CN101704069B - 刹车盘一箱四型铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刹车盘一箱四型铸造工艺。其工艺步骤是：砂处理工序采用底盘旋转式转子混砂机，按照混砂配比进行混砂，混砂效率120吨/小时，混砂时间3～5分钟；造型工序采用双主机布线的静压生产线造型和一箱四型刹车盘专用模具，生产效率180箱/小时，造型压强8～10MPa；熔炼工序采用冲天炉加电炉双联熔炼，浇注温度1450～1490℃，炉前加0.3％抗衰退硅钡孕育剂；浇注工序采用自动浇注车浇注，浇注时间8～15秒；脱砂抛丸工序采用震动式脱砂机脱砂，再用步进式悬连抛丸清理室清理刹车盘。本生产工艺具有成品率高、工艺出品率高、机械化程度高，生产周期短，生产效率高，能源消耗小等特点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动系统生产技术领域，尤其是涉及轿车用刹车盘的铸造工艺。
背景技术
刹车盘是汽车制动系统的易损件，随着汽车工业的迅速发展，刹车盘的市场需求是巨大的。目前，传统的轿车用刹车盘铸造工艺有以下几种：
(1)手工造型：粘土砂湿型，一箱一型，冲天炉熔炼，工艺简单，成品率低，生产效率低，工人劳动强度大，铸造工艺出品率低，机械性能不稳定，成本高，已经无法满足现代化生产的需要，逐步被一些大工厂淘汰，但一些作坊式小工厂仍然采取此种生产方式。
(2)机械化造型：随着市场经济的发展，劳动力资源短缺，人工造型的铸造工艺无法满足工厂的需要，许多专业人员与科研所一起研发出机械化造型来代替手工造型。目前大部分工厂所使用的是Z145型造型机和水平分型生产线，该工艺比手工造型的生产效率和工艺出品率都有所提高，但也存在下列缺点：①浇注系统阻渣能力差，砂眼废品多。②型板固定，模具更换困难，不适合小批量生产。③生产效率虽比手工造型有所提高，但是还达不到国外先进工厂的生产效率。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足而提供一种能够提高生产效率，提高刹车盘的成品率和工艺出品率，提高机械化程度，缩短生产周期，减少对能源消耗的刹车盘一箱四型铸造工艺。
为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
刹车盘一箱四型铸造工艺，其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂3～5份、旧砂89～91份、膨润土1～3份、煤粉2～4份、水0.8～1份；采用底盘旋转式转子混砂机，混砂效率120吨/小时，混砂时间3～5分钟；
(2)造型工序：采用双主机布线的静压生产线造型，采用一箱四型刹车盘专用模具，生产效率180箱/小时，造型压强8～10Mpa；
(3)熔炼工序：采用冲天炉加电炉双联熔炼，浇注温度达到1450～1490℃，炉前加0.3％抗衰退硅钡孕育剂；
(4)浇注工序：采用自动浇注车浇注，浇注时间为8～15秒；
(5)脱砂抛丸工序：采用震动式脱砂机脱砂，再用步进式悬连抛丸清理室清理刹车盘。
优选实施例1，其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂3份、旧砂91份、膨润土1份、煤粉4份、水0.8份；采用底盘旋转式转子混砂机，混砂时间3.5分钟；
(2)造型工序：开启自动静压造型线，采用一箱四型刹车盘专用模具，调整造型机压强为8Mpa造型；
(3)熔炼工序：开启冲天炉和电炉双联熔炼，使铁水温度达到1550℃出炉；
(4)浇注工序：开启自动浇注车浇注，浇注温度1490℃，浇注时间15秒；
(5)脱砂抛丸工序：浇注结束后，自动转到冷却线，由冷却线转到震动式脱砂机脱砂，最后由步进式清理室清理完成。
