CN107513659A - 一种压盘制造方法及压盘 - Google Patents

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CN107513659A CN201710803821.2A CN201710803821A CN107513659A CN 107513659 A CN107513659 A CN 107513659A CN 201710803821 A CN201710803821 A CN 201710803821A CN 107513659 A CN107513659 A CN 107513659A
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Abstract

本申请公开了压盘制造方法及压盘，所述方法包括以下步骤：造型，按照压盘铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为90‑95℃条件下加热固化成型后，备用；炉料熔炼，将灰铸铁置于电炉中熔融冶炼，将铁液在1500‑1550℃的条件下熔炼1‑2小时，将铁液温度降到1350‑1450℃加入强化剂和孕育剂，继续熔炼1‑2小时；浇注，将1350‑1450℃的铁液浇注到造型中，将造型温度降到330‑380℃取出压盘，将压盘送入热处理炉中热处理，出炉空冷。本申请提供的压盘制造方法及压盘，提高压盘的性能，适用于汽车离合器。

Description

一种压盘制造方法及压盘
技术领域
本申请涉及离合器压盘生产技术领域，尤其涉及一种压盘制造方法及压盘。
背景技术
压盘是一个金属圆盘，是汽车离合器上的一个重要的结构，正常的状态是同离合器片紧密结合，成为一个整体，随发动机一起旋转，并把动力传递给变速箱，其作用对汽车行驶安全有重要作用。
为了保证汽车压盘的性能要求，对汽车压盘铸件的化学成分、金相组织、石墨形态、抗拉强度、硬度、耐磨性能等均有着较为严格的要求。实际生产中由于铸件中含片状石墨的强度、塑性、韧性几乎为零，石墨使铸件出现孔洞、微裂纹，不仅破坏了基体的连续性，减少了基体受力有效面积，而且在石墨片尖端处形成应力集中，使材料形成脆性断裂，严重影响压盘的性能，进而影响汽车离合器的使用安全性。
发明内容
本申请提供了一种压盘制造方法及压盘，提高压盘的性能，更加适用于汽车离合器。
第一方面，本申请提供了一种一种压盘制造方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：造型，按照压盘铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为90-95℃条件下加热固化成型后，备用；
步骤(2)：炉料熔炼，将灰铸铁置于电炉中熔融冶炼，将铁液在1500-1550℃的条件下熔炼1-2小时，将铁液温度降到1350-1450℃加入强化剂和孕育剂，继续熔炼1-2小时；
步骤(3)：浇注，将1350-1450℃的铁液浇注到步骤(1)中的造型中，将造型温度降到330-380℃取出压盘；
步骤(4)：热处理，将压盘送入热处理炉中，在330-380℃，保温60-90min，升温至850-900℃，保温135-145min，降温至300-320℃，保温80-90min，再回温至690-700℃，保温100-110min，快速降温至500-600℃，保持60-70min，出炉空冷。
可选的，上述压盘制造方法，其特征在于，所述型砂包括以下重量配比的组分：
本山绿泥23-25重量份
锆英粉13-15重量份
橄榄石砂25-30重量份
钙长石15-17重量份
珍珠石10-15重量份
聚乙烯醇5-10重量份
硅烷偶联剂1.2-1.7重量份
改进剂80-90重量份。
可选的，上述压盘制造方法中，所述灰铸铁中各化学成分重量百分比含量为：
C：3.3％-3.5％，Si:1.8％-2％，Mn:0.8％-1％，P:0-0.03％，S:0.04％-0.08％，Cr:0.1％-0.4％，V:0.3％-0.5％，Sn:0-0.06％，余量为Fe。
可选的，上述压盘制造方法中，所述强化剂包括V、Ti、N、RE、Ca和Si元素，其重量配比为：
V：12-15重量份；Ti：3-5重量份；N：6-7重量份；RE：3-5重量份；Ca：6-9重量份；其余为Si。
可选的，上述压盘制造方法中，所述孕育剂包括各化学成分重量百分比含量为：
Sr：0.1％-10％，Ca：0-0.5％，Zr：1％-10％，Mn：0-2％，Si：60-65％，其余为Fe。
可选的，上述压盘制造方法中，所述孕育剂的加入量为铁液总重量的0.1-0.2％；或，所述强化剂的加入量为铁液总重量的0.15-0.2％。
