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

連續(xù)鑄造工藝的球墨鑄鐵型材棒料和灰口鑄鐵棒料型材的單價(jià)為什么比砂型鑄造的便宜很多用戶曾提過這個(gè)問題。因?yàn)榫丸T造品質(zhì)而言，鑄鐵型材棒料沒有砂眼氣孔，鑄造精度高，成品率幾乎接近，所以價(jià)格似乎應(yīng)該比翻砂件高。實(shí)際上，由于連鑄型材因必須大批量生產(chǎn)同規(guī)格鑄鐵型材棒料，所以在攤平模具費(fèi)用和人工費(fèi)用上展現(xiàn)出 優(yōu)勢，生產(chǎn)成本大幅下降。
  球墨鑄鐵鑄造廠、鑄鐵型材生產(chǎn)商、球墨鑄鐵棒，那么影響鑄態(tài)球鐵生產(chǎn)穩(wěn)定性的因素很多，要穩(wěn)定地生產(chǎn)球墨鑄鐵，必須在生產(chǎn)中把握好以下幾點(diǎn)：穩(wěn)定的化學(xué)成分和鐵液溫度，準(zhǔn)確的鐵液量，合適的球化和孕育處理方法，以及可靠的爐前控制。首先，是在設(shè)備上的選擇。
   熔煉設(shè)備選擇，熔煉設(shè)備的選用首先是在滿足生產(chǎn)需要的前提下，遵循、低耗的原則。感應(yīng)電爐的優(yōu)點(diǎn)是：加熱速度快，爐子的熱效率較高，氧化燒損較輕，吸收氣體較少。因此，用中頻電爐熔煉，可避免增硫、磷問題，使鐵水中P不大于0.07％、S不大于0.05％。球化包的確定，為了提高球化劑的吸收率，增加球化效果，球化處理包應(yīng)比一般鐵液包深。球化包的高度與直徑之比確定
    爐料選擇，球鐵球化劑的加入效果條件是：高碳、低硅、大孕育量。為了穩(wěn)定化學(xué)成分和有效地控制促進(jìn)白口化元素和反球化元素，保證熔煉鐵水的質(zhì)量，選用Z14生鐵，其化學(xué)成分：C＞3.3％，Si 1.25％～1.60％,P≤0.06％，S≤0.04％。球化劑的選擇，球化劑的選用應(yīng)根據(jù)熔煉設(shè)備的不同，即出鐵溫度及鐵液的純凈度（如含硫量、氧化程度等）而定。我國常用的是稀土鎂硅鐵球化劑，采用這種球化劑處理時(shí)，由于合金中含硅量較高，可顯著降低鎂處理時(shí)反應(yīng)的劇烈程度。同時(shí)也能因增硅而有些孕育作用。