CN103266268A - 一种汽车制动鼓的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽车制动鼓的铸造方法，主要包括如下步骤：（1）配制原料，熔炼得到铁水；（2）将铁水倒入浇包中孕育；（3）浇铸砂型，加工成制动鼓。本发明采用化学成份特定的原料和特定的工艺，生产成本低，所得汽车制动鼓的力学性能超过了以普通灰铸铁制动鼓材料制得的汽车制动鼓，抗拉强度达到了250Mpa以上，硬度达到200以上，耐磨性能好，摩擦系数高。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车制动鼓的铸造方法。
背景技术
目前，现有技术中的汽车制动鼓常用灰铸铁HT250制作，因灰铸铁铸造性能好但强度差，为增加强度，厂家会在工作部位增加厚度，或者直接在制动鼓外面加上钢圈，这样处理后制动鼓的使用寿命仍然只能维持在0.5～1年，且多以炸裂报废，给汽车制动带来安全隐患。现有技术中的汽车制动鼓的铸造材料和方法不当，容易造成汽车制动鼓的寿命短，更换频繁，导致材料消耗严重、产品性能不理想等问题。
如CN101618452B公开的一种汽车用制动鼓的制作方法，是用灰铸铁HT250制作空心圆形鼓状内衬刹车套，刹车套外部紧包有用球墨铸铁QT450-15制作的外套，该方案的内衬刹车套和外套为两种材料，靠热镶铸技术结合在一起，长期使用虽能延长汽车制动鼓的使用寿命，可抗压性和耐磨性不够理想。
又如CN102041430A公开的一种用于钛合金制动鼓的制备方法，该方案的成本较高。
再如CN101417326B公开的一种汽车制动鼓的铸造方法及模具，主要是创新了铸造型箱的结构，该方案由于不涉及汽车制动鼓本身材料的改进，因而对于提高汽车制动鼓产品的抗压性和耐磨性没有太大意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种汽车制动鼓的铸造方法，通过对制动鼓材料的改进，解决了灰铸铁制动鼓性能不理想的问题。
本发明的目的是通过如下技术方案予以实现的。
一种汽车制动鼓的铸造方法，主要包括如下步骤：
（1）配制原料，熔炼得到铁水：以废铁和生铁配制原料，原料中各化学成分的重量百分配比为C3.2%～3.5%，Si2%～2.3%，Mn0.5%～0.8%；V0.2～0.3%，Ti0.15～0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中珠光体的含量为94%～97%；所述不可避免的杂质包括P和S，其含量分别为：P≤0.1，S≤0.1；将配制的原料加入温度为1530～1590℃的感应炉中熔炼，得到铁水；
（2）将铁水倒入浇包中孕育：将步骤（1）所得铁水倒入浇包中进行包内孕育，孕育时间为5～10min；其中，铁水倒入浇包时的出炉温度为1460～1490℃，在铁水倒入浇包前先加入铁水重量1%～1.5%的孕育剂硅铁合金，待铁水冲入后搅拌、扒渣；
（3）浇铸砂型，加工成制动鼓：将步骤（2）中的孕育所得物倒入砂型腔中进行浇注，浇注温度为1410～1440℃，15min内浇注完毕，待浇注冷却后，进行清理然后加工成汽车制动鼓。
下面以试验例进一步解释本发明的有益效果：
在100kg中频感应炉中加入经烘干的生铁和废铁共kg，升温熔炼，熔炼温度控制在1530℃，以保证熔体纯净度。在熔体中加入粒度为40～60mm的冰晶石作为造渣剂，加入量为1.0～1.5。按本发明配方进行炉前检验化学成分，成分合格后，浇注湿砂型三角试块，使三角试块的白口宽度≤4mm。然后将铁水出炉倒入100kg浇包中，出炉温度控制为1460～1490℃，出炉前在浇包底部加入预热烘烤了的1%～1.5%的粒度为40～60mm的硅铁合金作为孕育剂，进行包内孕育。孕育后浇注湿砂型三角试块，使三角试块的白口宽度≤1.5mm则孕育合格。接着在6min内浇注，浇注温度控制在1410～1440℃。按照GB9439-88相关标准在湿砂型中浇注成直径为30×300的试样棒。
