一、載重汽車(chē)制動(dòng)鼓的質(zhì)量要求

? ?由于灰鑄鐵具有良好的導(dǎo)熱性、減震性、耐磨性以及優(yōu)良的鑄造性能和低的制造成本，因此機(jī)動(dòng)車(chē)輛的制動(dòng)鼓幾乎都采用灰鑄鐵件，其牌號(hào)為HT200和HT250。

? 我國(guó)只有一個(gè)灰鑄鐵件標(biāo)準(zhǔn)那就是JB/T9439-2010，并沒(méi)有專(zhuān)用的汽車(chē)制動(dòng)鼓用灰鑄鐵件標(biāo)準(zhǔn)。在機(jī)標(biāo)內(nèi)也沒(méi)有特殊灰鑄鐵的說(shuō)明。全世界只有美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)ASTMA159-83(1993年重審)專(zhuān)門(mén)制訂有汽車(chē)專(zhuān)用灰鑄鐵件標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)制動(dòng)鼓依其載重量列有3個(gè)鑄鐵牌號(hào)。同時(shí)美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)SAEJ431的動(dòng)力機(jī)械灰鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)對(duì)制動(dòng)鼓的質(zhì)量要求，基本上和ASTMA159-83一致。目前我國(guó)和國(guó)外大都參照美國(guó)制動(dòng)鼓標(biāo)準(zhǔn)。在圖紙上或驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)上給出了自己的廠(chǎng)標(biāo)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的高低，反映了其工藝水平和質(zhì)量水平，高水平的標(biāo)準(zhǔn)才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

? 下面簡(jiǎn)要的將上述美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外的一些好的公司對(duì)制動(dòng)鼓的質(zhì)量要求 ，介紹如下供大家參考

1. 機(jī)械性能

2. 化學(xué)成分

注：1、總C是強(qiáng)制性的要求，必須保證

2、其他元素如Cr、Cu、Sn主要用來(lái)保證機(jī)械性能和硬度。

3、G2500a用在中型載重卡車(chē)上，G3500b用于重型載重車(chē)，G3500c用于超重型載重車(chē)。

3、金相組織

4、其他要求

國(guó)外廠(chǎng)商和國(guó)內(nèi)的主機(jī)廠(chǎng)，在提供的制動(dòng)鼓技術(shù)條件內(nèi)，除了要求驗(yàn)收機(jī)械性能硬度和金相外，往往還提出了致密性要求。他們將制動(dòng)鼓分成高致密區(qū)和一般致密區(qū)如下圖

如鑄件內(nèi)部存在縮孔、縮松、氣孔、夾砂或其他鑄造缺陷，都屬于不致密。這些缺陷可以通過(guò)X光透視或解剖的方法來(lái)檢查。如果其缺陷低于下表規(guī)定，則可以驗(yàn)收。而超出其規(guī)定則應(yīng)判為廢品。當(dāng)然如果在機(jī)加工時(shí)缺陷已暴露則一般不能驗(yàn)收.

ASTME446-98 制動(dòng)鼓內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行X檢測(cè)的缺陷等級(jí)

高級(jí)致密區(qū) 接收等級(jí)為A3 ,B3,C2

一般致密區(qū) 接收等級(jí)為A3，B4，C3

注：A表示氣孔，A3表示氣孔的接收等級(jí)為3級(jí)

B表示夾砂、夾雜 B4表示夾砂夾雜的接收等級(jí)為4級(jí)

C表示縮松 C3表示縮松的接收等級(jí)為3級(jí)

二、制動(dòng)鼓的失效模式和原因

? ? 制動(dòng)鼓在使用過(guò)程中的失效、主要是開(kāi)裂和磨損，但從客戶(hù)的抱怨和索賠反映出來(lái)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)看，主要是前者。就是說(shuō)大部分的失效制動(dòng)鼓，都是在磨損正常、甚至是輕微磨損的情況下、即產(chǎn)生了開(kāi)裂而不能繼續(xù)使用。下面是某廠(chǎng)2014年反饋回來(lái)的廢品。從圖上可以清晰的看到，在制動(dòng)鼓是產(chǎn)生了一至幾條的縱向裂紋。而橫向裂紋大多出現(xiàn)在法蘭盤(pán)圓角處，俗稱(chēng)掉頂。