可选的，上述压盘制造方法中，所述步骤(4)中还包括，采用表面熔凝处理对压盘表面进行重熔，对激光表面熔凝处理后的压盘进行石墨化退火。
第二方面，本申请提供了一种压盘，所述压盘采用上述压盘制造方法制备。
本申请提供的压盘制造方法及压盘，在熔融灰铸铁金属中加入强化剂和孕育剂，并通过铸造方法制造压盘毛坯件，压盘毛坯件进行热处理以及抛光，改变了压盘内部的晶体结构，使压盘内石墨更加细化，提高压盘的硬度以及耐磨性能。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的压盘制造方法的结构流程图。
具体实施方式
本申请实施例提供的压盘制造方法，参见附图1，包括以下步骤：
S1：造型，按照压盘铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为90-95℃条件下加热固化成型后，备用。
将铸件模具设计成上、下模，便于在射芯机中使用，射芯机将型砂压满模型腔内。本申请中的型砂可选择包括以下重量配比的组分：硅砂105份、丙烯酸树脂12份、叔胺1.2份、硅藻土7份、硅烷偶联剂0.5份和水11份；其中，硅砂中二氧化硅的含量为90％。本申请中的型砂也可选择包括以下重量配比的组分：本山绿泥23-25份、锆英粉13-15份、橄榄石砂25-30份、钙长石15-17份、珍珠石10-15份、聚乙烯醇5-10份、硅烷偶联剂1.2-1.7份和改进剂80-90份。改进剂包括以下重量配比的组分：聚丙烯酰胺20-25份、聚乙二醇15-20份、木质素磺酸钙15-17份、乙酰化双淀粉己二酸酯7-8份、魔芋粉23-25份、黄糊精18-23份、丙烯酸甲酯28-54份、甲基丙烯酸丁酯33-38份、液体松香树脂12-14份、十二烷基苯磺酸钠2-3份、吐温60 1-2份、过硫酸铵0.2-0.3份和亚硫酸氢钠0.1-0.2份。
S2：炉料熔炼，将灰铸铁置于电炉中熔融冶炼，将铁液在1500-1550℃的条件下熔炼1-2小时，将铁液温度降到1350-1450℃加入强化剂和孕育剂，继续熔炼1-2小时。
灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷等，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80％以上。灰铸铁可获得比铸钢更薄而复杂的铸件，铸件中残余内应力及翘曲变形较铸钢小，在不同截面上性能较均匀。在1350-1450℃熔融的灰铸铁中加入强化剂和孕育剂，有助于细化石墨晶粒，可有效改善铸件的性能，增加铸件的强度、硬度以及耐磨性。
本申请中，灰铸铁中各化学成分重量百分比含量为：C：3.3％-3.5％，Si:1.8％-2％，Mn:0.8％-1％，P:0-0.03％，S:0.04％-0.08％，Cr:0.1％-0.4％，V:0.3％-0.5％，Sn:0-0.06％，余量为Fe。
强化剂包括V、Ti、N、RE、Ca、Si元素重量配比为：V：12-15重量份；Ti：3-5重量份；N：6-7重量份；RE：3-5重量份；Ca：6-9重量份；其余为Si。V对灰铸铁的初生奥氏体枝晶、珠光体、石墨和共晶团组织改善的作用机制，VN和VC均可作为初生奥氏体结晶的非自发核心，使高碳当量灰铸铁中的初生奥氏体枝晶个数增多、枝晶细化、形成等轴网络框架结构。RE、Ca和铁液中的S、O反应生成稀土硫化物、氧化物和CaS、CaO，这些化合物可作为石墨的形核的非自发核心，细化了共晶团。强化剂的加入有助于石墨由个数少、粗大、平直、尖角尖锐转变为个数明显增多、细小、弯曲、尖角钝化。
孕育剂包括各化学成分重量百分比含量为：Sr：0.1％-10％，Ca：0-0.5％，Zr：1％-10％，Mn：0-2％，Si：60-65％，其余为Fe。Si、Zr生成氮化物，减少过量溶解氮含量，组织铁水可逆吸氮，抑制孕育衰退，防止白口倾向；Ca属碱土金属，Ca能生成氧化物、硫化物、氮化物，造渣净化铁液和构成晶核内物质；Mn增加结晶核心，提高孕育效果。
优选的，孕育剂的加入量为铁液总重量的0.1-0.2％；强化剂的加入量为铁液总重量的0.15-0.2％。
S3：浇注，将S2中1350-1450℃的铁液浇注到S1中的造型中，将造型温度降到330-380℃取出压盘。
将S2中1350-1450℃的铁液浇注到S1中的造型中，将造型温度降到330-380℃取出压盘。在浇注的过程中，注意浇注速度不宜过快或过慢，根据所要制造压盘的形状以及体积进行选择。
S4：热处理，将压盘送入热处理炉中在330-380℃保温60-90min，升温至850-900℃，保温135-145min，降温至300-320℃，保温80-90min，再回温至690-700℃，保温100-110min，快速降温至500-600℃，保持60-70min，出炉空冷。
