CN104343859A - 刹车毂及制造该刹车毂的铸造砂型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刹车毂及其刹车毂的铸造方法。一种刹车毂,它包括毂体，其外表面上环绕设置有加强筋，加强筋的厚度为6-8mm；一种刹车毂铸造砂型，它包括砂型本体，砂型本体上设有铸型型腔，还设有内浇口和出气口，铸型型腔呈刹车毂的安装面朝上结构状态设置，其中内浇口和出气口间隔设置于铸型型腔刹车毂的安装面上。使用本发明，制造出来的刹车毂刹车面以及加强筋的厚度更薄，致密性非常高，强度更强，散热性能好，使用寿命可提高2到5倍；而且制造刹车毂的工艺更简单易行，减少了刹车毂刹车面和加强筋过厚所需的浇注液，减少了直浇道中需填充的浇注液造成的浪费，降低了制造成本，还符合国家节能减排的政策，在本行业中有很大的推广意义。

Description

刹车毂及制造该刹车毂的铸造砂型

技术领域

本发明涉及一种刹车毂及制造该刹车毂的铸造砂型。

背景技术

刹车毂是一种与汽车刹车片配合从而实现对重型汽车制动的重要汽车部件，重型汽车由于质量较大，惯性也较大，所以对其制动部件的要求也很高。当汽车在负载情况下频繁刹车时，刹车片与刹车毂之间的高压摩擦会产生大量的热，使刹车毂温度骤然升高。

现有刹车毂的浇注方式都采用底浇注，如图3所示，浇注口设置在刹车毂的加强筋位置处，然后由冲压辅助设备将铁水从下端的浇注口压入沙模内。

发明内容

现有刹车毂的浇注方式存在如下诸多缺陷：

1、采用底浇注，系统需要带有较高的冲压，才能将铁水由刹车毂的下端向上溢流至上端；由于需要进行冲压，需有冲压辅助设备；在浇注过程中，浇注系统的直浇道相对来说较长，以留有足够的铁水量保持压力，这样整套浇注系统结构设计复杂，在浇注时非常笨重。

2、随着铁水的冷却，其体积冷缩，浇注口在整个浇注系统中是最后冷却的，所以在浇注完成后，需要在浇注口预留冒口：液态金属浇入铸型后，在凝固和冷却过程中产生体积收缩，体积收缩可能导致铸件最后凝固部分产生缩松和缩孔。缩松和缩孔影响铸件的致密性，减少铸件的承载面积，使力学性能大大降低，生产中防止缩松和缩孔缺陷的有效措施是设置冒口，冒口的主要作用是贮存金属液，对铸件进行补缩，以对冷却过程中加强筋部位进行铁水补缩，而刹车毂的加强筋位于补缩口，补缩口的致密性无法达到非补缩口处的致密性，由于浇注口处的铁水冷却定形，冒口处的铁水无法与冷却的部位进行有效的融合补缩，再例如，冷却过程中，铁水中的石墨球长大，形成空隙，冒口处的铁水无法补缩进行，使位于补缩口处的加强筋的致密性明显劣于刹车毂的其它部位。

3、采用底浇注方法，加强筋部位在浇注过程中会形成部分先期冷凝，使位于浇注口的冒口无法对该位置处的加强筋进行理想化的补缩，同时影响整个刹车面的溢流浇注，导致该加强筋部位的致密性变得非常差。同时，整个刹车面是由下而上的溢流浇注，刹车面部位的铁水没有足够的压强作用，导致刹车面的偶尔也会出现致密性问题，影响刹车面的强度和使用寿命。

4、在汽车处于制动状态下，刹车毂受到高压摩擦产生大量的热，温度骤然升高；在采用底浇注的刹车毂中，为了增加强度，都将刹车毂的刹车面厚度设计成20-22mm,同时将加强筋的厚度设计成15-25mm,过厚的刹车面和加强筋又进一步地降低了整个刹车面的散热效率，又会恶化刹车面特别是加强筋的补缩口位置处受热膨胀不均匀问题。