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從對(duì)失效件進(jìn)行失效分析后得出，失效原因主要有三點(diǎn)：

1、 鑄件本體機(jī)械性能低于正常要求

2、 鑄件內(nèi)部存在鑄造缺陷，尤其是法蘭盤(pán)圓角處存在縮松

3、 汽車(chē)過(guò)載嚴(yán)重，剎車(chē)頻繁并在剎車(chē)過(guò)程中噴水冷卻，而這類(lèi)失效件檢查其機(jī)械性能和金相都符合產(chǎn)品要求。

前面兩條失效原因，應(yīng)該由我們這些生產(chǎn)制動(dòng)鼓的鑄造廠(chǎng)來(lái)加以改進(jìn)。穩(wěn)定和提升制動(dòng)鼓的質(zhì)量。我在下面將比較詳細(xì)的來(lái)和大家探討。而第三條失效原因，我們是無(wú)能為力的，主要還得靠國(guó)家對(duì)超載車(chē)輛違規(guī)使用的治理。從索賠情況來(lái)看很大一部分是屬于這種違規(guī)使用而造成的。但一般把責(zé)任都推給了鑄造廠(chǎng)家。從我知道的情況，好幾家生產(chǎn)制動(dòng)鼓的企業(yè)，索賠比例達(dá)到了3%左右。每年都有好幾百萬(wàn)的賠償金額，其實(shí)這種責(zé)任是應(yīng)當(dāng)有用車(chē)方來(lái)承擔(dān)的。我國(guó)出口國(guó)外的制動(dòng)鼓，一般都反映良好。幾乎從沒(méi)有賠償甚至抱怨的情況。客車(chē)和平原地區(qū)運(yùn)輸?shù)钠?chē)制動(dòng)鼓也反映良好。只有個(gè)別山區(qū)、礦區(qū)、個(gè)別產(chǎn)品使用壽命低，這些都說(shuō)明是國(guó)內(nèi)嚴(yán)重的超載、頻繁的緊急剎車(chē)，并在制動(dòng)過(guò)程中噴水冷卻制動(dòng)鼓而造成的。在這種情況下，所有的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成了制動(dòng)鼓的熱負(fù)荷，經(jīng)測(cè)量最高可達(dá)800℃-850℃.這從失效開(kāi)裂處的宏觀和金相檢驗(yàn)也能發(fā)現(xiàn)。該類(lèi)鑄件宏觀上為白亮區(qū)。金相上為石墨+馬氏體+貝氏體。這些都是由高溫轉(zhuǎn)變后的奧氏體淬火產(chǎn)生的，因此制動(dòng)鼓在抗彎應(yīng)力、熱應(yīng)力、抗機(jī)械制動(dòng)力作用下，而非常規(guī)的開(kāi)裂失效。這可能是一種中國(guó)式的失效模式。

一、 制動(dòng)鼓生產(chǎn)工藝

制動(dòng)鼓的生產(chǎn)工藝主要集中在兩個(gè)方面，一是怎樣保證它的機(jī)械性能，金相組織符合產(chǎn)品要求。而是如何減少它的鑄造缺陷。尤其是關(guān)鍵部位的內(nèi)部缺陷，在減少鑄造缺陷這方面，我今天重點(diǎn)介紹一下如何減少它的收縮缺陷，因它是主要的廢品類(lèi)型也是失效的主要原因之一。

? 第一個(gè)方面主要是要更好的提供鐵液的冶金質(zhì)量。第二個(gè)方面重點(diǎn)是要找出適合生產(chǎn)廠(chǎng)家的工藝手段。

? 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)載重汽車(chē)制動(dòng)鼓的材質(zhì)均為HT250，所以下面我重點(diǎn)談幾點(diǎn)制動(dòng)鼓生產(chǎn)所用HT250的熔煉和工藝方面需要注意的幾個(gè)問(wèn)題。

