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《基于宏微觀模型的球墨鑄鐵凝固過(guò)程數(shù)值模擬》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、摘要球墨鑄鐵是一種非常重要的工程合金材料，具有良好的力學(xué)性能和較好的鑄造性能，在整個(gè)鑄件以及機(jī)械產(chǎn)品中占有重要的地位。球墨鑄鐵件在鑄造產(chǎn)品中的比例逐年提高。對(duì)于一些要求較高的球墨鑄鐵件，縮孔、縮松尤其是縮松缺陷是嚴(yán)重影響生產(chǎn)質(zhì)量，甚至是導(dǎo)致報(bào)廢的原因。探究工藝因素對(duì)球墨鑄鐵件收縮缺陷的影響規(guī)律，對(duì)不同生產(chǎn)工藝的球墨鑄鐵件的縮孔、縮松缺陷的大小、位置進(jìn)行準(zhǔn)確、有效地預(yù)測(cè)并提出工藝改進(jìn)建議對(duì)縮短試制周期，提高產(chǎn)品質(zhì)奄，降低生產(chǎn)成本，增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。因此，建立一個(gè)有效的球墨鑄鐵件縮松預(yù)測(cè)模型具有現(xiàn)實(shí)的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。作者總結(jié)和分析了球墨凝固過(guò)程數(shù)值模擬及縮松、
2、縮孔的預(yù)測(cè)的方法和理論模型。發(fā)現(xiàn)目前尚沒(méi)有有效預(yù)測(cè)球墨鑄鐵縮松缺陷的方法，提出了由宏．微觀凝固理論模型相結(jié)合預(yù)測(cè)球墨鑄鐵收縮缺陷的新思路。但是現(xiàn)有的形核率計(jì)算模型和潛熱數(shù)據(jù)并不能滿足對(duì)不同工藝因素下生產(chǎn)的球墨鑄鐵件進(jìn)行模擬計(jì)算的需要。必須進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)研究，建立適用于球墨鑄鐵的生產(chǎn)的準(zhǔn)確有效的數(shù)值計(jì)算模型。用正交試驗(yàn)的方法設(shè)計(jì)并澆注了一系列的球墨鑄鐵立板件，研究了碳當(dāng)量、孕育量和鑄件模數(shù)(冷卻速度)對(duì)球墨鑄鐵件縮松宏觀分布的影響規(guī)律，提出了不同工藝參數(shù)下的球墨鑄鐵縮松定量計(jì)算模型。分析了球墨鑄鐵件縮松的形成機(jī)理和形成過(guò)程。研究表明業(yè)共晶球墨鑄鐵中游離奧氏體的存在增大了最
3、后凝固區(qū)域的凝固收縮鼉，發(fā)達(dá)的枝晶造成補(bǔ)縮通道的阻塞形成縮松。共晶和過(guò)共晶球墨鑄鐵的縮松是液態(tài)收縮和石墨化膨脹共同作用的結(jié)果。在鑄型強(qiáng)度足夠的條件下，共晶團(tuán)的體積膨脹以壓力的形式與液態(tài)靜壓力一起直接作用于液態(tài)金屬，有利于減小縮松體積。根據(jù)對(duì)球墨鑄鐵縮松形成機(jī)理和形成過(guò)程的分析，首次將石墨化膨脹對(duì)金屬液的壓力和金屬液自身靜壓力引入到球墨鑄鐵縮松預(yù)測(cè)判據(jù)中，建立了球墨鑄鐵壓力條件下的縮松預(yù)測(cè)模型P·G／√R≤K。采用定量金相分析技術(shù)和冷卻曲線熱分析法，定量的研究了不同碳當(dāng)量、孕育量和冷卻速度的球墨鑄鐵件的石墨球的形核率。針對(duì)不周類型的球墨鑄鐵的凝V¨山東大學(xué)博士論文固過(guò)程，
4、建茳j，業(yè)共晶、其品和過(guò)共品球墨鑄鐵的形核率計(jì)算模型。同時(shí)給出r形核溫度的計(jì)算方法和計(jì)算模型。分別用DHA法和DSC法測(cè)肇并計(jì)算了球墨鑄鐵的潛熱數(shù)據(jù)。分析了碳、與暈，孕育、冷卻速度以及石墨球形貌劉潛熱的影響規(guī)律。研究表明球墨鑄鐵的潛熱隨碳當(dāng)螢和鑄件冷卻速度的增大而增大，孕育劉潛熱影響較小。石墨球的組織形貌對(duì)鑄鐵的潛熱有重要影響。石墨球越圓整，潛熱越大。建立了球墨鑄鐵的潛熱計(jì)算模型?；贛icrosoftVisualStudio6．0和WindowsXP平臺(tái)用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言Visualc++設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了球零鑄鐵凝固過(guò)程模擬計(jì)算軟件TMCasI—S．Giron。該軟
5、件采用J，ActiveXDataObjects(ADO)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和DLL技術(shù)。可以完成不同工藝參數(shù)生產(chǎn)的球墨鑄鐵的凝固過(guò)程的溫度場(chǎng)、石墨球密度計(jì)算和縮孔、縮松預(yù)測(cè)。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)鑄件的驗(yàn)證，表明TMCast。S．Giron計(jì)算模型合理，計(jì)算準(zhǔn)確，可以有傲進(jìn)行球墨鑄鐵縮孔縮松缺陷的預(yù)測(cè)，實(shí)用性強(qiáng)。關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵宏．微觀模型凝固過(guò)程數(shù)值模擬縮松縮孔預(yù)測(cè)VlIl山東大學(xué)博士論文ABSTRATSpheroidalgraphitecastironisaveryimportantengineeringmaterialalloy，whichhasgoodmechanicalprope
6、rtyandcastingproperty．Itplaysanimportantroleincastingandmechanicalproductions．ApplicationsofSpheroidalgraphitecastironcontinuetOincreasesteadilyovertheyearsduetoitsrelativelylowcostproduction．Forthespheroidalgraphitecastironcastingswhichmusthavehighquality，shrinkagecavityandporosityareth
7、emaindefectstobesolved．Itisrequiredthattheresearchintotherulesthattheprocessingparametersaffecttheshrinkagebehaviorofspheroidalgraphitecastironcastings．Predictionofthepositionandvolumeoftheshrinkagedefectsonthespheroidalgraphitecastironcastingswillreducethecost，shortenthe