优选实施例2，其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂4份、旧砂90份、膨润土2份、煤粉3份、水0.9份；采用底盘旋转式转子混砂机，混砂时间4分钟；
(2)造型工序：开启自动静压造型线，采用一箱四型刹车盘专用模具，调整造型机压强为9Mpa造型；
(3)熔炼工序：开启冲天炉和电炉双联熔炼，使铁水温度达到1550℃出炉；
(4)浇注工序：开启自动浇注车浇注，浇注温度1470℃，浇注时间12秒；
(5)脱砂抛丸工序：浇注结束后，自动转到冷却线，由冷却线转到震动式脱砂机脱砂，最后由步进式清理室清理完成。
优选实施例3，其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂5份、旧砂89份、膨润土3份、煤粉2份、水1份；采用底盘旋转式转子混砂机，混砂时间5分钟；
(2)造型工序：开启自动静压造型线，采用一箱四型刹车盘专用模具，调整造型机压强为9Mpa造型；
(3)熔炼工序：开启冲天炉和电炉双联熔炼，使铁水温度达到1550℃出炉；
(4)浇注工序：开启自动浇注车浇注，浇注温度1450℃，浇注时间8秒；
(5)脱砂抛丸工序：浇注结束后，自动转到冷却线，由冷却线转到震动式脱砂机脱砂，最后由步进式清理室清理完成。
所述的新砂为50～100目威海砂；所述的旧砂是已造型用过的砂；所述的膨润土为唯科东明钠基膨润土；所述的煤粉是蒙牌煤粉。
所述的一箱四型刹车盘专用模具包括上模板和下模板；所述的上模板上设有对称分布的四个上型以及位于四个上型中间的直浇道和两个冒口，该两个冒口对称分布在直浇道的两侧；所述的下模板上设有对称分布的四个下型以及位于四个下型中间的一个缓冲底坑、两个横浇道和四个内浇道，该缓冲底坑与对称分布在其两侧的两个横浇道连通，每一个横浇道又同时与两个内浇道连通，该两个内浇道又分别与相邻近的两个下型连通；该下模板上的四个下型与上模板上的四个上型对应设置。
所述的上模板造型后形成的上砂型型腔结构，包括对称分布的四个上型腔、位于四个上型腔中间的直浇道腔、以及对称分布在直浇道腔两侧的冒口腔；所述的下模板造型后形成的下砂型型腔结构，包括对称分布的四个下型腔、位于四个下型腔中间的一个缓冲底坑腔、两个横浇道腔和四个内浇道腔，该缓冲底坑腔依次与两个横浇道腔、四个内浇道腔和四个下型腔连通；四个下型腔与四个上型腔对应设置；在上箱中的上砂型与下箱中的下砂型之间装有砂芯，上砂型与下砂型在经过上下相向扣合合箱后，可以形成四个刹车盘型腔；此时，该上砂型上的直浇道腔与下砂型上的缓冲底坑腔相对应，而上砂型上的两个冒口腔分别与下砂型上的两个横浇道腔相对应。
所述的冒口的直径＝热节圆直径×(3-4)，冒口的高度＝冒口的直径×(1.2-1.5)。
所述的内浇道∶横浇道∶直浇道的截面积之比＝1∶1.3∶1.1。
本发明的优点及积极效果是：
(1)模具及型板具有互换性，每种模具都有一标准定位凸台，对应于型板上四个标准定位孔，一块型板可任意安装不同型号模具；当遇到多型号小数量订单时，可快速更换模具。
(2)刹车盘一箱四型铸造工艺，一箱能够生产出四件刹车盘，大大提高了生产效率。
(3)将原来的一个冒口补缩一个刹车盘改为一个冒口补缩两个刹车盘，将 工艺出品率由原来的55％提高到85％，这样大大的提高了铁水的利用率，节约了焦炭及大量的电能，减少了废气排放所造成的大气污染。
(4)在生产线上可方便的放置过滤网，封闭性强，有利于挡渣，综合成品率由80％提高到95％。
(5)本生产工艺具有成品率高，工艺出品率高，机械化程度高，生产效率高，生产周期短，能源消耗小，节约了劳动力，节约了成本，加工出的刹车盘质量稳定，组织均匀等特点。
附图说明
图1为上模板的立体结构示意图；
图2为下模板的立体结构示意图；
