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(jìn)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(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軟件對轎車頂蓋模具在消失模工藝下充型過程進(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

球化處理是球鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之蓋包法是針對沖入法存在的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)而開發(fā)出來的一種球化處理方法。它的優(yōu)點(diǎn)是減少鎂光、粉塵等污染、提高鎂的吸收率、能有效地提高球鐵的綜合性能等。 本試驗(yàn)根據(jù)江鈴鑄造廠的技術(shù)要求,采用蓋包法球化處理工藝,分析論述了鑄態(tài)鐵素體硅鉬球墨鑄鐵制備工藝中的技術(shù)重點(diǎn)及難點(diǎn),選取化學(xué)成分、球化劑及孕育劑種類、孕育劑加入量、鉬含量等參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究,有針對性地調(diào)整及優(yōu)化,尋求佳的制備工藝參數(shù),以穩(wěn)定地生產(chǎn)出高性能鑄態(tài)鐵素體硅鉬球墨鑄鐵。 試驗(yàn)采用中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液,鐵液主要化學(xué)成分范圍控制在3.3-3.5C%,2.7-2.9Si%;采用快速熱電偶測溫,控制鐵液的出爐溫度。出爐時(shí)鐵水溫度盡量控制在1500-1550℃之間;以1530℃為佳。鐵液由電爐熔化后倒入經(jīng)過烘干的球化包中及提包內(nèi)進(jìn)行球化及孕育處理。將處理好的鐵液澆注Y塊,同時(shí)進(jìn)行隨流孕育。澆注成型后的試樣經(jīng)過60分鐘左右開型,在空氣中冷卻到室溫。
球化處理是球鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之球化方法的選用對球鐵性能有著重要的影響，是獲得高質(zhì)量鑄件的重要因素。蓋包法穩(wěn)定和提高了鎂的吸收率，能有效地提高球鐵的綜合性能和生產(chǎn)的穩(wěn)定性，同時(shí)減少了鎂光、粉塵等污染，因此是一種很有發(fā)展前景的球化處理工藝。 球化處理溫度是球化處理過程中的一種重要工藝參數(shù)，球化處理溫度的波動對鎂的吸收率有著重要的影響。球化處理溫度過高或過低，鎂的吸收率都會降低，造成球化不良，球鐵的綜合性能和生產(chǎn)穩(wěn)定性降低，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來波動，增加廢品率，降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。因此需要尋求佳的球化處理溫度范圍，優(yōu)化蓋包法工藝參數(shù)