基于ProCAST的制动盘铸造工艺数值模拟

作为汽车刹车系统的核心零件,制动盘能够将汽车的动能和势能转化为热能,保障汽车的行车安全。制动盘盘壁较薄,铸造时冷却速度较快,因此容易出现气孔、缩松等铸造缺陷。使用Pro CAST软件对灰铸铁制动盘的砂型铸造过程进行模拟仿真,分析了制动盘凝固过程中的温度场,并根据模拟结果改进了浇冒系统。改进工艺在铸件生产中得到应用,铸件质量优良。

列车制动盘温度演变规律试验研究

基于TM-I型缩比惯性试验机,结合红外热像仪,在制动压力0.35~0.80 MPa、制动初速度60~160 km·h~(-1)条件下,以蠕墨铸铁制动盘为参考系,试验研究铝基制动盘的温度演变规律。结果表明:在制动压力0.80 MPa条件下,制动初速度由100 km·h~(-1)增至160 km·h~(-1)时,铝基制动盘峰值温度场由均匀分布转变为多条分离的带状分布,而铸铁制动盘均有宽度约为10 mm的高温带出现;2种制动盘峰值温度均随制动压力和制动初速度的升高而升高,但在制动过程中铝基制动盘的瞬时峰值温度呈“稳步上升”型,在制动后期下降不明显,而铸铁制动盘则为先快速升高,再“锯齿形”爬升,最后有所下降;制动压力为0.65 MPa时,制动初速度由80 km·h~(-1)增至160 km·h~(-1)时,铝基制动盘径向最大温差由31℃增至56℃,最大温度梯度由1~2℃·mm~(-1)增至3~4℃·mm~(-1),而铸铁制动盘最大温差则由139℃增至233℃,最大温度梯度由7~8℃·mm~(-1)增至10~11℃·mm~(-1),均缘于铝基制动盘的硬度低,导热性能好,变形协调能力强,有利于接触面积最大化,促使制动能量均匀分布,从而降低了局部高温区的形成和温差。

开箱时间对灰铸铁制动盘铸态组织的影响

研究了含有Cr、Mo、Cu元素的灰铸铁制动盘微观组织与开箱时间的关系,结果发现:开箱时间较短时,制动盘靠近冒口附近区域容易产生贝氏体、屈氏体、残余奥氏体及马氏体组织,从而使得局部硬度过高而不均匀,且车削指标不易控制;开箱时间大于一定时间时,基体组织在圆周方向上基本全部为珠光体组织,硬度分布均匀;最终确定能够稳定控制这种灰铸铁材料制动盘微观组织均匀稳定和硬度分布均匀的开箱时间不低于60 min。

高强韧性球墨铸铁轮盘铸件的试制

根据球墨铸铁轮盘铸件的结构特点,进行了铸造工艺设计。采用顶冒口和热侧冒口相结合实现顺序凝固,对铸件进行有效补缩。针对材质技术要求,对熔炼和浇注工艺、热处理工艺进行了研究。结果表明,采用设计的铸造工艺和热处理工艺批量试生产的轮盘铸件没有出现缩孔、缩松、夹渣和气孔等缺陷,材质性能满足客户要求。

不同材质磨盘对蓝宝石晶片研磨性能的影响

从实际生产加工的角度,研究磨盘材质和研磨磨料对蓝宝石晶片加工效果的影响。以实际生产工艺进行实验,比较铸铁磨盘、陶瓷复合盘、树脂铜盘和聚氨酯研磨布在使用B4C或金刚石研磨液时的加工效果、成品率和研磨效率。结果显示:经聚氨酯研磨布研磨的蓝宝石晶片,其表面质量最好,为Ra0.058μm;陶瓷复合盘的研磨效率最高,达到0.305μm/min,且成品率可保持在96.08%。如粗糙度要求较高(Ra≤0.06μm),则建议使用聚氨酯研磨布搭配金刚石研磨液;如果更强调成本和效率(粗糙度要求Ra≤0.08μm),建议使用陶瓷复合盘搭配B_4C研磨液。

