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行模擬。系統(tǒng)研究了Cu、Sb元素對球墨鑄鐵型材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Cu含量一定時隨著Sb含量的增加珠光體含量進一步增加。機械性能測試表明Cu、Sb合金化元素能夠明顯地提高球墨鑄鐵的強度和硬度等機械性能但導(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。 對鼓肚缺陷，在鑄鐵型材的水平連鑄過程中采用反弧度法工藝，即通過新型的石墨套與引錠裝置來實現(xiàn)的，通過實施反弧度法工藝，鑄鐵型材的鼓肚現(xiàn)象得到有效。但由于在率次實驗過程中，剛開始生產(chǎn)鑄鐵型材時的拉拔速度比較慢、拉拔周期較長，使鑄鐵型材在結(jié)晶器的停留時間過長，導(dǎo)致在扁平方向上鑄鐵型材頂部略微向下凹，實施反弧度法之后的鑄鐵型材硬度得到提高，組織更為均勻，并且其抗拉強度指標高于鑄鐵型材標準(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標均超過LZQT500-7規(guī)定的指標。與拉伸性能結(jié)果類似，反弧度法試樣的抗壓強度高于未實施反弧度法試樣的抗拉強度。所獲得拉坯工藝參數(shù)能夠用于實際生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)高質(zhì)量、率的鑄鐵型材水平連鑄拉坯生產(chǎn)。采用Procast軟件對轎車頂蓋模具在消失模工藝下充型過程進行數(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)時當真空負壓值為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械性能抗拉強度大于710MPa硬度可達230-280HB延伸率可達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。

球化反應(yīng)控制的關(guān)鍵是鎂的吸收率，溫度高，反應(yīng)激烈，時間短，鎂燒損多，球化效果差；孕育處理是球墨鑄鐵型材生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它不僅促進石墨化，防止自由滲碳體和白口出現(xiàn)，而且有助于球化，并使石墨變得更細小，更圓整，分布均勻，從而提高球墨鑄鐵的力學(xué)性能。孕育劑一般多采用FeSi75，其加入量根據(jù)對鑄件的力學(xué)性能要求，一般為0.8％～1.0％。孕育劑的粒度根據(jù)鐵液量多少，一般砸成5～25mm的小塊。孕育劑應(yīng)保持干凈、干燥。 對出現(xiàn)在鑄鐵型材內(nèi)部的夾雜缺陷，進行了地研究分析，對大斷面型材表面出現(xiàn)的疤皮缺陷，分析了形成原因，討論了影響其形成的因素，并提出了能有效疤皮缺陷的措施。優(yōu)化設(shè)計后得到的鑄鐵型材新生產(chǎn)線，能夠滿足 尺寸為400mm的鑄鐵型材的生產(chǎn)，且生產(chǎn)鑄鐵型材的工序簡化，各設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成更為簡單合理.鑄鐵型材中的夾雜物主要聚集分布在其中心線上方約3/4半徑處，其中大尺寸的夾雜物主要來源于球化和孕育處理，因此解決鑄鐵型材內(nèi)部夾雜問題的關(guān)鍵是控制球化和孕育處理的相關(guān)參數(shù).對于鑄鐵型材表面存在的疤皮缺陷，生產(chǎn)實踐證明，采取提高鐵水溫度、保證鐵水純凈度、適當提高拉拔速度、改進爐膛底部結(jié)構(gòu)及阻斷結(jié)晶器兩段石墨套間橫向傳熱的舉措能夠有效地。 另一方面，連鑄鐵棒不能變截面和鑄造型腔，對于一些產(chǎn)品的后續(xù)加工量帶來很大負擔(dān)。采用連續(xù)鑄造工藝的球墨鑄鐵型材棒料和灰口鑄鐵棒料型材的單價為什么比砂型鑄造的便宜？很多用戶曾提過這個問題。因為就鑄造品質(zhì)而言，鑄鐵型材棒料沒有砂眼氣孔，鑄造精度高，成品率幾乎接近，所以價格似乎應(yīng)該比翻砂件高。實際上，由于連鑄型材因必須大批量生產(chǎn)同規(guī)格鑄鐵型材棒料，所以在攤平模具費用和人工費用上展現(xiàn)出 優(yōu)勢，生產(chǎn)成本大幅下降。