CN109306430A

CN109306430A - 一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺

Info

Publication number: CN109306430A
Application number: CN201811226594.2A
Authority: CN
Inventors: 张祥; 吴元立; 徐祥俊
Original assignee: ANHUI DATIAN CASTING Co Ltd
Current assignee: ANHUI DATIAN CASTING Co Ltd
Priority date: 2018-10-22
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2019-02-05

Abstract

本发明提供一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，涉及蠕墨铸铁加工技术领域。所述抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺主要包括：高温热融、除杂检测、再次熔融、蠕化孕育、砂箱预热、快速浇注、分阶降温、清砂打磨等步骤。本发明克服了现有技术的不足，有效保证传统蠕墨铸铁的耐磨、耐腐性能，并且有效防止所制得的制动盘热裂，提升制动盘的稳定性，使制动盘具有高效的耐热抗疲劳性能。

Description

一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺

技术领域

本发明涉及蠕墨铸铁加工技术领域，具体涉及一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺。

背景技术

制动盘是汽车制动器的重要零件之一，也是汽车行驶安全的重要保证。随着汽车行业的迅猛发展，如今制动鼓有被制动盘取代的趋势，同时对制动盘也提出了更高的要求，制动盘向着高强度、高耐磨性、高耐热疲劳性等方向发展。目前国内外用于制动盘的材料主要是HT300、低合金灰铸铁和钒钛灰铸铁，但其普遍具有强度低、耐热疲劳性差等特点，在使用中常出现热裂现象。低合金灰铸铁生产中常常加入Cr、Ni和Mo，虽然抗拉强度、耐磨性能、耐热疲劳性能有所改善，但是Ni和Mo等贵金属的加入，使其生产成本较高。

精铸件热裂是在一定温度范围内形成的，一般是在合金固相线温度以上产生的，在这温度范围内，合金本身处于“脆性”阶段，但因温度下降合金要收缩，当收缩受到型壳阻碍，甚至此时型壳还因被加热而膨胀，或铸件已有刚度的先凝固部分对收缩部位产生阻碍，局部形成收缩应力及塑性变形。若应力或塑性变形超过合金在该温度下的强度极限和伸长率，铸件就会发生热裂。铸件热裂与铸件本身厚薄不均匀有关，金属液浇注后存在温度差，不能实现各部分均匀同步冷却，从而导致应力存在，在铸件局部过热部位产生热裂形成裂纹。裂纹是精铸件最具破坏性的缺陷，同样在制动盘的验收标准中不允许铸件有裂纹存在，因此，防止制动盘精铸件产生热裂纹显得尤其重要，申请号为CN200510017968.6的专利“抗热裂蠕墨铸铁制动材料及由其制备而成的蠕墨铸铁制动盘”提出一种抗热裂的蠕墨铸铁材料配方来减少所制得制动盘的热裂情况，但是其主要通过改善金属成分配比，无法改善制动盘的内应力，抗热裂效果并不显著。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，有效保证传统蠕墨铸铁的耐磨、耐腐性能，并且有效防止所制得的制动盘热裂，提升制动盘的稳定性，使制动盘具有高效的耐热抗疲劳性能。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，所述抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺包括以下步骤：

（1）将生铁、低碳废钢、高碳铬轴承钢、回炉料、增碳剂、硫铁、电解铜、高碳锰铁混合加入到感应电炉中进行升温至1470-1490℃进行保温熔炼，且在保温过程中进行除杂，保温10-20min后，得铁水备用；

（2）将上述铁水升温至1510-1530℃，取样采用光谱分析检测其成分物质含量，根据检测结果调整化学成分，继续熔炼10-15min，除渣后得原铁水备用；

（3）将铁水包底部加入蠕化剂、孕育剂和覆盖剂，将上述原铁水倒入铁水包中，进行蠕化孕育处理。

（4）将蠕化完成的铁水除渣后，将温度调节至1390-1410℃时进行快速浇注于事先进行预热处理的制动盘的砂箱中，控制浇注时间为5min以内；

（5）将上述砂箱以10℃/min的速度缓慢降温至600-650℃，后正常冷却2h，再将冷却后的铸件取出于落砂滚筒中进行清砂，再经过抛光、打磨等步骤得到本发明抗热裂蠕墨铸铁制动盘。

优选的，所述抗热裂蠕墨铸铁制动盘的材料成分的组成的百分比为：生铁31%、低碳废钢42%、高碳铬轴承钢12%、回炉料6%、增碳剂0.2%、电解铜5%、高碳锰铁4%。

优选的，所述原铁水化学成分含量的百分比为：C：3.55%-3.75%、S：0.02%-0.03%、Si：1.35%-1.65％、P：0.03%-0.05%、Mn：0.6%-0.7%，余量为Fe。。

优选的，所述蠕化剂的成分质量百分比为：Si：30%-40%、Mg：2%-4%、RE：6%-10%、Ga：1%-4%和余量的Fe。

优选的，所述孕育剂的成分质量百分比为：Si：60%-65%、Ga：6%-8%、Al：1%-1.5%、RE：0.03%-0.06%、Mn：0.08%-0.1%其余量为Fe。

