開發(fā)新型高性能球墨鑄鐵中大型沖壓件模具材料來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(wú)損探傷測(cè)試,模具鑄件無(wú)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

灰鑄鐵型材具有組織均勻致密；耐壓氣密性好；減磨性能強(qiáng)；表面質(zhì)量光潔；尺寸精度高：加工余量??；硬度分布均勻；抗拉伸強(qiáng)度高,無(wú)縮松,氣孔,夾渣,砂眼等缺陷,機(jī)械性能優(yōu)越,其中為顯著的特點(diǎn)是具有度和高韌性相結(jié)合以及優(yōu)良的抗疲勞性能。
空心鑄鐵型材及水平連鑄裝置，在相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)替代砂型鑄件，這種空心鑄鐵型材的截面中部有通孔，截面輪廓形狀為圓形、矩形、多邊形。上述空心鑄鐵型材的水平連鑄裝置，其基本結(jié)構(gòu)包括保溫爐、設(shè)置于爐口處的外結(jié)晶器、牽引設(shè)備組成，其特征在于在保溫爐內(nèi)與外結(jié)晶器對(duì)應(yīng)位置設(shè)置內(nèi)結(jié)晶器。所述的內(nèi)結(jié)晶器固定保溫爐下部的外壁上。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案，與砂型鑄造相比，表現(xiàn)在機(jī)械性能提高，切削性能提高，表面光潔，加工余量小，可直接加工成閥體、齒輪泵外殼，液壓導(dǎo)向套等，比實(shí)心型材的再加工提高了工效。空心鑄鐵型材生產(chǎn)，基本有三種方式，種采用垂直下拉的間歇式連鑄鐵管生產(chǎn)裝置，該裝置因生產(chǎn)的型材致密性差已被淘汰；第二種采用水平連鑄加內(nèi)結(jié)晶器的生產(chǎn)裝置生產(chǎn)空心鑄鐵型材，由于該裝置結(jié)晶器頂部與底部存在較大溫差，為防止頂部漏鐵而放慢拉速，導(dǎo)致型材下部過(guò)冷，與石墨套內(nèi)壁摩擦力過(guò)大，超過(guò)石墨的抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致石墨套下部常常拉斷，很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；第三種采用無(wú)芯的垂直上拉空心鑄鐵型材連鑄生產(chǎn)裝置，該裝置采用重力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、電磁場(chǎng)等聯(lián)合作用所產(chǎn)生的“復(fù)合物理場(chǎng)”約束成型，由于該“復(fù)合物理場(chǎng)”約束成型的條件要求較為嚴(yán)格，生產(chǎn)成本高