汽車制動盤的新型鑄造模型結構的制作方法
【專利摘要】一種高強度制動盤的鑄造模型結構，由兩個外模型和一砂芯復合而成，其中砂芯位于外模型當中。本發明提高了汽車用后制動盤的強度、韌性、耐候性能及加工性能。在鑄造模型內易產生內部縮松的R角部位加設微合金消失環，提高鑄件強度和韌性。鑄件通過砂模和砂芯共同成型，澆注系統位于砂芯內部，澆注系統的陶瓷過濾片、環形進湯片、冷鐵及冒口的合理設置，改善了了鑄件的缺陷，提高了產品品質。
【專利說明】汽車制動盤的新型鑄造模型結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汽車零部件，尤其是涉及一種汽車制動盤的新型鑄造模型結構。【背景技術】
[0002]目前，在國內外鑄造行業中，自動造型生產線根據分型方式的不同一般分為兩種，即水平造型生產線和垂直造型生產線。實心結構后制動盤由于無內部型腔結構，因而一般生產時無需砂芯，只需通過砂模成型即可。但是，在垂直造型線生產中，這種常規方法所生產出來的鑄件在剎車面與裝配面連接的R角處會往往會存在內部縮松缺陷。在制動盤受力過程中，由于該處縮松的存在，會使制動盤由于受力集中而產生斷裂傾向。因而，實心系列后制動盤在垂直造型線難以進行大批量生產，從而成為國內外鑄造行業垂直造型線的一大難題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種汽車制動盤的新型鑄造模型結構，以改善現有實心結構后制動盤在垂直造型線上生產所產生的內部R角縮松缺陷，制動盤存在受力斷裂傾向，制動過程安全性差，生產效率低等技術問題。
[0004]本發明主要是通過下述技術方案解決上述技術問題的:一種汽車制動盤的新型鑄造模型結構，由兩個外模型和一砂芯復合而成，其中砂芯位于外模型當中；
所述砂芯由兩塊結構相同的砂芯模型對應結合而成，所述砂芯模型左右兩端設有定位栓，砂芯模型外側面中心區域具有圓形凸臺，該圓形凸臺的圓心處設有貫穿砂芯模型的砂芯中心孔，在砂芯模型內側、兩定位栓之間的中心線上設有橫截面為半圓形直澆道，直澆道底部與砂型中心孔連通，在直澆道末端設有陶瓷過濾片；在砂芯內側靠近鑄件易產生R角縮松的部位設冷鐵凹槽，該冷鐵凹槽內放置有冷鐵；所述砂芯側部還設有砂芯排氣孔；
所述外模型內型腔與所述砂芯外側形狀吻合，所述內型腔左右兩端設有與定位栓吻合的定位孔，內型腔的外緣設有橫澆道、澆口杯，所述澆口杯與橫澆道連通，該橫澆道的末端出口與砂芯模型內的直澆道入口對接，所述外模型內型腔外緣還設有與型腔連接的冒口、砂芯排氣管、金型排氣管，所述金型排氣管與冒口連接，所述砂芯排氣管的管口與砂芯排氣孔連接；
所述在砂芯模型圓形凸臺和砂芯模型外側面結合位置的R角處，套設有微合金消失環；所述微合金消失環由Ce，La，Nb，Ta微合金元素，以及可發性聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)于環形模具內澆注制成；各元素為制動盤總重量的比例為=Ce0.1-0.2%，La0.1-0.2%，Nb
0.01-0.03% ，Ta0.01-0.02%。
[0005]作為優選，所述砂芯中心孔附近設有加強筋。
[0006]作為優選，所述微合金消失環的內徑等于或大于圓形凸臺外徑，其截面積為9mm-81mm0
[0007]本發明結合車用高檔零部件特性，精選多種微合金元素進行合理配比，聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)樹脂是無毒環保的材料，稀土金屬Ce能降低鑄件中Sn等低熔點物質的危害，形成有利于提高鑄件性能的高熔點物質。稀土金屬La可以細化晶粒，減少S和P在晶界的偏析，凈化晶界提高鑄件的沖擊韌性。上述材料制成的微合金消失環套裝在圓形凸臺的R角處，在鐵水的作用下，其中的Ce、La、Nb等成分隨著消失環的消失，逐漸擴散在鑄件的R角附近，因此大大提高了制動盤R角附近的強度和韌性，并節約了合金材料。