蠕墨铸铁制动盘的试制

介绍了出口巴基斯坦的RT380制动盘的技术要求:残余动不平衡值≤32 g.m;铸件的抗拉强度≥380 MPa,伸长率≥1.0%。通过采用热芯盒覆膜砂芯,MAGMA软件模拟分析,试制了该制动盘;其同炉试棒力学性能和金相组织满足技术要求;无损检测表明,制动盘缩孔、缩松缺陷少,内部质量优良;动平衡试验表明,残余动不平衡值<16 g.m。

灰铸铁制动盘铸件残余应力的测定

借助X射线应力仪对不同灰铸铁制动盘铸件进行了应力测试,使用铸造模拟软件ADSTEFAN求解了铸件的残余热应力,结果表明:(1)灰铸铁制动盘铸件进行短时间的自然时效对残余应力没有明显影响;(2)制动盘铸件表面应力分布与其结构和冷却速度均有较大的关联;(3)铸件的弹性模量增加,残余热应力也相应增加,在其余条件不变的情况下,残余热应力与弹性模量呈线性关系;铸件的热膨胀系数增加亦使相应的残余热应力值增加,但不存在明显的线性关系。

高速列车制动盘材料的研究现状与发展趋势

综述了目前国内外用于制造高速列车制动盘材料的性能特点、制备工艺及其应用的局限性 ,指出了各类材料对列车行驶速度范围的适应性。根据我国铁路运输现状和铁路科技发展长期规划纲要 ,结合在摩擦制动材料方面的研究成果 ,对我国铁路车辆制动盘材料的研究方向和思路提出了建议。

刹车盘用灰铸铁的组织和性能研究

耐磨性能是刹车盘材料的一项关键性能。本文通过对高碳当量灰铸铁添加Cu、Cr合金元素,再加入适量Mn、S元素合金化来提高其综合性能。结果表明:在Cu、Cr合金化的同时加入适量的Mn、S元素,可以提高灰铸铁的强度和耐磨性,满足刹车盘材料的需求。

卡车制动盘的开裂失效分析

制动盘在使用过程中出现了碎裂,对此进行了失效分析。结果表明:其石墨形态为A形石墨+C形石墨,A型石墨占90%,石墨长度为3级,硬度为210 HB,均符合相关技术要求;基体显微组织为铁素体+珠光体,有明显的树枝晶,说明存在铸造缺陷;利用扫描电镜对裂纹处进行微观形貌和能谱分析,存在较多的氧化物;由于制动盘本身存在铸造缺陷、再加上热疲劳和腐蚀坑的综合作用,导致出现了早期开裂失效。

蠕墨铸铁制动盘台架试验研究

在 1∶1台架试验机上对新研制的与半金属材料闸片摩擦配副的蠕墨铸铁制动盘的摩擦因数、温度特性等进行了系统研究。台架试验结果表明 ,新研制的制动盘具有良好的制动性能。

3D打印工艺参数对HT250汽车刹车盘铸件性能的影响

采用不同的扫描速度、喷射速度和浇注温度对HT250灰铸铁汽车刹车盘进行了3D打印铸造试验,并进行了拉伸试验和磨损试验。结果表明：在试验条件下,随扫描速度从3 mm/s上升至15 mm/s、喷射速度从0.5 m/s上升至2.5 m/s、浇注温度从1390℃上升至1470℃,刹车盘的拉伸性能、耐磨损性能均先提高后下降。最佳工艺参数为：扫描速度9 mm/s、喷射速度2 m/s、浇注温度1450℃。

Makino磨盘座铸造过程模拟仿真及工艺优化

在传统铸造工艺设计方法的基础上,利用Anycasting TM铸造仿真软件对磨盘座铸件的成形过程进行了模拟仿真。依据计算结果,研究了成形过程中铸件内部的温度场变化规律和凝固规律,并对铸件工艺进行优化设计。通过采用在热节处添加冷铁的工艺,把最后凝固位置控制在铸件冒口根部,有效地避免了铸件生成缩孔缺陷。

