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,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(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,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(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

蠕墨鑄鐵孕育的主要目的是防止基體組織中出現(xiàn)萊氏體和自由滲碳體,調(diào)整鐵素體和珠光體在基體中的比例.本文論述了采用固體孕育劑進(jìn)行孕育,將引起"孕育促球"現(xiàn)象,它敏感地影響蠕墨鑄鐵蠕化率的高低,從而造成蠕墨鑄鐵性能的不穩(wěn)定;指出"孕育促球"現(xiàn)象在特定條件下可以用來調(diào)整蠕化率,但在缺乏爐前快速測定鐵液狀態(tài)的情況下缺乏可操作性;提出了減少或避免"孕育促球"的若干措施,并采用液體孕育劑進(jìn)行孕育處理.
球墨鑄固過程中的體積變化模式,分析認(rèn)為球墨鑄鐵是需要外部補(bǔ)縮的.提出球墨鑄鐵的補(bǔ)縮應(yīng)充分考慮具體鑄件及實際生產(chǎn)條件.詳細(xì)闡述不同鑄型條件下,不同模數(shù)的球墨鑄鐵件的通用冒口、控制壓力冒口及全壓力冒口的選擇方法.重點討論了球墨鑄鐵冒口補(bǔ)縮中的鑄件模數(shù)、凝固順序及冒口位置、補(bǔ)縮通道及溫度梯度、孤立熱節(jié)的補(bǔ)縮、冶金質(zhì)量及孕育處理等若干關(guān)鍵問題. 
孕育處理是提高鑄鐵性能的行之有效的手段.對激冷鑄鐵凸輪軸組織有非常重要的影響.通過在金屬液中分別加入Si-Ba孕育劑和稀土La,研究了不同孕育劑對激冷鑄鐵凸輪軸的孕育情況.實驗發(fā)現(xiàn),Si-Ba孕育劑和稀土La都能減小白口層深度,并且隨著孕育劑加入量的增加,凸輪軸萊氏體組織含量明顯減小;為了獲得質(zhì)量合格的鑄件.Si-Ba的加入量不能超過0.3%.而稀土La的加入量不能超過0.03%.