[發明專利]一種離心鑄造顆粒增強剎車盤的方法

無效

• 申請號: 201310388324.2
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103418768A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 翟彥博;劉軍;馬秀騰;陳紅兵;代榮
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: B22D13/00
• 分類號: B22D13/00;C22C32/00;C22C21/00;C22C1/10;F16D65/12;F16D69/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種鑄造方法，特別涉及一種離心鑄造顆粒增強剎車盤的方法。

背景技術

剎車盤是汽車關鍵零部件，工作時，剎車盤承受著高摩擦和劇烈溫度變化。目前，乘用車中普遍使用的鑄鐵剎車片。鑄鐵剎車盤具有技術成熟、成本低廉的優點，但是，其熱傳導系數較低，耐磨性較差，使用時容易發生熱疲勞，從而降低了使用壽命，在實際使用過程中，一般行駛2萬公里左右就需要更換剎車盤。因此，開發新型、輕質、高性能的鋁復合材料剎車盤就迫在眉睫（鋁的熱傳導系數為237W/mK，鐵的熱傳導系數為80W/mK）。

目前，SiC顆粒增強的鋁基剎車盤已見報道。這種剎車盤采用離心鑄造方法成型，利用離心力將密度大于鋁液的增強顆粒（SiC）聚集在剎車盤摩擦區，利用SiC的高硬度（SiC的顯微硬度：HV2800—3300）、高耐磨性與高導熱性（SiC的熱傳導系數：360—490W/mK）來提高剎車盤的性能。

下面結合附圖對此作進一步說明，如圖2所示，離心鑄型高速旋轉時，密度大于鋁熔體的增強顆粒7受到遠離軸心的離心力F1的作用，在離心力F1的作用下不斷向鑄型5運動，并最終聚集在剎車盤摩擦區；而密度小于鋁熔體的夾雜氣泡8受到指向鑄型軸心的離心浮力F2的作用，在離心浮力F2的作用下向鑄型軸心運動，最終聚集在剎車盤聚渣區，從而達到了分離增強顆粒7和夾雜氣泡8的目的。這種生產剎車盤的方法具有工藝簡單，成本低廉的優點，但是這種方法得到的剎車盤摩擦區的增強顆粒常出現粘結團聚現象，嚴重影響其性能。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種離心鑄造外加顆粒增強剎車盤的方法，該方法鑄造的剎車盤的增強顆粒不團聚，內層無夾渣、縮孔、疏松。

本發明離心鑄造外加顆粒增強剎車盤的方法，包括以下步驟：

（1）、制備熔漿：以Al-Si合金和SiC顆粒為原料采用攪拌法制備復合熔漿，經過精煉、變質處理后保溫待用；

（2）、預熱鑄型：澆注前在200-350℃預熱鑄型；

（3）、澆注充型：將步驟（1）制備的熔漿澆注到步驟（2）預熱的鑄型中，澆注時離心轉速逐漸增加；

（4）、離心成型：本步驟在外加磁場中進行，熔漿在磁場和離心力的共同用下凝固成型，步驟（3）澆注充型結束時開啟外加磁場，該外加磁場的強度為0.01～0.8T，方向與離心鑄型軸線方向垂直或者平行；

（5）、脫模冷卻：取出步驟（4）所得產品空冷冷卻即得剎車盤毛坯；

（6）、機械加工：取步驟（5）所得毛坯，去除夾渣區即得成品。

進一步，所述預熱鑄型步驟中的鑄型由不導磁材料制成。

進一步，所述澆注充型步驟中熔漿澆注溫度為680—780℃。

進一步，所述離心成型步驟中離心轉速為800～3000r/min。

進一步，所述外加顆粒體積分數為復合熔漿的10-20%。

進一步，所述SiC顆粒粒徑為10-80μm

本發明的有益效果在于：本發明離心鑄造方法添加的增強顆粒密度大于鋁熔體，在離心過程中向外層運動，而復合熔漿中的夾雜氣泡的密度小于鋁熔體，在離心過程中向內層運動；兩種方向不同的運動實現了夾雜氣泡與增強顆粒的分離。本發明離心鑄造過程中所加外磁場可以使凝固前沿處熔體與已凝固部分產生轉速差，熔體不斷沖刷凝固前沿，從而避免增強顆粒的團聚與粘連，提高顆粒與基體的結合強度，進而提高剎車盤的綜合力學及熱學性能。另外，這種相對運動也可以細化基體中的共晶組織，避免板條狀和團簇狀的共晶組織出現，進一步提高剎車盤的綜合力學與熱學性能。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述；

圖1為本發明離心鑄造設備結構圖；

圖2為現有技術離心鑄造原理圖；

圖3為本發明離心鑄造原理圖；

圖4為本發明離心鑄造產品毛坯結構圖；

其中：1為上模，2為下模，3為澆口，4為型腔，5為鑄型，6為熔漿，7為增強顆粒，8為夾雜氣泡，9為團聚增強顆粒，10為凝固前沿，11為已凝固部分，ω為離心旋轉角速度，H為磁場方向，F1為離心力，F2為離心浮力，F3為電磁力，a為摩擦區型腔；b為裝配區型腔；c為聚渣區型腔，A為剎車盤摩擦區；B為剎車盤裝配區；C為剎車盤聚渣區。

具體實施方式

以下將參照附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。