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,完全能夠代替國外產(chǎn)品

鑄鐵型材切削抗力大于砂鑄件，小于鋼件，表面光潔度高。與砂鑄件、鋼相比，鑄鐵型材在不同切削速度下，表面光潔度相對波動較小，不但在低速（<50m/min），而且在高速(>200m/min）切削時(shí)，均能保證表面粗糙度不大于20μm：加工余量與加工工時(shí)均減少50%；提高機(jī)械加工能力10～50%；切削性能好，比砂鑄件節(jié)電50%以上；刀具消耗減少70%，與鋼和砂鑄件相比，刀具壽命延長2～3倍。使用鑄鐵型材，比使用砂型鑄件和鋼，零件的總成本下降50%。普通灰鑄鐵型材的顯組織為細(xì)小的片狀石墨(為一層細(xì)小的D型石墨，內(nèi)部為細(xì)小的A型石墨)和基體。可生產(chǎn)A型(80％以上）和D型(80％以上}石墨為主的灰鐵型材。球墨鑄鐵型材組織中石墨細(xì)小圓整，球化率高，球數(shù)多，無晶問碳化物，是生產(chǎn)ADI產(chǎn)品的佳基材；蠕墨鑄鐵型材蠕蟲狀石墨數(shù)量及形形態(tài)要求由供需雙方協(xié)商而定。