[0008]本發明方法具有工藝簡單，造型方便，生產率高，產品合格率高的優點。其砂模內增設砂芯,鑄件通過砂模和砂芯共同成型；澆注系統位于砂芯內部，改善了現有澆注系統一般位于外模的傳統做法。高溫鐵水從澆注機澆注到砂模頂端的澆口杯后，立即進入位于砂芯內的直澆道，直澆道內的過濾片能凈化鐵水，鐵水通過陶瓷過濾片進入砂芯中心孔，在360°范圍內進入鑄件內腔，可以一次澆鑄形成兩件產品，因此提高了生產效率；砂芯內放置的冷鐵靠近易產生R角的縮松部位，但又不與鑄件接觸，不僅能調節鐵水溫度場，解決縮松缺陷，而且冷鐵不與鑄件接觸也避免了鑄件產生白口傾向，大大提高了產品的質量。該發明很好的改善了現有垂直造型線工藝的不足，具有很好的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是砂型的結構示意圖；
圖2是砂型的剖視圖；
圖3是圖2中進湯片的A向視圖；
圖4是砂芯|旲型的結構不意圖；
圖5是冷鐵的結構示意圖；
圖6是冷鐵的剖面示意圖；
圖7是微合金消失環的結構示意圖；
圖8是砂型造型機的不意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0011 ] 圖1是砂芯造型的結構不意圖，圖2是砂芯的不意圖，圖3是后制動盤的結構不意圖，圖4是冷鐵的結構示意圖，圖5是微合金消失環的結構示意圖，圖6是砂型造型機的示意圖。
[0012]如圖6所示，砂型造型機I的工作過程是將型砂12送入砂型造型機I (現有普通造型機均可制作，造型機生產線可大批量連續生產砂模，生產效率很高)的砂斗11內；將砂斗11內的型砂12吹入造型室13內，通過正壓板14 (PP板)與反壓板15 (CP板)對型砂12進行擠壓，達到預設的壓力值，使型砂12達到所希望的硬度和形狀，制成砂型16 ;將砂型16移至造型室13的前端，振動CP板使其緩慢的脫離砂型16，并向上擺平至水平位置，PP板將砂型16推出造型室13，振動PP板以便使它脫離砂型16，然后PP板退回到造型室13的起始位置；CP板下擺回原來的位置，關閉造型室13，以便制作下一個砂型16 ;制作好的砂型16由鑄型輸送線向前輸送，便于后批量續澆注作業。
[0013]新型鑄造模型結構的生產方法以及制動盤的制作方法為:
a.制備砂芯:參見圖1、圖2、圖3、圖4，砂芯201由兩塊結構相同的砂芯模型2對應結合而成，砂芯模型2由砂型造型機I制備，在砂芯模型2左右兩端設有定位栓21，砂芯模型2外側具有圓形凸臺20，圓形凸臺20的圓心處設有貫穿砂芯模型2的砂芯中心孔22，在砂芯模型2內側、兩定位栓21之間的中心線上設有橫截面為半圓形直澆道23，直澆道23底部與砂型中心孔22連通，砂型中心孔22的末端設有進湯片4，該進湯片可以將內外模型的型腔連接。
[0014]在直澆道23末端設有陶瓷過濾片24 ;在砂芯201內側靠近鑄件易產生R角縮松的部位設冷鐵凹槽25，該冷鐵凹槽25內放置有冷鐵26 ;砂芯側部還設有砂芯排氣孔27，砂芯中心孔23附近設有加強筋28 ；
b.制備外模型:使用砂型造型機I制備外模型3，該外模型3內型腔與砂芯201外側形狀吻合，內型腔左右兩端設有與定位栓21吻合的定位孔31，內型腔的外緣設有橫澆道32、澆口杯33，澆口杯33與橫澆道32連通，該橫澆道32的末端出口與砂芯模型2內的直澆道23入口對接，外模型3內型腔外緣還設有與型腔連接的冒口 34、砂芯排氣管35、金型排氣管36，金型排氣管36與冒口 34連接，砂芯排氣管35的管口與砂芯排氣孔27連接；
c.準備鐵水:實施例1:將鐵原料(P ( 0.1%, S≤0.1%)投入沖天爐中，升溫至1450°C，待原料完全液化后，加入 C3.6%, Sil.6%, Mn0.5%, Ni0.2%, Cr0.2%, Mo0.05%, Cu0.3%,Ti0.03%, B0.1%，V0.2%，Zr0.15%，然后將鐵水出爐注入澆注機保溫備用；
