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 Si:1.79~1.93 锰 Mn:0.89~1.04 硫 S :0.094~0.125 磷 P :0.120~0.170 力学性能:抗拉强度 σb (MPa):200 硬度 :(RH=1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1:1) 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Ra=25~50μm,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