高強度低碳合金鋼制動鼓的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及汽車配件技術領域，特別涉及一種高強度低碳合金鋼制動鼓。
【背景技術】
[0002] 制動鼓，又稱為鼓式制動器，是汽車制動器中常見的一種，用于使行駛中的汽車減 速或者停車。
[0003] 現有的用于制作制動鼓的材料，一般包括鑄鐵或者雙金屬這兩大類。
[0004] 其中，鑄鐵主要用于大中型車輛，其具有較好的鑄造性能，耐磨性、耐熱性和導熱 性較好，但是，其抗熱疲勞性較差，當汽車重載、高速行駛時，尤其在下長坡或陡坡時，由于 制動力大，且連續多次制動，使得制動鼓內壁溫度急劇升高，同時其內外溫差加大，制動鼓 材料的高溫力學性能也急劇下降，制動鼓壁厚越大，內外溫差越大，溫差應力加上材料的高 溫力學性能惡化，常導致鑄鐵的制動鼓內壁由縱向微裂發展為龜裂，以致最后制動鼓開裂。
[0005] 為了解決鑄鐵材料的制動鼓的上述缺陷，另外一種制動鼓材料是采用雙金屬材 料，即綜合利用鋼的良好的力學性能和鑄鐵的耐磨、耐熱性能，比如申請號為 201010535561.3、專利名稱為"高強度輕量化雙金屬制動鼓的制造方法及其雙金屬制動鼓" 的中國專利申請，又比如申請號為201210061027.2、專利名稱為"一種雙金屬復合材料制動 鼓的成型方法"的中國專利申請，這種雙金屬材料制造的制動鼓，雖然可以部分解決鑄鐵制 動鼓的問題，但是，由于雙金屬制動鼓制備工藝的特殊性導致其成本過高，并且其外殼雖為 金屬但內壁處仍然為鑄鐵，在實際工況中遇水內孔仍會產生龜裂，從而埋下安全隱患。
【發明內容】
[0006] 本發明的發明目的在于:提供一種高強度低碳合金鋼制動鼓，以解決上述問題。
[0007] 本發明采用的技術方案是這樣的：一種高強度低碳合金鋼制動鼓，其材料是低碳 合金鋼，所述低碳合金鋼的碳含量按質量百分比計，為〇. 2%-0.35%，所述低碳合金鋼還含有 按質量百分比計的至少下述一種元素： Cr: 0 · 1%-0 · 35% 或者 0 · 5%-1 · 3%; Μη: 0.35%-1.5%； Mo: 0-0.4%； Si : 0 · 1%-0 · 4%或者 1%-1 · 5%。
[0008] 為了解決現有技術中鑄鐵材料和雙金屬材料存在的問題，本申請的發明人通過大 量試驗，選擇一種合適的低碳合金鋼作用制造制動鼓的材料， 其中，碳含量為〇.2%-〇. 35%可以保證制動鼓擁有良好的加工性并擁有一定的耐磨性， 并且由于處于低碳鋼的水平，在使用過程中不會開裂 合適含量的鉻(Cr)的加入，可以提高材料的耐磨性并且能使材料獲得一定的強度，但 由于Cr的導熱性相當的差，故選材時取值不宜過高，以避免過高的Cr含量使其散熱性降低； 合適含量的錳(Μη)的加入，可以提高材料的耐磨性并且確保低碳合金鋼的焊接性能及 切削性能； 合適含量的鉬(Mo )的加入，可以提高材料強度； 合適含量的娃(S i )的加入，可以提高材料的抗氧化和耐磨耐熱能力。當其與Μη結合時 因為Si有微弱的抑制晶粒長大的作用，Μη引起的調質粗晶粒，有相互改善的作用。
[0009] 上述所選材料制備的低碳合金鋼，與灰鑄鐵250在實驗室做性能對比試驗，實驗結 果表明： 上述材料在正火態(HRC〈22)的時候其耐磨性、摩擦性能和散熱性與鑄鐵相當。在調質 態(HRC22-35)其耐磨性約為灰鑄鐵的2倍，摩擦性和散熱性與鑄鐵相當。
[0010] 作為優選的技術方案：所述低碳合金鋼的碳含量按質量百分比計，為0.26-0.34%，所述低碳合金鋼還含有按質量百分比計的下述元素： Cr:0.80-1.10%； Μη :0.40-0.70% Mo :0.15-0.25% Si:0·17-0.37%。
