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

用水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 每種規(guī)格鑄鐵型材都有一個(gè)合理的鑄造速度范圍，影響鑄造速度的因素比較多，其影響作用也比較復(fù)雜，例如結(jié)晶器的導(dǎo)熱能力、結(jié)晶器冷卻的均勻性、鐵液的溫度、型材截面的幾何形狀等，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)鑄鐵型材的鑄造質(zhì)量情況不斷調(diào)整工藝參數(shù)，達(dá)到合理的鑄造速度。 應(yīng)根據(jù)鑄鐵型材的材質(zhì)和尺寸規(guī)格選擇適宜的鐵液溫度。鐵液溫度高，流動(dòng)性好，型材結(jié)晶前沿移動(dòng)后有良好的焊合性，但過高的鐵液溫度會(huì)降低生產(chǎn)速度或因控制不當(dāng)出現(xiàn)鐵液泄露事故。而過低的鐵液溫度會(huì)降低結(jié)晶前沿鐵液的焊合能力，出現(xiàn)冷隔、裂紋、疤皮等缺陷。一般保溫包內(nèi)鐵液溫度應(yīng)控制在1280~1320℃。生產(chǎn)小尺寸型材時(shí)生產(chǎn)率較低，鐵液在保溫包內(nèi)停留時(shí)間較長，宜選擇較高的鐵液溫度。采用沖天爐爐前沖人法生產(chǎn)球墨鑄鐵型材時(shí)，鐵液的出爐溫度應(yīng)在1450℃以上
應(yīng)嚴(yán)格控制型材出口溫度（即鑄鐵型材脫離結(jié)晶器后經(jīng)溫度回升作用所達(dá)到的高表面溫度），影響型材出口溫度的直接因素是保溫包內(nèi)鐵液溫度和鑄造速度。過高的鐵液溫度和過快的鑄造速度會(huì)使型材出口溫度過高，導(dǎo)致型材心部組織變粗、力學(xué)性能下降，操作不當(dāng)還會(huì)出現(xiàn)鐵液泄露事故。反之，型材出口溫度過低也會(huì)造成石墨鑄型型壁刮傷，使型材表面質(zhì)量下降，產(chǎn)生裂紋、疤皮等缺陷。正常情況下型材出口溫度應(yīng)控制在900~950℃。 生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)型材產(chǎn)品的尺寸和材質(zhì)要求選擇優(yōu)的牽引工藝參數(shù)組合。減小牽引周期可在相同鑄造速度條件下減小步距，有利于提高鑄鐵型材的組織均勻性和致密性，但過小的牽引周期會(huì)使型材運(yùn)動(dòng)頻繁、間隙時(shí)間過短，反而對鑄造質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。