CN103131936A - 一种汽车制动鼓及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车制动鼓及其制造工艺。它解决了现有的制动鼓因元素含量及铸造工艺导致自身耐磨性及耐热疲劳性均不够，且制动过程中抖动和异响过大，易产生裂痕等问题。本汽车制动鼓包括铸铁原材料，铸铁原材料中还含有碳、硅、锰、磷、硫及合金元素，所述合金元素包括铬与铜。其制造工艺包括:1）采用电炉熔炼；2）铁液过热处理；3）铁液孕育处理；4）减应力热处理；5）冷却成型处理。采用上述技术、工艺生产的汽车制动鼓，致使其综合耐摩擦、耐磨损及耐热疲劳性能大大提高且质量稳定；同时具有较强的噪音吸收能力与摩擦制动能力。

Description

一种汽车制动鼓及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种铸造材料及其工艺步骤，特别是一种汽车制动鼓及其制造工艺。 

背景技术

汽车制动鼓是鼓式刹车***的一部分，刹车时，活塞对两对半月型的刹车蹄片施加压力，使其贴紧鼓室内壁，从而产生摩擦以此停止车轮的旋转。 

由于汽车制动鼓的使用工况恶劣、苛刻，故其容易损坏。在不显著增加成本的情况下，如何提高制动鼓的耐磨性及耐热疲劳性，从而延长其使用寿命，一直是生产厂家关注和研究的重要客题。现有技术中，采用灰铸铁铸造加工制动鼓成品，该种制动鼓中所含各项元素与铸造工艺使得其材质本身具有的耐磨性及耐热疲劳性均不够，不能达到使用要求；同时材质较脆，在使用中易过早出现裂纹，尤其是在刹车过程中，产生抖动与异响过大，影响整车的制动性能。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过铸铁原材料中各项元素的增添控制调整，及采用特殊加工工艺，进而优化制动鼓材质品性的汽车制动鼓及其制造工艺。 

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车制动鼓，包括铸铁原材料，其特征在于，所述铸铁原材料中还含有碳、硅、锰、磷、硫及合金元素，其中碳的质量分数为3.25%～3.40%，硅质量分数为2.10%～2.20%，锰的质量分数为0.5%～0.85%，磷质量分数小于0.12%，硫质量分数小于0.09%。 

在上述的汽车制动鼓中，所述合金元素包括铬与铜，所述铬的质量分数小于0.5%，所述铜的质量分数为0.4%～0.7%。 

在上述的汽车制动鼓中，所述硅与碳的比值为0.61～0.68。 

一种汽车制动鼓的制造工艺具体为以下步骤: 

1）.采用电炉熔炼，其中炉料包括由新生铁、废钢、回炉料组成的铸铁原材料； 

2）.铁液过热处理，出炉铁液温度控制在1450℃～1480℃； 

3）.铁液孕育处理，使用FeSi75孕育剂，进行冲入法孕育； 

4）.减应力热处理，把铸件加热到530℃～620℃，利用塑性变形降低残余应力； 

5）.冷却成型处理，铸件最终在炉内缓慢冷却。 

与现有技术相比，采用上述技术、工艺生产的汽车制动鼓，依照GB7216-87评定，其珠光体量＞95%，石墨形态为A型，有时有少量B型石墨，石墨长度4～6级，二元磷共晶＜3%；工作区域硬度为190～210HB，致使制动鼓综合耐摩擦、耐磨损及耐热疲劳性能大大提高且质量稳定；同时具有较强的噪音吸收能力与摩擦制动能力。 

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。 

本汽车制动鼓包括铸铁原材料，铸铁原材料中还含有碳、硅、锰、磷、硫及合金元素，其中碳的质量分数为3.25%～3.40%，硅质量分数为2.10%～2.20%，锰的质量分数为0.5%～0.85%，磷质量分数小于0.12%，硫质量分数小于0.09%；尤其硅与碳的比值为0.61～0.68。 

合金元素包括铬与铜，所述铬的质量分数小于0.5%，所述铜的质量分数为0.4%～0.7%。大部分常用合金能在合适的加入量范围内，促进珠光体生成并部分能细化珠光体，强化铁素体，从而提高铸件的抗拉强度和硬度。铬是阻碍石墨化元素，加入适量的铬，可阻碍铁素体的形成，增加珠光体的数量，且铬含量控制在0.5%以下。铜能增加珠光体的含量，同时有细化珠光体及强化珠光体中铁素体的功能，此外铜还可减少对断面的敏感性，因而铜能增加铸件的硬度和强度。确定铜的加入量控制在0.4%～0.7%，并且使用散布图的质量改进方法，确定铜的最佳的质量分数。 

一种汽车制动鼓的制造工艺具体为以下步骤: 

1）.采用电炉熔炼，其中炉料包括由新生铁、废钢、回炉料组成的铸铁原材料； 

2）.铁液过热处理，出炉铁液温度控制在1450℃～1480℃； 

3）.铁液孕育处理，使用FeSi75孕育剂，进行冲入法孕育； 

4）.减应力热处理，把铸件加热到530℃～620℃，利用塑性变形降低残余应力； 

5）.冷却成型处理，铸件最终在炉内缓慢冷却。 

经过多次实验证明： 

a片状石墨逐渐向均匀分布过渡，粘着磨损减少；石墨类型相同时，基体珠光体越多越硬，耐磨性越好。 

b珠光体基体的铸铁、片状均匀分布的石墨具有较高的耐热疲劳性能；强度相同时，石墨量多有利于提高耐热疲劳性能。 

c添加铬等合金元素可以控制氧化生长。 

本发明即是生产制造过程采用在炉前添加少量合金元素与孕育技术相配合的方法，最终使得铸件硬度满足190～210HB，强度不小于250MPa,金相组织为95%以上的珠光体，制动鼓 使用寿命不低于8万公里。制动鼓自身具有良好的耐磨性、耐热疲劳性、强度、噪声吸收能力和摩擦制动能力。实践验证了灰铸铁的合金化是提高其力学性能及使用性能的重要途径。 

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 

Claims (4)

1.一种汽车制动鼓，包括铸铁原材料，其特征在于，所述铸铁原材料中还含有碳、硅、锰、磷、硫及合金元素，其中碳的质量分数为3.25%～3.40%，硅质量分数为2.10%～2.20%，锰的质量分数为0.5%～0.85%，磷质量分数小于0.12%，硫质量分数小于0.09%。

2.根据权利要求1所述的汽车制动鼓，其特征在于，所述合金元素包括铬与铜，所述铬的质量分数小于0.5%，所述铜的质量分数为0.4%～0.7%。

3.根据权利要求1所述的汽车制动鼓，其特征在于，所述硅与碳的比值为0.61～0.68。

4.一种汽车制动鼓的制造工艺具体为以下步骤:

1）.采用电炉熔炼，其中炉料包括由新生铁、废钢、回炉料组成的铸铁原材料；

2）.铁液过热处理，出炉铁液温度控制在1450℃～1480℃；

3）.铁液孕育处理，使用FeSi75孕育剂，进行冲入法孕育；

4）.减应力热处理，把铸件加热到530℃～620℃，利用塑性变形降低残余应力；

5）.冷却成型处理，铸件最终在炉内缓慢冷却。