按上述方法制备得到3份化学成分含量不同的试样棒，以现有技术中的普通灰铸铁HT250试样棒为对照进行比较，结果如表1所示。
表1试样棒化学成分比较
表1中的1号试样棒为本发明碳含量下限试样棒，2号试样为本发明碳含量靠上限试样棒，3号试样为本发明碳含量上限试样棒，4号试样为现有技术中普通灰铸铁HT250试样棒。
将上述编号1、2、3、4的试样棒按照GB977-84的标准分别加工为抗拉强度试样；按GB/T12444.2-2006标准各加工1块耐磨性试样；按照GB231-84标准各加工3块硬度试样。在室温下以电子拉伸试验机（300kN）进行拉伸实验，抗拉强度及硬度测试结果见表2。在高速环块磨损试验机上，以干摩擦、载荷49N、对磨材料GCr15钢、对磨环转速300r/min、外环直径49.22mm、摩擦时间30min的实验条件进行耐磨实验，耐磨性试验结果见表3。
表2抗拉强度及硬度
由表2可知，本发明的力学性能优于普通灰铸铁HT250，抗拉强度比以HT250材料铸造的汽车制动鼓强度高7%～24%。
表3耐磨性实验结果
由表3可知，采用本发明制得的1、2、3号制动鼓材料和4号灰铸铁试样相比，磨损率降低了9%～18%，摩擦系数提高了9%～13%，即本发明汽车制动鼓的耐磨性优于普通灰铸铁的耐磨性。
与现有技术相比，本发明的有益效果：采用化学成份特定的原料和特定的工艺，生产成本低，所得汽车制动鼓的力学性能超过了以普通灰铸铁制动鼓材料制得的汽车制动鼓，抗拉强度达到了250Mpa以上，硬度达到200以上，耐磨性能好，摩擦系数高。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
本发明经过多次实验，终于确定将原料中C含量控制在3.2%～3.5%，Si含量控制在2%～2.3%，可获得较好的切削加工性能，同时保证铸造过程中取得良好的孕育效果，所得产品满足汽车制动鼓的力学性能指标。原料中Mn的作用主要是平衡S的不良影响；当Mn含量＞1.0%时，铸铁表面易出现白口，使加工出现困难，Mn含量＜0.5%时，铸铁硬度不易保证，Mn含量适当则起到稳定珠光体的作用；由于本发明原料中还含有V和Ti，可使基体得到强化，所以Mn的含量控制在0.5%～0.8%即可。原料中V和Ti可以使铸铁的石墨和基体得到显著细化，同时V和Ti与碳具有较高的亲和力，而形成显微硬度极高的硬化相V、Ti碳化合物，因此本发明所得汽车制动鼓除了具有灰铸铁HT250的一般特性外，还具有高强度、高耐磨性能。原料中不可避免的杂质包括P和S，因为P会使铸铁有产生冷裂的倾向，所以控制原料中P含量≤0.1%；因为S会使铸铁产生热裂倾向，所以控制原料中S含量≤0.1%。
本发明的汽车制动鼓的铸造方法主要包括以下步骤：
（1）配制原料，熔炼得到铁水：以废铁和生铁配制原料，原料中各化学成分的重量百分配比为C3.2%～3.5%，Si2%～2.3%，Mn0.5%～0.8%；V0.2～0.3%，Ti0.15～0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中珠光体的含量为94%～97%；所述不可避免的杂质包括P和S，其含量分别为：P≤0.1，S≤0.1；将配制的原料加入温度为1530～1590℃的感应炉中熔炼，得到铁水；
（2）将铁水倒入浇包中孕育：将步骤（1）所得铁水倒入浇包中进行包内孕育，孕育时间为5～10min；其中，铁水倒入浇包时的出炉温度为1460～1490℃，在铁水倒入浇包前先加入铁水重量1%～1.5%的孕育剂硅铁合金，待铁水冲入后搅拌、扒渣；
（3）浇铸砂型，加工成制动鼓：将步骤（2）中的孕育所得物倒入砂型腔中进行浇注，浇注温度为1410～1440℃，15min内浇注完毕，待浇注冷却后，进行清理然后加工成汽车制动鼓。
