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(duì)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(duì)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(shí),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(cè)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(shí)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(cè)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好,該模型具有正確性和一定的實(shí)用性。 采用Procast軟件對(duì)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(shí),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(shí)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(yàn)驗(yàn)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(cè)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(guó)外產(chǎn)品

為了滿足這些特殊使用，研制了一組奧氏體球鐵，通常叫傲Ni一Resis亡球鐵。這些奧氏體球鐵，主要用鋅、鉻和錳合金化，并且列入標(biāo)準(zhǔn).
對(duì)幾種具有不同石墨形態(tài)、不同基體組織的鑄鐵材料的高溫拉伸性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究.通過大量的試驗(yàn),得出以下結(jié)論:HT2RuT4QT400-15的抗拉強(qiáng)度均隨溫度升高而下降,且變化趨勢(shì)一致,拐點(diǎn)均在400℃左右,石墨形態(tài)和基體組織共同交互作用影響抗拉強(qiáng)度的下降幅度;HT2RuT4QT400-15的性模量隨溫度升高降低,QT400-15材料的性模量隨溫度的升高而逐漸下降,在450℃以后顯著降低,逐漸低于珠光體基體為主的蠕墨鑄鐵,但高于灰鑄鐵;在基體組織相同的情況下,蠕蟲狀石墨的鑄鐵比片狀石墨的灰鑄鐵具有更高的高溫抗拉強(qiáng)度,且蠕墨鑄鐵隨蠕化率的降低,高溫力學(xué)性能升高.
球墨鑄鐵鑄造生產(chǎn)中難免產(chǎn)生鑄造缺陷，根據(jù)鑄件技術(shù)要求可以采用焊補(bǔ)修復(fù)。然而，球墨鑄鐵含碳量高，焊接性能差，焊補(bǔ)過程中易產(chǎn)生白口組織和裂紋。通過對(duì)QT400-18球墨鑄鐵焊補(bǔ)工藝進(jìn)行研究，制定嚴(yán)格的焊補(bǔ)工藝，通過與母材對(duì)比結(jié)果表明，選用Z408焊補(bǔ)后的硬度稍高，不適合用于加工面的焊補(bǔ)處理，Z308焊條焊補(bǔ)后的硬度與母材接近，可以用于加工面的焊補(bǔ)處理，Z308焊條和Z408焊條焊補(bǔ)后的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度基本與母材一致，不影響鑄件的使用性能