由于存在着上述诸多问题，现有市场上的刹车毂容易出现不同程度的质量问题,存在着安全隐患，而且使用寿命不长。

据申请人统计，现有市场上的刹车毂使用中，20％左右的质量问题都是因刹车毂加强筋的致密性不足，导致该处加强筋开裂而报废，特别是加强筋侧面与刹车面的交接位置点；还有5％的质量问题是由于加强筋厚度过厚，在车辆刹车时，位于加强筋以及加强筋与刹车面的连接线处散热不均，在该处开裂。

本发明的目的一在于提供一种质量更轻、毂壁和加强筋厚度更薄，且刹车毂的刹车面强度更强和致密性更加均匀、加强筋耐热性能强、更不容易开裂、使用寿命更长的刹车毂。

本发明的目的二在于提供一种制造上述刹车毂的刹车毂铸造砂型，该刹车毂铸造砂型能够避免浇注口对刹车毂刹车面及其加强筋的影响，提高刹车面和加强筋整体的致密性。

本发明的目的一通过如下技术方案实现：一种刹车毂，其特征在于：它包括毂体，所述毂体的外表面上环绕设置有加强筋，所述加强筋的厚度为6-8mm。

进一步地，所述毂体的一端部内侧设置有安装面，所述加强筋设置在毂体上远离安装面一侧的外表面上。

进一步地，所述毂体的壁厚为14～16mm。

优选地，所述加强筋的厚度为7mm。

进一步地，所述加强筋的宽度为40-75mm.

优选地，所述加强筋1的宽度为40-55mm。

进一步地，所述加强筋上靠近毂体安装面的侧面与毂体外表面形成平滑光顺的过渡斜面。

由于现有技术采用底浇注，存在着刹车面和加强筋的致密性、散热性及其强度等问题，为了达到现有刹车毂实际使用中所需达到的基本要求，刹车面和加强筋的厚度都较厚，刹车毂具有强度低、寿命短等使用缺陷。本发明所设计的刹车毂由于采用新的浇注方式，能够提高刹车面的致密性，在降低刹车面和加强筋厚度的条件下还能够提高刹车毂的强度和使用寿命，大大节省了钢材以及稀土金属铁水浇注时使用等原材料的使用，带来了不可预料的技术效果。

本发明的目的二通过如下技术方案实现：一种刹车毂铸造砂型，它包括砂型本体，所述砂型本体内设置有铸型型腔，所述砂型本体上还设置内浇口和出气口，所述铸型型腔呈刹车毂的安装面朝上结构状态设置；所述内浇口和出气口间隔设置于铸型型腔刹车毂的安装面(4)上。

进一步地，所述内浇口和出气口对称设置于铸型型腔刹车毂的安装面上。

较之现有技术而言，本发明的优点在于：

1、浇注系统内浇口设置在铸型型腔刹车毂安装面上，把内浇口处致密性最差的设置在安装面上，保证了刹车毂刹车面以及加强筋的致密性；

2、铸型型腔呈刹车毂的安装面朝上、刹车毂的加强筋朝下设置，使浇注过程中，加强筋处受到最大的压力，保证了加强筋处的致密性最高；

3、浇注系统内浇口的特殊设计，减少了原浇注系统需要的厚重直浇道，工艺更简单易行；减少了厚重直浇道中需填充的浇注液造成的浪费，降低了制造成本，还符合国家节能减排的政策，在本行业中有很大的推广意义。

4、采用本发明刹车毂铸造砂型制造的刹车毂，毂壁和加强筋的致密性非常强，较原刹车毂可提高1倍以上，其强度为380～520kp，而原刹车毂的强度最高仅为250kp；

5、本发明刹车毂毂壁厚为14～16mm,加强筋厚度为6-8mm，而原刹车毂毂壁厚为20～22cm,原加强筋厚度为1.5～2.5cm；改进后刹车毂毂壁和加强筋厚度明显更薄、质量更轻便，解决了原刹车毂毂壁和加强筋过厚导致散热不均的问题；刹车毂的使用寿命，可提高2到5倍；刹车毂毂壁和加强筋的厚度更薄，浇注液的用量更少，节约了成本，符合国家节能减排的政策，具有很大的推广意义。