不同成分灰铸铁制动盘的性能研究

以制动盘用高碳当量灰铸铁和普通灰铸铁为研究对象,通过扫描电镜和DSC热分析仪,研究两种灰铸铁的断口形貌、切削加工性能及导热性能。结果表明,高碳当量灰铸铁和普通灰铸铁拉伸试样的断裂方式均为解理断裂和沿晶断裂复合机制,其中高碳当量灰铸铁穿晶解理断面较大;机加工后高碳当量灰铸铁表面粗糙度为0.4,普通灰铸铁表面粗糙度为1.18,高碳当量灰铸铁的加工刀具磨损程度更小,加工性能更好;对比分析DSC曲线,高碳当量灰铸铁的共析和共晶转变峰值高于普通灰铸铁,导热性能更好。

大功率货运机车制动盘铸造工艺研究

运用大孔出流理论对货运机车制动盘的浇注系统和补缩系统进行了设计。薄壁散热筋朝下、盘面朝上，采用半封闭式浇注系统，环形横浇道流经扁平内浇道分散引入铁液，采取10／13发热冒口和冷铁联合进行补缩。为防止盘面黑斑的产生，采取将碳含量控制在3．3％～3．5％，浇注温度控制在1350～1370℃，包内铁液充分搅拌等措施，生产出的铸件各项数据均满足要求。

Nb在高导热铸铁制动盘中的应用

在CE为4.4%~4.5%的高导热铸铁制动盘中加入不同量的铌合金,研究了Nb对其组织和力学性能的影响。结果表明,CE为4.4%、w（Nb）量为0.09%时,高导热铸铁制动盘石墨组织细化,力学性能得到一定的提高,磨损量降低,制动盘的抗热裂性提高。

蠕墨铸铁制动盘表面片状石墨层及其控制的研究

针对蠕铁制动盘表面片状石墨恶化层缺陷,分析了片状石墨的形成原因及机理,发现砂型中S含量高是形成片状石墨的主要原因,而砂型中硫主要来自再生砂,少量来自固化剂。通过试验,研究了型砂中再生砂添加比例及硫含量对蠕铁片状石墨层深度的影响。结果表明:低硫固化剂+防渗硫涂料+30%以上的新砂的呋喃树脂砂工艺,或控制再生砂硫含量≤0.11%,最终型砂硫含量≤0.14%,可降低盘面片状石墨恶化层深度在工艺允许范围内。

高强度灰铸铁盘型凸轮的生产技术

高强度灰铸铁件盘型凸轮的生产技术可以归纳为：选取适宜的化学成分，并注意各元素之间的合理匹配，即埘（c）3．0％～3．2％，W（Si）1．8％～2．0％，W（Mn）1．1％-1．3％，埘（P）≤0．06％，似（S）≤0．04％，采用合理的熔炼和浇注工艺，盘型凸轮的浇注温度为1320～1350℃，选用新型高效的孕育剂，多次孕育等措施，强化孕育效果，改善铸件的基本组织和石墨形态，采用多元低合金化，提高铸件性能。

制动盘用灰铸铁热疲劳性能的研究

灰铸铁具有优良的导热性、良好的耐摩性,是制动盘的主要材质。对3种碳当量较高的灰铸铁组织及性能进行了测定和分析,采用板状带V型缺口试样,通过循环加热、冷却的方法研究热疲劳性能。结果表明:碳当量比较低、石墨数量少,即使强度和硬度比较高,抗热疲劳性能也较差;当基体以珠光体为主时,碳当量高且含有一定量D型石墨的灰铁抗热疲劳性能好。

用覆砂铁型铸造工艺生产球铁列车刹车盘

介绍了球铁刹车盘的不同铸造工艺,对粘土砂湿型铸造工艺和覆砂铁型铸造工艺进行了试验对比。结果表明:粘土砂湿型铸件球化率较低,球数较少,有缩松缺陷;覆砂铁型铸件球化率较高,球数较多,没有缩松缺陷。覆砂铁型工艺投入批量生产后,铸件品质稳定。