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(chǎn)的鑄鐵由於補(bǔ)縮不良經(jīng)常產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。

為了能在鑄件生產(chǎn)以前預(yù)測(cè)這些缺陷情況，早在印年代就開展了鑄造過程數(shù)值類比。鑄造過程數(shù)值類比是使用數(shù)值類比技術(shù)，在計(jì)算機(jī)虛擬的環(huán)境下類比實(shí)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(yīng)力形成過程、判斷成型過程中主要原素的影響程度，預(yù)測(cè)組織、性能和可能出現(xiàn)的缺陷，為優(yōu)化工藝減少廢品提供依據(jù)。

1962年丹麥的Forsund   個(gè)采用電子計(jì)算機(jī)類比鑄件的凝固過程，此后、英國(guó)、德國(guó)、日本、法蘭西等相繼開展了這方面的。我國(guó)于70年代末開始，大連理工大學(xué)、沈陽鑄造所在我國(guó)開展了這一技術(shù)的，并分別于1980年發(fā)表了報(bào)告（郭可韌等，大型鑄件凝固過程的數(shù)字類比，大連工學(xué)院學(xué)報(bào)，1980（2）1─16；沈陽鑄造所，鑄件凝固熱場(chǎng)電子計(jì)算機(jī)類比，鑄造，1980（1）14─22，此后在我國(guó)高等院校投入大量人力開展了這項(xiàng)。

在“六五”、“七五”期間   攻關(guān)項(xiàng)目中部有計(jì)算機(jī)在鑄造中應(yīng)用的攻關(guān)項(xiàng)目，“六五”的項(xiàng)目為“大型鑄鋼件凝固控制”、“七五”項(xiàng)目為“大型鑄鋼件鑄造工藝CAD”，組織產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合攻關(guān)，推展了此項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展，清華大學(xué)、華中理工大學(xué)已分別能提供FT─Star和華鑄CAE─Inte 4.0商品化學(xué)的軟體并在三明重型機(jī)器有限公司等單位應(yīng)用，獲得了良好的效果。

計(jì)算機(jī)數(shù)值類比由前處理、中間計(jì)算和后處理三部分組成，包括幾何模型的建立，格點(diǎn)劃分，求解條件（初始條件和邊界條件）的確定，數(shù)值計(jì)算，計(jì)算結(jié)果的處理及圖形顯示。其所用的數(shù)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(shù)值類比，主要進(jìn)行鑄造過程的傳熱分析。包括數(shù)值計(jì)算方法的選擇，潛熱處理、縮孔縮撿預(yù)測(cè)判別，鑄件、鑄型界面?zhèn)鳠釂栴}處理。

（2）流動(dòng)場(chǎng)數(shù)值類比，涉及動(dòng)量、能量與質(zhì)量傳遞，其難度較大。使用的數(shù)值求解技術(shù)有MAC 法、SAMC法，SOLA─AOF法以及SOLA一─MAC法。

（3）鑄造應(yīng)力類比，此項(xiàng)開展較晚，主要進(jìn)行彈塑性狀態(tài)應(yīng)力分祈，目前有Heyn模型，彈塑性模型，Perzyna模型，統(tǒng)一內(nèi)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(jì)算形核數(shù)，分析初晶類型，枝晶生長(zhǎng)速度，類比組織轉(zhuǎn)變，預(yù)測(cè)機(jī)械性能。目前有確定性模型，Monte、Cellular、Automaton等統(tǒng)計(jì)法模型、相場(chǎng)模型等。

計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用是發(fā)展的技術(shù)，鑄造作為重要的工業(yè)之一，理應(yīng)加強(qiáng)投入。計(jì)算機(jī)在鑄造及生產(chǎn)的應(yīng)用，改變過去那種“睜眼型式，閉眼澆注”的狀態(tài)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也必將會(huì)球墨鑄鐵的應(yīng)用和發(fā)展。

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