由于球墨鑄鐵的凝固特點—糊狀凝固方式,所以縮松不僅是它的固有缺陷,而且,采用傳統(tǒng)的工藝,很難完全。生產中常采用加冷鐵或冷鐵加水冷等方法,這樣把表層的縮松趕到鑄件內部,機械加工后,縮松就不會暴露出來。但是隨著對鑄件質量要求的提高,客戶不僅對鑄件的外觀有要求,而且對鑄件內在質量的要求也不斷提高。對生產的鑄件要求進行無損探傷,這樣躲在鑄件內部的縮松就會被發(fā)現。因此,從根本上鑄件內部的縮松缺陷是今后企業(yè)所希望達到的目標。本課題深入研究球墨鑄鐵的凝固特點和縮孔、縮松的形成機理,擬采用一種新工藝,從根本上球墨鑄鐵件的縮松缺陷,以提高球墨鑄鐵件的整體質量。
本文是采用多種合金成分配制成多種球墨鑄鐵復合除縮劑,添加到不同的試塊中,利用超聲波無損探傷技術檢測試塊內部縮松缺陷變化;對其斷面的進行宏觀組織觀察;利用金相顯鏡觀察和分析了其觀組織變化,并對試塊的布氏硬度、強度和延伸率進行了測定。 研究結果表明:通過改變除縮劑成分可減少或完全球墨鑄鐵鑄件內部的縮松缺陷:C型除縮劑能夠完全球墨鑄鐵鑄件內部的縮松缺陷,效果好。D型和H型除縮劑可以明顯減少鑄件內部的縮松缺陷,G型和I型除縮劑使球墨鑄鐵鑄件內部的縮松缺陷明顯向上表面集中。曲軸試塊豎置時,隨著加入量的增加,縮松缺陷整體向上表面集中,縮松缺陷面積先逐漸減少后又逐漸增加,不能完全曲軸試塊內部的縮松缺陷;曲軸試塊橫置時,底部左右兩側添加除縮劑并配合頂部加冒口的工藝方案,可完全球墨鑄鐵鑄件內部的縮松缺陷。各種球墨鑄鐵復合除縮劑對石墨的球化程度、鑄件的力學性能及珠光體含量均無明顯影響,但可使鑄件局部晶粒細化。

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,但導致延伸率略有下降。 采用該種新材料結合消失模鑄造技術開發(fā)研制了大型球墨鑄鐵沖壓件模具毛坯,實現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,開創(chuàng)了消失模鑄造工藝新的應用領域。 在消失模工藝條件下,采用BP神經元網絡建立了Cu、Sb合金化球墨鑄鐵合金成分與觀組織及性能之間關系的數學模型,預測值與實驗結果吻合良好,該模型具有正確性和一定的實用性。 采用Procast軟件對轎車頂蓋模具在消失模工藝下充型過程進行數值模擬,結果表明:該材料在消失模工藝條件下,采用雙側澆注系統(tǒng)時,當真空負壓值為0.07MPa,澆注溫度為1450℃,可以獲得優(yōu)質無缺陷的模具鑄件,模擬結果與實際結果相吻合。 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品

球化處理是球鐵生產的重要環(huán)節(jié)之蓋包法是針對沖入法存在的缺點進行改進而開發(fā)出來的一種球化處理方法。它的優(yōu)點是減少鎂光、粉塵等污染、提高鎂的吸收率、能有效地提高球鐵的綜合性能等。 本試驗根據江鈴鑄造廠的技術要求,采用蓋包法球化處理工藝,分析論述了鑄態(tài)鐵素體硅鉬球墨鑄鐵制備工藝中的技術重點及難點,選取化學成分、球化劑及孕育劑種類、孕育劑加入量、鉬含量等參數進行試驗研究,有針對性地調整及優(yōu)化,尋求佳的制備工藝參數,以穩(wěn)定地生產出高性能鑄態(tài)鐵素體硅鉬球墨鑄鐵。 試驗采用中頻感應電爐熔煉鐵液,鐵液主要化學成分范圍控制在3.3-3.5C%,2.7-2.9Si%;采用快速熱電偶測溫,控制鐵液的出爐溫度。出爐時鐵水溫度盡量控制在1500-1550℃之間;以1530℃為佳。鐵液由電爐熔化后倒入經過烘干的球化包中及提包內進行球化及孕育處理。將處理好的鐵液澆注Y塊,同時進行隨流孕育。澆注成型后的試樣經過60分鐘左右開型,在空氣中冷卻到室溫。
球化處理是球鐵生產的重要環(huán)節(jié)之球化方法的選用對球鐵性能有著重要的影響，是獲得高質量鑄件的重要因素。蓋包法穩(wěn)定和提高了鎂的吸收率，能有效地提高球鐵的綜合性能和生產的穩(wěn)定性，同時減少了鎂光、粉塵等污染，因此是一種很有發(fā)展前景的球化處理工藝。 球化處理溫度是球化處理過程中的一種重要工藝參數，球化處理溫度的波動對鎂的吸收率有著重要的影響。球化處理溫度過高或過低，鎂的吸收率都會降低，造成球化不良，球鐵的綜合性能和生產穩(wěn)定性降低，給產品質量帶來波動，增加廢品率，降低綜合經濟效益。因此需要尋求佳的球化處理溫度范圍，優(yōu)化蓋包法工藝參數