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軟件對中大型沖壓件模具充型過程進行模擬。系統(tǒng)研究了Cu、Sb元素對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Cu含量一定時,隨著Sb含量的增加,珠光體含量進一步增加。機械性能測試表明,Cu、Sb合金化元素能夠明顯地提高球墨鑄鐵的強度和硬度等機械性能,但導致延伸率略有下降。 采用該種新材料結合消失模鑄造技術開發(fā)研制了大型球墨鑄鐵沖壓件模具毛坯,實現(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,開創(chuàng)了消失模鑄造工藝新的應用領域。 在消失模工藝條件下,采用BP神經(jīng)元網(wǎng)絡建立了Cu、Sb合金化球墨鑄鐵合金成分與觀組織及性能之間關系的數(shù)學模型,預測值與實驗結果吻合良好,該模型具有正確性和一定的實用性。 采用Procast軟件對轎車頂蓋模具在消失模工藝下充型過程進行數(shù)值模擬,結果表明:該材料在消失模工藝條件下,采用雙側澆注系統(tǒng)時,當真空負壓值為0.07MPa,澆注溫度為1450℃,可以獲得優(yōu)質無缺陷的模具鑄件,模擬結果與實際結果相吻合。 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)試驗驗證具有良好的機械性能,抗拉強度大于710MPa,硬度可達230-280HB,延伸率可達3-5%,基體中珠光體含量大于90%,經(jīng)無損探傷測試,模具鑄件無縮孔,符合中大型沖壓件模具的性能要求,完全能夠代替國外產(chǎn)品

鐵型材的應用：水平連鑄鑄鐵型材經(jīng)過幾十年的應用實踐，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用于液壓、機床、模具、機車、冶金以及壓縮機和般通用零部件行業(yè)。鑄鐵型材內部無缺陷，密度大于砂鑄件，具有細密的組織，耐壓致密性優(yōu)良，35Mpa的壓力下，壁厚1mm的試樣無點滲和周滲現(xiàn)象，加之其優(yōu)良的機加性能，非常適用于液壓件。滾動活塞式空調壓縮機機芯中，滾動活塞環(huán)為關鍵部件。通過淬火，連鑄灰鑄鐵棒材加工的活塞環(huán)(叉稱滾套)很容易達到Hf=IC50以上的硬度，且熱變形小，尺寸精度高。美國Potorex，F(xiàn)edders公司，日本Hitachi,上海日立，韓國LG，中國等廠商已經(jīng)批量采購在機床制造業(yè)中,使用鑄鐵型材制造車床、銑床、磨床、鉆床等的工作臺及機床導軌、軸。