6、加强筋斜度的巧妙设计，使加强筋过渡到毂体表面，解决刹车时由于加强筋与毂体表面转角太大而容易断裂的问题。

附图说明

图1是本发明刹车毂的剖视图；

图2是本发明刹车毂浇注系统剖视图；

图3是现有技术中刹车毂浇注系统剖视图。

标号说明：1 加强筋、2 斜面、3 毂体、4 安装面、5 内浇口、6 上模、7 下模、8 出气口、9 冒口、10 浇注口

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明：

如图1所示为本发明提供的一种刹车毂的实施例示意图，它包括毂体3，所述毂体3的外表面上环绕设置有加强筋1，所述加强筋1的厚度为6-8mm。

进一步地，所述毂体3的一端部内侧设置有安装面4，所述加强筋1设置在毂体3上远离安装面4一侧的外表面上。

进一步地，所述毂体3的壁厚为14～16mm。

进一步地，所述加强筋1的厚度为7mm。

进一步地，所述加强筋1的宽度为40-75mm。加强筋的宽度是根据刹车毂的大小进行设计的，但是相对现有技术所采用的底灌注所生产的毂体，本发明的加强筋宽度相对窄约20mm。例如同一车型所使用的标准刹车毂，现有刹车毂加强筋的宽度为65-70mm,而本发明所浇注的刹车毂加强筋的宽度为45-50mm。

所以优选地，所述加强筋1的宽度为40-55mm。

进一步地，所述加强筋1靠近毂体3安装面4的侧面与毂体1外表面形成平滑光顺的过渡斜面2。

如图2所示为本发明提供的一种刹车毂铸造砂型的实施例示意图，它包括砂型本体，砂型本体由上模6和下模7配合而成，上模6与下模7之间形成铸型型腔，所述砂型本体上位于上模上部还设置内浇口5和出气口8，所述铸型型腔呈刹车毂的安装面4朝上结构状态设置；所述内浇口和出气口对称(以刹车毂毂体的轴收为对称线)设置于铸型型腔刹车毂的安装面4上。

上述浇注系统采用顶浇注的方式，并且内浇口5设置在刹车毂的安装面4上，使浇注液从安装面流向加强筋，这样越靠近加强筋浇注液承受的压力越大，越不容易产生缩孔，从而使加强筋和刹车毂毂壁的致密性最强，而安装面的致密性最差却不影响刹车毂的作用；采用此种浇注方式，减少了原浇注系统需要的厚重直浇道，减少了直浇道中需填充的浇注液体，降低了成本；其浇注设备简易，成本更低，更符合国家节能减排的政策，有很大的推广意义。

采用上述浇注方式进行浇注制造的刹车毂刹车面和加强筋的致密性非常高，强度是原工艺的2倍以上，解决了加强筋致密性不够易开裂的问题；由于刹车毂具有非常高的致密性和强度，对刹车毂毂体3和加强筋1的厚度不需要很高，从而解决因为加强筋过厚导致散热不均易老化的问题；因此本发明的设计既刹车鼓的强度、不易开裂，又保证了刹车鼓的很强的散热性能，同时延长了刹车鼓的使用寿命，较原刹车毂提高至少2倍以上。

本发明刹车毂的厚度为14～16mm，加强筋厚度为6-8mm，强度为380～520kp而原刹车毂的厚度为20～22mm，加强筋厚度为15～25mm，强度最高为250kp；刹车鼓强度明显高于原刹车毂、更不易开裂，且刹车毂和加强筋的厚度明显薄于原刹车毂，减少了资源的使用量，符合国家节能减排的政策。

本发明刹车毂加强筋1侧面设成过渡面2过渡到毂体表面，解决刹车时由于加强筋1与毂体3表面转角太大而容易断裂的问题；刹车时，由于刹车毂受到由内到外的压力，使加强筋1受到很大的压力，同时在加强筋1和毂体3表面的交界处产生应力，若交界处转角过大，应力就非常大，容易在此处老化破裂，本发明把加强筋侧面设计成外斜面的过渡面2，分散了应力的作用，使其应力变小，不易产热还能增加散热的作用。

