億錦天澤鋼鐵有限公司

對鑄鐵型材的力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測也一直是學(xué)者研究的重點和難點之一同時也是如今水平連鑄CAE技術(shù)的熱門研究方向。作為發(fā)動機類鑄鐵型材的發(fā)動機缸蓋是極具代表性的鑄鐵型材產(chǎn)品對其硬度性能進(jìn)行實驗和模擬研究具有較大的實用價值和研究意義。在鑄鐵中，碳能以化合態(tài)的滲碳體和游離狀態(tài)的石墨兩種形式存在，游離狀態(tài)的石墨容易形成片狀結(jié)構(gòu)。這是由于石墨的晶格為簡單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結(jié)合力較強；而兩基面間的面間距340nm，因基面間距較大，原子間結(jié)合力較弱，故結(jié)晶時易形成片狀結(jié)構(gòu)，且強度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。另外，在碳原子的四個價電子中，只有一個價電子參加到電子氣中去，這便是石墨具有某些不太明顯的金屬性能(如導(dǎo)電性)的原因。 對鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過程中采用反弧度法工藝，即通過新型的石墨套與引錠裝置來實現(xiàn)的，導(dǎo)致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，當(dāng)拉拔參數(shù)調(diào)整合適時，下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。反弧度法工藝制各的鑄鐵型材組織更為均勻，力學(xué)性能更為優(yōu)良。與實施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標(biāo)高于鑄鐵型材標(biāo)準(zhǔn)(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標(biāo)均超過LZQT500-7規(guī)定的指標(biāo)。與拉伸性能結(jié)果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。 基于實驗獲得的鑄鐵型材實測硬度數(shù)據(jù)與模擬所得的鑄鐵型材冷卻速度數(shù)據(jù)建立了適用于該灰鑄鐵缸蓋鑄鐵型材硬度性能的數(shù)學(xué)計算模型該模型主要是考慮了冷卻速度對灰鐵鑄鐵型材硬度性能的影響。在此數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)之上對軟件進(jìn)行了二次開發(fā)終實現(xiàn)了該灰鑄鐵缸蓋鑄鐵型材三維硬度數(shù)據(jù)的建立。

球墨鑄鐵型材因其良好的力學(xué)性能、鑄造性能及較低的生產(chǎn)成本，得到越來越廣泛的應(yīng)用，球墨鑄鐵型材占鑄總產(chǎn)量比例逐年升高。但由于球墨鑄鐵型材凝固過程中產(chǎn)生的石墨化膨脹，對鑄鐵型材有壓力作用，冒口的大小需要綜合考慮多種因素而計算復(fù)雜；并且球墨鑄鐵型材結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，冒口定位效率低，因此復(fù)雜球墨鑄鐵型材的冒口設(shè)計比較困難，從而導(dǎo)致目前的球墨鑄鐵型材鑄造工藝CAD系統(tǒng)比較少且功能不夠完善，其中的冒口設(shè)計模塊定位慢，不能針對不同鑄型強度進(jìn)行相應(yīng)冒口設(shè)計。對出現(xiàn)在鑄鐵型材內(nèi)部的夾雜缺陷，進(jìn)行了地研究分析，明確了夾雜物的分布規(guī)律、元素組成、來源及形成原因，并就如何控制該缺陷的產(chǎn)生給出了相關(guān)的建議。對大斷面型材表面出現(xiàn)的疤皮缺陷，分析了形成原因，討論了影響其形成的因素，并提出了能有效疤皮缺陷的措施。優(yōu)化設(shè)計后得到的鑄鐵型材新生產(chǎn)線，能夠滿足 尺寸為400mm的鑄鐵型材的生產(chǎn)，且生產(chǎn)鑄鐵型材的工序簡化，各設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成更為簡單合理.鑄鐵型材中的夾雜物主要聚集分布在其中心線上方約3/4半徑處，其中大尺寸的夾雜物主要來源于球化和孕育處理，因此解決鑄鐵型材內(nèi)部夾雜問題的關(guān)鍵是控制球化和孕育處理的相關(guān)參數(shù).對于鑄鐵型材表面存在的疤皮缺陷，生產(chǎn)實踐證明，采取提高鐵水溫度、保證鐵水純凈度、適當(dāng)提高拉拔速度、該冒口設(shè)計方法包含冒口定位和冒口計算，在應(yīng)用距離場計算幾何熱節(jié)技術(shù)的基礎(chǔ)上建立基于幾何熱節(jié)的復(fù)雜球墨鑄鐵型材冒口定位方法；同時以收縮模數(shù)法為基礎(chǔ)，引入鑄型強度因素，設(shè)計數(shù)值模擬方案，借助華鑄CAE平臺進(jìn)行模擬，分析歸納數(shù)據(jù)建立考慮鑄型強度的球墨鑄鐵型材冒口計算方法。