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(dāng)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(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。
   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(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)測值與實驗結(jié)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(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230-280HB,延伸率可達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

 我國汽車用球鐵齒惰輪為典型鑄件，開發(fā)球墨鑄鐵水冷銅合金金屬型鑄造工藝。 主要工藝路線是采用水冷銅型模具，利用水冷帶走金屬型模具熱量，使模具在快速鑄造生產(chǎn)中保持一定恒溫。針對模具應(yīng)具有高熱傳導(dǎo)性、一定的耐磨性和易于加工的要求，在銅合金模具選材上，研究開發(fā)了Cr-Zr-Mg銅合金模具材料，提出Cr-Zr-Mg銅合金成分范圍和機械性能，并確定其冶金制造工藝流程。 采用WindowsXP操作系統(tǒng)，UG圖形軟件和Foxpro數(shù)據(jù)庫，并利用UG的二次開發(fā)功能開發(fā)應(yīng)用程序，構(gòu)建銅合金模具CAD系統(tǒng)的總體框架，研究型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊的實現(xiàn)方法，以形成適用于銅金屬型模具CAD/CAE技術(shù)。 對金屬型鑄件(鐵型球鐵齒惰輪、銅型球鐵齒惰輪)提出充型凝固過程數(shù)值模擬方法和溫度場模擬數(shù)值計算，預(yù)測金屬型鑄件缺陷，并完成了金屬型鑄件充型凝固過程測溫和編制實用.
汽車動力傳遞可鍛鑄鐵件有時用作汽車的傳動部件，將球鐵應(yīng)用于圓片離合器、分速器箱、后軸和輪殼等的強烈的趨勢。瑞士Sehaffhausen的G.Fiseher鑄造廠在這方面有許多應(yīng)用，他們與設(shè)計者緊密合作，把鑄鋼件、鍛鋼件以及可鍛鑄鐵件轉(zhuǎn)變?yōu)榍蚰T鐵件。懸置件現(xiàn)在，鐵經(jīng)常用作懸置部件如簧掛鉤以及制動系統(tǒng)主要件(制動卡鉗)和轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)。汽車工業(yè)是球墨鑄鐵鑄件第二用戶，其數(shù)項多。球鐵應(yīng)用于汽車中的三個主要地方：動力源一發(fā)動機部件；動力傳遞一一齒輪系、齒輪和軸套；車物懸置、制動器和轉(zhuǎn)向裝置。動力源曲軸是承受連續(xù)變化的彎曲、扭轉(zhuǎn)和剪切載荷的零件，并且在它的使用壽命內(nèi)，要循環(huán)十億次，汽車設(shè)計的工程師們早在19152年即在發(fā)現(xiàn)用鎂處理的方法四年之后，就立刻考慮采用球鐵的可能性。福特汽車公司的幾乎所有曲軸都用這種材料來制造。上大多數(shù)汽油機汽車都裝上球鐵曲軸來代替鍛鋼曲軸，這種應(yīng)用被認為是價值工程的典型例子。