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)以前預測這些缺陷情況,早在印年代眾多地區(qū)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(xiàn)的缺陷,為優(yōu)化工藝減少廢品提供依據(jù)。
計算機數(shù)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(shù)值計算,計算結(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,主要進行鑄造過程的傳熱分析。包括數(shù)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(shù)值類比,涉及動量、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(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。能計算形核數(shù),分析初晶類型,枝晶生長速度,類比組織轉(zhuǎn)變,預測機械性能。目前有確定性模型,Monte、Cellular、Automaton等統(tǒng)計法模型、相場模型等。
計算機及其應用是速度適宜發(fā)展的技術(shù)行業(yè),鑄造作為重要的工業(yè)行業(yè)之一,理應加強投入。計算機在鑄造及生產(chǎn)行業(yè)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推進球墨鑄鐵的應用和發(fā)展。