摘要：随着汽车产业的高速发展，新车型的研发速度越来越快，各汽车主机厂对其生产链的生产效率及产品质量提出越来越高的要求。拉延序冲压模具作为汽车冲压的第一序，型面要求使用GGG70L或GM246等高牌号球墨铸铁材质以满足其冲压性能，而模座使用HT300材质即可满足使用要求。为了节约制作材料成本通常模具厂在设计时将凸模与下模座分开，即凸模使用球墨铸铁材质，模座使用灰铸铁材质，后期再对其进行加工装配。
关键词：双材质；汽车冲压模具；铸造工艺
1、实验方案及过程
1.1实验产品选择
选择重3t左右拉延序模具，汽车模具铸件采用泡沫实型铸造，在泡沫实型制作阶段将两部分制作为一体。凸模型面为QT600材质，模座为HT300材质。
1.2造型工艺设计
在浇注过程中浇注顺序为先浇注球墨铸铁部分再浇注灰铸铁部分，由于充型速度过快，为了防止球墨铸铁铁液在浇注过程中，铁液在惯性作用下充型至灰铸铁部位，造成材质混合，故将其浇注系统设计为开放式浇注系统，同时采用底侧浇注方式保证铁液充型平稳，浇注系统比例为直浇道：横浇道：内浇道=1：（1.5~2）：（2~3）。为了防止在浇注灰铸铁时，由于充型力及其重力落差对已浇注的球墨铸铁部分造成冲击，导致球墨铸铁部分发生混乱，故将灰铸铁内浇道设置在灰铸铁和球墨铸铁的交界处，减少内浇道的充型落差。同时为了保证铁液充型平稳比例为直浇道：横浇道：内浇道=1：（1.5~2）：（2~3）。在造型阶段，两个浇注系统独立分开，防止发生混合，两个浇注系统分别设置独立的浇口杯并做好标记，防止熔炼浇注时发生错误。
1.3熔炼浇注工艺设计
（1）铁液重量计算
利用UG软件绘制出浇注系统，精确计算球墨铸铁及灰铸铁部分所需铁液量，在计算时铁液量除了包含铸件自身重量还应包含对应的浇道重量，经计算，此次试验球墨铸铁部分需铁液1t，灰铸铁部分需铁液1.5t。
（2）材质成分要求
因硫是一种反球化元素，它与镁、稀土等球化元素有很强的亲合力，硫的存在会大量消耗铁液中的球化元素，形成镁和稀土的硫化物，引起夹渣、气孔等铸造缺陷， 故在球墨铸铁中硫含量一般要求小于0.02%。在灰铸铁中硫元素会与锰元素结合形成MnS或者（FeMn）化合物，可作为石墨化的非自发晶核，有利于提高灰铸铁的孕育效果，故在灰铸铁成分中硫含量一般控制在0.05%~0.1%。但本次双材质生产为了防止灰铸铁材质在浇注完毕后和已浇注的球墨铸铁材质发生球化反应，生产时其灰铸铁硫含量必须控制在0.02%以下，两种材质具体成分控制范围如表1所示（炉后成分）。
对铸件两部分的附铸试棒性能进行检测，性能及基体组织如表2所示。球墨铸铁性能及基体组织如表3所示。为了确保最终产品质量，使用便携式显微镜对模具本体进行检测观察，其组织形态均达到要求，具体结果如表４所示。对试验产品进行加工验证，其加工性能良好，两种材质结合面无宏观分隔层。
结语：汽车用拉延序冲压模具采用球墨铸铁与灰铸铁双材质生产，主要控制s含量在0.02%以下，设计浇注系统时控制灰铸铁铁液充型力，减少两种液体的混合量等因素，解决了模具全部使用球墨铸铁材质造成材料成本浪费及凸模与模座分体制造后期需要加工装配的模具设计难题。通过该技术可进一步降低模具制造成本和工期。
参考文献：
[1]何智力.浅析汽车车身冲压工艺与模具技术[J].模具制造，2017，17（02）：22-24.
[2]谭焓.汽车车身冲压工艺与模具关键技术[J].现代制造技术与装备，2017，（05）：115-116.
论文作者:张铖锴
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第8期
论文发表时间:2019/7/18
标签：灰铸铁论文; 球墨铸铁论文; 材质论文; 模具论文; 汽车论文; 系统论文; 所示论文; 《工程管理前沿》2019年第8期论文;