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汽车制动卡钳的铸造工艺及其改进分析

 

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 摘    要: 制动卡钳是汽车制动系统必不可少的组成要素,工作时会受到较大的冲击振动荷载,在力学性能方面有着较高的要求,而这离不开合理化的铸造。因此,本文从不同角度入手客观阐述了汽车制动卡钳的铸造工艺,在有效的铸造过程中提高汽车制动卡钳整体性能以及运行效率。

汽车制动卡钳的铸造工艺及其改进分析

  关键词: 汽车制动卡钳; 铸造工艺; 研究;

  汽车制动卡钳是有致密性要求的铸件[1],在实际应用中不能出现缩孔缩松等缺陷问题,要在联系实际的基础上综合分析各方面影响因素,优化铸造工艺的同时高效铸造汽车制动卡钳,将抗拉强度、屈服强度、延伸率等控制在规定范围内,促使制动卡钳功能作用最大化发挥,提高汽车运行安全性、可靠性以及经济性。

  一、汽车制动卡钳的铸造工艺

  以某汽车制动制动卡钳为例,材质为QT450-10,抗拉强度、屈服强度分别大于450Mpa、290Mpa,延伸率不小于10%[2]。在原始浇注工艺中,汽车制动卡钳对称式分布,补缩冒口在铸件的两端,在铸件一侧中心位置的浇口杯,单个毛坯铸件的质量为3.12千克。汽车制动卡钳浇注的最初温度为1420摄氏度,浇注时间只有8秒,属于湿型铸造,砂芯是用覆膜砂制作而成的,可以利用三维软件UG,直观呈现汽车制动卡钳浇注系统结构图,在设置铸件材质、砂型、浇注初始温度、浇注时间等基础上计算、分析模拟结果,在应用现代技术基础上全面、系统剖析汽车制动卡钳铸造中充型、凝固等环节。在凝固过程分析中,会发现铸件凝固到180秒的时候,底部有孤立的液相区出现,随着冷却继续进行,温度持续降低,铁液出现液态收缩现象,冒口无法及时、有效补缩铸件底部,无法满足凝固要求,在实际应用中缩孔缩松等缺陷问题发生的几率特别高,随着应力集中现象的出现,铸件机械性能大幅度降低,不利于汽车制动系统稳定运行。此外,铸件两端也容易出现缩孔缩松问题,要在综合分析的基础上结合汽车制动卡钳铸造的要求、工艺流程、关键点等,将外冷铁直接放入砂芯底部,加快冷却速度的同时和冒口相互作用,确保铸件顺序凝固顺利实现,将缩孔缩松缺陷问题发生问题最小化,通过优化、改进铸造工艺,提高汽车制动卡钳性能以及质量。

  二、汽车制动卡钳的铸造工艺改进

  汽车制动卡钳铸造工艺改进可以从浇注系统、合金成分两大层面入手,在分析改进结果的基础上进一步优化铸造工艺,确保汽车运行中制动卡钳功能作用最大化发挥。

  (一)改进浇注系统

  就该汽车制动卡钳来说,在原始铸造工艺作用下,冒口尺寸以及冒口颈横截面积都太小,铁水流动性以及补缩效果不高,铸件两端以及底部极易出现缩孔缩松情况,需要在具体分析缺陷问题的基础上立足铸造实际情况,科学改进对应的浇注系统。汽车制动卡钳的冒口是改进中不可忽视的一大关键点,可以将独立设在铸件两端的冒口改为共用的冒口,将其设置铸件合理位置,解决冒口颈横截面积太小的问题,将直浇道窝设在直浇道底部,有效控制铁水下流中产生的动能,也在一定程度上缩短铁水高速紊流区,确保在铸造过程中铸件能够被铁水顺利充满,在源头上将缩孔缩松缺陷问题的发生系数最小化。此外,在浇注系统改进过程中,要注重充型温度,充型完成时的温度范围为1271到1420摄氏度[3],有效控制温度的同时提高充型的平稳性,为铸件顺利凝固提供重要保障。针对铸件底部出现的缩孔缩松问题,可以在改进浇注系统过程中对砂芯进行合理化处理,规范化放置外冷铁,在解决铸件缩孔缩松这一缺陷问题的基础上最大化提高汽车制动卡钳的机械性能。
  (二)调整合金成分

  合金成分调整也是汽车制动卡钳铸造工艺改进的有效方法。在原始铸造工艺作用下,该汽车制动卡钳的合金成分配比有待完善,在理论探究、实践探索过程中针对制动卡钳性能、强度等,在反复试制的基础上合理调整合金成分,炉后锰含量为0.35%,铜含量不能小于0.2%,也不能超过0.25%,在相互作用过程中最大化发挥锰的作用,有效固溶强化铸件中的铁素体,动态控制锰含量的同时形成合金渗碳体,以珠光体的形式呈现出来,合理提高铸件基体中的珠光体比重,在铸件塑性降低的过程中最大化提高铸件的屈服以及抗拉强度,延伸率也能有效控制在规定的氛围内。与此同时,在锰的不断作用下,高效控制铸件基体中的珠光体温度,防止其超过规定的范围,控制好珠光体片距、过冷度二者间的线性关系,提高汽车制动卡钳的强度。铜对珠光体也能起到积极作用,可以在调整铜含量基础上最大化发挥其功能作用,完善球墨铸铁基体组织,在优化配置的基础上确保合金成分更加科学、合理,可以在把握浇注工艺的基础上进一步规范化调整合金成分,有效满足汽车制动卡钳应用中机械性能要求,提高制动卡钳应用的整体效果。

  (三)铸造工艺改进效果

  利用显微镜以及多种现代信息技术,全面、深入、系统了解浇注系统优化完善以及合金成分科学调整之后汽车制动卡钳运行效果。从试制结果看,在铸造工艺改进之后,该汽车制动卡钳两端以及底部出现的缩孔缩松问题得到有效解决,铸件基体中的珠光体含量有所增加,在15%左右[4]。与此同时,汽车制动卡钳的抗拉强度、屈服强度、延伸率明显提高,机械性能、力学性能都有明显的改善,可以从根本上降低汽车制动卡钳应用中故障问题发生系数,在恶劣的环境下安全以及稳定运行,充分发挥多方面优势作用,提高汽车制动系统的整体性能以及汽车运行的综合效益。

  三、结语

  总而言之,铸造是保证汽车制动卡钳质量的重要途径,要在剖析制动卡钳故障问题基础上探索铸造的新思路、新方法,在改进铸造工艺的过程中保证汽车制动卡钳质量,能够在恶劣的工作环境中高效运转,将故障发生系数以及应用成本最小化,提高制动卡钳应用效益以及汽车制动效果。

  参考文献

  [1] 易刚.电驱动汽车制动系统特殊要求及应对措施[J].汽车工程师,2018(09):55-57.
  [2] 阮婷,樊庆地,刘海云.前制动卡钳自动装配工艺设计及应用[J].武汉交通职业学院学报,2019,21(03):94-97.
  [3] 黄朋朋,芦刚,严青松,晏玉平,俞建波.基于ProCAST的汽车制动鼓消失模铸造工艺优化[J].特种铸造及有色合金,2019,39(08):889-892.
  [4] 李正网.基于云平台的汽车零配件挤压铸造CAPP研究[J].自动化仪表,2019,40(07):94-99.

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