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《吉林大学》 2007年
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中大型冲压件模具用球墨铸铁材料及其近终成型工艺研究

朱先勇  
【摘要】: 本研究旨在开发新型高性能球墨铸铁中大型冲压件模具材料来替代锻造合金钢及其它高合金铸铁等冲压件模具材料。在消失模工艺条件下通过向普通球墨铸铁中加入Cu、Sb元素的方法制备了高强度合金化球墨铸铁,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元素对球墨铸铁的微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。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微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高强度球墨铸铁材料,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。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG385;TG143.5

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