汽車制動(dòng)卡鉗的鑄造工藝研究

陳運(yùn)連

摘 要：制動(dòng)卡鉗是汽車制動(dòng)系統(tǒng)必不可少的組成要素，工作時(shí)會(huì)受到較大的沖擊振動(dòng)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(dòng)卡鉗的鑄造工藝，在有效的鑄造過程中提高汽車制動(dòng)卡鉗整體性能以及運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：汽車制動(dòng)卡鉗;鑄造工藝;研究

汽車制動(dòng)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(shí)高效鑄造汽車制動(dòng)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(dòng)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(dòng)卡鉗的鑄造工藝

以某汽車制動(dòng)制動(dòng)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(dòng)卡鉗對(duì)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(gè)毛坯鑄件的質(zhì)量為3.12千克。汽車制動(dòng)卡鉗澆注的最初溫度為1420攝氏度，澆注時(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)卡鉗鑄造中充型、凝固等環(huán)節(jié)。在凝固過程分析中，會(huì)發(fā)現(xiàn)鑄件凝固到180秒的時(shí)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(shí)、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(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)卡鉗性能以及質(zhì)量。

二、汽車制動(dòng)卡鉗的鑄造工藝改進(jìn)

汽車制動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)應(yīng)的澆注系統(tǒng)。汽車制動(dòng)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(dòng)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(shí)的溫度范圍為1271到1420攝氏度[3]，有效控制溫度的同時(shí)提高充型的平穩(wěn)性，為鑄件順利凝固提供重要保障。針對(duì)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)制動(dòng)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(dòng)態(tài)控制錳含量的同時(shí)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(shí)，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(dòng)卡鉗的強(qiáng)度。銅對(duì)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(dòng)卡鉗應(yīng)用中機(jī)械性能要求，提高制動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)，汽車制動(dòng)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(dòng)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(shì)作用，提高汽車制動(dòng)系統(tǒng)的整體性能以及汽車運(yùn)行的綜合效益。

三、結(jié)語(yǔ)

總而言之，鑄造是保證汽車制動(dòng)卡鉗質(zhì)量的重要途徑，要在剖析制動(dòng)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(dòng)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(dòng)卡鉗應(yīng)用效益以及汽車制動(dòng)效果。

參考文獻(xiàn)：

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