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。 億錦天澤鋼鐵有限公司

對鑄鐵型材中部區(qū)域采用澆冒系統(tǒng)處理熱節(jié)，提取凝固模擬結(jié)果中熱節(jié)處的平均模數(shù)和金屬液體積，即可對澆冒口系統(tǒng)的尺寸進(jìn)行定量化設(shè)計；充型結(jié)果表明澆注節(jié)奏應(yīng)為“先慢后快再慢”；凝固結(jié)果表明澆冒口液態(tài)補縮明顯，石墨化膨脹壓力沒有損失，鑄鐵型材設(shè)計良好。將該鑄鐵型材參數(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，生產(chǎn)的灰鑄鐵軸承座質(zhì)量良好，滿足使用要求。鑄鐵型材在重工業(yè)中需求量大，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，下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。反弧度法工藝制各的鑄鐵型材組織更為均勻，力學(xué)性能更為優(yōu)良。與實施反弧度法之前的鑄鐵型材相比，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。仿真實驗表明本文建立的拉坯工藝參數(shù)GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模型可以用于拉坯工藝參數(shù)自適應(yīng)整定，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)。然后使用P r o_E軟件對型材、澆注系統(tǒng)及冒口等進(jìn)行了三維建模，利用ProCAST和Vis ua l Enviro nme nt軟件作為鑄造過程數(shù)值模擬仿真工具對水渣鐵生產(chǎn)灰鐵型材過程中的金屬液充型及凝固進(jìn)行仿真分析。



鑄鐵型材因其獨有的組織特點及優(yōu)異的力學(xué)性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機床、液壓氣動、汽車及動力、印刷及紡織機械、模具、制冷壓縮機、冶金機械等行業(yè)。連鑄球鐵型材還具有良好的熱處理性能。一般在CE=4.8—5.0時，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT500-10牌號，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT1200-4水平。在CE=4.3—4.7時，鑄態(tài)性能可達(dá)到QT550-10牌號，正火性能可達(dá)到QT800-等溫淬火可達(dá)到QT1200-6水平。特別是在加入銅、鉬以后，其鑄態(tài)性能可達(dá)到QT800-3的水平。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，當(dāng)拉拔參數(shù)調(diào)整合適時，下凹及鼓肚現(xiàn)象基本消失。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)。在歐洲和美國，水平連鑄ADI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個部門，成功地替代了多種碳鋼和低合金鋼鑄件、鍛鋼件、表面淬火和氮化處理的鑄鋼件、鋁合金鑄件、銅合金鑄件、普通球鐵鑄件，以及焊接件和組裝件等，品種達(dá)數(shù)千種。國外的連鑄型材生產(chǎn)制造商如美國的Dura—Bar公司和日本虹技株式會社等早已用球鐵連鑄型材批量制造各種齒輪、齒輪軸、軸套和聯(lián)軸節(jié)等部件。