CN102601337A - 一种双金属复合材料制动鼓的成型方法 - Google Patents

一种双金属复合材料制动鼓的成型方法 Download PDF

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Abstract

一种双金属复合材料制动鼓的成型方法，涉及制动鼓的成型方法，首先将低碳钢钢管制作成一个圆周管壁呈波浪形的制动鼓外套，然后将制动鼓外套置于卧式离心铸造机中，并在一定的温度下浇铸熔化好的铁水，这样即可在铸造机中完成铸造，并最终得到了复合低碳钢和铸铁两种金属材质的制动鼓。本发明制作的复合两种金属材质的制动鼓，能充分的发挥各自的优点，且界面的结合质量很高，重量也较轻。

Description

一种双金属复合材料制动鼓的成型方法
技术领域
本发明涉及制动鼓的成型方法，具体是一种双金属复合材料制动鼓的成型方法。
背景技术
随着交通运输业的蓬勃发展，为汽车工业注入了活力。汽车工业的发展为汽车零部件特别是铸造企业的发展提供了巨大的发展空间。制动鼓作为汽车制动系统中的主要磨损消耗件，由于其结构紧凑，性能可靠，制动功率大等优点，市场需求量巨大。
现在市场上使用的制动鼓的材质主要分两类，一类是铸铁，用于大中型车俩；另一类是铝基复合材料，主要用于小型车辆。铸铁作为大部分车用制动鼓材质的原因主要在于其较好的铸造性能、易于切削加工，耐磨性和导热性都较好而且价格便宜。但是它的缺点也不少，主要是抗热疲劳性比较差，容易疲劳进而断裂报废；重量偏大，在当今尽量减少车辆重量而节省燃油方面，已不合时宜，必须改进。
为了减少普通铸铁制动鼓的断裂报废和重量偏大的问题，想到用复合铸造的方法将具有两种不同性能的金属材料铸造成一个完整的制动鼓，使铸件的不同部分具有不同的的性能以满足使用的要求。具体是用结合钢具有的良好的力学性能和铸铁的较好的耐磨性、耐热性，达到复合的目的，解决目前铸铁制动鼓存在的问题。
发明内容
为了解决单纯的铸铁制动鼓存在的上述问题，本发明提供一种双金属复合材料制动鼓的成型方法，采用低碳钢和铸铁，通过压力加工和离心铸造相结合的方法，设计了一种综合两种材料优点的制动鼓，最终使制动鼓在钢的力学性能方面和铸铁的耐磨性、耐热性、良好的铸造性能和切削加工性能方面达到了完美统一。
本发明的技术方案为：一种双金属复合材料制动鼓的成型方法，过程如下：先将壁厚8mm的低碳钢（08钢或10钢）钢管冲压，制成圆周管壁呈波浪形的制动鼓外套，制成的制动鼓外套壁厚为5mm，高度为270mm，最大外直径为400mm；再将铁水熔化，并使铁水在1380~1390℃下保温；将低碳钢制动鼓外套置于卧式离心铸造机中，并控制卧式离心铸造机的转速为750~980r/min，使制动鼓外套预热到900℃后，随即向制动鼓外套内浇注熔化好的铁水，在铸造机的旋转中完成铸造，铁水的用量为5780~5860cm3，浇铸铁水过程保证在10min之内完成，以防止制动鼓外套低碳钢内部的奥氏体组织粗大；等到铁水凝固完毕，先将复合铸铁的制动鼓外套机冷到500℃，然后推出机缸，空冷，即可得到复合低碳钢和铸铁两种金属材料的制动鼓，制动鼓的内直径为360mm，制动鼓内壁铸铁的高度为240mm。
所用铁水的质量百分比组成为：3.41~3.45%C、1.75%Si、0.67~0.72%Mn、0.46%Cr和93.6~93.71%Fe，以及不超过0.02%的P和S。
有益效果：
1、本发明制作的制动鼓，其外层材质为低碳钢，组织是大量铁素体和少量的珠光体，具有较好的力学性能；内层工作面材质为灰铸铁，有较好的耐磨性和耐热性；低碳钢和灰铸铁冶金结合的过渡区为中间层，厚度在200μm以上，组织为珠光体，界面结合质量很高，机械性能良好，这使两种金属材质很好的复合在一起，发挥了各自的优点。
2、制动鼓外套的外表面为波浪形设计，一方面增大了低碳钢和铸铁的接触面积，使得结合面增大，结合力增强，另一方面利用了两种材料热膨胀系数的差别，使得内层受到外层的压应力，提高了二者的结合强度。
3、本发明用低碳钢和铸铁制作的制动鼓在同样的力学性能要求下，其壁厚比纯铸铁的制动鼓薄近1/6，这至少减轻了制动鼓15%的重量。
附图说明
图1为双金属复合材料制动鼓的结构示意图。
图2为用扫描电镜在低倍镜下观察制动鼓低碳钢和铸铁中间结合部的微观组织形貌图。
图3为用扫描电镜在高倍镜下观察制动鼓低碳钢和铸铁中间结合部的微观组织形貌图。
图1中的标号为：1、低碳钢材质的制动鼓外壁，2、铸铁材质的制动鼓内层工作面。
具体实施方式
一种双金属复合材料制动鼓的成型方法，过程如下：先将壁厚8mm的低碳钢（08钢或10钢）钢管冲压，制成圆周管壁呈波浪形的制动鼓外套，制成的制动鼓外套壁厚为5mm，高度为270mm，最大外直径为400mm；再将铁水熔化，并使铁水在1380~1390℃下保温；将低碳钢制动鼓外套置于卧式离心铸造机中，并控制卧式离心铸造机的转速为750~980r/min，使制动鼓外套预热到900℃后，随即向制动鼓外套内浇注熔化好的铁水，在铸造机的旋转中完成铸造，铁水的用量为5780~5860cm3，浇铸铁水过程保证在10min之内完成，以防止制动鼓外套低碳钢内部的奥氏体组织粗大；等到铁水凝固完毕，先将复合铸铁的制动鼓外套机冷到500℃，然后推出机缸，空冷，即可得到复合低碳钢和铸铁两种金属材料的制动鼓，制动鼓的内直径为360mm，制动鼓内壁铸铁的高度为240mm。
所用铁水的质量百分比组成为：3.41~3.45%C、1.75%Si、0.67~0.72%Mn、0.46%Cr和93.6~93.71%Fe，以及不超过0.02%的P和S。

Claims (2)

1.一种双金属复合材料制动鼓的成型方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、先用冲压设备冲压壁厚为8mm的低碳钢钢管，将其制成圆周管壁呈波浪形的制动鼓外套，制成的制动鼓外套壁厚为5mm，高度为270mm，最大外直径为400mm；
（2）、将铁水熔化，并使铁水在1380~1390℃下保温；
（3）、将制动鼓外套置于卧式离心铸造机中，并控制卧式离心铸造机的转速为750~980r/min，使制动鼓外套预热到900℃，随即向制动鼓外套内浇注熔化好的铁水，在旋转中完成铸造，铁水的用量为5780~5860cm3；
（4）、等到铁水凝固完毕，先机冷到500℃，然后将复合铸铁的制动鼓外套推出机缸，空冷，即可得到复合低碳钢和铸铁两种金属材料的制动鼓，制动鼓的内直径为360mm，制动鼓内壁铸铁的高度为240mm。
2.如权利要求1所述的一种双金属复合材料制动鼓的成型方法，其特征在于：所述的铁水的质量百分比组成为：3.41~3.45%C、1.75%Si、0.67~0.72%Mn、0.46%Cr、93.6~93.71%Fe，以及不超过0.02%的P和S。
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