为了更好的体现出本发明所浇注的刹车毂相较现有刹车毂浇注方法所制得的刹车毂在性能上的优点，在相同的浇注方法条件下，通过现有的底浇注砂模浇注得到刹车毂A和刹车毂B，通过本申请的刹车毂铸造砂型制得刹车毂C、刹车毂D和刹车毂E，相对应下表的实施例1、实施例2和实施例3；

各刹车毂的性能参数如下表：

其中，本次试验所采用的铁水成分为(质量百分比)：碳(c):3.6-3.8，硅铁(si):1.2-1.6，镁(mg):0.015-0.04，锰(mu):0.2-.04，稀土(Re):0.04-0.08，硫(s):0.009-0.15，磷(p):0.02-0.04。浇注工艺流程为：将铁水加热至1500℃，将铁水注入铸造砂型中，降温至600℃保温120分钟，再降温至300℃去模得到刹车毂样品。

需要说明的是，为了便于实验数据的对比，固将实施例中的加强筋厚度都统一为50mm，而由于采用底浇注方式所得的现有产品，并未出现加强筋宽度低至50mm的产品，因此，两个对比样底浇注A和底浇注B均选用现有市场常用的加强筋宽度65mm作为对比样品。

由上表可知，在相同的浇注方法条件下，通过现有的底浇注砂模浇注得到的刹车毂相对于本发明，其刹车面和加强筋的厚度都很厚，在最薄的情况下，厚度分别都有20mm和18mm，并且相对应的强度最高不到260kp，致密性差，成品率最高仅有80％左右，工艺出品率最高也仅有75％左右，但是相对的，本发明刹车面和加强筋的厚度最厚仅为16和8，而且刹车毂的强度最低高达400kp以上，成品率和工艺出品率也都在90％以上，可知，采用本发明的浇注方法所得到的刹车毂在刹车面和加强筋的厚度非常薄的情况下，还能有非常高的强度，保持非常好的致密性，而且成品率和工艺出品率非常高；在其刹车面和加强筋厚度分别为15mm和7mm的生产样品中，刹车毂的强度最强(kp)而且致密性也很好，成平率和工艺出品率都也在90％以上。

Claims (9)

1.一种刹车毂，其特征在于：它包括毂体(3)，所述毂体(3)的外表面上环绕设置有加强筋(1)，所述加强筋(1)的厚度为6-8mm。 

2.根据权利要求1所述的刹车毂，其特征在于：所述毂体(3)的一端部内侧设置有安装面(4)，所述加强筋(1)设置在毂体(3)上远离安装面(4)一侧的外表面上。 

3.根据权利要求1或2所述的刹车毂，其特征在于：所述毂体(3)的壁厚为14～16mm。 

4.根据权利要求1或2所述的刹车毂，其特征在于：所述加强筋(1)的厚度为7mm。 

5.根据权利要求1或2所述的刹车毂，其特征在于：所述加强筋(1)的宽度为40-75mm。

6.根据权利要求5所述的刹车毂，其特征在于：所述加强筋(1)的宽度为40-55mm。 

7.根据权利要求1或2所述的刹车毂，其特征在于：所述加强筋(1)上靠近毂体(3)安装面(4)的侧面与毂体(3)外表面形成平滑光顺的过渡斜面(2)。 

8.一种刹车毂铸造砂型，其特征在于：它包括砂型本体，所述砂型本体内设置有铸型型腔，所述砂型本体上还设置内浇口(5)和出气口(8)，所述铸型型腔呈刹车毂的安装面(4)朝上结构状态设置；所述内浇口和出气口间隔设置于铸型型腔刹车毂的安装面(4)上。 

9.根据权利要求8所述的刹车毂铸造砂型，其特征在于：所述内浇口和出气口以称设置于铸型型腔刹车毂的安装面(4)上。