优选的，所述蠕化剂的加入量为原铁水质量的0.8%-1.2%。

优选的，所述孕育剂的加入量为原铁水质量的0.3%-0.8%。

本发明提供一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，与现有技术相比优点在于：

（1）本发明对制动盘在砂箱内采用先缓慢冷却再自然冷却的方式，能有效消除铸件的内应力，降低应力差，使铸件能均匀降温，减少热裂的产生，提升产品的品质。

（2）本发明调整蠕化剂和孕育剂的配方和用量，优化产品的蠕化效果，增强产品的耐磨抗热性能，综合提升产品的品质。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

所述抗热裂蠕墨铸铁制动盘的材料成分的组成的百分比为：生铁31%、低碳废钢42%、高碳铬轴承钢12%、回炉料6%、增碳剂0.2%、电解铜5%、高碳锰铁4%；所述原铁水化学成分含量的百分比为：C：3.55%、S：0.02%、Si：1.35%、P：0.03%、Mn：0.6%，余量为Fe；所述蠕化剂的成分质量百分比为：Si：30%、Mg：2%、RE：6%、Ga：1%和余量的Fe；所述孕育剂的成分质量百分比为：Si：60%、Ga：6%、Al：1%、RE：0.03%、Mn：0.08%其余量为Fe；所述蠕化剂的加入量为原铁水质量的0.8%；所述孕育剂的加入量为原铁水质量的0.3%。

实施例2：

所述抗热裂蠕墨铸铁制动盘的材料成分的组成的百分比为：生铁31%、低碳废钢42%、高碳铬轴承钢12%、回炉料6%、增碳剂0.2%、电解铜5%、高碳锰铁4%；所述原铁水化学成分含量的百分比为：C：3.75%、S：0.03%、Si：1.65％、P：0.05%、Mn：0.7%，余量为Fe；所述蠕化剂的成分质量百分比为：Si：40%、Mg：4%、RE：10%、Ga：4%和余量的Fe；所述孕育剂的成分质量百分比为：Si：65%、Ga：8%、Al：1.5%、RE：0.06%、Mn：0.1%其余量为Fe；所述蠕化剂的加入量为原铁水质量的1.2%；所述孕育剂的加入量为原铁水质量的0.8%。

实施例3：

所述抗热裂蠕墨铸铁制动盘的材料成分的组成的百分比为：生铁31%、低碳废钢42%、高碳铬轴承钢12%、回炉料6%、增碳剂0.2%、电解铜5%、高碳锰铁4%；所述原铁水化学成分含量的百分比为：C：3.65%、S：0.03%、Si：1.5％、P：0.04%、Mn：0.65%，余量为Fe；所述蠕化剂的成分质量百分比为：Si：35%、Mg：3%、RE：8%、Ga：2.5%和余量的Fe；所述孕育剂的成分质量百分比为：Si：63%、Ga：7%、Al：1.3%、RE：0.05%、Mn：0.09%其余量为Fe；所述蠕化剂的加入量为原铁水质量的1%；所述孕育剂的加入量为原铁水质量的0.6%。

实施例4：

检测实施例1-3所的产品的抗拉强度、延伸率、布氏硬度、以及不同制动速度下的瞬时摩擦系数，结果如下表：

组别	实施例1	实施例2	实施例3
				抗拉强度	509MPa	501MPa	512MPa
延伸率	1.4%	1.2%	1.8%
				布氏硬度	237HB	242HB	241HB
60km/h制动速度	0.39	0.38	0.40
				90km/h制动速度	0.38	0.38	0.39
120km/h制动速度	0.36	0.34	0.35

由上表可知，本发明所得制动盘在抗拉强度、延伸率、布氏硬度均具有优良的性质，并且其不同制动速度下的瞬时摩擦系数也符合车辆行驶标准，其中以实施例3所得产品性能最佳。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，其特征在于，所述抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺包括以下步骤：

（3）将铁水包底部加入蠕化剂、孕育剂和覆盖剂，将上述原铁水倒入铁水包中，进行蠕化孕育处理；

2.根据权利要求1所述的一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，其特征在于，所述抗热裂蠕墨铸铁制动盘的材料成分的组成百分比为：生铁31%、低碳废钢42%、高碳铬轴承钢12%、回炉料6%、增碳剂0.2%、电解铜5%、高碳锰铁4%。

3.根据权利要求1所述的一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，其特征在于，所述原铁水化学成分含量的百分比为：C：3.55%-3.75%、S：0.02%-0.03%、Si：1.35%-1.65％、P：0.03%-0.05%、Mn：0.6%-0.7%，余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，其特征在于，所述蠕化剂的成分质量百分比为：Si：30%-40%、Mg：2%-4%、RE：6%-10%、Ga：1%-4%和余量的Fe。

5.根据权利要求1所述的一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，其特征在于，所述孕育剂的成分质量百分比为：Si：60%-65%、Ga：6%-8%、Al：1%-1.5%、RE：0.03%-0.06%、Mn：0.08%-0.1%其余量为Fe。

6.根据权利要求1所述的一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，其特征在于：所述蠕化剂的加入量为原铁水质量的0.8%-1.2%。

7.根据权利要求1所述的一种抗热裂蠕墨铸铁制动盘的铸造工艺，其特征在于：所述孕育剂的加入量为原铁水质量的0.3%-0.8%。