一種SiO₂增強球墨鑄鐵基剎車盤的鑄造方法

專利名稱：一種SiO₂增強球墨鑄鐵基剎車盤的鑄造方法
技術領域：
本發明涉及鑄造領域，特別涉及一種剎車盤的鑄造方法。
背景技術：
剎車盤是所有車輛制動系統必備的零部件，它固定在車軸上與車輪一起轉動，剎車時，制動塊在鉗夾活塞的推動下擠壓到制動盤上，通過制動塊與剎車盤間的摩擦力來降低車輪轉速，達到車輛減速制動的目的。剎車盤首先見于國外汽車上，就其使用的方法看， 屬于磨擦式制動器的范疇，即是通過摩擦使車輛的動能轉換成熱，再散發到大氣中去的一種裝置。與傳統的鼓式散熱器相比較，其散熱性能好，適于高速行駛，對腳踏力有線性效果。 因此，近年來在我國已得到部分采用，代表一種趨勢，今后包括載重貨車在內，將有一半以上的車輛使用盤式制動器即剎車盤。在制動時，剎車盤將承受制動塊的壓力和摩擦力，在與制動塊的相對運動中產生磨損，特別在工作面上有砂子等雜物的時候，磨損更為嚴重。因此制作殺車盤的材料既要有較高的機械強度，又要有很好的耐磨性。目前常見的剎車盤只為可鍛鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵等單一材質，雖然強度上滿足工況要求，但耐磨性太差，行駛不到十萬公里就要更換剎車盤，有的甚至因為剎車盤長期磨損后厚度不足，導致制動失靈釀成交通事故。中國專利申請號為201010246486. 9的發明專利申請公開了一種顆粒增強球墨鑄鐵制動盤，其在球墨鑄鐵基體中通過添加碳化硅、碳化鈦、氮化硅、氮化鈦、碳化鎢中的一種或幾種陶瓷材料通過鑄滲工藝制備，使得制備的剎車盤達到抗磨的目的。雖然其技術能達到一定的抗磨效果，但由于其添加的陶瓷顆粒的莫氏硬度都為9左右，其增強相的高硬度對制動鉗上的制動塊磨損相當嚴重，導致雖然剎車盤使用壽命增加，但制動塊的使用壽命大幅下降。并且其鑄滲工藝對預制塊的制作要求較高，工藝相對復雜。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種S^2增強球墨鑄鐵基剎車盤的鑄造方法，使得制備的剎車盤即可以延長使用壽命，又不對制動塊造成損傷。為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下一種SiA增強球墨鑄鐵基剎車盤的鑄造方法，該方法包括如下步驟1). SiO2顆粒選擇選擇粒度為100-150目和200-320目兩種規格的SiO2顆粒，其中以重量百分比計120-150目占30-50%，200-320目的占50-70% ；2).球墨鑄鐵選擇以重量百分比計，含有C :3. 4-3. 6 %，Si :2. 35-2. 65%，Mn: 1. 4-1. 6%, P ^ 0. 1%, S ^ 0. 02%，其余為鐵；3).制備砂型采用潮模砂造型工藝生產，生產中使用面砂以獲得較高的砂型硬度和型砂濕強度；采用(X)2水玻璃砂法造型工藝成型。4).熔煉澆注將按常規方法熔化鑄鐵，溫度為1520-1550°c，并控制上述成分，然后加入球化劑及孕育劑，同時加入占球墨鑄鐵質量6-10%的SiO2顆粒，然后施以攪拌處理，
3攪拌時保持鐵水溫度，攪拌20-30分鐘后澆注到步驟幻準備的砂型中；5).冷卻清理澆鑄完成后，自然冷卻，冷卻至低于200°C后開箱清理，得SiO2增強球墨鑄鐵基剎車盤毛坯。其中第4)步所述的攪拌處理可采用與鐵水不發生反應的攪拌棒機械攪拌，也可采用電磁攪拌，優選采用電磁攪拌。本發明的有益效果為1.由于S^2的莫氏硬度只有7左右，比制動塊中的摩擦組分的硬度低或與其相當，不會對制動塊造成磨損。2. SiO2顆粒采用不同粒度組合，均勻分布在球墨鑄鐵基體中，并且大小顆粒相間， 在制動時，對基體球墨鑄鐵起到一定的支撐作用，大幅提高剎車盤的耐磨性，提高剎車盤的使用壽命。3.本發明采用攪拌鑄造法制備顆粒增強復合材料，制備工藝簡單。4.本發明的剎車盤既具有球墨鑄鐵的強度和韌性，又有SiO2顆粒增強耐磨性，綜合性能優異。
具體實施例方式實施例一一種S^2增強球墨鑄鐵基剎車盤的鑄造方法，該方法包括如下步驟1). SiO2顆粒選擇選擇粒度為100-150目和200-320目兩種規格的SiO2顆粒，其中以重量百分比計120-150目占30%，200-320目的占70%;2).球墨鑄鐵選擇以重量百分比計，含有C :3. 4-3. 6 %，Si :2. 35-2. 65%，Mn: 1. 4-1. 6%, P ^ 0. 1%, S ^ 0. 02%，其余為鐵；3).制備砂型采用潮模砂造型工藝生產，生產中使用面砂以獲得較高的砂型硬度和型砂濕強度；采用(X)2水玻璃砂法造型工藝成型。4).熔煉澆注將按常規方法熔化鑄鐵，溫度為1520°C，并控制上述成分，然后加入球化劑及孕育劑，同時加入占球墨鑄鐵質量6%的SiO2顆粒，然后采用與鐵水不發生反應的攪拌棒機械攪拌處理，攪拌時保持鐵水溫度，攪拌20分鐘后澆注到步驟幻準備的砂型中；5).