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(dāng)Cu含量一定時隨著Sb含量的增加珠光體含量進(jìn)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(biāo)高于鑄鐵型材標(biāo)準(zhǔn)(JBT10854-2008水平連續(xù)鑄造鑄鐵型材) 性能要求。同時，伸長率指標(biāo)均超過LZQT500-7規(guī)定的指標(biāo)。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(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(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。

隨著冷卻速度的增大，石墨形態(tài)由較粗大的片狀石墨逐漸變成細(xì)小的點狀石墨。在厚度為30mm試樣的下方放置冷鐵時，在距離冷鐵25mm的鑄鐵組織中能夠獲得較細(xì)小的D型石墨組織。 對不同成分的D型石墨鑄鐵的高溫抗氧化性進(jìn)行了實驗研究。在750℃下，將不同成分的D型石墨鑄鐵保溫24小時，使其氧化增重，研究成分和組織對D型石墨抗氧化性能的影響。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。伸長率指標(biāo)均超過LZQT500-7規(guī)定的指標(biāo)。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。 從加工性能上看來，提高Si/C比使加工性能嚴(yán)重惡化，隨著合金化元素加入量增加，加工性能先提高后降低，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高加工性能和力學(xué)性能的效果也為佳。 通過分析拉伸過程以及切削加工過程中度灰鑄鐵的石墨變形規(guī)律，揭示出石墨對度灰鑄鐵抗拉強度與加工性能的影響機制。