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汽車制動卡鉗的鑄造工藝研究

2020-04-24 00:22:18陳運(yùn)連
科技風(fēng) 2020年12期
關(guān)鍵詞:研究

陳運(yùn)連

摘 要:制動卡鉗是汽車制動系統(tǒng)必不可少的組成要素,工作時會受到較大的沖擊振動荷載,在力學(xué)性能方面有著較高的要求,而這離不開合理化的鑄造。因此,本文從不同角度入手客觀闡述了汽車制動卡鉗的鑄造工藝,在有效的鑄造過程中提高汽車制動卡鉗整體性能以及運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞:汽車制動卡鉗;鑄造工藝;研究

汽車制動卡鉗是有致密性要求的鑄件[1],在實(shí)際應(yīng)用中不能出現(xiàn)縮孔縮松等缺陷問題,要在聯(lián)系實(shí)際的基礎(chǔ)上綜合分析各方面影響因素,優(yōu)化鑄造工藝的同時高效鑄造汽車制動卡鉗,將抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率等控制在規(guī)定范圍內(nèi),促使制動卡鉗功能作用最大化發(fā)揮,提高汽車運(yùn)行安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性。

一、汽車制動卡鉗的鑄造工藝

以某汽車制動制動卡鉗為例,材質(zhì)為QT450-10,抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度分別大于450Mpa、290Mpa,延伸率不小于10%[2]。在原始澆注工藝中,汽車制動卡鉗對稱式分布,補(bǔ)縮冒口在鑄件的兩端,在鑄件一側(cè)中心位置的澆口杯,單個毛坯鑄件的質(zhì)量為3.12千克。汽車制動卡鉗澆注的最初溫度為1420攝氏度,澆注時間只有8秒,屬于濕型鑄造,砂芯是用覆膜砂制作而成的,可以利用三維軟件UG,直觀呈現(xiàn)汽車制動卡鉗澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,在設(shè)置鑄件材質(zhì)、砂型、澆注初始溫度、澆注時間等基礎(chǔ)上計(jì)算、分析模擬結(jié)果,在應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)基礎(chǔ)上全面、系統(tǒng)剖析汽車制動卡鉗鑄造中充型、凝固等環(huán)節(jié)。在凝固過程分析中,會發(fā)現(xiàn)鑄件凝固到180秒的時候,底部有孤立的液相區(qū)出現(xiàn),隨著冷卻繼續(xù)進(jìn)行,溫度持續(xù)降低,鐵液出現(xiàn)液態(tài)收縮現(xiàn)象,冒口無法及時、有效補(bǔ)縮鑄件底部,無法滿足凝固要求,在實(shí)際應(yīng)用中縮孔縮松等缺陷問題發(fā)生的幾率特別高,隨著應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn),鑄件機(jī)械性能大幅度降低,不利于汽車制動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。此外,鑄件兩端也容易出現(xiàn)縮孔縮松問題,要在綜合分析的基礎(chǔ)上結(jié)合汽車制動卡鉗鑄造的要求、工藝流程、關(guān)鍵點(diǎn)等,將外冷鐵直接放入砂芯底部,加快冷卻速度的同時和冒口相互作用,確保鑄件順序凝固順利實(shí)現(xiàn),將縮孔縮松缺陷問題發(fā)生問題最小化,通過優(yōu)化、改進(jìn)鑄造工藝,提高汽車制動卡鉗性能以及質(zhì)量。

二、汽車制動卡鉗的鑄造工藝改進(jìn)

汽車制動卡鉗鑄造工藝改進(jìn)可以從澆注系統(tǒng)、合金成分兩大層面入手,在分析改進(jìn)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化鑄造工藝,確保汽車運(yùn)行中制動卡鉗功能作用最大化發(fā)揮。

(一)改進(jìn)澆注系統(tǒng)