图3为上模板造型后的上砂型型腔结构示意图；
图4为下模板造型后的下砂型型腔结构示意图；
图5为上箱、上砂型与下箱、下砂型在合箱后的结构示意图。
图中标记说明：1、上模板；1-1、上型；1-2、上型；1-3、上型；1-4、上型；1-5、直浇道；1-6、冒口；1-7、冒口；2、下模板；2-1、下型；2-2、下型；2-3、下型；2-4、下型；2-5、横浇道；2-6、内浇道、2-7、缓冲底坑；3、上砂型；3-1、上型腔；3-2、上型腔；3-3、上型腔；3-4、上型腔；3-5、直浇道腔；3-6、冒口腔；3-7、冒口腔；4、下砂型；4-1、下型腔；4-2、下型腔；4-3、下型腔；4-4、下型腔；4-5、横浇道腔；4-6、内浇道腔；4-7、缓冲底坑腔；5、砂芯。
具体实施方式
实施方案：在每个砂箱中，形成四个相同形状和规格或者是不同形状和规格的刹车盘型腔，从而能够在一次生产工艺中同时铸造出四个刹车盘，上述砂箱尺寸为800×700×200/200mm。增加型砂的强度，采用的混砂配比是：新砂3～ 5份、旧砂89～91份、膨润土1～3份、煤粉2～4份、水0.8～1份。所述的新砂为50～100目威海砂，该新砂二氧化硅含量高，耐火点高，用此新砂混制而成的型砂所生产的铸件表面光滑。所述的旧砂是已造型用过的砂。所述的膨润土为美国独资辽宁建平生产的唯科东明钠基膨润土，该膨润土所含蒙托石矿物质高，粘结型好，抗粘砂性优良。所述的煤粉是清华大学所研制的蒙牌煤粉。
刹车盘一箱四型铸造工艺，其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂3～5份、旧砂89～91份、膨润土1～3份、煤粉2～4份、水0.8～1份；采用底盘旋转式转子混砂机，混砂效率为120吨/小时，混砂时间为3～5分钟。
(2)造型工序：采用双主机布线的静压生产线造型，采用一箱四型刹车盘专用模具，德国西门子系统，生产效率180箱/小时，造型压强8～10Mpa。每套型板上对称设置有四个刹车盘的模具，因而在一个砂箱中能够一次完成四个刹车盘型腔的造型。
(3)熔炼工序：采用冲天炉加电炉双联熔炼，浇注温度达到1450～1490℃，炉前加0.3％抗衰退硅钡孕育剂。
(4)浇注工序：采用自动浇注车浇注，浇注时间为8～15秒，既增强了生产效率，又提高了安全生产。铁水由位于砂型中间的直浇道腔注入，进入缓冲底坑腔，然后依次通过与其连通的两个横浇道腔和四个内浇道腔分别进入四个砂型型腔内。
(5)脱砂抛丸工序：采用震动式脱砂机脱砂，再用步进式悬连抛丸清理室清理刹车盘，即可一次得到四个刹车盘制品。
刹车盘一箱四型铸造工艺中采用的是一箱四型刹车盘专用模具，其结构及其工作原理如下：一箱四型刹车盘专用模具包括上模板和下模板。如图1所示， 所述的上模板1上设有四个上型1-1、1-2、1-3、1-4以及位于四个上型中间的直浇道1-5和两个冒口1-6、1-7；该上模板上的四个上型是对称分布的，上述两个冒口1-6、1-7对称设置在直浇道的两侧。
如图2所示，所述的下模板2上设有四个下型2-1、2-2、2-3、2-4以及位于四个下型中间的一个缓冲底坑2-7、两个横浇道2-5和四个内浇道2-6。该下模板上的四个下型也是对称分布的，并分别与上模板上的四个上型对应设置。该缓冲底坑2-7与对称分布在其两侧的两个横浇道2-5连通，其中每一个横浇道又同时与两个内浇道连通，上述两个内浇道又分别与相邻近的两个下型连通。
在造型机造型时，在上模板1和上箱组成的型腔中填充型砂，并形成上砂型3。如图3所示，上模板造型后形成的上砂型型腔结构，包括对称分布的四个上型腔3-1、3-2、3-3、3-4以及位于上述四个上型腔中间的直浇道腔3-5和两个冒口腔3-6、3-7，两个冒口腔对称分布在直浇道腔的两侧。
