CN107339346A - 一种双金属复合一体式制动鼓 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双金属复合一体式制动鼓，所述制动鼓包括外壳和摩擦层，所述外壳由按质量百分比计的含下述组份的材质制成：C≤0.08；Si≤0.15；Mn≤1.30；P≤0.020；S≤0.015。本发明提供的技术方案改进了双金属复合一体式制动鼓外层钢圈结构、材料性能，有效解决了刹车过程中制动疲软和旧件拆卸的困难；本发明提供的技术方案改进了摩擦层的基体组织，解决了复合制动鼓制动面的异常磨损现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种制动鼓，具体涉及一种双金属复合一体式制动鼓。
背景技术
汽车行业的日新月异和汽车使用范围的逐渐扩大，使汽车的安全性能越来越受到人们的关注。近年的统计数据发现，车祸导致的死亡人数已经成为一个不可忽视的因素。车祸的发生一般分为主观因素和客观因素，客观因素主要指的是汽车本身的问题，因此汽车本身的安全性能不容小觑。汽车制动器的安全有效是行车安全的前提保证，尤其是对于载重车和大、中型客车更是如此。制动鼓是鼓式制动器的摩擦偶件，很大程度上影响着汽车制动的效果，而目前一些复合式制动鼓存在着刹车疲软、制动面异常磨损以及变形量大而造成拆装困难等缺陷，究其缘由：一是外壳设计不合理，造成刹车制动过程中制动面变形量大，制动疲软，制动距离长；二是摩擦层由于基体组织发生较大变化，制动面异常磨损现象严重；三是制动鼓本身属易损件，使用一定时间后需更换，复合一体式制动鼓与轮毂的配合部位是其钢制部分，使用中的变形常引起复合制动鼓拆卸困难。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供的技术方案通过对外壳结构、材料进行了优化；对摩擦层的材料相关成分、基体组织和性能进行了优化选择，最大限度提高了双金属复合一体式制动鼓使用寿命和刹车性能。
本发明上述目的是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种双金属复合一体式制动鼓，所述制动鼓包括外壳和摩擦层，所述外壳由按质量百分比计的含下述组份的材质制成：
C≤0.08；Si≤0.15；Mn≤1.30；P≤0.020；S≤0.015。
优选的，所述外壳含有按质量百分比计的下述组分：Al≥0.02％，Nb≤0.04％，V≤0.03％或Ti≤0.03％。
优选的，所述外壳的材质的性能指标如下：
屈服强度(MPa)≥235；
抗拉强度(MPa)：380-500；
延伸率A(％)≥26；
冷弯：180°d＝2a，完好。
优选的，所述摩擦层为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12和Cr：0.20-0.60。
优选的，所述摩擦层为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12；Cr：0.20-0.60和Cu：0.30-0.60。
优选的，所述摩擦层为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12；Cr：0.20-0.60和Mo：0.20-0.50。
优选的，所述摩擦层为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12；Cr：0.20-0.60；Cu：0.30-0.60％和Mo：0.20-0.50。
优选的，所述摩擦层的机械性能如下：抗拉强度(MPa)≥200；硬度(HBW10/3000)，187-241。
优选的，所述摩擦层含长度为3-6级的A型石墨≥80％，B型≤15％，D型≤5％，E型≤5％，且D、E和B型石墨总和≤20％。
优选的，所述摩擦层的基体组织：细层状珠光体≥80％，碳化物≤5％。
优选的，所述法兰部分的厚度6～20mm，所述外壳的厚度峰值与厚度低谷间的差小于或等于8mm。
与最接近现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明提供的技术方案本对双金属复合一体式制动鼓外壳结构、材料性能等进行了改进，有效解决了刹车过程中制动疲软和旧件拆卸困难的问题；
2、本发明提供的技术方案对摩擦层的基体组织进行了改进，解决了复合制动鼓制动面异常磨损和不耐磨现象。
3、本发明提供的技术方案使摩擦层的使用寿命提高了20％。
4、本发明提供的技术方案中在外壳添加了Al≥0.02％，Nb≤0.04％，V≤0.03％或Ti≤0.03％，大大提高了其机械性能。
5、本发明提供的技术方案中摩擦层的碳及合金元素的种类和含量的设计对解决复合制动鼓制动面异常磨损现象起到了一定的作用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1：制动鼓的结构示意图；
图2：制动鼓的外层钢圈壁厚示意图；
附图标记：①-外壳 ②-摩擦层 ③-法兰部分 ④-最大外援加强筋 ⑤-制动面。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供一种双金属复合一体式制动鼓，所述制动鼓包括外壳①和摩擦层②，所述外壳①由按质量百分比计的含下述组份的材质制成：
C≤0.08；Si≤0.15；Mn≤1.30；P≤0.020；S≤0.015，
所述材质的性能指标如下：
屈服强度(MPa)≥235；
抗拉强度(MPa)：380-500；
延伸率A(％)≥26；
冷弯：180°d＝2a，完好。
所述摩擦层的机械性能如下：抗拉强度(MPa)≥200；硬度(HBW 10/3000)，187-241。
所述摩擦层含长度为3-6级的A型石墨≥80％B型≤15％，D型≤5％，E型≤5％，且D、E和B型石墨总和≤20％。
所述摩擦层的基体组织：细层状珠光体≥80％，碳化物≤5％。