就該汽車制動卡鉗來說,在原始鑄造工藝作用下,冒口尺寸以及冒口頸橫截面積都太小,鐵水流動性以及補(bǔ)縮效果不高,鑄件兩端以及底部極易出現(xiàn)縮孔縮松情況,需要在具體分析缺陷問題的基礎(chǔ)上立足鑄造實(shí)際情況,科學(xué)改進(jìn)對應(yīng)的澆注系統(tǒng)。汽車制動卡鉗的冒口是改進(jìn)中不可忽視的一大關(guān)鍵點(diǎn),可以將獨(dú)立設(shè)在鑄件兩端的冒口改為共用的冒口,將其設(shè)置鑄件合理位置,解決冒口頸橫截面積太小的問題,將直澆道窩設(shè)在直澆道底部,有效控制鐵水下流中產(chǎn)生的動能,也在一定程度上縮短鐵水高速紊流區(qū),確保在鑄造過程中鑄件能夠被鐵水順利充滿,在源頭上將縮孔縮松缺陷問題的發(fā)生系數(shù)最小化。此外,在澆注系統(tǒng)改進(jìn)過程中,要注重充型溫度,充型完成時的溫度范圍為1271到1420攝氏度[3],有效控制溫度的同時提高充型的平穩(wěn)性,為鑄件順利凝固提供重要保障。針對鑄件底部出現(xiàn)的縮孔縮松問題,可以在改進(jìn)澆注系統(tǒng)過程中對砂芯進(jìn)行合理化處理,規(guī)范化放置外冷鐵,在解決鑄件縮孔縮松這一缺陷問題的基礎(chǔ)上最大化提高汽車制動卡鉗的機(jī)械性能。

(二)調(diào)整合金成分

合金成分調(diào)整也是汽車制動卡鉗鑄造工藝改進(jìn)的有效方法。在原始鑄造工藝作用下,該汽車制動卡鉗的合金成分配比有待完善,在理論探究、實(shí)踐探索過程中針對制動卡鉗性能、強(qiáng)度等,在反復(fù)試制的基礎(chǔ)上合理調(diào)整合金成分,爐后錳含量為0.35%,銅含量不能小于0.2%,也不能超過0.25%,在相互作用過程中最大化發(fā)揮錳的作用,有效固溶強(qiáng)化鑄件中的鐵素體,動態(tài)控制錳含量的同時形成合金滲碳體,以珠光體的形式呈現(xiàn)出來,合理提高鑄件基體中的珠光體比重,在鑄件塑性降低的過程中最大化提高鑄件的屈服以及抗拉強(qiáng)度,延伸率也能有效控制在規(guī)定的氛圍內(nèi)。與此同時,在錳的不斷作用下,高效控制鑄件基體中的珠光體溫度,防止其超過規(guī)定的范圍,控制好珠光體片距、過冷度二者間的線性關(guān)系,提高汽車制動卡鉗的強(qiáng)度。銅對珠光體也能起到積極作用,可以在調(diào)整銅含量基礎(chǔ)上最大化發(fā)揮其功能作用,完善球墨鑄鐵基體組織,在優(yōu)化配置的基礎(chǔ)上確保合金成分更加科學(xué)、合理,可以在把握澆注工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)一步規(guī)范化調(diào)整合金成分,有效滿足汽車制動卡鉗應(yīng)用中機(jī)械性能要求,提高制動卡鉗應(yīng)用的整體效果。

(三)鑄造工藝改進(jìn)效果

利用顯微鏡以及多種現(xiàn)代信息技術(shù),全面、深入、系統(tǒng)了解澆注系統(tǒng)優(yōu)化完善以及合金成分科學(xué)調(diào)整之后汽車制動卡鉗運(yùn)行效果。從試制結(jié)果看,在鑄造工藝改進(jìn)之后,該汽車制動卡鉗兩端以及底部出現(xiàn)的縮孔縮松問題得到有效解決,鑄件基體中的珠光體含量有所增加,在15%左右[4]。與此同時,汽車制動卡鉗的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率明顯提高,機(jī)械性能、力學(xué)性能都有明顯的改善,可以從根本上降低汽車制動卡鉗應(yīng)用中故障問題發(fā)生系數(shù),在惡劣的環(huán)境下安全以及穩(wěn)定運(yùn)行,充分發(fā)揮多方面優(yōu)勢作用,提高汽車制動系統(tǒng)的整體性能以及汽車運(yùn)行的綜合效益。

三、結(jié)語

總而言之,鑄造是保證汽車制動卡鉗質(zhì)量的重要途徑,要在剖析制動卡鉗故障問題基礎(chǔ)上探索鑄造的新思路、新方法,在改進(jìn)鑄造工藝的過程中保證汽車制動卡鉗質(zhì)量,能夠在惡劣的工作環(huán)境中高效運(yùn)轉(zhuǎn),將故障發(fā)生系數(shù)以及應(yīng)用成本最小化,提高制動卡鉗應(yīng)用效益以及汽車制動效果。

參考文獻(xiàn):

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