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

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。軋制法采用適當(dāng)?shù)脑牧?，在初軋機(jī)，鋼坯連軋機(jī)和各種型鋼軋機(jī)上通過(guò)不同形狀孔型軋制成眾多簡(jiǎn)單斷面和復(fù)雜斷面的型鋼。生產(chǎn)規(guī)模大，生產(chǎn)效率高，能耗少和成本低等優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)型鋼的主要方法。鑄鐵型材彎曲成型法用鋼板或鋼帶，通過(guò)多對(duì)具有不同形狀的旋轉(zhuǎn)的軋輥使軋件承受彎曲變形獲得所需形狀的鋼材，這種生產(chǎn)方法成為彎曲成型用彎曲型鋼代替普通熱型鋼可以減輕結(jié)構(gòu)的重量，較少制造工作量并節(jié)約大量金屬。廣泛用于汽車，車輛，造船，農(nóng)具，航空和自行車等焊接成型法。普通鑄鐵型材加入適量合金元素獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無(wú)磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。
鑄鐵型材在工業(yè)發(fā)達(dá)已得到了廣泛運(yùn)用。目前我國(guó)已能生產(chǎn)一定品種的灰鑄鐵和球墨鑄鐵型材,并在機(jī)床、動(dòng)力、液壓、紡織及印刷機(jī)械方面得到了初步應(yīng)用,效果良好?；诣T鐵型材的熱處理：內(nèi)應(yīng)力退火，該工藝可灰鑄鐵鑄件內(nèi)應(yīng)力的90～95%，但鑄鐵組織不發(fā)生變化；改善切削加工性退火，退火工藝為：加熱到550－950℃保溫2～5隨后爐冷到500-550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間，游高滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨在隨后護(hù)冷過(guò)程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過(guò)程。由于滲碳體的分解，導(dǎo)致硬度下降，從而提高了切削加工性