双金属制动鼓的制造方法

摘要

本发明涉及制动鼓的制造，公开了一种双金属制动鼓的制造方法，包括以下步骤：将低碳钢丝网冲压成与制动鼓壁配合的鼓型结构；先后造出上箱砂型型腔和自带砂芯的下箱砂型型腔；将鼓型结构罩在下箱砂型自带的砂芯上；上下两箱砂型合箱，并浇铸铁水，铁水凝固后开箱落砂倒出制动鼓坯，制动鼓坯继续空冷至室温；鼓型结构与制动鼓的外端面的距离为（1/3）d。本发明由于制动鼓内部存在低碳钢丝网及其结构，在铁水浇铸凝固的过程中有一定的激冷作用，消除了制动鼓在制动面根部及顶部法兰转角处的缩孔缩松现象，使用过程中，解决了制动鼓脱顶的问题，另可阻碍裂纹的扩展，并提高了制动鼓的抗拉强度和制动鼓的使用寿命；制动鼓不易暴裂和受热变形。

权利要求

1.双金属制动鼓的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1.将低碳钢丝网冲压成与制动鼓（5）壁配合的鼓型结构（1），鼓型结构（1）的最大直径和高度与制动鼓（5）图纸上的制动面直径和深度配合；

冲压鼓型结构（1）时，先将低碳钢丝网下料成圆形，然后采用凹凸模压型模具（1）将圆形冲压成上端具有与制动鼓（5）上端的壁配合的环形面（9）的鼓型结构（1）；

步骤2.根据制动鼓（5）图纸，采用上下两箱砂型铸造工艺，分型分模面设置在制动鼓（5）加强带（6）中间，先后造出上箱砂型（2）型腔和自带砂芯（4）的下箱砂型（3）型腔；

步骤3.将鼓型结构（1）套在下箱砂型（3）自带的砂芯（4）上；

步骤4.将上箱砂型（2）和下箱砂型（3）合箱形成浇铸空腔（7），并且具有连通浇铸空腔（7）的浇道，后将铁水通过浇道浇入浇铸空腔（7）内直至浇满，浇铸完毕等待至少15min后，再开箱落砂倒出制动鼓坯，制动鼓坯继续空冷至室温；

步骤5.制动鼓坯冷却至室温后再机加工成制动鼓（5）；鼓型结构（1）的环形面（9）最内端与制动鼓（5）上端的壁最内端齐平，鼓型结构（1）下端与制动鼓（5）下端齐平。

2.根据权利要求1所述的双金属制动鼓的制造方法，其特征在于：步骤1中，低碳钢丝网的网孔为10*10mm、网丝直径为2mm。

3.根据权利要求1所述的双金属制动鼓的制造方法，其特征在于：步骤4中，铁水的温度在1400-1430℃之间。

4.根据权利要求1所述的双金属制动鼓的制造方法，其特征在于：令制动鼓（5）的壁厚为d，鼓型结构（1）埋铸在制动鼓（5）的壁内，鼓型结构（1）与制动鼓（5）的外端面的距离在（2/7）d-（2/5）d之间。

5.根据权利要求4所述的双金属制动鼓的制造方法，其特征在于：鼓型结构（1）与制动鼓（5）的外端面的距离为（1/3）d。

6.根据权利要求1所述的双金属制动鼓的制造方法，其特征在于：鼓型结构（1）具有上开口和下开口，上开口位于环形面（9）的中部，环形面（9）与鼓型结构（1）的侧部为一体式结构。

说明书

双金属制动鼓的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及制动鼓的制造，尤其涉及了一种双金属制动鼓的制造方法。

