制动盘铸造工艺设计

制动盘铸造工艺设计 1． 结合所学学问，查找相应资料，对所给零件或铸件原铸造工艺进行分析（工艺图设计，参数选取，砂芯设计，冒口设计，模板设计等）谈谈你的体会，及对教材、课堂教学的建议。 2． 查资料，完成所指定锻件的生产过程，锻件图设计、相应的计算过程、下料、加热、锻造及热处理工艺进行分析。 3． 结合汽车零件生产。阐述埋弧焊原理、工艺特点、质量保证措施。 1.结合所学学问，查找相应资料，对所给零件或铸件原铸造工艺进行分析（工艺图设计，参数选取，砂芯设计，冒口设计，模板设计等）。 1.1 制动盘铸造要求及现状 一、生产技术状况 制动盘种类繁多，特点是壁薄，盘片及中心处由砂芯形成。不同种类制动盘，在盘径、盘片厚度及两片间隙尺寸上存在差异，盘毂的厚度和高度也各不相同。单层盘片的制动盘结构比较简洁。铸件重量多为 6-18kg。 二、技术要求 铸件外轮廓全部加工，精加工后不得有任何缩松、气孔、砂眼等铸造缺陷。金相组织为中等片状型，石墨型，组织匀称，断面敏感性小（特殊是硬度差小）。 三、力学性能 σb ≥250MPa , HB180～240 , 相当于国际 HT250 牌号。 四、有些外商对铸件的化学成分也作要求，本设计不作具体介绍。 1.2 设计内容 用金属型覆砂技术克服上述局限性，解决当前所遇到的铸造问题，保证工艺出品率。即在金属型及铸件外形间覆薄砂层，形成砂型胶。优点是同时具备金属型和砂型铸造的特点，金属型及熔体不干脆接触，冷却速度和金相组织易于限制，同时提高金属型寿命，铸件形态可较困难。铸件可保证致密无气孔、缩孔、缩松等缺陷，工艺出口率高。 2.1 设计任务要求 名称制动盘 材料HT220 类型成批生产 本铸件属于盘状薄壁件，盘面上的风道利于空气对流，达到散热的目的。如下图所示。采纳金属型覆砂工艺，需考虑金属型材料及芯砂材料。 2.2 金属型材料选择 依据以往金属型设计阅历，选择常用的HT200作为金属型材料，参数如下 牌号HT200 标准GB 9439-88 特性珠光体类型的灰铸铁。其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优，需进行人工时效处理，其原理是把铸件重新加热到530-620℃，目的在于消退铸件内应力，削减变形、开裂的缺陷。 化学成分碳 C 3.16～3.30 硅 Si1.79～1.93 锰 Mn0.89～1.04 硫 S 0.094～0.125 磷 P 0.120～0.170 力学性能抗拉强度 σb MPa200 硬度 RH1时209HB 试样尺寸试棒直径30mm 金相组织片状石墨＋珠光体 2.3铁型覆砂工艺介绍 覆膜砂在造型、制芯前砂粒表面上已覆盖有一层固态树脂膜的型砂、芯砂称为覆膜砂。他是最早的一种热固性树脂砂，由德国克罗宁博士于1944年独创。其基本工艺过程是利用射芯在加热的铁型上填上一层覆膜砂，以形成精密的型腔来生产铸件。本设计覆膜砂厚度为5mm。 成分 配比 说明 原砂 100 擦洗砂 酚醛树脂 1.0～3.0 占原砂重 乌洛托品（水溶液11） 10～15 占树脂重 硬脂酸钙 5～7 占树脂重 添加剂 0.1～0.5 占原砂重 覆膜砂基本配比 2.4芯砂选择 造型材料性能的基本要求 1、 具有肯定强度，保证在合型、搬运和浇注过程中不变形、不损坏。 