[发明专利]一种高强度球墨刹车盘及其铸造模具

说明书

一种高强度球墨刹车盘及其铸造模具，包括浇注系统、上外模型、砂芯、下外模型，所述上外模型、下外模型将砂芯夹置在当中并形成浇铸型腔，所述浇注系统包括型腔连接的主浇注口、主浇道、副浇口，所述主浇道中段设有主浇注口，所述主浇道两端分别与垂直于主浇道的横浇道连接，所述横浇道两端设有副浇口，所述副浇口与直浇道连接，所述直浇道依序贯穿上外模型的中心孔、砂芯中心孔抵达至下外模型的中心孔，所述直浇道靠近砂芯中心孔的位置设有上环形浇铸嘴，令上浇铸嘴与上外模型的浇铸型腔连通，直浇道的底部设有下浇铸嘴，令下浇铸嘴与下外模型的浇铸型腔连通。本发明方法具有工艺简单，造型方便，生产率高，产品合格率高的优点。

技术领域

本发明涉及模具制作工艺，尤其是一种高强度球墨刹车盘及其铸造模具。

背景技术

刹车盘是汽车制动系统中关键零件，同轮毂装配在一起，通过与制动衬片进行干摩擦，产生巨大的摩擦力，降低车轮转速从而减速制动。在高速行驶时，汽车紧急制动刹车盘承受巨大的磨损，其质量的好坏直接影响刹车性能以及车辆的安全性能。

球墨铸铁刹车盘的生产过程中，在热处理、抛丸清理后或机加工时常会发现一些直径大约为0.5-3mm，形状为球形、椭圆状或针孔状内壁光滑的孔洞，这些孔洞一般在铸件表皮下2-3mm分布，这就是所谓的皮下气孔。皮下气孔的形成是由于含镁铁液表面的张力大，容易形成氧化膜，这对阻碍析出气体和入侵气体的排出有一定影响，这些气体滞留于皮下就会形成气孔。另外，球墨铸铁糊状凝固特点使气体通道较早被堵塞，也会促进皮下气孔缺陷的形成。

现有的模具工艺，采用侧边进铁水的方式进行浇铸，产品得料率低下，浪费成本、浪费能源。采用侧边进铁水，刹车面四周不能做到铁水同时冷却凝固，形成温度差大的局面，从而导致刹车盘之刹车面整圈硬度偏差大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度球墨刹车盘及其铸造模具，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度球墨刹车盘，由以下原料按所述重量配比制成：C3.5～3.8%、Si3.0～3.3%，Mn0.5～0.6%，Nb0.03～0.05％，Cr0.2～0.35%，Cu0.1～0.2%，Mo0.05～0.07％，包芯线0.2～0.25％，余量为铁和不可避免的杂质；

所述包芯线包括碳钢外皮和粉状内芯，所述内芯由下列化学成分按所述质量百分比制成：Ca15～20％，Si25～30％，高镁铝合金11～15%、其中Mg：Al为2:（0.7～1），Ti0.7～1.2%，Ce0.9～1.2%，La0.7～1.0%，Zr2.2～3.0％，V0.35～0.5%，Cu1.2～1.5%，Ba0.5～0.8%，余量为铁和不可避免的杂质；将铁水经过浇注系统由铸造模具浇注口进入，通过主浇道在流入其下部横浇道，再由横浇道进入各个浇口，通过直浇道向上外模型的浇铸型腔浇注铁水，再通过直浇道向下外模型的浇铸型腔内浇注铁水，待浇注口和冒口出现铁水后，停止浇铸，待其冷却后拆模，去除铸件上的附着物和毛刺，修整尺寸后即得高强度刹车盘。

碳(C)：在本发明中，如后所述，由于将Si含量设定得高，因此优选C3.5～3.8%的范围。

硅(Si)：Si具有C的石墨化及基体的铁素体化的效果。通常的球墨铸铁的Si含量为2.5％左右。在本发明中，Si含量为3.0～3.3%。进一步提高耐氧化性。

锰(Mn) ：Mn 是为了将材料的不可避免的杂质即S以MnS的形式固定而使其无害化所需要的元素。

铌(Nb)：Nb是通过在基体中形成微细的碳化物析出来提高高温下的抗拉强度及屈服应力的元素。在本发明中，添加Nb0.03～0.05％。当Nb含量变多时，损害铸铁的延性，并且Nb 是碳化物生成倾向强且妨碍C的球状化的元素，并且使基体中的碳化物尺寸粗大。

铬(Cr)：Cr是提高高温下的耐氧化性的元素。在本发明中，添加Cr0.2～0.35%。当Cr含量变多时，损害铸铁的延性。