d.模型組合:在砂芯中心孔22放置環形進湯片4，將兩塊外模型3對稱設置在砂芯201的左右側，令外模型3的定位孔31與砂芯201的定位栓21套合，合并兩外模型3，于是將砂芯201夾置在當中；將微合金消失環5 (如圖5所示)套置于砂芯模型圓形凸臺20的R角處，該微合金消失環5由Ce，La，Nb，Ta微合金元素，以及可發性聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)于環形模具內澆注制成； 各元素為制動盤總重量的比例為=Ce0.1-0.2%，La0.1-0.2%，Nb
0.01-0.03% ,Ta0.01-0.02%。所述微合金消失環5的內徑等于或大于圓形凸臺20外徑，其截面積為9mm-81mm。
[0015]e.工件澆注:通過砂芯201內部的直澆道23向砂型內澆注鐵水，待冒口 34出現鐵水后，停止澆鑄，待其冷卻后拆模，去除鑄件上的附著物和毛刺，修整尺寸后即得高強度后制動盤。
[0016]微合金消失環的制作:將可發性聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)與Ce0.1-0.2%，La0.1-0.2%，Nb 0.01-0.03%，Ta0.01-0.02%(制動盤總重量的比例)混合，熔融后通過模具制成微合金消失環。
[0017]為了驗證本發明效果，發明人做了一下對比試驗:
試樣制備:1.試樣1、2、3后制動盤:分別采用本發明模具制作。2.對比例后制動盤:采用現有工藝、現有模具制作(元素成分比:C3.8%，Si82.2%，Mn0.9%，Ni0.2%，Cr0.2%，Mo0.04%, Cu0.3%，余量為鐵(P ( 0.1%, S ≤ 0.1%))。
[0018]檢測結果:見下表。
【權利要求】
1.一種高強度制動盤的鑄造模型結構，其特征是由兩個外模型和一砂芯復合而成，其中砂芯位于外模型當中； 所述砂芯由兩塊結構相同的砂芯模型對應結合而成，所述砂芯模型左右兩端設有定位栓，砂芯模型外側面中心區域具有圓形凸臺，該圓形凸臺的圓心處設有貫穿砂芯模型的砂芯中心孔，在砂芯模型內側、兩定位栓之間的中心線上設有橫截面為半圓形直澆道，直澆道底部與砂型中心孔連通，在直澆道末端設有陶瓷過濾片；在砂芯內側靠近鑄件易產生R角縮松的部位設冷鐵凹槽，該冷鐵凹槽內放置有冷鐵；所述砂芯側部還設有砂芯排氣孔； 所述外模型內型腔與所述砂芯外側形狀吻合，所述內型腔左右兩端設有與定位栓吻合的定位孔，內型腔的外緣設有橫澆道、澆口杯，所述澆口杯與橫澆道連通，該橫澆道的末端出口與砂芯模型內的直澆道入口對接，所述外模型內型腔外緣還設有與型腔連接的冒口、砂芯排氣管、金型排氣管，所述金型排氣管與冒口連接，所述砂芯排氣管的管口與砂芯排氣孔連接； 所述在砂芯模型圓形凸臺和砂芯模型外側面結合位置的R角處，套設有微合金消失環；所述微合金消失環由Ce，La，Nb, Ta微合金元素，以及可發性聚甲基丙烯酸甲酯于環形模具內澆注制成；各元素為制動盤總重量的比例為=Ce0.1-0.2%，La0.1-0.2%，Nb0.01-0.03% ，Ta0.01-0.02%。
2.根據權利要求1所述的高強度制動盤的鑄造模型結構，其特征是所述砂芯中心孔附近設有加強筋。
3.根據權利要求1所述的高強度制動盤的鑄造模型結構，其特征是所述微合金消失環的內徑等于或大于圓形凸臺外徑，其截面積為9mm-81mm。
【文檔編號】B22D27/04GK103567391SQ201310448692
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月28日 優先權日:2013年9月28日
【發明者】吳文波, 韋永棵, 伍月恩 申請人:富士和機械工業（湖北）有限公司