计算机在球铁生产中的应用

球铁由于其糊状凝固的特征决定所生产的铸铁由于补缩不良经常产生缩孔、缩松等缺陷，为了能在铸件生产以前预测这些缺陷情况，早在印年代国内外就开展了铸造过程数值模拟．铸造过程数值模拟是使用数值模拟技术，在计算机虚拟的环境下模拟实际铸件形成过程，包括金属液体的充型过程、冷却凝固过程、应力形成过程、判断成型过程中主要因素的影响程度，预测组织、性能和可能出现的缺陷，为优化工艺减少废品提供依据。

1962年丹麦的Forsund第一个采用电子计算机模拟铸件的凝固过程，此后美国、英国、德国、日本、法国等相继开展了这方面的研究。我国于70年代末开始，大连理工大学、沈阳铸造研究所率先在我国开展了这一技术的研究，并分别于1980年发表了研究报告(郭可韧等，大型铸件凝固过程的数字模拟，大连工学院学报，1980(2)1-16；沈阳铸造研究所，铸件凝固热场电子计算机模拟，铸造，1980(1)14-22，此后在我国高等院校投入大量人力开展了这项研究，在“六五”、“七五”期间国家攻关项目中部有计算机在铸造中应用的攻关项目，“六五”的项目为“大型铸钢件凝固控制”、“七五”项目为“大型铸钢件铸造工艺CAD”，组织产、学、研联合攻关，大大推动了此项技术在我国的发展，目前清华大学、华中理工大学已分别能提供FT-Star和华铸CA-Inte  CAST4．0商品化学的软件并在三明重型机器有限公司等单位应用，获得了良好的效果。

计算机数值模拟由前处理、中间计算和后处理三部分组成，包括几何模型的建立，格点划分，求解条件(初始条件和边界条件)的确定，数值计算，计算结果的处理及图形显示。其所用的数值模拟的基本方法主要是有限差分法，有限元法和边界元法。目前铸造中应用的较多的领域是：

1)凝固过程数值模拟，主要进行铸造过程的传热分析。包括数值计算方法的选择，潜热处理、缩孔缩捡预测判别，铸件、铸型界面传热问题处理。

2)流动场数值模拟，涉及动量、能量与质量传递，其难度较大。使用的数值求解技术有MAC 法、SAMC法，SOLA-AOF法以及SOLA-MAC法。

3)铸造应力模拟，此项研究开展较晚，主要进行弹塑性状态应力分祈，目前有Heyn模型，弹塑性模型，Perzyna模型，统一内变量模型等。

4)组织模拟，目前尚处起步阶段。分宏观、中观和微观模拟。能计算形核数，分析初晶类型，枝晶生长速度，模拟组织转变，预测机械性能。目前有确定性模型，Monte、Cellular、Automaton等统计法模型、相场模型等。

计算机及其应用是目前迅速发展的技术领域，铸造作为重要的工业领域之一，理应加强投入。研究开发计算机在铸造研究及生产领域的应用，彻底改变过去那种“睁眼造型，闭眼浇注”的状态，计算机的应用也必将会促进球墨铸铁的应用和发展。