CN103567391A - 汽车制动盘的新型铸造模型结构 - Google Patents

Abstract

一种高强度制动盘的铸造模型结构，由两个外模型和一砂芯复合而成，其中砂芯位于外模型当中。本发明提高了汽车用后制动盘的强度、韧性、耐候性能及加工性能。在铸造模型内易产生内部缩松的R角部位加设微合金消失环，提高铸件强度和韧性。铸件通过砂模和砂芯共同成型，浇注***位于砂芯内部，浇注***的陶瓷过滤片、环形进汤片、冷铁及冒口的合理设置，改善了了铸件的缺陷，提高了产品品质。

Description

汽车制动盘的新型铸造模型结构

技术领域

本发明涉及一种汽车零部件，尤其是涉及一种汽车制动盘的新型铸造模型结构。 

背景技术

目前，在国内外铸造行业中，自动造型生产线根据分型方式的不同一般分为两种，即水平造型生产线和垂直造型生产线。实心结构后制动盘由于无内部型腔结构，因而一般生产时无需砂芯，只需通过砂模成型即可。但是，在垂直造型线生产中，这种常规方法所生产出来的铸件在刹车面与装配面连接的R角处会往往会存在内部缩松缺陷。在制动盘受力过程中，由于该处缩松的存在，会使制动盘由于受力集中而产生断裂倾向。因而，实心系列后制动盘在垂直造型线难以进行大批量生产，从而成为国内外铸造行业垂直造型线的一大难题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车制动盘的新型铸造模型结构，以改善现有实心结构后制动盘在垂直造型线上生产所产生的内部R角缩松缺陷，制动盘存在受力断裂倾向，制动过程安全性差，生产效率低等技术问题。 

本发明主要是通过下述技术方案解决上述技术问题的：一种汽车制动盘的新型铸造模型结构，由两个外模型和一砂芯复合而成，其中砂芯位于外模型当中； 

所述砂芯由两块结构相同的砂芯模型对应结合而成，所述砂芯模型左右两端设有定位栓，砂芯模型外侧面中心区域具有圆形凸台，该圆形凸台的圆心处设有贯穿砂芯模型的砂芯中心孔，在砂芯模型内侧、两定位栓之间的中心线上设有横截面为半圆形直浇道，直浇道底部与砂型中心孔连通，在直浇道末端设有陶瓷过滤片；在砂芯内侧靠近铸件易产生R角缩松的部位设冷铁凹槽，该冷铁凹槽内放置有冷铁；所述砂芯侧部还设有砂芯排气孔；

所述外模型内型腔与所述砂芯外侧形状吻合，所述内型腔左右两端设有与定位栓吻合的定位孔，内型腔的外缘设有横浇道、浇口杯，所述浇口杯与横浇道连通，该横浇道的末端出口与砂芯模型内的直浇道入口对接，所述外模型内型腔外缘还设有与型腔连接的冒口、砂芯排气管、金型排气管，所述金型排气管与冒口连接，所述砂芯排气管的管口与砂芯排气孔连接；

所述在砂芯模型圆形凸台和砂芯模型外侧面结合位置的R角处，套设有微合金消失环；所述微合金消失环由Ce，La，Nb，Ta微合金元素，以及可发性聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)于环形模具内浇注制成；各元素为制动盘总重量的比例为：Ce0.1-0.2%，La0.1-0.2%，Nb 0.01-0.03% ，Ta0.01-0.02%。

作为优选，所述砂芯中心孔附近设有加强筋。 

作为优选，所述微合金消失环的内径等于或大于圆形凸台外径，其截面积为9mm-81mm。 

本发明结合车用高档零部件特性，精选多种微合金元素进行合理配比，聚甲基丙烯酸甲酯（EPMMA）树脂是无毒环保的材料，稀土金属Ce能降低铸件中Sn等低熔点物质的危害，形成有利于提高铸件性能的高熔点物质。稀土金属La可以细化晶粒，减少S 和P在晶界的偏析,净化晶界提高铸件的冲击韧性。上述材料制成的微合金消失环套装在圆形凸台的R角处，在铁水的作用下，其中的Ce、La、Nb等成分随着消失环的消失，逐渐扩散在铸件的R角附近，因此大大提高了制动盘R角附近的强度和韧性，并节约了合金材料。 

