫度,有利于避免產生球化衰退和孕育衰退等現象;(4)采用復合孕育劑、多次孕育和隨流孕育等方法強化孕育處理,有利于增加石墨核心,改善球化效果,增加石墨數量,提高球鐵鑄件的綜合性能.