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在消失模工艺条件下通过向普通球墨铸铁中加入Cu、Sb元素的方法制备了度合金化球墨铸铁,并采用Procast软件对中大型冲压件模具充型过程进行模拟。系统研究了Cu、Sb元素对球墨铸铁的观组织和性能的影响规律。组织观察表明,随着Cu含量的增加,珠光体含量增加。当Cu含量一定时,随着Sb含量的增加,珠光体含量进一步增加。机械性能测试表明,Cu、Sb合金化元素能够明显地提高球墨铸铁的强度和硬度等机械性能,但导致延伸率略有下降。 采用该种新材料结合消失模铸造技术开发研制了大型球墨铸铁冲压件模具毛坯,实现了大型冲压件模具的一次近终成型。 在铸铁型材中含Si、MnP等元素，其中碳元素和硅元素可以促进铸铁的石墨化，但是硫元素会阻碍铸铁的石墨化，其影响力和其在铸铁中的含量有很大的关系，同时不同元素之间可能会产生一定发的联系，这都会对铸铁的石墨化造成影响，整个过程是极为复杂的。 随着含氮、锰量的增加：片状石墨长度变短、宽度稍有增加,弯曲程度加大,石墨端部钝化,对基体的割裂作用减弱；细片状珠光体含量略有增加,珠光体层片间距减小；试样的抗拉强度和硬度逐渐增大,当含氮量为0.012%、含锰量为1.24%时,试样的抗拉强度和硬度达到大值,分别为395MPa和260HBW。当铁液中含氮量≥0.011%时,铸件表面下开始出现气孔缺陷。 在适当含氮量(0.0080%左右)基础上,含钛量在0.055%-0.149%范围内时,试样的金相组织为A型和D型石墨+珠光体+少量铁素体。该工艺具有成本较低、毛坯尺寸精度高、环保特性好、铸造效率高等特点,开创了消失模铸造工艺新的应用领域。 在消失模工艺条件下,采用BP神经元网络建立了Cu、Sb合金化球墨铸铁合金成分与观组织及性能之间关系的数学模型,预测值与实验结果吻合良好,该模型具有正确性和一定的实用性。 采用Procast软件对轿车顶盖模具在消失模工艺下充型过程进行数值模拟,结果表明:该材料在消失模工艺条件下,采用双侧浇注系统时,当真空负压值为0.07MPa,浇注温度为1450℃,可以获得优质无缺陷的模具铸件,模拟结果与实际结果相吻合。 采用本研究所开发的新型度球墨铸铁材料,在消失模工艺下研制了多种中大型冲压件模具,经试验验证具有良好的机械性能,抗拉强度大于710MPa,硬度可达230-280HB,延伸率可达3-5%,基体中珠光体含量大于90%,经无损探伤测试,模具铸件无缩孔,符合中大型冲压件模具的性能要求,完全能够代替国外产品

目前水平连铸工艺并不成熟，因而需要采用数值模拟技术对水平连铸成型模拟，并进行工艺辅助设计。目前大多数公司以ProCAST软件作为水平连铸模拟软件。然而使用ProCAST软件模拟铸铁件水平连铸成型过程时，缩孔分布模拟结果与实际情况不符；另一方面水平连铸多采用经验设计法设计费时费力；此外目前关于晶粒生长方面的研究还不能有效控制铸铁型材的性能。本文结合科技部合作专项（编号：2012DFG70640），对铸铁件水平连铸成型过程模拟技术及工艺设计进行了研究，通过炉前分析方法并结合JMatPro软件，得到了灰铸铁在凝固过程的材料密度变化曲线，实现了铸铁件水平连铸充型与凝固在一个计算模型中完成，准确预测了铸铁型材的缩孔位置。用上述方法对板状零件和叉状零件进行数值模拟，对比板状零件模拟和实验结果，表明充型模拟过程中的充型时间、充型形态、气隙等结果和实验记录的结果吻合；叉状零件成型过程在一个计算模型中完成，模拟结果表明模拟与试制的缩孔结果吻合，可以预测铸铁型材缩孔可能出现的位置，为工艺设计打下了基础。 一种水平连铸工艺设计中浇冒结合的设计方法。工艺设计阶段对轴承座进行凝固分析，得出了铸铁型材各部分的模数后，使用截面比设计法、均衡凝固设计法来定量化设计浇冒口系统的尺寸。