本发明方法具有工艺简单，造型方便，生产率高，产品合格率高的优点。其砂模内增设砂芯，铸件通过砂模和砂芯共同成型；浇注***位于砂芯内部，改善了现有浇注***一般位于外模的传统做法。高温铁水从浇注机浇注到砂模顶端的浇口杯后，立即进入位于砂芯内的直浇道，直浇道内的过滤片能净化铁水，铁水通过陶瓷过滤片进入砂芯中心孔，在360°范围内进入铸件内腔，可以一次浇铸形成两件产品，因此提高了生产效率；砂芯内放置的冷铁靠近易产生R角的缩松部位，但又不与铸件接触，不仅能调节铁水温度场，解决缩松缺陷，而且冷铁不与铸件接触也避免了铸件产生白口倾向，大大提高了产品的质量。该发明很好的改善了现有垂直造型线工艺的不足，具有很好的经济效益。 

附图说明

图1是砂型的结构示意图； 

图2是砂型的剖视图；

图3是图2中进汤片的A向视图；

图4是砂芯模型的结构示意图；

图5是冷铁的结构示意图；

图6是冷铁的剖面示意图；

图7是微合金消失环的结构示意图；

图8是砂型造型机的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 

图1是砂芯造型的结构示意图，图2是砂芯的示意图，图3是后制动盘的结构示意图，图4是冷铁的结构示意图，图5是微合金消失环的结构示意图，图6是砂型造型机的示意图。 

如图6所示，砂型造型机1的工作过程是将型砂12送入砂型造型机1（现有普通造型机均可制作，造型机生产线可大批量连续生产砂模，生产效率很高）的砂斗11内；将砂斗11内的型砂12吹入造型室13内，通过正压板14（PP板）与反压板15（CP板）对型砂12进行挤压，达到预设的压力值，使型砂12达到所希望的硬度和形状，制成砂型16；将砂型16移至造型室13的前端，振动CP板使其缓慢的脱离砂型16，并向上摆平至水平位置，PP板将砂型16推出造型室13，振动PP板以便使它脱离砂型16，然后PP板退回到造型室13的起始位置；CP板下摆回原来的位置，关闭造型室13，以便制作下一个砂型16；制作好的砂型16由铸型输送线向前输送，便于后批量续浇注作业。 

新型铸造模型结构的生产方法以及制动盘的制作方法为： 

a.制备砂芯：参见图1、图2、图3、图4，砂芯201由两块结构相同的砂芯模型2对应结合而成，砂芯模型2由砂型造型机1制备，在砂芯模型2左右两端设有定位栓21，砂芯模型2外侧具有圆形凸台20，圆形凸台20的圆心处设有贯穿砂芯模型2的砂芯中心孔22，在砂芯模型2内侧、两定位栓21之间的中心线上设有横截面为半圆形直浇道23，直浇道23底部与砂型中心孔22连通，砂型中心孔22的末端设有进汤片4，该进汤片可以将内外模型的型腔连接。

在直浇道23末端设有陶瓷过滤片24；在砂芯201内侧靠近铸件易产生R角缩松的部位设冷铁凹槽25，该冷铁凹槽25内放置有冷铁26；砂芯侧部还设有砂芯排气孔27，砂芯中心孔23附近设有加强筋28； 

b. 制备外模型：使用砂型造型机1制备外模型3，该外模型3内型腔与砂芯201外侧形状吻合，内型腔左右两端设有与定位栓21吻合的定位孔31，内型腔的外缘设有横浇道32、浇口杯33，浇口杯33与横浇道32连通，该横浇道32的末端出口与砂芯模型2内的直浇道23入口对接，外模型3内型腔外缘还设有与型腔连接的冒口34、砂芯排气管35、金型排气管36，金型排气管36与冒口34连接，砂芯排气管35的管口与砂芯排气孔27连接；