在造型机造型时，在下模板2与下箱组成的型腔中填充型砂，并形成下砂型4。如图4所示，下模板造型后形成的下砂型型腔结构，包括对称分布的四个下型腔4-1、4-2、4-3、4-4以及位于四个下型腔中间的一个缓冲底坑腔4-7、两个横浇道腔4-5和四个内浇道腔4-6；该缓冲底坑腔依次与两个横浇道腔、四个内浇道腔和四个下型腔连通。四个下型腔与四个上型腔对应设置。
如图5所示，在上箱中的上砂型3与下箱中的下砂型4之间装有砂芯5，上砂型3与下砂型4在经过上下相向扣合合箱后，可以形成四个刹车盘型腔。此时，该上砂型3上的直浇道腔3-5与下砂型4上的缓冲底坑腔4-7相对应，而上砂型3上的两个冒口腔3-6、3-7分别与下砂型4上的两个横浇道腔4-5相对应。
经冲天炉+电炉双联熔炼并调制铁液成份合格后，可将铁液自上砂型3上的直浇道腔3-5浇注，然后铁液依次通过一个缓冲底坑腔4-7、两个横浇道腔4-5 和四个内浇道腔4-6分别进入四个刹车盘型腔内。
刹车盘铸件在凝固过程中，由于收缩而需要一定铁液进行补缩，故冒口就起到了补缩作用；这里一个冒口可以补缩两个与其相邻近的刹车盘铸件。
浇注系统尺寸根据刹车盘壁厚及大小不同而异，其截面积之比为内浇道∶横浇道∶直浇道＝1∶1.3∶1.1，冒口的直径＝热节圆直径×(3-4)，冒口的高度＝冒口的直径×(1.2-1.5)。
下面列举3个实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1：其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂3份、旧砂91份、膨润土1份、煤粉4份、水0.8份，混砂时间3.5分钟。
(2)造型工序：开启自动静压造型线，采用一箱四型刹车盘专用模具，调整造型机压强为8Mpa造型。
(3)熔炼工序：开启冲天炉和电炉双联熔炼，使铁水温度达到1550℃出炉。
(4)浇注工序：开启自动浇注车浇注，浇注温度1490℃，浇注时间15秒。
(5)脱砂抛丸工序：浇注结束后，自动转到冷却线，由冷却线转到震动式脱砂机脱砂，最后由步进式清理室清理完成。
实施例2：其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂4份、旧砂90份、膨润土2份、煤粉3份、水0.9份，混砂时间4分钟。
(2)造型工序：开启自动静压造型线，采用一箱四型刹车盘专用模具，调整造型机压强为9Mpa造型。
(3)熔炼工序：开启冲天炉和电炉双联熔炼，使铁水温度达到1550℃出炉。
(4)浇注工序：开启自动浇注车浇注，浇注温度1470℃，浇注时间12秒。
(5)脱砂抛丸工序：浇注结束后，自动转到冷却线，由冷却线转到震动式脱砂机脱砂，最后由步进式清理室清理完成。
实施例3：其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂5份、旧砂89份、膨润土3份、煤粉2份、水1份，混砂时间5分钟。
(2)造型工序：开启自动静压造型线，采用一箱四型刹车盘专用模具，调整造型机压强为9Mpa造型。
(3)熔炼工序：开启冲天炉和电炉双联熔炼，使铁水温度达到1550℃出炉。
(4)浇注工序：开启自动浇注车浇注，浇注温度1450℃，浇注时间为8秒。
(5)脱砂抛丸工序：浇注结束后，自动转到冷却线，由冷却线转到震动式脱砂机脱砂，最后由步进式清理室清理完成。
试验结果对比：下面表一为型砂的物理性能统计表；表二为刹车盘的理化性能表。
表一
表二
试验结果分析：
通过上述型砂物理性能对比可以看出，虽然对型砂的配比进行了调整，但其各项指标性能相似。较少新砂和膨润土的加入，节约了成本。适量的提高膨润土的用量，可提高砂型的强度。
从刹车盘的理化性能也可看出，刹车盘一箱四型铸造工艺有非常稳定的理化性能，其不但提高了生产效率，节约了劳动力，也大大提高了工艺出品率，提高铁水的利用率，节约了能源，减少了废气排放。
