球鐵凸輪軸正火動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型研究及其工藝優(yōu)化.pdf

1、在近十年來(lái)的世界范圍內(nèi)，球墨鑄鐵的生產(chǎn)量連年呈增長(zhǎng)形勢(shì)，而且由于球墨鑄鐵具有好的強(qiáng)、塑性，在汽車(chē)工業(yè)中正得到廣泛的推廣應(yīng)用，并顯示出了將取代部分鋼和灰口鑄鐵的強(qiáng)大趨勢(shì)。適合球墨鑄鐵鑄造的成形工藝在近50多年來(lái)也得到了飛快的發(fā)展，具有高剛度鑄型及快速冷卻等有利條件，能夠確保獲得尺寸精確、內(nèi)部組織致密、球化良好、石墨及晶粒細(xì)化的球墨鑄鐵鑄件的先進(jìn)鑄造工藝應(yīng)運(yùn)而生并不斷得以發(fā)展和完善，并在球墨鑄鐵的生產(chǎn)中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用如：水平連鑄球鐵

2、型材、金屬型覆砂鑄造、水冷金屬型鑄造、負(fù)壓消失模鑄造和噴射成形等。 本文就金屬模覆砂球墨鑄鐵凸輪軸鑄造生產(chǎn)線中存在的實(shí)際質(zhì)量技術(shù)問(wèn)題及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了全面、詳細(xì)的分析和研究，并提出了合理的改進(jìn)方案。 本研究通過(guò)球墨鑄鐵的連續(xù)冷卻實(shí)驗(yàn)，就材料的連續(xù)冷卻速度對(duì)其顯微組織的影響作用予以了評(píng)判和分析，對(duì)在不同的連續(xù)冷卻速度下所產(chǎn)生的先共析鐵素體的體積百分含量進(jìn)行了測(cè)定。在此基礎(chǔ)上，建立了單位體積中先共析鐵素體含量與連續(xù)冷卻速度

3、之間關(guān)系的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。該動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型能很好地量化在較大的冷卻速度條件下，球墨鑄鐵內(nèi)部組織中先共析鐵素體含量的變化；采用有限差分計(jì)算方法可以求出能獲得全珠光體基體組織球墨鑄鐵的最小連續(xù)冷卻速度即5℃／S。 為了實(shí)現(xiàn)可控制性冷卻，本研究采用改變冷卻方式的方法來(lái)調(diào)整球墨鑄鐵凸輪軸在正火過(guò)程中的冷卻速度，并在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行了正火及回火工藝的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過(guò)在不同的正火及回火工藝條件下，對(duì)球墨鑄鐵凸輪軸的內(nèi)部組織、強(qiáng)度、硬度和塑性

4、進(jìn)行了大量的測(cè)定、評(píng)判、分析和研究，確定了能夠獲得高強(qiáng)度、高塑性球墨鑄鐵的最佳生產(chǎn)工藝。該優(yōu)化生產(chǎn)工藝經(jīng)應(yīng)用于球墨鑄鐵凸輪軸的實(shí)際生產(chǎn)之中，共處理了70多爐，歷時(shí)約6個(gè)月的時(shí)間，未出現(xiàn)一例質(zhì)量不合格的爐次，珠光體含量大于95％，鐵素體和碳化物含量都小于5％，石墨球化率在80％以上，最大石墨直徑不超過(guò)0.08mm，平均直徑小于0.04mm；該凸輪軸本體的平均抗拉強(qiáng)度大于900 MP，延伸率大于4％。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)的驗(yàn)證，該優(yōu)化工藝具有易于控