c.准备铁水：实施例1：将铁原料（P≤0.1%,S≤0.1%）投入冲天炉中，升温至1450℃，待原料完全液化后，加入C3.6%，Si1.6%，Mn0.5%， Ni0.2%，Cr0.2%，Mo0.05%，Cu0.3%，Ti0.03%，B0.1%， V0.2%，Zr0.15%，然后将铁水出炉注入浇注机保温备用；

d.模型组合：在砂芯中心孔22放置环形进汤片4，将两块外模型3对称设置在砂芯201的左右侧，令外模型3的定位孔31与砂芯201的定位栓21套合，合并两外模型3，于是将砂芯201夹置在当中；将微合金消失环5（如图5所示）套置于砂芯模型圆形凸台20的R角处，该微合金消失环5由Ce，La，Nb，Ta微合金元素，以及可发性聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)于环形模具内浇注制成；各元素为制动盘总重量的比例为：Ce0.1-0.2%，La0.1-0.2%，Nb 0.01-0.03% ，Ta0.01-0.02%。所述微合金消失环5的内径等于或大于圆形凸台20外径，其截面积为9mm-81mm。

e.工件浇注：通过砂芯201内部的直浇道23向砂型内浇注铁水，待冒口34出现铁水后，停止浇铸，待其冷却后拆模，去除铸件上的附着物和毛刺，修整尺寸后即得高强度后制动盘。 

微合金消失环的制作：将可发性聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)与Ce0.1-0.2%，La0.1-0.2%，Nb 0.01-0.03% ，Ta0.01-0.02%(制动盘总重量的比例)混合，熔融后通过模具制成微合金消失环。 

为了验证本发明效果，发明人做了一下对比试验： 

试样制备：1.试样1、2、3后制动盘：分别采用本发明模具制作。2.对比例后制动盘：采用现有工艺、现有模具制作（元素成分比：C3.8%，Si82.2%，Mn0.9%， Ni0.2%，Cr0.2%，Mo0.04%，Cu0.3%，余量为铁（P≤0.1%,S≤0.1%））。

检测结果：见下表。 

通过以上检测结果可以发现，采用本发明制备的后制动盘强度、硬度、耐磨性等特性均优于现有产品，能够满足使用需求。 

最后，应当指出，以上具体实施方式仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述具体实施方式，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。 

Claims (3)

1.一种高强度制动盘的铸造模型结构，其特征是由两个外模型和一砂芯复合而成，其中砂芯位于外模型当中；

所述砂芯由两块结构相同的砂芯模型对应结合而成，所述砂芯模型左右两端设有定位栓，砂芯模型外侧面中心区域具有圆形凸台，该圆形凸台的圆心处设有贯穿砂芯模型的砂芯中心孔，在砂芯模型内侧、两定位栓之间的中心线上设有横截面为半圆形直浇道，直浇道底部与砂型中心孔连通，在直浇道末端设有陶瓷过滤片；在砂芯内侧靠近铸件易产生R角缩松的部位设冷铁凹槽，该冷铁凹槽内放置有冷铁；所述砂芯侧部还设有砂芯排气孔；

所述外模型内型腔与所述砂芯外侧形状吻合，所述内型腔左右两端设有与定位栓吻合的定位孔，内型腔的外缘设有横浇道、浇口杯，所述浇口杯与横浇道连通，该横浇道的末端出口与砂芯模型内的直浇道入口对接，所述外模型内型腔外缘还设有与型腔连接的冒口、砂芯排气管、金型排气管，所述金型排气管与冒口连接，所述砂芯排气管的管口与砂芯排气孔连接；

所述在砂芯模型圆形凸台和砂芯模型外侧面结合位置的R角处，套设有微合金消失环；所述微合金消失环由Ce，La，Nb，Ta微合金元素，以及可发性聚甲基丙烯酸甲酯于环形模具内浇注制成；各元素为制动盘总重量的比例为：Ce0.1-0.2%，La0.1-0.2%，Nb 0.01-0.03% ，Ta0.01-0.02%。

2.根据权利要求1所述的高强度制动盘的铸造模型结构，其特征是所述砂芯中心孔附近设有加强筋。

3.根据权利要求1所述的高强度制动盘的铸造模型结构，其特征是所述微合金消失环的内径等于或大于圆形凸台外径，其截面积为9mm-81mm。

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