臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要目的是利用JS-CAST電腦模擬解析軟體，以球狀石墨鑄鐵(FCD450-10)之縮孔缺陷為對象，利用冷激塊(Chiller)設計(不同厚度)以及冒口設計(冒口大小)探討其對於球狀石墨鑄鐵縮孔缺陷的改善情形，以及對於鑄件金相顯微組織與機械性質之影響，以獲得品質良好之健全鑄件。
實驗結果顯示，以JS-CAST模擬解析軟體在模擬球狀石墨鑄鐵(FCD450-10)鑄件下方放置冷激塊，而冷激塊厚度與鑄件厚度之比例，分別為1.0：2.0、1.0：1.5、1.0：1.0、1.0：0.8時；若以1.0：2.0為例，鑄件內部之縮孔略有減少。將實際澆鑄後之結果與JS-CAST模擬結果比較時，內縮孔之產生位置，其相似度約達九成。而採用冒口設計時，鑄件厚度與冒口直徑比例，分別為1.0：2.5、1.0：2.0；將實際澆鑄後之結果與JS-CAST模擬結果比較時，仍然還有內縮孔產生。最終將冒口與冷激塊設計一起搭配使用，亦即鑄件同時有頂冒口設計其直徑為鑄件厚度之1.5倍與0.2倍冷激塊時，方可使縮孔缺陷消除。
綜合以上模擬解析與實際澆鑄結果顯示，對於球墨鑄鐵件縮孔缺陷之改善效果而言，單獨採用冷激塊設計或單獨採用冒口設計都無法有效改善縮孔缺陷，唯有在同時採用頂冒口設計搭配冷激塊使用時，方能有效消除縮孔缺陷。
此外，單獨採用冷激塊或冒口設計，以及同時採用頂冒口設計搭配冷激塊設計時，對於鑄件不同位置之金相顯微組織(基地組織、石墨大小、石墨顆粒數等)與機械性質(硬度)均有明顯的影響。

The objective of this research is to use JS-CAST simulation software to improve the shrinkage defects of spheroidal graphite cast iron (FCD450-10), and to investigate the effects on the metallographic microstructure and mechanical property of the spheroidal graphite cast iron (FCD450-10), by using chiller design (different thickness) and riser design (riser size), in order to obtain a sound casting with good quality.
The results show that the JS-CAST simulation software simulation resolve spheroidal graphite cast iron (FCD450-10) casting, when setting chillers at the bottom of the casting, and the ratio of chiller thickness to the casting thickness are set to the following values: 1.0 : 2.0, 1.0 : 1.5, 1.0 : 1.0, 1.0 : 0.8. For example of 1.0 : 2.0 ratio case, internal shrinkage of casting decreased slightly. Moreover, through the results of the actual casting and the JS-CAST simulation results are compared, its similarity show to approximately nity percentage. In the case of using riser design, the ratio of the casting thickness to the riser diameter are set to 1.0 : 2.5, 1.0：2.0 ; then through the results of the actual casting and the JS-CAST simulation results are compared, the casting still has internal shrinkage defect. Finally, the riser and chiller are used simultaneously with casting, that is the top riser adopted and has a diameter of 1.5 times the thickness of casting, and with chiller which has thickness of 0.2 times the casting thicknss, it will improve the shrinkage defects.
Based on the above results, for improving the effectiveness of ductile iron castings shrinkage defects, riser design and chiller used alone can not effectively improve the shrinkage defect, but only the use of the top riser design with chiller simultaneouly, can remove the shrinkage defect effectly.
In addition, using chiller or riser design alone, and using the top riser design with chiller simultaneously, affect the metallographic microstructure (matrix structure, graphite size, graphite count …ect.) and mechanical property (hardness) for different positions of casting singnificantly.

