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(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(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)學模型,預測值與實驗結(jié)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(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,當真空負壓值為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

用水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材時應注意以下幾點： 每種規(guī)格鑄鐵型材都有一個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雜，例如結(jié)晶器的導熱能力、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)，達到合理的鑄造速度。 應根據(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，流動性好，型材結(jié)晶前沿移動后有良好的焊合性，但過高的鐵液溫度會降低生產(chǎn)速度或因控制不當出現(xiàn)鐵液泄露事故。而過低的鐵液溫度會降低結(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)鐵液溫度應控制在1280~1320℃。生產(chǎn)小尺寸型材時生產(chǎn)率較低，鐵液在保溫包內(nèi)停留時間較長，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，鐵液的出爐溫度應在1450℃以上
應嚴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使型材出口溫度過高，導致型材心部組織變粗、力學性能下降，操作不當還會出現(xiàn)鐵液泄露事故。反之，型材出口溫度過低也會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控制在900~950℃。 生產(chǎn)中應根據(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使型材運動頻繁、間隙時間過短，反而對鑄造質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。