English    中文版

制动鼓的失效分析及解决方案

2018-05-03 20:37:33 admin

 汽车制动鼓是汽车的重要保安件,也是汽车日常检修中首要检查部件,制动鼓失效主要有四种形式:开裂、龟裂、掉底、非正常磨损。
     铸件失效主要从两个方面考虑,一是铸件的材料成分和自身的强度,另一个是在一定工况条件下,材料组织的改变而引起的机械性能的改变。一般来说,铸件的机械性能主要取决于化学成分,又受外部环境:如外力,温度、冷却强度等的影响。
     制动鼓在工作时主要受两个方向的力,一个是来自蹄铁的径向压力,一个是因旋转和蹄铁离合片产生的切向力;制动鼓和离合片摩擦产生大量的热,导致制动鼓温度升高,接触面因受摩擦产生的热使该处组织发生相变,产生相变应力,降低了该处的抗热疲劳能力;同时,由于受热的不均匀,温度高的部位发生了相变,温度低的部位没有变化,而有的部位甚至尚未受到热的影响;相变产生应力,受热的不均匀也会产生应力,这些残余应力的存在,使得力学性能不均匀,在频繁的制动载荷作用下,产生有一定规则的裂纹(见图一、二),制动时切向力作用在制动面上,对基体有撕裂的作用,对基体造成内应力,降低了材料的热疲劳强度,便产生连续或不连续的裂纹,严重的造成断裂。

                                       图片 一

  

                                  图片 二


     另一方面,卡车下长坡时制动鼓长时间制动时工作产生的温度最高可达750°C--850°C,这个温度足以造成组织相变,主要发生的相变有:1. 在800℃附近共晶碳化物分解为石墨和铁素体;2. 珠光体和铁素体在800℃以上转变为奥氏体;3. 奥氏体在向制动鼓浇水快速冷却时转变为马氏体。
     关于制动鼓开裂的问题,一是在制动状态下,因材料自身强度差而受力破裂;二是制动鼓在热应力和相变应力的相互作用下,再由于组织相变局部强度的降低,在制动外力频繁作用下,最终造成制动鼓龟裂或直接破裂。
解决制动鼓开裂、龟裂、掉底、非正常磨损等失效原因,除保证稳定的化学成分及干净的铁水质量外,主要从以下三个方面着手:
     一,通过良好的孕育,细化铸铁组织,改善铸件断面均匀性,提高铸件综合机械性能。
通过炉前出炉和浇注两次孕育,给铁水提供充足的石墨核心,控制白口和增加石墨数量,使片状石墨更细小,分布更均匀。
如果铁水在浇注前保温了很长时间,孕育有可能衰退,因而建议尽可能晚的加入孕育剂。由于PS孕育机在保温期间仍能在较长时间内维持大量核心质点,因此它也适合大型包内孕育和处理时间较长的铁水。
     二,实践证明,PS孕育剂可以消除铸件特殊部位的残余铁素体,且对于在高温下使用的铸件,能良好的保证珠光体组织的稳定性,使其在高温700-800度左右的高温下,很难分解,阻止粒状奥氏体的析出及过冷组织马氏体的产生。从而保证了制动鼓机械强度的稳定性。
     三,通过PS孕育剂,使铸铁组织中的片状石墨发生微小变异,石墨片尖端钝化,降低其对金属基体的割裂作用,同时该孕育剂使珠光体弥散度增加,以细片状均匀分布,提高了制动鼓的综合机械性能。
    四,孕育剂PS-1(T)成分标准:
Si65.0-70.0%,Ca0.5-1.5%,Al0.5-1.5%,Ba1.0-3.0%,RS适量,Fe余量
    五,使用指南:
保证稳定的化学成分及干净的铁水质量前提下,对铁水进行两次或多次孕育处理。
    1,炉前孕育(一次孕育):
    孕育剂PS-1粒度推荐:铁水包《500公斤      1.0-3.0MM
                    铁水包500-1000公斤    3.0-10.0MM
                    铁水包》1000公斤      10.0-18.0MM
    孕育剂加入量0.3-0.5%
    使用方法:炉前出铁时随铁水流冲入包内,搅拌后扒渣。
    2,瞬时孕育(二次孕育):
    孕育剂PS-1T粒度推荐:0.1-0.7MM
    孕育剂加入量0.1-0.15%
    使用方法:A)大包倒小包时,孕育剂定量加入小包内,大包铁水冲入搅拌后扒渣浇注。
         B)大包直接浇注时,人工均匀的将孕育剂随铁流进入型腔。(注意,孕育剂进入型腔时间一定要比铁水流滞后3秒钟左右,防止凉铁水融化孕育剂困难,造成夹渣及硬质点等铸造缺陷)
    六,直接经济效益
PS孕育剂不仅大大提高了制动鼓的使用寿命,因该孕育剂还能增加和细化珠光体,因此可以适当减少或代替铸件中铜,钼等贵重金属,提高经济效益。


西安远大铸造材料技术有限公司

 

为您推荐