背景技术

[0002] 国内中重卡车制动鼓的制造方法分为：单一材料整体铸造式和双金属材料熔接式。单一材料整体铸造式制动鼓采用的材料一般为灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁；双金属材料熔接式制动鼓采用制动面为耐磨合金铸铁，外圈为高强度韧性钢。单一材料整体铸造全铸铁的制动鼓缺点：强度低、厚度大、导热性能差、制动鼓工作时表面温度高、易形成硬点而产生热裂，尤其在高速行驶强力制动或频繁制动时容易破裂。双金属材料熔接式制动鼓工作时虽在外制钢圈的作用下，导热性能有所提高，及整个制动鼓极少出现完全破裂，但外制钢圈长期受热重载下，容易产生变形，影响制动效果，且双金属材料熔接式的制动鼓制造过程比单一材料整体铸造式的制动鼓复杂和严格，制造成本也更高。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术中强度低、厚度大、导热差、易受热而破裂或易受热变形影响使用寿命的缺点，提供了一种双金属制动鼓的制造方法，其强度高，可减少质量，方裂纹，不会爆裂且不易受热变形，提高使用寿命。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

[0005] 双金属制动鼓的制造方法，包括以下步骤：

[0006] 步骤1.将低碳钢丝网冲压成与制动鼓壁配合的鼓型结构，鼓型结构的最大直径和高度与制动鼓图纸上的制动面直径和深度配合；

[0007] 步骤2.根据制动鼓图纸，采用上下两箱砂型铸造工艺，分型分模面设置在制动鼓加强带中间，先后造出上箱砂型型腔和自带砂芯的下箱砂型型腔；

[0008] 步骤3.将鼓型结构套在下箱砂型自带的砂芯上；

[0009] 步骤4.将上箱砂型和下箱砂型合箱形成浇铸空腔，并且具有连通浇铸空腔的浇道，后将铁水通过浇道浇入浇铸空腔内直至浇满，浇铸完毕等待至少15min后，再开箱落砂倒出制动鼓坯，制动鼓坯继续空冷至室温；

[0010] 步骤5.制动鼓坯冷却至室温后再机加工成制动鼓；鼓型结构的环形面最内端与制动鼓上端的壁最内端齐平，鼓型结构下端与制动鼓下端齐平。

[0011] 作为优选，步骤1中，低碳钢丝网的网孔为10*10mm、网丝直径为2mm。

[0012] 作为优选，步骤4中，铁水的温度在1400-1430℃之间。

[0013] 作为优选，令制动鼓的壁厚为d，鼓型结构埋铸在制动鼓的壁内，鼓型结构与制动鼓的外端面的距离在（2/7）d-（2/5）d之间。

[0014] 作为优选，鼓型结构与制动鼓的外端面的距离为（1/3）d。鼓型结构埋铸过于靠近制动鼓壁内端时，容易被磨损到而失去作用，埋铸过于靠近制动鼓壁外端时，起不到增加强度的作用，经反复试验验证，鼓型结构埋铸在与制动鼓的外端面的距离在（2/7）d-（2/5）d之间的位置，其效果最佳，不易被磨损到，且能达到应有的效果。

[0015] 作为优选，步骤1中，冲压鼓型结构时，先将低碳钢丝网下料成圆形，然后采用凹凸模压型模具将圆形冲压成上端具有与制动鼓上端的壁配合的环形面的鼓型结构。

[0016] 作为优选，鼓型结构具有上开口和下开口，上开口位于环形面的中部，环形面与鼓型结构的侧部为一体式结构。

[0017] 本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

[0018] 本制造方法适用于中重卡车的制动鼓制造。

[0019] 1.由于低碳钢丝网在铁水浇铸凝固的过程中有一定的激冷作用，消除了采用上下两箱砂型铸造工艺制造出来的制动鼓在制动面根部及顶部法兰转角处的缩孔、缩松的现象，防止制动鼓在装车使用的过程中，因制动鼓内部材料的不会致密导致脱顶的现象；

[0020] 2.由于制动鼓内部存在低碳钢丝网及其结构，在制动鼓装车使用过程中，可以阻碍裂纹的扩展，提高制动鼓的使用寿命；在高速行驶强力制动或频繁制动时，不会导致制动鼓突然暴裂飞出制动鼓碎片；