进一步的，为了提高铸造过程中的造渣效果，上述步骤（1）中的原料中还加入占原料总重量1.2%～1.6%的粒度为40～60mm的冰晶石。
实施例1
以废铁和生铁配制原料，原料中各化学成分的重量百分配比为C3.2%，Si2%，Mn0.5%；V0.2%，Ti0.15%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中珠光体的含量为94%；所述不可避免的杂质包括P和S，其含量分别为：P≤0.1，S≤0.1；将配制的原料加入温度为1530℃的感应炉中熔炼，得到铁水。将铁水倒入浇包中进行包内孕育，孕育时间为5min；其中，铁水倒入浇包时的出炉温度为1460℃，在铁水倒入浇包前先加入铁水重量1%的孕育剂硅铁合金，待铁水冲入后搅拌、扒渣。将孕育所得物倒入砂型腔中进行浇注，浇注温度为1410℃，15min内浇注完毕，待浇注冷却后，进行清理然后加工成汽车制动鼓。
实施例2
以废铁和生铁配制原料，原料中各化学成分的重量百分配比为C3.5%，Si2.3%，Mn0.8%；V0.3%，Ti0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中珠光体的含量为97%；所述不可避免的杂质包括P和S，其含量分别为：P≤0.1，S≤0.1；将配制的原料加入温度为1590℃的感应炉中熔炼，得到铁水。将铁水倒入浇包中进行包内孕育，孕育时间为10min；其中，铁水倒入浇包时的出炉温度为1490℃，在铁水倒入浇包前先加入铁水重量1.5%的孕育剂硅铁合金，待铁水冲入后搅拌、扒渣。将孕育所得物倒入砂型腔中进行浇注，浇注温度为1440℃，15min内浇注完毕，待浇注冷却后，进行清理然后加工成汽车制动鼓。
实施例3
以废铁和生铁配制原料，原料中各化学成分的重量百分配比为C3.3%，Si2.2%，Mn0.7%；V0.15%，Ti0.25%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中珠光体的含量为96%；所述不可避免的杂质包括P和S，其含量分别为：P≤0.1，S≤0.1；将配制的原料加入温度为1560℃的感应炉中熔炼，得到铁水。将铁水倒入浇包中进行包内孕育，孕育时间为8min；其中，铁水倒入浇包时的出炉温度为1480℃，在铁水倒入浇包前先加入铁水重量1.3%的孕育剂硅铁合金，待铁水冲入后搅拌、扒渣。将孕育所得物倒入砂型腔中进行浇注，浇注温度为1430℃，15min内浇注完毕，待浇注冷却后，进行清理然后加工成汽车制动鼓。
Claims (2)
1.一种汽车制动鼓的铸造方法，其特征在于：主要包括如下步骤：
（1）配制原料，熔炼得到铁水：以废铁和生铁配制原料，原料中各化学成分的重量百分配比为C3.2%～3.5%，Si2%～2.3%，Mn0.5%～0.8%；V0.2～0.3%，Ti0.15～0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质，其中珠光体的含量为94%～97%；所述不可避免的杂质包括P和S，其含量分别为：P≤0.1，S≤0.1；将配制的原料加入温度为1530～1590℃的感应炉中熔炼，得到铁水；
（2）将铁水倒入浇包中孕育：将步骤（1）所得铁水倒入浇包中进行包内孕育，孕育时间为5～10min；其中，铁水倒入浇包时的出炉温度为1460～1490℃，在铁水倒入浇包前先加入铁水重量1%～1.5%的孕育剂硅铁合金，待铁水冲入后搅拌、扒渣；
（3）浇铸砂型，加工成制动鼓：将步骤（2）中的孕育所得物倒入砂型腔中进行浇注，浇注温度为1410～1440℃，15min内浇注完毕，待浇注冷却后，进行清理然后加工成汽车制动鼓。
2.根据权利要求1所述的一种汽车制动鼓的铸造方法，其特征在于：所述步骤（1）中的原料中还加入占原料总重量1.2%～1.6%的粒度为40～60mm的冰晶石。
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