目錄
摘要 IV
ABSTRACT VI
目錄 VIII
圖目錄 XIII
表目錄 XXII
誌謝 XXVII
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2文獻回顧 2
1.3研究動機 3
第二章 基礎理論 4
2.1球狀石墨鑄鐵之簡介 4
2.2球狀石墨鑄鐵之凝固收縮現象 4
2.3球狀石墨鑄鐵之收縮缺陷 6
2.4球狀石墨鑄鐵之冒口設計 7
2.5呋喃樹脂模簡介 8
2.6 JS-CAST模擬解析軟體 9
第三章 實驗方法及實驗設備 12
3.1實驗材料 12
3.2實驗設備 13
3.3冒口尺寸設計 13
3.4冷激塊尺寸設計 16
3.5冒口與冷激塊尺寸設計 20
3.6 JS-CAST模擬解析軟體 21
3.7金相顯微組織觀察 26
3.8鑄件硬度分佈試驗 32
第四章 實驗結果與討論 38
4.1鑄件搭配冷激塊使用之凝固模擬解析與實驗結果之比較 38
4.1.1冷激塊厚度為鑄件厚度0.8倍時之凝固模擬解析與實驗結果之比較 38
4.1.2冷激塊厚度為鑄件厚度1.0倍時之凝固模擬解析與實驗結果之比較 41
4.1.3冷激塊厚度為鑄件厚度1.5倍時之凝固模擬解析與實驗結果之比較 43
4.1.4冷激塊厚度為鑄件厚度2.0倍時之凝固模擬解析與實驗結果之比較 45
4.2鑄件搭配一個頂冒口設計之凝固模擬解析與實驗結果之比較 47
4.2.1冒口直徑為鑄件厚度2.0倍設計時之凝固模擬解析與實驗結果之比較 47
4.2.2冒口直徑為鑄件厚度2.5倍設計時之凝固模擬解析與實驗結果之比較 49
4.3鑄件搭配三個頂冒口設計與冷激塊使用之凝固模擬解析與實驗結果之比較 52
4.3.1冒口直徑為鑄件厚度1.5倍搭配0.2倍冷激塊時之凝固模擬解析與實驗結果之比較 52
4.4單獨採用冷激塊與頂冒口，以及頂冒口搭配冷激塊設計鑄件之綜合比較 54
4.5鑄件單獨搭配冷激塊使用及鑄件同時有頂冒口設計與冷激塊使用時之鑄件之金相顯微組織觀察 56
4.5.1鑄件單獨搭配冷激塊使用時之鑄件之金相顯微組織觀察 56
1.冷激塊厚度為鑄件厚度0.8倍時之鑄件之金相顯微組織觀察 56
2.冷激塊厚度為鑄件厚度1.0倍時之鑄件之金相顯微組織觀察 65
3.冷激塊厚度為鑄件厚度1.5倍時之鑄件之金相顯微組織觀察 74
4.冷激塊厚度為鑄件厚度2.0倍時之鑄件之金相顯微組織觀察 83
5.鑄件搭配冷激塊設計時之影像分析球墨數以及球墨粒徑之觀察 94
4.5.2鑄件同時有頂冒口設計直徑為鑄件厚度之1.5倍與0.2倍冷激塊使用時之鑄件之金相顯微組織觀察 101
4.6鑄件單獨搭配冷激塊使用及鑄件同時有頂冒口設計與冷激塊使用時之硬度分佈 112
4.6.1鑄件單獨搭配冷激塊使用時之硬度分佈 112
1.冷激塊厚度為鑄件厚度0.8倍時之硬度分佈 112
2.冷激塊厚度為鑄件厚度1.0倍時之硬度分佈 116
3.冷激塊厚度為鑄件厚度1.5倍時之硬度分佈 120
4.冷激塊厚度為鑄件厚度2.0倍時之硬度分佈 124
4.6.2肥粒體晶粒度試驗 128
4.6.3鑄件同時有頂冒口設計直徑為鑄件厚度之1.5倍與0.2倍冷激塊使用時之硬度分佈 135
4.7鑄件單獨搭配冷激塊使用及鑄件同時有頂冒口設計與冷激塊使用時之金相顯微組織及硬度分佈綜合分析與比較 140
4.7.1鑄件之金相顯微組織之結論 140
4.7.2鑄件之硬度分佈之結論 143
第五章 結論 145
5.1鑄件單獨採用冷激塊與頂冒口，以及頂冒口搭配冷激塊設計鑄件之凝固模擬解析與實驗結果比較 145
5.2鑄件單獨搭配冷激塊使用及鑄件同時有頂冒口設計與冷激塊使用時，金相顯微組織之影像解析(波來鐵比例、球墨數及球墨粒徑)結果之比較 145
5.3鑄件單獨搭配冷激塊使用及鑄件同時有頂冒口設計與冷激塊使用時之硬度分布結果比較 146
文獻 147

文獻
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