[0021] 3.由于制动鼓不存在外层的钢圈，而是在内部存在网状的低碳钢丝网结构，导热性能有所增加，并加强了整个制动鼓的抗拉强度，在重载高速强力制动、重载长时间制动、重载频繁制动下不容易导致受热变形；

[0022] 4.埋铸低碳钢丝网的铸件本体部分，按GB/T 9439-2010《灰铸铁件》取样加工成拉伸实验用试棒，按GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：温室试验方法》做拉伸试验，本发明制造出来的制动鼓的抗拉强度≥250MPa；

[0023] 5.由于制动鼓内部质量缺陷的减少，及低碳钢丝网的强化作用，在保证制动鼓的使用寿命情况下，可以轻量化制动鼓，和现有的制动鼓制造方法相比，可降低至少10%的制动鼓重量；

[0024] 6. 此外本制造方法简单及投入和制造的成本均较低，由于双金属材料熔接式的制造方法，其需投入的冲压设备的吨位比本发明的制造方法所需的冲压设备的吨位要大；并且双金属材料熔接式的制造方法，其外层钢圈需增加表面清理和机加工的设备，增加了加工成本，而本发明的制造方法不需要这些投入。

附图说明

[0025] 图1是本发明实施例套上鼓型结构时上箱砂型和下箱砂型分离时的剖面结构图。

[0026] 图2是上箱砂型和下箱砂型合箱时的剖面结构图。

[0027] 图3是制造出来的制动鼓的剖面结构图。

[0028] 图4是凹凸模压型模具冲压鼓型结构时的剖面结构图。

[0029] 附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中1—鼓型结构、2—上箱砂型、3—下箱砂型、4—砂芯、5—制动鼓、6—加强带、7—浇铸空腔、8—凹凸模压型模具、9—环形面。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。实施例

[0031] 双金属制动鼓的制造方法，如图1至图4所示，包括以下步骤：

[0032] 步骤1.先将网孔为10*10mm、网丝直径为2mm的低碳钢丝网下料成圆形，然后采用凹凸模压型模具1将圆形冲压成上端具有与制动鼓5上端的壁配合的环形面的鼓型结构1，鼓型结构1的最大直径和高度与制动鼓5图纸上的制动面直径和深度配合；鼓型结构1具有上开口和下开口，上开口位于环形面9的中部，环形面9与鼓型结构1的侧部为一体式结构；经过反复试验得出，若网孔大于10*10mm、网丝直径小于2mm，低碳钢丝网完全熔化后与铁水混合，导致无低碳钢丝网状强化的效果；若网孔小于10*10mm、网丝直径大于2mm，会产生熔合不良，效果差。

[0033] 环形面9下端面与制动鼓5上端的壁下端面齐平，因此在将鼓型结构1放置在砂芯4上时，环形面9下端面可直接顶靠在砂芯4上，无需设置其他东西来固定鼓型结构1，减少了一些不必要的麻烦。

[0034] 鼓型结构1的环形面9最内端与制动鼓5上端的壁最内端齐平，鼓型结构1下端与制动鼓5下端齐平，即鼓型结构1贯穿整个制动鼓5。因此鼓型结构1可消除采用上下两箱砂型铸造工艺制造出来的制动鼓在制动面根部及顶部法兰转角处的缩孔、缩松的现象，防止制动鼓在装车使用的过程中，因制动鼓内部材料的不会致密导致脱顶的现象；且可最大程度的阻碍裂纹的扩展，提高制动鼓的使用寿命。这样的结构还可使鼓型结构1稳固在上箱砂型2和下箱砂型3围成的腔体内，无需设置其他物件来固定鼓型结构1，减少一些麻烦，且可确保鼓型结构1与制动鼓5的外端面的距离在（2/7）d-（2/5）d之间，使制成后的制动鼓5抗拉强度、扭转疲劳强度均为较佳的结果。

