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(duì)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(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)無損探傷測(cè)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(guó)外產(chǎn)品

觀察鐵液凝固狀況，球化處理完畢后，取出少量鐵液，澆入Ф30mm圓柱形金屬型內(nèi)，觀察凝固期間鐵液由表面涌出現(xiàn)象，并根據(jù)涌出鐵液數(shù)量來判斷鐵液球化情況。球化良好的鐵液，固期間表現(xiàn)出很大的石墨膨脹力，鐵液表面在凝固開始時(shí)有些下降，表面結(jié)殼后即有少量鐵液由表殼涌出；而球化不良的鐵液表面涌出數(shù)量較少。    
爐前快速金相觀察。上面幾種方法皆是利用球墨鑄鐵某一特性間接判斷球化情況，但生產(chǎn)上各種條件變化甚大，所述方法都具有局限性，而爐前快速金相觀察可較多地避免許多因素的干擾，直接觀察球化情況。爐后金相檢驗(yàn)的方法及經(jīng)驗(yàn)。后金相檢驗(yàn)主要觀察顯組織如石墨形態(tài)及分特征金屬基體組織夾雜物等通過金相分析可斷件量為一改鑄質(zhì)提實(shí)基。 稀土鎂球墨鑄鐵的化學(xué)成分分析也可以說是一種檢測(cè)手段，如發(fā)現(xiàn)問題，配料人員可作適當(dāng)調(diào)整，以免出現(xiàn)重大質(zhì)量問題。另外，還有力學(xué)性能的檢測(cè)及球墨鑄鐵件的無損檢測(cè)等。