[0011] 作為優選的技術方案:所述低碳合金鋼的硬度為22-35HRC。
[0012]為了保證所選低碳合金鋼具有良好的耐磨性，發明人根據和鑄鐵HT250的耐磨試 驗對比發現所選低碳合金鋼硬度應選取為22-35HRC，其中當其硬度在HRC22的時候其耐磨 性略優于HT250,隨著硬度的增高其耐磨性越來越好，但由于考慮到和其配合的摩擦片的壽 命情況，當硬度超過HRC25的時候，摩擦片的壽命急劇下降。
[0013] 作為優選的技術方案:所述低碳合金鋼的抗拉強度不低于500MPa。
[0014] 作為優選的技術方案:所述低碳合金鋼的厚度為:6-15mm。
[0015] 為了達到輕量化目的，根據強度公式〇=F/S可知在同等力F的作用下，抗拉強度〇越 大的材料使其變形所需的截面積越小。對應制動鼓則抗拉強度越好的材料，所對應的制動 鼓的壁厚越薄。已知傳統制動鼓所用材料為鑄鐵HT250,其抗拉強度為250MPa。假設為了減 重將其壁厚做成鑄鐵的一半，則鋼件選材所對應的抗拉強度不低于500MPa; 另外，由于制動鼓在工作過程中會產生大量熱量，查詢熱導率可以得知，鑄鐵的導熱系 數為80W/(m · K)，而鋼件為40W/(m · K)。根據其定義:導熱系數是指在穩定傳熱條件下，lm 厚的材料，兩側表面的溫差為1度(K，°C)，在1秒鐘內（IS)，通過1平方米面積傳遞的熱量。可 以得知，要想在相同溫差下使鑄鐵和鋼件的熱量由內孔傳導到外壁上所用的時間相當，必 須將所選鋼件減薄50%以上。
[0016] 綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是:本發明的高強度低碳 合金鋼制動鼓，遇水完全不開裂，其耐磨性比鑄鐵制動鼓提尚100%以上，重量比鑄鐵的制動 鼓降低30%以上，制造成本大幅降低，比鑄鐵制動鼓的制備成本降低30%以上，而與現有的雙 金屬制動鼓相比，制造成本更是降低50%以上。
【附圖說明】
[0017] 圖1為折彎前的圓柱體毛坯圖； 圖2為折彎步驟所采用的模具結構示意圖； 圖3為墩平步驟所采用的模具結構示意圖； 圖4為墩平步驟后所得半成品圖； 圖5為本發明所最終加工出來的產品結構圖 其中，圖中：1.上模板2.導向套3.折彎上壓環4.折彎上凹模5.導向柱6.折彎下壓環7. 下模板8.折彎下凸模9.墩平下凹模10.墩平下壓套11.高強彈簧12.脫模板13.螺帽14.支撐 螺桿15.墩平上壓頭。
【具體實施方式】
[0018] 下面對本發明作詳細的說明。
[0019] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于 限定本發明。
[0020] 實施例1: 一種高強度低碳合金鋼制動鼓，其材料是低碳合金鋼，所述低碳合金鋼的元素含量按 質量百分比計，C:0· 30%、Cr:0·92%、Μη:0· 53%、Mo:0· 21%、Si :0· 21%，其余為Fe。
[0021] 低碳合金鋼的煉制過程與現有的傳統煉鋼過程一樣，是本領域普通技術人員公知 的步驟。
[0022] 采用上述板材加工制動鼓的方法，依次包括： 下料、預彎、卷板、焊接、折彎、墩平、整形、車加工、鉆孔、噴漆等步驟，具體而言： 下料步驟:將板材放入剪板機內，根據板材厚度將剪板機的剪刀間隙調整至1.2左右， 啟動剪板機，將板材剪至圖紙所需尺寸； 預彎步驟:將剪好后的板材進行倒角以做焊接坡口用放入油壓機內，啟動油壓機，將其 板材長度方向上兩頭進行壓彎