開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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

用水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 每種規(guī)格鑄鐵型材都有一個(gè)合理的鑄造速度范圍，影響鑄造速度的因素比較多，其影響作用也比較復(fù)雜，例如結(jié)晶器的導(dǎo)熱能力、結(jié)晶器冷卻的均勻性、鐵液的溫度、型材截面的幾何形狀等，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)鑄鐵型材的鑄造質(zhì)量情況不斷調(diào)整工藝參數(shù)，達(dá)到合理的鑄造速度。 應(yīng)根據(jù)鑄鐵型材的材質(zhì)和尺寸規(guī)格選擇適宜的鐵液溫度。鐵液溫度高，流動(dòng)性好，型材結(jié)晶前沿移動(dòng)后有良好的焊合性，但過(guò)高的鐵液溫度會(huì)降低生產(chǎn)速度或因控制不當(dāng)出現(xiàn)鐵液泄露事故。而過(guò)低的鐵液溫度會(huì)降低結(jié)晶前沿鐵液的焊合能力，出現(xiàn)冷隔、裂紋、疤皮等缺陷。一般保溫包內(nèi)鐵液溫度應(yīng)控制在1280~1320℃。生產(chǎn)小尺寸型材時(shí)生產(chǎn)率較低，鐵液在保溫包內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，宜選擇較高的鐵液溫度。采用沖天爐爐前沖人法生產(chǎn)球墨鑄鐵型材時(shí)，鐵液的出爐溫度應(yīng)在1450℃以上
應(yīng)嚴(yán)格控制型材出口溫度（即鑄鐵型材脫離結(jié)晶器后經(jīng)溫度回升作用所達(dá)到的高表面溫度），影響型材出口溫度的直接因素是保溫包內(nèi)鐵液溫度和鑄造速度。過(guò)高的鐵液溫度和過(guò)快的鑄造速度會(huì)使型材出口溫度過(guò)高，導(dǎo)致型材心部組織變粗、力學(xué)性能下降，操作不當(dāng)還會(huì)出現(xiàn)鐵液泄露事故。反之，型材出口溫度過(guò)低也會(huì)造成石墨鑄型型壁刮傷，使型材表面質(zhì)量下降，產(chǎn)生裂紋、疤皮等缺陷。正常情況下型材出口溫度應(yīng)控制在900~950℃。 生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)型材產(chǎn)品的尺寸和材質(zhì)要求選擇優(yōu)的牽引工藝參數(shù)組合。減小牽引周期可在相同鑄造速度條件下減小步距，有利于提高鑄鐵型材的組織均勻性和致密性，但過(guò)小的牽引周期會(huì)使型材運(yùn)動(dòng)頻繁、間隙時(shí)間過(guò)短，反而對(duì)鑄造質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。