[0035] 步骤2.根据制动鼓5图纸，采用上下两箱砂型铸造工艺，分型分模面设置在制动鼓5加强带6中间，先后造出上箱砂型2型腔和自带砂芯4的下箱砂型3型腔；

[0036] 步骤3.将鼓型结构1套在下箱砂型自带的砂芯4上；在本实施例中，采用V法铸造工艺，铁水浇铸后，无需进行振动，节省工艺步骤和制造时间。

[0037] 步骤4.将上箱砂型2和下箱砂型3合箱形成浇铸空腔7，并且具有连通浇铸空腔7的浇道，后将温度在1400-1430℃之间的铁水通过浇道浇入浇铸空腔7，直至浇满，浇铸完毕等待15min后，再开箱落砂倒出制动鼓坯，制动鼓坯继续空冷至室温；因制造的制动鼓坯壁的厚度一般为15-40mm，因此浇铸完毕后铁水凝固的时间至少为15min，经反复实验验证，发现少于15min开箱落砂会出现以下情况：1、由于制动鼓坯温度还很高，暴露在空气中，制动鼓坯的降温幅度骤然增加，表面容易出现白口组织；2、制动鼓坯还未完全建立凝固强度，容易发生变形的现象。

[0038] 步骤5.制动鼓坯冷却至室温后再机加工成制动鼓5。

[0039] 令制动鼓5的壁厚为d，鼓型结构1埋铸在制动鼓5的壁内，鼓型结构1与制动鼓5的外端面的距离在（2/7）d-（2/5）d之间，在本实施例中，鼓型结构1与制动鼓5的外端面的距离为（1/3）d。

[0040] 鼓型结构1为单层的低碳钢丝网。

[0041] 案例1：申请人按照上述制造方法制造CF1191H9C制动鼓，其效果如下：

[0042] 采用V法铸造工艺，按1.备料，2.熔炼耐磨合金铁水，3.低碳钢丝网的造型，4.放置鼓型结构（1），5.定位合箱，6.检测铁水温度后浇铸，7.静止等待凝固冷却，8.开箱落砂，9.清理铸件，10.毛坯机加工。最终得到的CF1191H9C制动鼓在制动面根部及顶部法兰转角处无缩孔缩松现象，重量由原来的方法制成的制动鼓重量63.5kg减轻至56.8kg，减轻了6.7kg（减轻了10.55%）；埋铸低碳钢丝网铸件本体部分取样加工试棒，按GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：温室试验方法》做拉伸试验，其抗拉强度为310MPa、315MPa、316MPa，原来的方法制成的铸件本体的抗拉强度小于等于250 MPa；按QC/T 316-1999《汽车行车制动器疲劳强度台架试验方法》做台架试验，扭转疲劳强度为238053次制动鼓开裂和
234175次制动鼓开裂，原来的方法制成的铸件本体的扭转疲劳强度低于198000次制动鼓开裂。

[0043] 案例2：申请人按照上述制造方法制造CF1191H5D制动鼓，其效果如下：

[0044] 采用V法铸造工艺，按1.备料，2.熔炼耐磨合金铁水，3.低碳钢丝网的造型，4.放置鼓型结构（1），5.定位合箱，6.检测铁水温度后浇铸，7.静止等待凝固冷却，8.开箱落砂，9.清理铸件，10.毛坯机加工。最终CF1191H5D制动鼓在制动面根部及顶部法兰转角处无缩孔缩松现象，重量由原来的方法制成的制动鼓60kg减轻至53.9kg，减轻了6.1kg（减轻了10.17%），埋铸低碳钢丝网铸件本体部分取样加工试棒，按GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：温室试验方法》做拉伸试验，抗拉强度为308MPa、312MPa、305MPa，原来的方法制成的铸件本体的抗拉强度小于等于245 MPa；按QC/T 316-1999《汽车行车制动器疲劳强度台架试验方法》做台架试验，扭转疲劳强度为226150次制动鼓开裂和225978次制动鼓开裂，原来的方法制成的铸件本体的扭转疲劳强度低于197500次制动鼓开裂。

[0045] 总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。