2、 良好的透气性。 3、 对铸件收缩的可退让性。 4、 肯定的耐火度和化学稳定性。 树脂自硬砂是指原砂（或再生砂）以合成树脂为粘结剂，在相应的固化剂作用下，在室温下自行硬化成形的一类芯砂，其基本特点是 1） 型砂加热无需加热烘干，更节约资源，同时可以采纳木质或塑料芯盒和模板。 2） 铸件质量高，铸铁件的尺寸精度可达CT8～CT10。铸铁件的表面粗糙度为Ra25～50μm，比粘土砂、水玻璃砂好。 3） 型砂简洁紧实，易溃散，好清理，旧砂简洁再生回用，因而大大减轻劳动强度，改善车间劳动环境，使单间小批量生产实现机械化。 4） 树脂价格较高，同时要求运用优质原砂，因而型砂成本比粘土砂水玻璃砂高。 5） 混砂、造型、浇注时，有刺激性的气味，应留意劳动爱护。 树脂自硬砂用原砂的技术指标（） 指标 原砂 粒度 级别 SiO2 含泥量 含水量 微粉量 酸耗 值 灼减 石英砂 30（40/70） ＞90 ＜0.2 ＜0.1～0.2 ＜0.5～1 ＜5 ＜0.5 树脂自硬砂配比 比 例 构 成 项目 砂子100 占砂子的百分比 占树脂的百分比 型砂组分 新砂 再生砂 树脂 固化剂 加入量（） 10 90 0.8～1.5 30～50 再生砂的质量指标 灼减量 （）＜ 酸耗值 （mL）＜ PH值 ＜ 0.075筛～ 底盘（）＜ 底盘 （）＜ 含水量 （）＜ 含氮量 （）＜ 2.0 2.0 5 1.0 0.2 0.2 0.1 6） 砂芯如下图 3.1 零件结构的铸造工艺性分析 制动盘产品图 1产品质量要求较高 ,不仅须要较高的精度 ,还要有足够的强度 、硬度 ,尤其是上 、下制动盘面不允许出现任何铸造缺陷 ,更不允许运用焊补等方法进行修复 。 2产品表面积相对较大 ,且结构造成的铸造热节 ,简洁形成缩孔 、缩松缺陷。 3产品平面较大且较厚 ,在保证有足够的强度 、硬度等性能外 ,还要防止气孔 、缩松 、夹渣等铸造缺陷的产生 。 3.1.1铸造工艺分析 覆砂金属型铸造工艺是一种新型的铸造方法, 它是在粗成形的金属型铁型内腔上覆上一层 5～ 8mm的覆砂层而形成铸型的一种先进铸造工艺。 该工艺克服了金属型铸造无退让性的缺点, 使冷却条件得到很好的改善; 该工艺不仅提高了铸件的成品率和工艺出品率, 对铸件的表面质量和力学性能也有了很大的提高。 3.1.2实际生产工艺 大批量生产中的铁型覆砂铸造，其覆砂造型方法如图3所示。覆砂造型是铁型背面的一组射砂孔，经铁型和模样合模后形成的间隙（缝隙宽度等于覆砂层厚度）射入流淌性较好的型砂，再经固化，起模后即形成铁型覆砂的铸型（即覆砂铁型）。一般铁型覆砂铸造的生产流程如图4所示。 图3 机械造型 图4铁型覆砂铸造铸造生产流程图 3.1.3 拟定铸造工艺 从铸件凝固技术的角度看，水平造型生产盘类铸件较垂直造型更易获得致密无缺陷的优质铸件。制动盘是一种径向尺寸大于纵向高度的匀称盘类铸件，采纳水平造型分型面处于水平方向，分型面设置在刹车面处，即产品的径向处于水平位置，而铸件其他部位大部分处在下型腔，在此处设置浇注系统向型腔填充铁液，浇注完成后，铸件上部铁液温度高于下部温度，符合铸件凝固从下到上，从外到中心的凝固依次，浇注系统能够形成对 铸件最终凝固部位液体收缩的