将铸造出的压盘送入热处理炉进行热处理，在进行石墨化退火前将压盘加热到330-380℃保温60-90min，然后在850-900℃石墨化退火，在300-320℃，保温80-90min，在690-700℃，保温100-110min，最后在500-600℃，空冷退火处理。
本申请提供的压盘制造方法及压盘，在熔融灰铸铁金属中加入强化剂和孕育剂，并通过铸造方法制造压盘毛坯件，压盘毛坯件进行热处理以及抛光，改变了压盘内部的晶体结构，使压盘内石墨更加细化，提高压盘的硬度以及耐磨性能。
本申请提供的热处理中还包括表面超细球墨化处理，具体的，采用表面熔凝处理对压盘表面进行重熔，对激光表面熔凝处理后的压盘进行石墨化退火。表面熔凝处理通常采用连续波光线激光器进行，激光功率为1800-2300W，扫描速率为15-25mm/s，离焦量20mm，石墨化退火一般在850-900℃，退火时间为2-3小时。激光表面熔凝后的处理层组织细小，存在大龄的晶体缺陷如致密发达的枝晶界和位错等，为碳原子石墨化提供了大量的形核位置，且灰铸铁中碳和硅含量较高，有助于促进石墨化进程。压盘经表面超细球墨化处理后，表面超细球墨处理层的厚度为1.2-1.5mm，石磨直径在0.7-0.8μm，可有效提高压盘的表面性能。
本申请提供的压盘制造方法，还包括表面处理，将热处理后的压盘进行表面处理。如抛光处理或抛丸处理等，抛光处理是使用物理机械或化学药品降低物体表面粗糙度的工艺。抛丸处理可提高材料/零件疲劳断裂抗力，防止疲劳失效，塑性变形与脆断，提高疲劳寿命。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
实施例一
本实施例中，一种压盘的铸造工艺，包括以下几个步骤：
步骤(1)：造型，按照压盘铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为90℃条件下加热固化成型后，备用；型砂包括以下重量配比的组分：本山绿泥23份、锆英粉14份、橄榄石砂28份、钙长石15份、珍珠石10份、聚乙烯醇8份、硅烷偶联剂1.5份和改进剂80份。
步骤(2)：炉料熔炼，将灰铸铁置于电炉中熔融冶炼，将铁液在1550℃的条件下熔炼1.5小时，将铁液温度降到1350℃加入强化剂和孕育剂，继续熔炼2小时。灰铸铁中各化学成分重量百分比含量为：C：3.5％，Si:2％，Mn:0.8％，P:0.02％，S:0.04％，Cr:0.1％，V:0.3％，Sn:0.03％，余量为Fe。强化剂的重量配比为：V：12重量份；Ti：3重量份；N：6重量份；RE：5重量份；Ca：6重量份；其余为Si。孕育剂各化学成分重量百分比含量为：Sr：0.8％，Zr：1％，Mn：1％，Si：60％，其余为Fe。孕育剂的加入量为铁液总重量的0.1％；强化剂的加入量为铁液总重量的0.15％。
步骤(3)：浇注，将步骤(2)中1350℃的铁液浇注到步骤(1)中的造型中，将造型温度降到330℃取出压盘。
步骤(4)：热处理，将压盘送入热处理炉中在330℃保温60-90min，升温至850℃，保温145min，降温至300℃，保温90min，再回温至690℃，保温110min，快速降温至500℃，保持70min，出炉空冷。
实施例二
本实施例中，一种压盘的铸造工艺，包括以下几个步骤：
步骤(1)：造型，按照压盘铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为93℃条件下加热固化成型后，备用；型砂包括以下重量配比的组分：本山绿泥24份、锆英粉13份、橄榄石砂25份、钙长石16份、珍珠石13份、聚乙烯醇5份、硅烷偶联剂1.2份和改进剂85份。
步骤(2)：炉料熔炼，将灰铸铁置于电炉中熔融冶炼，将铁液在1500℃的条件下熔炼2小时，将铁液温度降到1400℃加入强化剂和孕育剂，继续熔炼2小时。灰铸铁中各化学成分重量百分比含量为：C：3.3％，Si:1.9％，Mn:1％，P:0.02％，S:0.06％，Cr:0.3％，V:0.4％，Sn:0.05％，余量为Fe。强化剂的重量配比为：V：14重量份；Ti：4重量份；N：6重量份；RE：3重量份；Ca：7重量份；其余为Si。孕育剂各化学成分重量百分比含量为：Sr：5％，Ca：0.3％，Zr：4％，Si：63％，其余为Fe。孕育剂的加入量为铁液总重量的0.15％；强化剂的加入量为铁液总重量的0.2％。
步骤(3)：浇注，将步骤(2)中1400℃的铁液浇注到步骤(1)中的造型中，将造型温度降到350℃取出压盘。
步骤(4)：热处理，将压盘送入热处理炉中在350℃保温70min，升温至880℃，保温140min，降温至310℃，保温85min，再回温至700℃，保温110min，快速降温至550℃，保持65min，出炉空冷。
实施例三
本实施例中，一种压盘的铸造工艺，包括以下几个步骤：
