計(jì)算機(jī)在球墨鑄鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)在球墨鑄鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用

　　球墨鑄鐵由于其糊狀凝固的特征決定所生產(chǎn)的鑄鐵由于補(bǔ)縮不良經(jīng)常產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷，為了能在生產(chǎn)以前預(yù)測球墨鑄件這些缺陷情況，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模擬試驗(yàn)。

早在很多年前國內(nèi)外就開展了鑄造過程數(shù)值模擬．鑄造過程數(shù)值模擬是使用數(shù)值模擬技術(shù)，在計(jì)算機(jī)（電腦）虛擬的環(huán)境下模擬實(shí)際球墨鑄件形成過程，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第一個(gè)采用電子計(jì)算機(jī)（電腦）模擬球墨鑄件的凝固過程，此后美國、英國、德國、日本、法蘭西等相繼開展了這方面的研究。我國于70年代末開始，大連理工大學(xué)、沈陽鑄造研究所率先在我國開展了這一技術(shù)的研究，并分別于1980年發(fā)表了研究報(bào)告（郭可韌等，大型球墨鑄件凝固過程的數(shù)字模擬，大連工學(xué)院學(xué)報(bào)，1980（2）1─16；沈陽鑄造研究所，球墨鑄件凝固熱場電子計(jì)算機(jī)（電腦）模擬，鑄造，1980（1）14─22，此后在我國高等院校投入大量人力開展了這項(xiàng)研究，在“六五”、“七五”期間國家攻關(guān)項(xiàng)目中部有計(jì)算機(jī)（電腦）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)，大大推展了此項(xiàng)技術(shù)在我國的發(fā)展，目前清華大學(xué)、華中理工大學(xué)已分別能提供FT─Star和華鑄CAE─Inte CAST4．0商品化學(xué)的軟件并在三明重型機(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)（電腦）數(shù)值模擬由前處理、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)值模擬的基本方法主要是有限差分法，有限元法和邊界元法。

目前鑄造中應(yīng)用的較多的領(lǐng)域是︰1）凝固過程數(shù)值模擬，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)測判別，球墨鑄件、鑄型界面?zhèn)鳠釂栴}處理。2）流動(dòng)場數(shù)值模擬，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)力模擬，此項(xiàng)研究開展較晚，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）組織模擬，目前尚處起步階段。分廣視、中觀和微視模擬。能計(jì)算形核數(shù)，分析初晶類型，枝晶生長速度，模擬組織轉(zhuǎn)變，預(yù)測機(jī)械性能。目前有確定性模型，Monte、Cellular、Automaton等統(tǒng)計(jì)法模型、相場模型等。

計(jì)算機(jī)（電腦）及其應(yīng)用是目前迅速發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域，鑄造作為重要的工業(yè)領(lǐng)域之一，理應(yīng)加強(qiáng)投入。研究開發(fā)計(jì)算機(jī)（電腦）在鑄造研究及生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，徹底改變過去那種“睜眼型式，閉眼澆注”的狀態(tài)，計(jì)算機(jī)（電腦）的應(yīng)用也必將會(huì)促進(jìn)球墨鑄鐵行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，技術(shù)的變革。