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(duì)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(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(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(cè)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(guó)外產(chǎn)品

鑄鐵型材具有組織均勻致密；耐壓氣密性好；減磨性能強(qiáng)；表面質(zhì)量光潔；尺寸精度高：加工余量小；硬度分布均勻；抗拉伸強(qiáng)度高，無縮松，氣孔，夾渣，砂眼等缺陷，機(jī)械性能優(yōu)越，其中為顯著的特點(diǎn)是具有度和高韌性相結(jié)合以及優(yōu)良的抗疲勞性能。軋制法采用適當(dāng)?shù)脑牧?，在初軋機(jī)，鋼坯連軋機(jī)和各種型鋼軋機(jī)上通過不同形狀孔型軋制成眾多簡(jiǎn)單斷面和復(fù)雜斷面的型鋼。生產(chǎn)規(guī)模大，生產(chǎn)效率高，能耗少和成本低等優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)型鋼的主要方法。鑄鐵型材彎曲成型法用鋼板或鋼帶，通過多對(duì)具有不同形狀的旋轉(zhuǎn)的軋輥使軋件承受彎曲變形獲得所需形狀的鋼材，這種生產(chǎn)方法成為彎曲成型用彎曲型鋼代替普通熱型鋼可以減輕結(jié)構(gòu)的重量，較少制造工作量并節(jié)約大量金屬。廣泛用于汽車，車輛，造船，農(nóng)具，航空和自行車等焊接成型法。普通鑄鐵型材加入適量合金元素獲得。合金元素使鑄鐵的基體組織發(fā)生變化，從而具有相應(yīng)的耐熱、耐磨、耐蝕、耐低溫或無磁等特性。用于制造礦山、化工機(jī)械和儀器、儀表等的零部件。
鑄鐵型材在工業(yè)發(fā)達(dá)已得到了廣泛運(yùn)用。目前我國(guó)已能生產(chǎn)一定品種的灰鑄鐵和球墨鑄鐵型材,并在機(jī)床、動(dòng)力、液壓、紡織及印刷機(jī)械方面得到了初步應(yīng)用,效果良好?；诣T鐵型材的熱處理：內(nèi)應(yīng)力退火，該工藝可灰鑄鐵鑄件內(nèi)應(yīng)力的90～95%，但鑄鐵組織不發(fā)生變化；改善切削加工性退火，退火工藝為：加熱到550－950℃保溫2～5隨后爐冷到500-550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間，游高滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨在隨后護(hù)冷過程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過程。由于滲碳體的分解，導(dǎo)致硬度下降，從而提高了切削加工性