步骤(1)：造型，按照压盘铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为95℃条件下加热固化成型后，备用；型砂包括以下重量配比的组分：本山绿泥25份、锆英粉15份、橄榄石砂30份、钙长石17份、珍珠石15份、聚乙烯醇10份、硅烷偶联剂1.7份和改进剂90份。
步骤(2)：炉料熔炼，将灰铸铁置于电炉中熔融冶炼，将铁液在1525℃的条件下熔炼1.5小时，将铁液温度降到1450℃加入强化剂和孕育剂，继续熔炼1.5小时。灰铸铁中各化学成分重量百分比含量为：C：3.5％，Si:2％，Mn:1％，P:0.02％，S:0.08％，Cr:0.4％，V:0.5％，Sn:0.06％，余量为Fe。强化剂的重量配比为：V：15重量份；Ti：5重量份；N：7重量份；RE：4重量份；Ca：7重量份；其余为Si。孕育剂各化学成分重量百分比含量为：Sr：8％，Ca：0.5％，Zr：10％，Si：65％，其余为Fe。孕育剂的加入量为铁液总重量的0.2％；强化剂的加入量为铁液总重量的0.18％。
步骤(3)：浇注，将步骤(2)中1450℃的铁液浇注到步骤(1)中的造型中，将造型温度降到380℃取出压盘。
步骤(4)：热处理，将压盘送入热处理炉中在380℃保温70min，升温至900℃，保温145min，降温至3200℃，保温90min，再回温至700℃，保温100min，快速降温至600℃，保持60min，出炉空冷。对空冷后的压盘进行表面熔凝处理，采用2000W的连续波光线激光器，以及20mm/s的扫描速率和20mm的离焦量；表面熔凝处理后对压盘进行石墨化退火处理，退火温度880℃，退火时间2.5小时。
本申请还提供了一种压盘，所述压盘用于离合器，所述压盘通过上述实施例公开的压盘制造方法加工制备。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种压盘制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：造型，按照压盘铸件图纸尺寸要求设计制模，模具包括上模具和下模具，将上模具和下模具组装到射芯机，通过射芯机将型砂压满模型内，型砂在温度为90-95℃条件下加热固化成型后，备用；
步骤(2)：炉料熔炼，将灰铸铁置于电炉中熔融冶炼，将铁液在1500-1550℃的条件下熔炼1-2小时，将铁液温度降到1350-1450℃加入强化剂和孕育剂，继续熔炼1-2小时；
步骤(3)：浇注，将步骤(2)中1350-1450℃的铁液浇注到步骤(1)中的造型中，将造型温度降到330-380℃取出压盘；
步骤(4)：热处理，将压盘送入热处理炉中，在330-380℃保温60-90min，升温至850-900℃，保温135-145min，降温至300-320℃，保温80-90min，再回温至690-700℃，保温100-110min，快速降温至500-600℃，保持60-70min，出炉空冷。
2.如权利要求1所述的压盘制造方法，其特征在于，所述型砂包括以下重量配比的组分：
本山绿泥23-25重量份
锆英粉13-15重量份
橄榄石砂25-30重量份
钙长石15-17重量份
珍珠石10-15重量份
聚乙烯醇5-10重量份
硅烷偶联剂1.2-1.7重量份
改进剂80-90重量份。
3.如权利要求1所述的压盘制造方法，其特征在于，所述灰铸铁中各化学成分重量百分比含量为：
C：3.3％-3.5％，Si:1.8％-2％，Mn:0.8％-1％，P:0-0.03％，S:0.04％-0.08％，Cr:0.1％-0.4％，V:0.3％-0.5％，Sn:0-0.06％，余量为Fe。
4.如权利要求1所述的压盘制造方法，其特征在于，所述强化剂包括V、Ti、N、RE、Ca和Si元素，其重量配比为：
V：12-15重量份；Ti：3-5重量份；N：6-7重量份；RE：3-5重量份；Ca：6-9重量份；其余为Si。
5.如权利要求1所述的压盘制造方法，其特征在于，所述孕育剂包括各化学成分重量百分比含量为：
Sr：0.1％-10％，Ca：0-0.5％，Zr：1％-10％，Mn：0-2％，Si：60-65％，其余为Fe。
6.如权利要求1所述的压盘制造方法，其特征在于，所述孕育剂的加入量为铁液总重量的0.1-0.2％；或，所述强化剂的加入量为铁液总重量的0.15-0.2％。
7.如权利要求1所述的压盘制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中还包括，采用表面熔凝处理对压盘表面进行重熔，对激光表面熔凝处理后的压盘进行石墨化退火。
8.一种压盘，其特征在于，所述压盘采用权利要求1-7任意一项所述的压盘制造方法制备。
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