Claims (6)
1.刹车盘一箱四型铸造工艺，其特征在于：其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂3～5份、旧砂89～91份、膨润土1～3份、煤粉2～4份、水0.8～1份；采用底盘旋转式转子混砂机，混砂效率120吨/小时，混砂时间3～5分钟；
(2)造型工序：采用双主机布线的静压生产线造型，采用一箱四型刹车盘专用模具，生产效率180箱/小时，造型压强8～10Mpa；
(3)熔炼工序：采用冲天炉+电炉双联熔炼，浇注温度达到1450～1490℃，炉前加0.3％抗衰退硅钡孕育剂；
(4)浇注工序：采用自动浇注车浇注，浇注时间为8～15秒；
(5)脱砂抛丸工序：采用震动式脱砂机脱砂，再用步进式悬连抛丸清理室清理刹车盘。
2.根据权利要求1所述的刹车盘一箱四型铸造工艺，其特征在于：其工艺步骤是：
(1)砂处理工序：采用的混砂配比是新砂5份、旧砂89份、膨润土3份、煤粉2份、水1份；采用底盘旋转式转子混砂机，混砂时间5分钟；
(2)造型工序：开启自动静压造型线，采用一箱四型刹车盘专用模具，调整造型机压强为9Mpa造型；
(3)熔炼工序：开启冲天炉+电炉双联熔炼，使铁水温度达到1550℃出炉；
(4)浇注工序：开启自动浇注车浇注，浇注温度1450℃，浇注时间8秒；
(5)脱砂抛丸工序：浇注结束后，自动转到冷却线，由冷却线转到震动式脱砂机脱砂，最后由步进式清理室清理完成。
3.根据权利要求1或2所述的刹车盘一箱四型铸造工艺，其特征在于所述的一箱四型刹车盘专用模具包括上模板(1)和下模板(2)；所述的上模板(1)上设有对称分布的四个上型(1-1、1-2、1-3、1-4)以及位于四个上型中间的直浇道(1-5)和两个冒口(1-6、1-7)；该两个冒口对称分布在直浇道的两侧；所述的下模板(2)上设有对称分布的四个下型(2-1、2-2、2-3、2-4)以及位于四个下型中间的一个缓冲底坑(2-7)、两个横浇道(2-5)和四个内浇道(2-6)，该缓冲底坑(2-7)与对称分布在其两侧的两个横浇道连通，每一个横浇道又同时与两个内浇道连通，该两个内浇道又分别与相邻近的两个下型连通；该下模板上的四个下型与上模板上的四个上型对应设置。
4.根据权利要求3所述的刹车盘一箱四型铸造工艺，其特征在于所述的上模板造型后形成的上砂型型腔结构，包括对称分布的四个上型腔(3-1、3-2、3-3、3-4)、位于四个上型腔中间的直浇道腔(3-5)、以及对称分布在直浇道腔两侧的冒口腔(3-6、3-7)；所述的下模板造型后形成的下砂型型腔结构，包括对称分布的四个下型腔(4-1、4-2、4-3、4-4)、位于四个下型腔中间的一个缓冲底坑腔(4-7)、两个横浇道腔(4-5)和四个内浇道腔(4-6)，上述一个缓冲底坑腔依次与两个横浇道腔、四个内浇道腔和四个下型腔连通；四个下型腔与四个上型腔对应设置；在上箱中的上砂型(3)与下箱中的下砂型(4)之间装有砂芯(5)，上砂型(3)与下砂型(4)在经过上下相向扣合合箱后，可以形成四个刹车盘型腔；此时，该上砂型(3)上的直浇道腔(3-5)与下砂型(4)上的缓冲底坑腔(4-7)相对应，而上砂型(3)上的两个冒口腔(3-6、3-7)分别与下砂型(4)上的两个横浇道腔(4-5)相对应。
5.根据权利要求4所述的刹车盘一箱四型铸造工艺，其特征在于所述的冒口的直径＝热节圆直径×(3-4)，冒口的高度＝冒口的直径×(1.2-1.5)。
6.根据权利要求4所述的刹车盘一箱四型铸造工艺，其特征在于所述的内浇道∶横浇道∶直浇道的截面积之比＝1∶1.3∶1.1。
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