? 本來(lái)如果我們只需要達(dá)到HT250的機(jī)械性能要金相組織要求，不會(huì)有什么困難。但制動(dòng)鼓所用HT250，它是要在高的含碳量下，來(lái)保證機(jī)械性能和硬度和金相組織，對(duì)一些小型甚至某些大型生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)都有一些難處。他們提出如果要保證產(chǎn)品的含碳量大于3.40%，不加入Cr、Cu、Sn等合金元素，性能就難以保證。但他們的現(xiàn)實(shí)情況是為了節(jié)約成本，一般只加Cr和Sn來(lái)保證珠光體和抗拉強(qiáng)度。但加入量少的話(huà)，強(qiáng)度硬度達(dá)不到，加入多量大的話(huà)金相中又出現(xiàn)了過(guò)量的滲碳體。而處在了兩難地步。最后衡量利弊，他們大多采取用降低含碳量的辦法來(lái)滿(mǎn)足機(jī)械性能硬度等要求。當(dāng)然到目前為止，雖然ASTM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)C含量做了嚴(yán)格的規(guī)定，中國(guó)的廠(chǎng)沒(méi)有執(zhí)行，就連一些國(guó)外的客戶(hù)，他們也不是一概的要求含碳量一定都要大于3.4%或更高。例如我知道的幾家客戶(hù)，他們對(duì)制動(dòng)鼓的化學(xué)成分要求如下

但提高總含碳量是有科學(xué)依據(jù)的也是大勢(shì)所趨，因?yàn)橹挥懈叩暮剂坎拍鼙ＷC有多的石墨量，才能有更好的導(dǎo)熱性能和抗熱疲勞性能。美國(guó)做出的這種強(qiáng)制性的規(guī)定也一定有它的科學(xué)依據(jù)。對(duì)于我們來(lái)講，也應(yīng)當(dāng)具備在高含碳量的前提下，生產(chǎn)出合格機(jī)械性能、硬度和金相組織的能力。

? 通過(guò)這些年來(lái)國(guó)內(nèi)在高含碳量下生產(chǎn)高強(qiáng)度鑄鐵的實(shí)踐，應(yīng)當(dāng)說(shuō)已經(jīng)積累了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，并在技術(shù)上取得了共認(rèn)。這為我們生產(chǎn)制動(dòng)鼓打下了良好的基礎(chǔ)，實(shí)際情況也是如此。很多大型企業(yè)生產(chǎn)的制動(dòng)鼓其質(zhì)量已能穩(wěn)定的達(dá)到客戶(hù)要求。這些技術(shù)，概況起來(lái)就是走合成鑄鐵的道路。采用的工藝手段就高比例的廢鋼加入量，采用增碳劑進(jìn)行增碳，鐵液里增硫、良好的孕育和足夠高溫的鐵液。最近又提出鐵液預(yù)處理，有關(guān)這方面的知識(shí)，已經(jīng)講過(guò)很多，文章也登過(guò)不少，我不再重復(fù)。我只想結(jié)合制動(dòng)鼓這一特定鑄件，提出我的幾點(diǎn)意見(jiàn)，供大家參考

1、 關(guān)于孕育問(wèn)題

對(duì)制動(dòng)鼓鐵液進(jìn)行孕育，其目的和生產(chǎn)其他高牌號(hào)鑄鐵件一樣，應(yīng)當(dāng)主要是保證不出現(xiàn)滲碳體或使鐵素體和碳化物的總量不超過(guò)5%，確保良好的石墨形狀（一般規(guī)定A型石墨應(yīng)大于80%。B、D、E石墨不大于20%）以確保良好的機(jī)械性能，同時(shí)為改善機(jī)加工性能，在灰鑄鐵的生產(chǎn)實(shí)踐中，其孕育量一般在0.2%-0.6%之間。我在這點(diǎn)要提醒大家的是，請(qǐng)大家要注意孕育量、要去控制孕育量。因在多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)鑄造技術(shù)人員和工人的心目中，大多在關(guān)注怎么能提高孕育效果、怎樣增加石墨核心、怎樣使用高效的孕育劑。生產(chǎn)灰鑄鐵也和生產(chǎn)球鐵件一樣，采用多次孕育，盡量多的用孕育劑，而忽略了孕育對(duì)灰鑄鐵收縮性能的影響。而忘記了制動(dòng)鼓的廢品中，縮孔縮松占了很大的比例，也沒(méi)有把縮松廢品和制動(dòng)鼓的非正常失效聯(lián)系到一起。

