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

球化處理是球鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之蓋包法是針對(duì)沖入法存在的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)而開(kāi)發(fā)出來(lái)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(duì)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(cè)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(guò)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(guò)60分鐘左右開(kāi)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(duì)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(guò)程中的一種重要工藝參數(shù)，球化處理溫度的波動(dòng)對(duì)鎂的吸收率有著重要的影響。球化處理溫度過(guò)高或過(guò)低，鎂的吸收率都會(huì)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(lái)波動(dòng)，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)

節(jié)能要求導(dǎo)致基本上重新設(shè)計(jì)零件，以達(dá)到重量輕、效率高，這就必然要提醒設(shè)計(jì)者集中注意材料。球鐵正日益被認(rèn)為能提供高的強(qiáng)度一重量特性，并且能以比較低的成本生產(chǎn)。當(dāng)球鐵的噸位增加和市場(chǎng)滲透是很驚人的，這種材料決不能看到達(dá)到了它的全部潛力?；谶@一點(diǎn)，不生產(chǎn)球鐵的鑄鐵廠，建議很好地重新考慮這方面的可能性。因此預(yù)料，隨著代替灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和鑄銀件，能親眼看到球鐵生產(chǎn)噸位的持續(xù)增加。出版的刊物對(duì)于幫助造廠在這面的力是有利的，雖然計(jì)值會(huì)變提高而改善。但鐵水溫度低于1450“C后孕育效果很差，RG值幾乎不變。由表3可得:孕育鑄鐵的質(zhì)量指標(biāo)用鑄造焦熔煉的比用冶金焦熔煉的高18%，值得注意的是相對(duì)硬度反而降低3%。鑄鐵中石墨的形成過(guò)程稱為石墨化過(guò)程。鑄鐵組織形成的基本過(guò)程就是鑄鐵中石墨的形成過(guò)程。因此，了解石墨化過(guò)程的條件與影響因素對(duì)掌握鑄鐵材料的組織與性能是十分重要的。根據(jù)Fe-C合金雙重狀態(tài)圖，鑄鐵的石墨化過(guò)程可分為三個(gè)階段：階段，即液相亞共晶結(jié)晶階段。包括，從過(guò)共晶成分的液相中直接結(jié)晶出一次石墨，從共晶成分的液相中結(jié)晶出奧氏體加石墨，由一次滲碳體和共晶滲碳體在高溫退火時(shí)分解形成的石墨。中間階段，即共晶轉(zhuǎn)變亞共析轉(zhuǎn)變之間階段。包括從奧氏體中直接析出二次石墨和二次滲碳體在此溫度區(qū)間分解形成的石墨。第三階段，即共析轉(zhuǎn)變階段。包括共折轉(zhuǎn)變時(shí)，形成的共析石墨和共析滲碳體退火時(shí)分解形成的石墨