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

球墨鑄鐵型材組織中石墨細(xì)小圓整，球化率高，球數(shù)多，無(wú)晶間碳化物，是生產(chǎn)ADI產(chǎn)品的佳基材；蠕墨鑄鐵型材蠕蟲(chóng)狀石墨數(shù)量及形態(tài)要求由供需雙方協(xié)商而定。灰鑄鐵型材：σb=200～350Mpa，HB=150～260；球墨鑄鐵棒的機(jī)械性能兼有度和高塑性，經(jīng)常規(guī)熱處理后可以獲得各種需要的基體組織廈性能，σb=375～900Mpa，HB=150～300；球鐵型材加工的零部件經(jīng)等溫淬火后，σb=800～1600Mpa，δ（延伸率）對(duì)應(yīng)達(dá)22%～1%。采用水平連鑄和密閉結(jié)晶器工藝所生產(chǎn)鑄鐵型材表面質(zhì)量好，內(nèi)部組織致密，尺寸精度高，無(wú)夾砂、夾渣、氣孔、縮松等鑄造缺陷，又稱“致密棒”，加工成品率大大高于砂鑄件。
耐油壓性能良好，壓力高達(dá)35Mpa時(shí)，普通常規(guī)牌號(hào)的鑄鐵型材所加工的壁厚為1mm的試樣無(wú)點(diǎn)滲和周滲現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度高于砂鑄件１～２級(jí)，加之良好的加工性能，是高中檔液壓件的優(yōu)選基材。表面處理容易，鑄鐵型材表面進(jìn)行玻璃、搪瓷涂層，銅、鉻、鎢電鍍，滲碳、氨等表面處理，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于砂鑄件和鋼件。毛坯節(jié)約，比重輕，加工精度高，熱變形小.疲勞強(qiáng)度高，疲勞極限比砂鑄件高出40%。毛坯材料比砂型鑄件節(jié)省12%～50%；比重比鋼輕8%～10%，熱處理、加工變形量小于鋼，更適宜于多種精密零部件加工。