[发明专利]一种离心铸造颗粒增强刹车盘的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造方法，特别涉及一种离心铸造颗粒增强刹车盘的方法。

背景技术

刹车盘是汽车关键零部件，工作时，刹车盘承受着高摩擦和剧烈温度变化。目前，乘用车中普遍使用的铸铁刹车片。铸铁刹车盘具有技术成熟、成本低廉的优点，但是，其热传导系数较低，耐磨性较差，使用时容易发生热疲劳，从而降低了使用寿命，在实际使用过程中，一般行驶2万公里左右就需要更换刹车盘。因此，开发新型、轻质、高性能的铝复合材料刹车盘就迫在眉睫（铝的热传导系数为237W/mK，铁的热传导系数为80W/mK）。

目前，SiC颗粒增强的铝基刹车盘已见报道。这种刹车盘采用离心铸造方法成型，利用离心力将密度大于铝液的增强颗粒（SiC）聚集在刹车盘摩擦区，利用SiC的高硬度（SiC的显微硬度：HV2800—3300）、高耐磨性与高导热性（SiC的热传导系数：360—490W/mK）来提高刹车盘的性能。

下面结合附图对此作进一步说明，如图2所示，离心铸型高速旋转时，密度大于铝熔体的增强颗粒7受到远离轴心的离心力F1的作用，在离心力F1的作用下不断向铸型5运动，并最终聚集在刹车盘摩擦区；而密度小于铝熔体的夹杂气泡8受到指向铸型轴心的离心浮力F2的作用，在离心浮力F2的作用下向铸型轴心运动，最终聚集在刹车盘聚渣区，从而达到了分离增强颗粒7和夹杂气泡8的目的。这种生产刹车盘的方法具有工艺简单，成本低廉的优点，但是这种方法得到的刹车盘摩擦区的增强颗粒常出现粘结团聚现象，严重影响其性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种离心铸造外加颗粒增强刹车盘的方法，该方法铸造的刹车盘的增强颗粒不团聚，内层无夹渣、缩孔、疏松。

本发明离心铸造外加颗粒增强刹车盘的方法，包括以下步骤：

（1）、制备熔浆：以Al-Si合金和SiC颗粒为原料采用搅拌法制备复合熔浆，经过精炼、变质处理后保温待用；

（2）、预热铸型：浇注前在200-350℃预热铸型；

（3）、浇注充型：将步骤（1）制备的熔浆浇注到步骤（2）预热的铸型中，浇注时离心转速逐渐增加；

（4）、离心成型：本步骤在外加磁场中进行，熔浆在磁场和离心力的共同用下凝固成型，步骤（3）浇注充型结束时开启外加磁场，该外加磁场的强度为0.01～0.8T，方向与离心铸型轴线方向垂直或者平行；

（5）、脱模冷却：取出步骤（4）所得产品空冷冷却即得刹车盘毛坯；

（6）、机械加工：取步骤（5）所得毛坯，去除夹渣区即得成品。

进一步，所述预热铸型步骤中的铸型由不导磁材料制成。

进一步，所述浇注充型步骤中熔浆浇注温度为680—780℃。

进一步，所述离心成型步骤中离心转速为800～3000r/min。

进一步，所述外加颗粒体积分数为复合熔浆的10-20%。

进一步，所述SiC颗粒粒径为10-80μm

本发明的有益效果在于：本发明离心铸造方法添加的增强颗粒密度大于铝熔体，在离心过程中向外层运动，而复合熔浆中的夹杂气泡的密度小于铝熔体，在离心过程中向内层运动；两种方向不同的运动实现了夹杂气泡与增强颗粒的分离。本发明离心铸造过程中所加外磁场可以使凝固前沿处熔体与已凝固部分产生转速差，熔体不断冲刷凝固前沿，从而避免增强颗粒的团聚与粘连，提高颗粒与基体的结合强度，进而提高刹车盘的综合力学及热学性能。另外，这种相对运动也可以细化基体中的共晶组织，避免板条状和团簇状的共晶组织出现，进一步提高刹车盘的综合力学与热学性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述；

图1为本发明离心铸造设备结构图；

图2为现有技术离心铸造原理图；

图3为本发明离心铸造原理图；

图4为本发明离心铸造产品毛坯结构图；

其中：1为上模，2为下模，3为浇口，4为型腔，5为铸型，6为熔浆，7为增强颗粒，8为夹杂气泡，9为团聚增强颗粒，10为凝固前沿，11为已凝固部分，ω为离心旋转角速度，H为磁场方向，F1为离心力，F2为离心浮力，F3为电磁力，a为摩擦区型腔；b为装配区型腔；c为聚渣区型腔，A为刹车盘摩擦区；B为刹车盘装配区；C为刹车盘聚渣区。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。