所述法兰部分的厚度6～20mm，所述外壳的厚度峰值与厚度低谷间的差小于或等于8mm。
根据复合制动鼓使用的车型、路况不同，外壳各部位设计壁厚也不相同，各部位壁厚尺寸范围如图2所示，原则上载重量大、路况恶劣使用的车型壁厚取上限，载重量小的车型壁厚取下限。同时最大外圆加强筋④处的壁厚，应比制动面⑤处的壁厚加厚1mm以上。
本发明提供的一种双金属复合材料制动鼓是按下述过程成型：
先将壁厚8-20mm的上述外壳材质的整体钢板进行旋压，制成圆周管壁呈波浪形的制动鼓外壳，制成的制动鼓外壳壁厚在图2所示厚度范围内，高度为250-300mm，最大外直径为460-470mm；再将铁水熔化，并使铁水在1380～1390℃下保温；将低碳钢制动鼓外壳预热到650-750℃后，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，随即向制动鼓外壳内浇注熔化好、、并进行过孕育处理的铁水，在铸造机的旋转中完成铸造，铁水的用量为35-42Kg，孕育处理后的铁水保证在10min之内完成，以防止制动鼓金属液孕育衰退；为防止两种金属收缩过程中产生应力，等到铁水凝固完毕，内层浇注的金属液温度降至700-1000℃时，将双金属复合制动鼓毛坯放入保温箱内随炉冷却至300℃以下，取出空冷至常温，即可得到双金属复合一体式制动鼓，制动鼓的内直径为400-420mm，制动鼓内壁铸铁的高度为220-240mm。
实施例1
本实施例提供的技术方案中所述摩擦层②为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12和Cr：0.20-0.60。
所述外壳还含有按质量百分比计的下述组分：Al≥0.02％。
本实施例中外壳添加了少量Al元素，使外壳的机械性能进一步加强；摩擦层的基体的组分和含量设计解决了复合制动鼓制动面异常磨损和不耐磨现象。
实施例2
本实施例提供的技术方案中所述摩擦层②为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12；Cr：0.20-0.60和Cu：0.30-0.60。
所述外壳还含有按质量百分比计的下述组分：Nb≤0.04％。
本实施例中外壳添加了少量Nb元素，使外壳的机械性能进一步加强；摩擦层的基体的组分和含量设计解决了复合制动鼓制动面异常磨损和不耐磨现象。
实施例3
本实施例提供的技术方案中所述摩擦层②为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12；Cr：0.20-0.60和Mo：0.20-0.50。
所述外壳还含有按质量百分比计的下述组分：V≤0.03％。
本实施例中外壳添加了少量V元素，使外壳的机械性能进一步加强；摩擦层的基体的组分和含量设计解决了复合制动鼓制动面异常磨损和不耐磨现象。
实施例4
本实施例提供的技术方案中所述摩擦层②为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12；Cr：0.20-0.60；Cu：0.30-0.60％和Mo：0.20-0.50。
所述外壳还含有按质量百分比计的下述组分：Ti≤0.03％。
本实施例中外壳添加了少量Ti元素，使外壳的机械性能进一步加强；摩擦层的基体的组分和含量设计解决了复合制动鼓制动面异常磨损和不耐磨现象。
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于申请待批的本申请的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种双金属复合一体式制动鼓，所述制动鼓包括外壳和摩擦层，其特征在于，所述外壳由按质量百分比计的含下述组份的材质制成：
C≤0.08；Si≤0.15；Mn≤1.30；P≤0.020；S≤0.015。
2.根据权利要求1所述的一种双金属复合一体式制动鼓，其特征在于，所述外壳的材质的性能指标如下：
屈服强度(MPa)≥235；
抗拉强度(MPa)：380-500；
延伸率A(％)≥26；
冷弯：180°d＝2a，完好。
3.根据权利要求1的一种双金属复合一体式制动鼓，其特征在于，所述摩擦层为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12和Cr：0.20-0.60。
4.根据权利要求1的一种双金属复合一体式制动鼓，其特征在于，所述摩擦层为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12；Cr：0.20-0.60和Cu：0.30-0.60。
5.根据权利要求1的一种双金属复合一体式制动鼓，其特征在于，所述摩擦层为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12；Cr：0.20-0.60和Mo：0.20-0.50。
6.根据权利要求1的一种双金属复合一体式制动鼓，其特征在于，所述摩擦层为按质量百分比计的下述组份制得：
C：3.35-3.70；Si：1.30-2.10；Mn：0.50-1.10；P≤0.10；S≤0.12；Cr：0.20-0.60；Cu：0.30-0.60％和Mo：0.20-0.50。
7.根据权利要求1的一种双金属复合一体式制动鼓，其特征在于，所述摩擦层的机械性能如下：抗拉强度(MPa)≥200；硬度(HBW 10/3000)，187-241。
8.根据权利要求1的一种双金属复合一体式制动鼓，其特征在于，所述摩擦层的石墨成分含量为：
长度为3-6级的A型石墨≥80％。
9.根据权利要求1的一种双金属复合一体式制动鼓，其特征在于，所述摩擦层的基体组织：细层状珠光体≥80％，碳化物≤5％。
10.根据权利要求1的一种双金属复合一体式制动鼓，其特征在于，所述法兰部分的厚度6～20mm，所述外壳的厚度峰值与厚度低谷间的差小于或等于8mm。
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