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(dāng)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(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(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(dāng)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

垂直上引連續(xù)鑄造技術(shù)目前所適用的鑄鐵材料，包括球墨鑄鐵、普通灰鑄鐵，低合金灰鑄鐵和 高鎳鑄鐵等，其它鑄鐵管材的拉制工藝正在探索中。金相觀察表明，灰鑄鐵連續(xù)鑄造型材的顯組 織中，石墨形態(tài)為細小片狀(外周為l層細小的D形石墨，內(nèi)部為相對細小的A形石墨)，基體為鐵 素體及珠光體：力學(xué)實驗結(jié)果為，ob=250～350MPa，硬度為150～240HB，E=(1．1～1．7)× 105 MPa：在相同抗拉強度前提下，砂鑄灰鐵試樣的平均疲勞強度為133MPa，而連續(xù)鑄造型材的為 210．8MPa，疲勞比由42％提高劍66．4％。球墨鑄鐵型材組織中，石墨球細小圓整，球化率高，球數(shù)多， 無品間碳化物。在不同基體條件F的抗拉強度0b和延展率。 表I球墨鑄鐵型材的強度與塑性 QT400—15球墨鑄鐵連鑄型