CN100532616C - 高强度汽车制动轮毂铸造配方及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高强度汽车制动轮毂铸造配方及工艺，是在溶炼灰铸铁的主料中除已经所含碳、硅、磷、硫五大元素外，另外添加铬、钒、钛三种元素。能提高硬度，增加耐磨性，也不会因制动产生热疲劳，出现网状裂纹，增加了抗拉抗折性，延长制动轮毂的使用寿命1倍以上。

Description

高强度汽车制动轮毂铸造配方及工艺

一、技术领域

本发明所述的高强度汽车制动毂铸造配方及工艺属于金属铸造，具体的技术领域属灰铸铁生产汽车制动轮毂的铸造技术。

二、背景技术

现有铸造汽车制动轮毂的配方中，主料—牌号为250的灰铸铁中(HT250)已经具备所含的碳、硅、锰、磷、硫的主要五大种主要元素，并且这些元素的含量控制在一定的范围值之内，用HT250生产的车用轮毂，基本能满足车辆轮毂刹车制动的要求，但随着汽车技术不断向高速、重载等方向发展，在此条件下频繁制动对汽车制动毂的使用寿命提出了更高的要求，以前在低速轻载条件下，性能表现尚好的制动毂也逐渐不能满足使用要求，主要表现在：(1)硬度偏低，不耐磨；(2)轮毂硬度过高，制动轮毂制动带出现硬质的亮点，使制动带出现凹凸不平，制动异响；(3)制动产生热疲劳网状裂纹——龟裂，易导致制动毂断裂，使制动毂制动效果差，使用寿命大大降低，严重影响汽车行驶的安全性，经研究、分析、试验，采用添加合金元素的方法，解决了这一难题，经检索尚未发现有相同的工艺配方和相关产品的报导。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有汽车制动轮毂使用寿命短的缺陷，适当增加硬度，提高耐磨性，提高抗折性，增强机械强度以延长轮毂的使用寿命。

为了实现这一目的，分析现有汽车制动轮毂出现缺陷的原因，发现不同组合的合金元素能使铁水凝固朝着预期的方向进行，生成对材料性能有益的组织，同时细化晶粒、提高材料抗拉强度和硬度，延长产品使用寿命，从铁—碳相图可知，铬元素在铸铁中使碳在奥氏体中的溶解度增加，因而阻碍铁素体生核成长，是很强的珠光体促成元素，但在凝固过程中，铬促成渗碳体的作用很强，使铸铁的白口倾向增强，在灰铸铁中加入少量的铬能使石墨细化，减少铁素体增加珠光体。钒是强烈形成碳化物的元素，灰铸铁铁中加入钒则白口倾向大为增强，加入量很少时，钒的作用较易控制，可以有效地使石墨细小并使珠光体增多，从而提高铸铁的强度。钛的影响较为复杂，一般说来钛是很强的碳化物形成元素，但其含量很少时它的微细化合物可作为石墨的核心，有促进石墨化的作用。

在灰铸铁熔炼时，除了在原料材质中已含有碳、硅、锰、磷、硫(C、Si、Mn、P、S)元素外，新添加铬、钒、钛(Cr、V、Ti)三种元素，加入量分别为铬0.5-0.8％，钛0.05-0.09％，钒0.05-0.09％，加入方式为铬、钒(Cr、V)随炉料加入，出铁水前钛(Ti)预加在前炉出铁槽中，具体熔炼工艺如下：

1、炉料准备：生铁、回炉铁、废钢、铁合金、石灰石、焦炭；炉料的块度大小合适，清除其表面附着的砂土和杂物，金属炉料和焦炭应保持干燥；

2、修炉：修复炉膛、风口眼、炉底、过桥等；

3、检修设备：保证送风设备、加料设备、前炉、冲天炉、大浇包等工具完好、各运动部件润滑良好；

4、烘炉与点火：烘干、预热前炉及浇包；待冲天炉烘到一定时候，分两次加入60—65cm厚底焦；

5、加料：

(1)底焦高度适当并燃烧后关上风门，鼓风2-3分钟，除灰后停止送风；

(2)当焦炭燃烧到第二排风口时加入石灰石，其加入量为批料中石灰的2倍，加入金属料根据冲天炉的大小约200千克；

(3)加料顺序：焦炭、石灰石、废钢、新生铁、铬钒、铁合金、回炉铁，依次循环多层，一直加到料口的下沿为止，各金属层总重约为200千克，每层焦炭厚度为12-16，焦炭的加入量以能补足底焦的燃烧维持底焦的高度为准，石灰石尽量加在炉膛中心其重量为焦炭重量的30％左右；

6、送风，观察并控制炉内燃烧状况；

7、在合适的时候出渣，出水前将钛(Ti)预置在出铁槽中，借铁水冲力冲入浇包中；

8、炉前检查：经三角试样断面呈灰色且组织较细密，证明铁水质量合格，可进行浇注。

经上述配方改良的灰铸铁生产的汽车制动轮毂在强度和硬度上都有较大的提高，其抗拉强度达300Mpa，布氏硬度达210HB。

采用本技术方案的有益效果是大大提高汽车制动轮毂的使用寿命，传统方法生产的汽车制动轮毂只能使用3-6个月，而本方法生产的制动轮毂可以使用10个月至12个月，比原有的使用寿命增加了1倍以上。

四、附图说明

(无)

五、具体实施方式

本发明所述的高强度汽车制动轮毂铸造配方及工艺，具体的实施方式如下：

按熔炼材料的顺序加入焦炭、石灰石、废钢、新生铁，加入铬为总金属重量的0。8％，钒为总金属重量0。09％，铁合金、回炉铁、依次循环，一直加到加料口的下沿为止，各种金属层料总重量为200千克，每层焦炭厚度为14cm，层焦的加入量以能补足底焦的燃烧、维持底焦的高度为准，石灰石加在炉膛中心，加入重量为焦炭重量的30％。炉料装好后预热20分钟开始鼓风，鼓风过程中通过风口窥视孔观察并控制炉内燃烧状况，鼓风30分钟左右准备出铁，此时可将钛(Ti)预置在出铁槽中，借铁水冲力将其冲入浇包中(无须搅拌)。炉前检验铁水温度、成分合格后便开始浇注，10分钟后取出铸件，退火去应力，待其冷却至室温进行喷丸清理、机械加工，检验后入库。

Claims (3)

1、一种高强度汽车制动轮毂铸造工艺，其特征是：在灰铸铁熔炼时除了原材质中已含有碳、硅、锰、磷、硫(C、Si、Mn、P、S)元素，新添加铬、钒、钛(Cr、V、Ti)三种元素，加入量为重量百分比，分别为铬(Cr)0.5-0.8％、钒(V)0.05-0.09％、钛(Ti)0.05-0.09％，经熔炼、浇注、成型、退火、清砂、机械加工得到产品。

2、按权利要求1所述的高强度汽车制动轮毂铸造工艺，其特征是：铬、钒的加入方式为熔炼时随炉料加入，钛的加入方式为出铁水前预置在出铁槽中。

3、按权利要求1所述的高强度汽车制动轮毂铸造工艺，其特征是：加料按焦炭、石灰石、废钢、新生铁、铬、钒、铁合金、回炉铁依次循环分层加入，金属层总重量为200千克，每层焦炭厚度为12-16cm，石灰石的加入量为焦炭重量的30％。