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

球墨鑄鐵各種化學(xué)元素的作用和成分的控制范圍,詳細(xì)介紹了球墨鑄鐵的球化與孕育處理工藝.分析了單加純Mg或RE合金作為球化劑的缺點(diǎn),說明球化劑應(yīng)以Mg為主、以RE為輔的原因;對(duì)沖入去、蓋包法、喂絲法等球化處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較.指出了孕育處理對(duì)球墨鑄鐵生產(chǎn)的重要性,列舉了球墨鑄鐵常用孕育劑的成分范圍,并介紹了爐前一次孕育和多次孕育、瞬時(shí)孕育、隨流孕育的特點(diǎn).
合金元素對(duì)球墨鑄鐵抗高溫氧化性能的影響.結(jié)果表明:(1)抗高溫氧化性佳的耐熱球墨鑄鐵模具材料的成分為:w(Si)5.0%、w(Mn)0.8%、w(Mo)0.5%、w(Cr)1.4%.Si、Mo、Cr元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,抗氧化性越好,但Mn元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該適中.(2)Si對(duì)抗高溫氧化性有重要影響,Mo的影響程度僅次于Si,Mn的影響小,Cr的影響與Mn相近,但比Mn稍強(qiáng).由于玻璃模具應(yīng)具有良好的抗氧化性和熱疲勞性,通過對(duì)RQTSi4Cu2Al2,RQTSi4Cu4Al4和RQTSi5Mo 三種耐熱鑄鐵的抗氧化性和熱疲勞性模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,找出了一種比較適合玻璃模具的材料,并且初步研究了幾種耐熱鑄鐵的氧化組織變化規(guī)律.發(fā)現(xiàn)硅鋁銅球鐵和硅鉬球鐵在高溫長(zhǎng)時(shí)間氧化時(shí),在氧化皮下形成了一層無石墨的鐵素體層,且溫度越高,時(shí)間越長(zhǎng),鐵素體層越厚