為開發(fā)度易切削加工度灰鑄鐵提供理論依據(jù)，獲得度易切削加工灰鑄鐵的組織形貌為短細(xì)的石墨及細(xì)小片間距的珠光體組織。
  研究灰鑄鐵消失模鑄造法金屬液充型過(guò)程的規(guī)律，對(duì)于消失模鑄造工藝設(shè)計(jì)、鑄件質(zhì)量控制及流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬具有重要意義。 本文利用自行研制的32通道開關(guān)量／32通道溫度模擬量計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究了工藝參數(shù)對(duì)灰鑄鐵消失模鑄造充型速度的影響。通過(guò)線性回歸，建立了線性回歸方程，對(duì)影響充型速度的諸多因素——負(fù)壓度、模樣密度、涂料透氣性、澆注溫度、金屬液靜壓頭、內(nèi)澆道尺寸、模樣厚度進(jìn)行了篩選。在正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)所確定的主要工藝因素對(duì)于充型速度的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試，通過(guò)改變負(fù)壓度、模型密度、澆注溫度、金屬液靜壓頭、涂料透氣性、澆注方案、模型幾何形狀等參數(shù)，研究了各工藝因素對(duì)充型過(guò)程的影響，獲得了在各種條件下金屬液充型的等時(shí)曲線圖，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行分析，找出了金屬液充型形態(tài)的規(guī)律，定量地確立了主要工藝因素對(duì)充型速度影響的規(guī)律。
另外，研究了消失模鑄造法鑄型表面硬度、界面換熱系數(shù)的變化規(guī)律。后，對(duì)比分析了開關(guān)量采集到的流場(chǎng)數(shù)據(jù)與熱電偶測(cè)溫技術(shù)所獲得的流場(chǎng)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明： 1灰鑄鐵消失模鑄造充型過(guò)程中流動(dòng)金屬前沿呈放射弧線狀向前充填。 2試驗(yàn)條件下，工藝因素對(duì)充型速度影響作用由大到小的順序?yàn)椋贺?fù)壓度、模樣 西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 密度、澆注溫度、金屬液靜壓頭、模樣厚度、涂層透氣性、內(nèi)澆道面積。 3 負(fù)壓度是影響充型形態(tài)和充型速度的關(guān)鍵因素。用消失模鑄造法得到健全灰 鑄鐵件的基本條件是在－200mmhg～400nunhg的負(fù)壓度范圍內(nèi)澆注。

開發(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(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

在大部分市政應(yīng)用領(lǐng)域，如：水、鹽水、蒸汽等，球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過(guò)鑄鋼。由于球墨鑄鐵的球狀石墨觀結(jié)構(gòu)，在減弱振動(dòng)能力方面，球墨鑄鐵優(yōu)于鑄鋼，因此更加有利于降低應(yīng)力。選擇球墨鑄鐵的一個(gè)重要的原因在于球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎，鑄造效率更高，也較少了球墨鑄鐵的機(jī)加工成本。
鑄鐵型材不使用砂型或涂料等傳統(tǒng)造型材料，所以連鑄型材不會(huì)有因砂型鑄造而引起缺陷，采用水冷石墨和鑄件凝固時(shí)與保溫爐內(nèi)大量鐵水相連，溫度梯度較大，極大限度的減少了縮（松），組織細(xì)小致密，材料均勻性好。在鑄鐵型材水平連鑄中，由于采用的是底注封閉式結(jié)晶器，充分地實(shí)現(xiàn)鐵渣分離，故鑄鐵型材不會(huì)出現(xiàn)夾渣、夾砂、砂眼、氣孔等傳統(tǒng)砂型鑄造常見(jiàn)缺陷。同時(shí)，由于結(jié)晶器內(nèi)的鐵水與保溫爐內(nèi)的鐵水始終連通，實(shí)現(xiàn)了始終在較高的靜壓力下結(jié)晶凝固，補(bǔ)縮充分，因此，型材內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生縮孔和疏松等缺陷。