開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(chē)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(kāi)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

鑄鐵在鑄造過(guò)程中經(jīng)常產(chǎn)生氣孔、渣孔、夾砂、縮孔、裂縫,澆鑄不足等缺陷.而在使用部門(mén),由于超負(fù)荷,機(jī)械事故以及自然損壞等原因,造成鑄鐵機(jī)件的損壞也很多,對(duì)這些有缺陷件及損壞件,應(yīng)根據(jù)鑄鐵的特點(diǎn),采取相應(yīng)的補(bǔ)焊工藝進(jìn)行修復(fù).在所有的鑄鐵中,灰鑄鐵應(yīng)用廣泛(導(dǎo)軌、機(jī)床底座、工作臺(tái)、氣缸、閥門(mén)、齒輪等).由于補(bǔ)焊的要求及補(bǔ)焊對(duì)象不同,灰鑄鐵有多種補(bǔ)焊方法,但目前我國(guó)常用的方法是焊條電弧焊和氣焊.由于電弧焊焊條比較昂貴,一般用于補(bǔ)焊厚大的鑄件;氣焊縫的材質(zhì)、性能、顏色等和母材相近、設(shè)備簡(jiǎn)單、取材容易,適于補(bǔ)焊中、小型薄壁件.氣焊火焰比電弧焊低,加熱和冷卻速度比較緩慢,加熱程度和加熱時(shí)間可以控制,這些都有利于石墨化.因此,氣焊仍是一種某些場(chǎng)合下常用的方法.
球墨鑄鐵的球化處理和孕育處理方法,從原材料質(zhì)量、工藝操作、鐵液包形狀、出爐溫度等方面,分析了影響球化孕育效果的因素,并給出相應(yīng)的防止措施,得出以下結(jié)論:(1)原鐵液w(S)量高,會(huì)導(dǎo)致球化劑的加入量增加,不利于鐵液質(zhì)量的穩(wěn)定;(2)w(RE)量高,會(huì)引起大斷面的軋輥內(nèi)部產(chǎn)生碎塊狀石墨;(3)根據(jù)鑄件大小,適當(dāng)控制球化處理溫度和澆注溫度,有利于避免產(chǎn)生球化衰退和孕育衰退等現(xiàn)象;(4)采用復(fù)合孕育劑、多次孕育和隨流孕育等方法強(qiáng)化孕育處理,有利于增加石墨核心,改善球化效果,增加石墨數(shù)量,提高球鐵鑄件的綜合性能.