基于Solidworkssimulation的铸铁分析

一、灰铸铁的成分分析

    灰铸铁的石墨化碳在铸铁中以两种状态存在：一种呈化合态，称为渗碳体；另一种呈游离态，称为石墨。灰铸铁中的石墨一般认为通过以下两种方式形成。

    一是由渗碳体分解而形成石墨。这是因为处于高温下的渗碳体不大稳定，在缓慢冷却时能分解出石墨。

    二是从液体或奥氏体中直接析出石墨。铸铁中的碳以石墨状态析出的过程称为石墨化。控制石墨化对铸铁的组织和机械性能有很大的影响。影响石墨化有两大因素：化学成分和冷却速度。

二、灰铸铁的硬度和强度分析

    第一，灰铸铁的硬度和抗拉强度之间存在一定的对应关系，其经验关系式为：

    当σb≥196MPa时，HB=RH(100+0.438σb) (1)

    当σb＜196MPa时，HB=RH(44+0.724σb) (2)

    式中，相对硬度(RH)主要由原材料、熔化工艺、热处理工艺以及铸件的冷却速度决定。

    第二，灰铸铁的相对硬度值(RH)的变化范围在0.80～1.20之间。

    第三，测定RH值，可用单铸试棒(或铸件上)测定抗拉强度和硬度，由式(1)和式(2)计算灰铸铁的RH值。

    第四，根据在铸件上实测得到的HB值，可由式(1)和式(2)计算出该抗拉强度值。

三、灰铸铁的应力、应变分析

    如图1所示，左端平面固定，在上平面施加100N的向下的力，铸铁尺寸规格150mm×30mm×20mm，可以看出，越靠近左端的红色越深，说明危险度越大，容易折断和受损。在加工过程中，类似于此例的铸铁，应该注意，防止在零件加工过程中损坏。

    图1 加工过程施加压力对零件的损坏

四、灰铸铁的位移分析

    如图2所示，左端平面固定，在上平面施加100N的向下的力，最右端的位移最大，变形最大，在装配中应该注意，类似于铸铁的一些零部件的装配中，应该保持一定的间隙，避免变形发生的干涉，影响装配体的功能。

    图2 加工过程施加压力对零件的干涉影响