開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(chē)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(kāi)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

觀察鐵液凝固狀況，球化處理完畢后，取出少量鐵液，澆入Ф30mm圓柱形金屬型內(nèi)，觀察凝固期間鐵液由表面涌出現(xiàn)象，并根據(jù)涌出鐵液數(shù)量來(lái)判斷鐵液球化情況。球化良好的鐵液，固期間表現(xiàn)出很大的石墨膨脹力，鐵液表面在凝固開(kāi)始時(shí)有些下降，表面結(jié)殼后即有少量鐵液由表殼涌出；而球化不良的鐵液表面涌出數(shù)量較少。    
爐前快速金相觀察。上面幾種方法皆是利用球墨鑄鐵某一特性間接判斷球化情況，但生產(chǎn)上各種條件變化甚大，所述方法都具有局限性，而爐前快速金相觀察可較多地避免許多因素的干擾，直接觀察球化情況。爐后金相檢驗(yàn)的方法及經(jīng)驗(yàn)。后金相檢驗(yàn)主要觀察顯組織如石墨形態(tài)及分特征金屬基體組織夾雜物等通過(guò)金相分析可斷件量為一改鑄質(zhì)提實(shí)基。 稀土鎂球墨鑄鐵的化學(xué)成分分析也可以說(shuō)是一種檢測(cè)手段，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，配料人員可作適當(dāng)調(diào)整，以免出現(xiàn)重大質(zhì)量問(wèn)題。另外，還有力學(xué)性能的檢測(cè)及球墨鑄鐵件的無(wú)損檢測(cè)等。