冷卻清理澆鑄完成后，自然冷卻，冷卻至低于200°C后開箱清理，得SiO2增強球墨鑄鐵基剎車盤毛坯。實施例二一種S^2增強球墨鑄鐵基剎車盤的鑄造方法，該方法包括如下步驟1). SiO2顆粒選擇選擇粒度為100-150目和200-320目兩種規格的SiO2顆粒，其中以重量百分比計120-150目占40%，200-320目的占60%;2).球墨鑄鐵選擇以重量百分比計，含有C :3. 4-3. 6 %，Si :2. 35-2. 65%，Mn: 1. 4-1. 6%, P ^ 0. 1%, S ^ 0. 02%，其余為鐵；3).制備砂型采用潮模砂造型工藝生產，生產中使用面砂以獲得較高的砂型硬度和型砂濕強度；采用(X)2水玻璃砂法造型工藝成型。4).熔煉澆注將按常規方法熔化鑄鐵，溫度為1550°C，并控制上述成分，然后加入球化劑及孕育劑，同時加入占球墨鑄鐵質量8 %的S^2顆粒，然后施以電磁攪拌處理，攪拌時保持鐵水溫度，攪拌30分鐘后澆注到步驟幻準備的砂型中；5).冷卻清理澆鑄完成后，自然冷卻，冷卻至低于200°C后開箱清理，得SiO2增強球墨鑄鐵基剎車盤毛坯。實施例三一種S^2增強球墨鑄鐵基剎車盤的鑄造方法，該方法包括如下步驟1). SiO2顆粒選擇選擇粒度為100-150目和200-320目兩種規格的SiO2顆粒，其中以重量百分比計120-150目占50%，200-320目的占50%;2).球墨鑄鐵選擇以重量百分比計，含有C :3. 4-3. 6 %，Si :2. 35-2. 65%，Mn: 1. 4-1. 6%, P ^ 0. 1%, S ^ 0. 02%，其余為鐵；3).制備砂型采用潮模砂造型工藝生產，生產中使用面砂以獲得較高的砂型硬度和型砂濕強度；采用(X)2水玻璃砂法造型工藝成型。4).熔煉澆注將按常規方法熔化鑄鐵，溫度為1550°C，并控制上述成分，然后加入球化劑及孕育劑，同時加入占球墨鑄鐵質量10 %的SW2顆粒，然后施以電磁攪拌處理，攪拌時保持鐵水溫度，攪拌30分鐘后澆注到步驟幻準備的砂型中；5).冷卻清理澆鑄完成后，自然冷卻，冷卻至低于200°C后開箱清理，得SiO2增強球墨鑄鐵基剎車盤毛坯。將本申請實施例一至三所制備的剎車盤與常規制動塊進行對摩試驗，并與現有技術的球墨鑄鐵剎車盤進行對比。經測試，本發明的剎車盤并沒有對制動塊造成比常規球墨鑄鐵剎車盤更大的磨損，但自身的磨損率比常規球墨鑄鐵剎車盤降低30-40%，并且摩擦系數提高8-10%。申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進， 對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
權利要求
1.一種SiA增強球墨鑄鐵基剎車盤的鑄造方法，其特征在于，該方法包括如下步驟1).SiO2顆粒選擇選擇粒度為100-150目和200-320目兩種規格的SiO2顆粒，其中以重量百分比計120-150目占30-50%，200-320目的占50-70% ；2).球墨鑄鐵選擇以重量百分比計，含有C:3. 4-3. 6 %，Si :2. 35-2. 65 %, Mn 1. 4-1. 6%, P ^ 0. 1%, S ^ 0. 02%，其余為鐵；3).制備砂型采用潮模砂造型工藝生產，生產中使用面砂以獲得較高的砂型硬度和型砂濕強度；采用(X)2水玻璃砂法造型工藝成型；4).熔煉澆注將按常規方法熔化鑄鐵，溫度為1520-1550°C，并控制上述成分，然后加入球化劑及孕育劑，同時加入占球墨鑄鐵質量6-10 %的SW2顆粒，然后施以攪拌處理，攪拌時保持鐵水溫度，攪拌20-30分鐘后澆注到步驟幻準備的砂型中；5).冷卻清理澆鑄完成后，自然冷卻，冷卻至低于200°C后開箱清理，得SiOjf強球墨鑄鐵基剎車盤毛坯。
2.如權利要求所述的鑄造方法，其中第4)步所述的攪拌處理可采用與鐵水不發生反應的攪拌棒機械攪拌。
3.如權利要求所述的鑄造方法，其中第4)步所述的攪拌處理可采用電磁攪拌。
全文摘要
本發明公開了一種SiO2增強球墨鑄鐵基剎車盤的鑄造方法，該方法包括SiO2顆粒選擇、球墨鑄鐵選擇、制備砂型、熔煉澆注、冷卻清理五個步驟。本發明制備的剎車盤不會對制動塊造成磨損。SiO2顆粒采用不同粒度組合，均勻分布在球墨鑄鐵基體中，并且大小顆粒相間，在制動時，對基體球墨鑄鐵起到一定的支撐作用，大幅提高剎車盤的耐磨性，提高剎車盤的使用壽命，并且制備工藝簡單易行。
文檔編號F16D65/12GK102367536SQ20111030622
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者陳偉軍 申請人:陳偉軍