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

鐵水的冶金狀態(tài)對(duì)球化孕育處理效果及鑄造缺陷形成傾向有重要影響,研究基于原鐵水冶金狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)的球化孕育處理工藝的優(yōu)化控制與調(diào)節(jié)方法.選取有效特征參數(shù)表征原鐵水冶金狀態(tài),并建立一個(gè)綜合評(píng)價(jià)模型用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中原鐵水合格冶金狀態(tài)確定和球化劑添加量的精準(zhǔn)計(jì)算.在球化處理、孕育處理和鑄件澆注之前,均設(shè)置球化、孕育效果測(cè)評(píng)與調(diào)控環(huán)節(jié),以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的閉環(huán)控制.動(dòng)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)主要由原鐵水冶金狀態(tài)調(diào)控子系統(tǒng)、球化處理與效果調(diào)控子系統(tǒng)、孕育處理與效果調(diào)控子系統(tǒng)和鐵水球化孕育終調(diào)子系統(tǒng)構(gòu)成.經(jīng)實(shí)驗(yàn)室條件下模擬運(yùn)行證明,基于原鐵水冶金狀態(tài)評(píng)價(jià)的動(dòng)態(tài)調(diào)控方法及系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵球化孕育處理的優(yōu)化控制.
Mn、S對(duì)灰鑄鐵性能的影響及二者之間的平衡關(guān)系,對(duì)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:(1)S對(duì)灰鑄鐵的組織和性能的影響較大,尤其是在感應(yīng)電爐熔煉的條件下,鐵液中的w(S)量控制在0.06％～0.12％,強(qiáng)度、硬度好,白口傾向小,A型石墨增多,D、E型石墨減少,斷面均勻性得到改善;(2)灰鑄鐵中的w(Mn)量不宜超過(guò)0.8％,超過(guò)一定量后會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降;(3)Mn和S在灰鑄鐵中不能單純看作雜質(zhì)元素,對(duì)控制鑄件所需的佳顯組織和強(qiáng)度、防止某些缺陷都是必需的,S和Mn需保持正確的比例關(guān)系,在灰鑄鐵中應(yīng)滿足w(Mn)=1.7w(S)+a,且a值保持在0.5％～0.6％,效果好.