[發明專利]高強度汽車制動輪轂鑄造配方及工藝

有效

• 申請號: 200610051293.1
• 申請日: 2006-11-25
• 公開（公告）號: CN101191178A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 蘇黎;楊方福;吳春渝
• 申請（專利權）人: 遵義市北辰技貿有限責任公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;B22D1/00
• 代理公司: 遵義市遵科專利事務所
• 代理人: 劉學詩

一、技術領域

本發明所述的高強度汽車制動轂鑄造配方及工藝屬于金屬鑄造，具體的技術領域屬灰鑄鐵生產汽車制動輪轂的鑄造技術。

二、背景技術

現有鑄造汽車制動輪轂的配方中，主料-牌號為250的灰鑄鐵中(HT250)已經具備所含的碳、硅、錳、磷、硫的主要五大種主要元素，并且這些元素的含量控制在一定的范圍值之內，用HT250生產的車用輪轂，基本能滿足車輛輪轂剎車制動的要求，但隨著汽車技術不斷向高速、重載等方向發展，在此條件下頻繁制動對汽車制動轂的使用壽命提出了更高的要求，以前在低速輕載條件下，性能表現尚好的制動轂也逐漸不能滿足使用要求，主要表現在：(1)硬度偏低，不耐磨；(2)輪轂硬度過高，制動輪轂制動帶出現硬質的亮點，使制動帶出現凹凸不平，制動異響；(3)制動產生熱疲勞網狀裂紋--龜裂，易導致制動轂斷裂，使制動轂制動效果差，使用壽命大大降低，嚴重影響汽車行駛的安全性，經研究、分析、試驗，采用添加合金元素的方法，解決了這一難題，經檢索尚未發現有相同的工藝配方和相關產品的報導。

三、發明內容

本發明的目的是針對現有汽車制動輪轂使用壽命短的缺陷，適當增加硬度，提高耐磨性，提高抗折性，增強機械強度以延長輪轂的使用壽命。

為了實現這一目的，分析現有汽車制動輪轂出現缺陷的原因，發現不同組合的合金元素能使鐵水凝固朝著預期的方向進行，生成對材料性能有益的組織，同時細化晶粒、提高材料抗拉強度和硬度，延長產品使用壽命，從鐵-碳相圖可知，鉻元素在鑄鐵中使碳在奧氏體中的溶解度增加，因而阻礙鐵素體生核成長，是很強的珠光體促成元素，但在凝固過程中，鉻促成滲碳體的作用很強，使鑄鐵的白口傾向增強，在灰鑄鐵中加入少量的鉻能使石墨細化，減少鐵素體增加珠光體。釩是強烈形成碳化物的元素，灰鑄鐵鐵中加入釩則白口傾向大為增強，加入量很少時，釩的作用較易控制，可以有效地使石墨細小并使珠光體增多，從而提高鑄鐵的強度。鈦的影響較為復雜，一般說來鈦是很強的碳化物形成元素，但其含量很少時它的微細化合物可作為石墨的核心，有促進石墨化的作用。

在灰鑄鐵熔煉時，除了在原料材質中已含有碳、硅、錳、磷、硫(C、Si、Mn、P、S)元素外，新添加鉻、釩、鈦(Cr、V、Ti)三種元素，加入量分別為鉻0.5-0.8％，鈦0.05-0.09％，釩0.05-0.09％，加入方式為鉻、釩(Cr、V)隨爐料加入，出鐵水前鈦(Ti)預加在前爐出鐵槽中，具體熔煉工藝如下：

1、爐料準備：生鐵、回爐鐵、廢鋼、鐵合金、石灰石、焦炭；爐料的塊度大小合適，清除其表面附著的砂土和雜物，金屬爐料和焦炭應保持干燥；

2、修爐：修復爐膛、風口眼、爐底、過橋等；

3、檢修設備：保證送風設備、加料設備、前爐、沖天爐、大澆包等工具完好、各運動部件潤滑良好；

4、烘爐與點火：烘干、預熱前爐及澆包；待沖天爐烘到一定時候，分兩次加入60-65cm厚底焦；

5、加料：

(1)底焦高度適當并燃燒后關上風門，鼓風2-3分鐘，除灰后停止送風；

(2)當焦炭燃燒到第二排風口時加入石灰石，其加入量為批料中石灰的2倍，加入金屬料根據沖天爐的大小約200千克；

(3)加料順序：焦炭、石灰石、廢鋼、新生鐵、鉻釩、鐵合金、回爐鐵，依次循環多層，一直加到料口的下沿為止，各金屬層總重約為200千克，每層焦炭厚度為12-16，焦炭的加入量以能補足底焦的燃燒維持底焦的高度為準，石灰石盡量加在爐膛中心其重量為焦炭重量的30％左右；

6、送風，觀察并控制爐內燃燒狀況；

7、在合適的時候出渣，出水前將鈦(Ti)預置在出鐵槽中，借鐵水沖力沖入澆包中；

8、爐前檢查：經三角試樣斷面呈灰色且組織較細密，證明鐵水質量合格，可進行澆注。

經上述配方改良的灰鑄鐵生產的汽車制動輪轂在強度和硬度上都有較大的提高，其抗拉強度達300Mpa，布氏硬度達210HB。

采用本技術方案的有益效果是大大提高汽車制動輪轂的使用壽命，傳統方法生產的汽車制動輪轂只能使用3-6個月，而本方法生產的制動輪轂可以使用10個月至12個月，比原有的使用壽命增加了1倍以上。

四、附圖說明

(無)

五、具體實施方式

本發明所述的高強度汽車制動輪轂鑄造配方及工藝，具體的實施方式如下：

按熔煉材料的順序加入焦炭、石灰石、廢鋼、新生鐵，加入鉻為總金屬重量的0.8％，釩為總金屬重量0.09％，鐵合金、回爐鐵、依次循環，一直加到加料口的下沿為止，各種金屬層料總重量為200千克，每層焦炭厚度為14cm，層焦的加入量以能補足底焦的燃燒、維持底焦的高度為準，石灰石加在爐膛中心，加入重量為焦炭重量的30％。爐料裝好后預熱20分鐘開始鼓風，鼓風過程中通過風口窺視孔觀察并控制爐內燃燒狀況，鼓風30分鐘左右準備出鐵，此時可將鈦(Ti)預置在出鐵槽中，借鐵水沖力將其沖入澆包中(無須攪拌)。爐前檢驗鐵水溫度、成分合格后便開始澆注，10分鐘后取出鑄件，退火去應力，待其冷卻至室溫進行噴丸清理、機械加工，檢驗后入庫。