我們都知道，各廠(chǎng)生產(chǎn)的制動(dòng)鼓中除了報(bào)廢的以外，很多入庫(kù)的合格鑄件是帶有縮孔和縮松缺陷的，并且生產(chǎn)廠(chǎng)家的技術(shù)人員大多把解決縮松的措施只止于降低澆注溫度、改善澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。我在這里只是告訴大家。應(yīng)當(dāng)對(duì)制動(dòng)鼓的孕育工序多加注意和控制。

現(xiàn)在很多人已認(rèn)識(shí)到孕育能促使縮松，在碳當(dāng)量3.9-4.3%范圍內(nèi)，經(jīng)孕育處理的鑄件尺寸總是比不孕育的要大，不孕育的鑄件沒(méi)有縮松，而孕育的鑄件產(chǎn)生了縮松。因此在生產(chǎn)制動(dòng)鼓時(shí)要控制孕育量不要過(guò)大，在保證不出現(xiàn)滲碳體，保證機(jī)加工性能情況下，盡量少加孕育劑，夠用就可不要過(guò)量，重點(diǎn)要做好隨流孕育工序，不要采取二次、三次，甚至四次孕育。

2、 關(guān)于鑄型緊實(shí)度問(wèn)題

鑄鐵件的內(nèi)部縮孔、縮松和鑄件的表面縮凹，在很大的程度是受到鑄型的影響。鐵液澆入鑄型后，型腔的體積在鐵液的靜壓力和熱作用下會(huì)產(chǎn)生型壁的移動(dòng)，從而引起鑄型的體積變大，而使鑄件尺寸超差、重量加重。型變的大小決定于砂型的緊實(shí)程度、造型材料和型砂的性能參數(shù)。國(guó)外有人做過(guò)這方面的研究，他們從鑄型生產(chǎn)線(xiàn)上，抽取制動(dòng)鼓，測(cè)量其尺寸和稱(chēng)其重量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)各樣本的重量有很大的波動(dòng)，見(jiàn)下圖，制動(dòng)鼓的重量從162磅至173磅，最大差為11磅（1磅為453克）該試驗(yàn)生產(chǎn)制動(dòng)鼓的造型線(xiàn)為震壓式造型機(jī)。這種重量差表示鑄型的質(zhì)量發(fā)生了波動(dòng)。撞砂松軟的鑄型產(chǎn)生了嚴(yán)重的漲砂。而緊實(shí)度好的鑄型，漲砂就很輕微，鑄件尺寸就準(zhǔn)確，他們?cè)囼?yàn)得出漲砂嚴(yán)重的制動(dòng)鼓，其內(nèi)部產(chǎn)生了縮松，而重量正常的制動(dòng)鼓質(zhì)量正常。因此他們就用這種簡(jiǎn)易的檢查方法，在運(yùn)往機(jī)加工之前，用稱(chēng)重法來(lái)判斷制動(dòng)鼓的內(nèi)部縮松，并認(rèn)為制動(dòng)鼓的縮松是由于鑄型的移動(dòng)引起的。因此提高鑄型的剛度，就成為避免制動(dòng)鼓縮松的一個(gè)重要措施。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)推廣的使用鐵型覆砂生產(chǎn)制動(dòng)鼓因其特點(diǎn)沒(méi)有縮松缺陷。山西某采取該工藝生產(chǎn)制動(dòng)鼓的大型企業(yè)。已有三條半機(jī)械化的鐵型覆砂線(xiàn)，日產(chǎn)制動(dòng)鼓430多只，工藝出品率為90%，產(chǎn)品合格率穩(wěn)定在98%，目前正在安裝第四條鐵型覆砂線(xiàn)。

? 河南南陽(yáng)某廠(chǎng)使用樹(shù)脂砂生產(chǎn)北奔重型制動(dòng)鼓采取頂注無(wú)冒口工藝，質(zhì)量穩(wěn)定，無(wú)縮松。

有的廠(chǎng)因直澆道與制動(dòng)鼓間的距離太近，為40mm，此處的型砂很難撞實(shí)，因而常在這里產(chǎn)生縮孔縮松，將其距離改為60-80mm，縮松就輕很多。

有的小廠(chǎng)先整體撞砂，再用鋼棒插出直澆道，使整個(gè)鑄型緊實(shí)度均勻，且易于撞緊，反映鑄件縮松不嚴(yán)重。