風電球墨鑄鐵件鑄造工藝及組織數(shù)值模擬的優(yōu)化.pdf

1、由于化石能源數(shù)量有限，環(huán)保意識逐漸增強，風能作為一種取之不盡的清潔能源越來越受到人們的重視。風力發(fā)電設(shè)備，例如風電輪轂、底座、轉(zhuǎn)軸等，體積都比較龐大，重量一般都在10t以上，在鑄造生產(chǎn)過程中出現(xiàn)廢品將會造成巨大的損失;風力發(fā)電設(shè)備工作環(huán)境也比較惡劣，一般都運行在室外寒冷的環(huán)境中，因此對其各方面的力學性能有較高的要求。對此，我國國家標準對該類球墨鑄鐵件的組織及力學性能都進行了嚴格的要求。
　　在實際生產(chǎn)過程中，風電球墨鑄鐵件經(jīng)常會產(chǎn)

2、生一些缺陷，鑄造工藝對其有著重要的影響，因此鑄造工藝的設(shè)計是否合理就顯得尤為重要。本文探究了鑄造模擬仿真軟件在該類鑄件中的應(yīng)用，確定出了模擬各階段的參數(shù)設(shè)置，為鑄造工藝設(shè)計的合理性提供了重要的參考依據(jù);并且利用該軟件對風電輪轂件當前的鑄造工藝進行了模擬仿真，發(fā)現(xiàn)在鑄件的頂部位置存有縮孔、縮松缺陷，這與實際生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)缺陷的位置比較吻合;經(jīng)過分析，鑄件頂部產(chǎn)生缺陷的主要原因為冒口頸的過早封死造成鐵液補縮不足及冷鐵排放的不合理所造成的

3、;通過對冷鐵的重新布置及冒口形式的改變可以完全消除鑄件頂部產(chǎn)生的缺陷。
　　風電設(shè)備器材屬于典型的厚大斷面球墨鑄鐵件，為了研究不同的壁厚對其組織性能的影響，在風電輪轂件上設(shè)計了附鑄楔形試塊。實驗結(jié)果表明，在當前工藝條件下，整個附鑄楔形試塊的基體組織全部為鐵素體基體;隨壁厚的增大，組織中的石墨球的密度逐漸降低，石墨球尺寸逐漸變大，石墨球圓整度逐漸變差;壁厚達到一定程度(高溫階段的冷卻速度為5.5℃/min，共晶反應(yīng)平臺時間51.7m

4、in)，組織中會出現(xiàn)碎塊狀石墨，碎塊狀石墨的出現(xiàn)會極大地降低鑄件的性能;在厚大斷面處，由于冷卻速度比較慢，有些Si元素會在石墨球周圍富集，當石墨球周圍Si元素的含量大于2.25％時，石墨球發(fā)生破裂的幾率就會大大增加，出現(xiàn)碎塊狀等畸變石墨球。
　　為了研究風電球墨鑄鐵件組織中珠光體與冷卻速度的關(guān)系，利用DSC熱分析儀對若干個試樣分別以恒定的冷卻速度對其進行冷卻處理。結(jié)果表明，隨著冷卻速度的增大，珠光體的含量近似呈線性增加，根據(jù)此關(guān)系