開發(fā)新型高性能球墨鑄鐵中大型沖壓件模具材料來替代鍛造合金鋼及其它高合金鑄鐵等沖壓件模具材料。在消失模工藝條件下通過向普通球墨鑄鐵中加入Cu、Sb元素的方法制備了度合金化球墨鑄鐵,并采用Procast軟件對中大型沖壓件模具充型過程進(jìn)行模擬。系統(tǒng)研究了Cu、Sb元素對球墨鑄鐵的觀組織和性能的影響規(guī)律。組織觀察表明,隨著Cu含量的增加,珠光體含量增加。當(dāng)Cu含量一定時,隨著Sb含量的增加,珠光體含量進(jìn)一步增加。機(jī)械性能測試表明,Cu、Sb合金化元素能夠明顯地提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度和硬度等機(jī)械性能,但導(dǎo)致延伸率略有下降。 采用該種新材料結(jié)合消失模鑄造技術(shù)開發(fā)研制了大型球墨鑄鐵沖壓件模具毛坯,實現(xiàn)了大型沖壓件模具的一次近終成型。
   該工藝具有成本較低、毛坯尺寸精度高、環(huán)保特性好、鑄造效率高等特點(diǎn),開創(chuàng)了消失模鑄造工藝新的應(yīng)用領(lǐng)域。 在消失模工藝條件下,采用BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)建立了Cu、Sb合金化球墨鑄鐵合金成分與觀組織及性能之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型,預(yù)測值與實驗結(jié)果吻合良好,該模型具有正確性和一定的實用性。 采用Procast軟件對轎車頂蓋模具在消失模工藝下充型過程進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明:該材料在消失模工藝條件下,采用雙側(cè)澆注系統(tǒng)時,當(dāng)真空負(fù)壓值為0.07MPa,澆注溫度為1450℃,可以獲得優(yōu)質(zhì)無缺陷的模具鑄件,模擬結(jié)果與實際結(jié)果相吻合。 采用本研究所開發(fā)的新型度球墨鑄鐵材料,在消失模工藝下研制了多種中大型沖壓件模具,經(jīng)試驗驗證具有良好的機(jī)械性能,抗拉強(qiáng)度大于710MPa,硬度可達(dá)230-280HB,延伸率可達(dá)3-5%,基體中珠光體含量大于90%,經(jīng)無損探傷測試,模具鑄件無縮孔,符合中大型沖壓件模具的性能要求,完全能夠代替國外產(chǎn)品

以開發(fā)新產(chǎn)品為研究對象，通過選用合理的化學(xué)成分，采用沖天爐與電爐雙聯(lián)的熔煉工藝，并對原鐵液進(jìn)行脫硫處理，獲得成分穩(wěn)定的低硫原鐵液，然后調(diào)整球化處理溫度，進(jìn)行蓋包法球化處理和沖入法球化處理對溫度的敏感性試驗。
   在試驗的基礎(chǔ)上，利用蓋包法球化處理工藝生產(chǎn)高綜合性能和高質(zhì)量的球鐵。 試驗結(jié)果表明，在1450～1500℃范圍內(nèi)，調(diào)整球化處理溫度，對鐵液進(jìn)行蓋包法球化處理，球化劑中鎂的氧化燒損少，鎂的吸收率和鐵液殘留鎂量穩(wěn)定，波動范圍小，穩(wěn)定了球化效果，提高了球鐵生產(chǎn)的穩(wěn)定性；處理后鐵液含硫量低，可以減少球鐵的觀夾雜物，提高球鐵的綜合性能，特別是韌性指標(biāo)，改善加工性能。在這個溫度范圍內(nèi)，調(diào)整球化處理溫度，采用蓋包法球化處理工藝與采用沖入法球化處理工藝相比，鎂的吸收率穩(wěn)定且有所提高；球鐵的生產(chǎn)穩(wěn)定性和綜合性能顯著提高。在生產(chǎn)條件允許的情況下，采用含鎂量相同的球化劑進(jìn)行球化處理時，蓋包法比普通沖入法對溫度的適應(yīng)性更寬，適應(yīng)范圍要比普通沖入法寬20℃左右。在合理的球化處理溫度下，采用蓋包法可以使協(xié)作廠穩(wěn)定批量生產(chǎn)各種高綜合性能球鐵。
等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)作為一種工程材料在20世紀(jì)70年代初問世以后,由于其優(yōu)越的強(qiáng)度、伸長率、沖擊韌度、耐磨性和減震性能,還具有性價比高的優(yōu)勢,在機(jī)械制造領(lǐng)域得到很大的發(fā)展,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 承受較大的破壞載荷,同時又承受由沖擊載荷形成的鑿削式磨損的汽車后鋼板簧支架,不僅要求具有很高的彎曲疲勞強(qiáng)度和良好的耐磨性