刹车盘材料对比和加工技术
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汽车刹车盘制造工艺引言:汽车刹车盘作为汽车刹车系统中的重要组成部分,直接影响车辆的制动性能和安全性。
为了确保刹车盘的质量和可靠性,制造工艺显得尤为重要。
本文将详细介绍汽车刹车盘的制造工艺,包括材料选择、加工工艺和热处理工艺等方面。
一、材料选择汽车刹车盘的材料通常采用灰铸铁、钢和复合材料等。
其中,灰铸铁是最常用的材料之一,具有良好的耐磨性和导热性能。
钢材具有较高的强度和耐高温性能,适用于高性能和赛车汽车。
近年来,复合材料刹车盘因其轻量化和高性能而逐渐受到关注。
二、加工工艺1. 切割:首先,根据设计要求,将选定的材料切割成适当大小的刹车盘毛坯。
2. 粗加工:将切割好的毛坯进行粗加工,采用车铣复合加工工艺,保证刹车盘的几何尺寸和平面度。
3. 精加工:对粗加工后的刹车盘进行精加工,包括车床车削、铣削、钻孔等工序,以达到更高的加工精度和表面质量。
4. 平衡校正:通过动平衡测试,对刹车盘进行平衡校正,以消除不平衡产生的震动和噪音。
5. 表面处理:刹车盘的表面处理分为防锈处理和涂层处理两个步骤。
防锈处理采用镀锌、喷涂等方法,涂层处理主要是为了提高刹车盘的摩擦性能和耐磨性。
6. 检测:对制造好的刹车盘进行严格的检测,包括外观检查、尺寸测量、硬度测试等,确保产品质量符合标准要求。
三、热处理工艺热处理是刹车盘制造中不可或缺的一部分,主要包括淬火和回火两个步骤。
1. 淬火:将加工好的刹车盘放入高温炉中进行淬火处理,使其达到所需的硬度和强度。
淬火的温度和保温时间需要根据材料的特性来确定。
2. 回火:淬火后的刹车盘通常会过于脆硬,为了提高其韧性和耐磨性,需要进行回火处理。
回火温度和时间的选择也要根据具体材料来确定。
四、质量控制在整个制造过程中,质量控制是至关重要的。
制造商需要建立完善的质量管理体系,确保每一道工序都符合规范要求。
常用的质量控制方法包括抽样检验、工艺参数监控、全面检测等。
结论:汽车刹车盘的制造工艺涉及材料选择、加工工艺和热处理工艺等多个方面。
如何选择刀具加工刹车盘加工刹车盘时,表面粗糙度和形位公差是加工质量的最基本保证,在采用数控车加工刹车盘的工序中,常采用涂层硬质合金刀片和立方氮化硼刀片,来保证工件的形位公差(平行度、平面度)和粗糙度、加工亮度,目前车削刹车盘常用的立方氮化硼刀片BN-S30牌号和BN-K20牌号,相对于涂层硬质合金刀片,由于能够实现高速切削,再加上组合刀具的设计,使刹车盘加工效率得到成倍的提高,被广泛应用于刹车盘粗车和精车工序,以下是从刹车盘工件进行试切加工经验。
一、华菱立方氮化硼刀具材料说明:BN-S30立方氮化硼刀片在刹车盘加工中已经得到广泛应用,为了进一步提高刹车盘的形位公差(平行度、平面度)和粗糙度、加工亮度方面取得很好的成效,BN-S300和BN-K20就能够获得很好的加工表面光洁度和亮度,并使刹车盘加工效率得到成倍的提高,其中BN-S300的立方氮化硼材料粒度和立方氮化硼浓度高于BN-S30,更能实现高温状态下稳定切削,两者均为立方氮化硼整体聚晶刀片;而BN-K20是焊接结构CBN刀片,一般用于吃刀深度小于0.5mm的精加工中。
以上三种立方氮化硼刀片均用于灰口铸铁和珠光体球墨铸铁高速切削中。
二、华菱立方氮化硼刀具BN-S30牌号加工刹车盘案例(右图):加工工序:粗车和半精车切削参数:ap=2.5mmFr=0.45mm/rVc=350m/min切削方式:干式切削。
BN-S30与涂层硬质合金刀具的效果对比如下:3三、华菱立方氮化硼刀具BN-S300牌号加工刹车盘案例(右图):对于一些航空制动盘等零件,由于预留精车余量和工件材料的差异,华菱超硬研制出性能介于以上两种立方氮化硼材料中间的刀具BN-S300牌号。
以下是华菱立方氮化硼刀具BN-S300牌号加工刹车盘的案例:加工工序:精车端面刀具:端面用BN-S300(双刀同时切削);内孔用BN-K20切削参数:ap=0.25mmFr=0.2mm/rVc=800m/min切削方式:干式切削。
汽车刹车盘生产工艺
汽车刹车盘是汽车制动系统的核心部件之一,其生产工艺的质量直接影响到整个车辆制动系统的性能和安全性。
下面将介绍汽车刹车盘的主要生产工艺。
首先,汽车刹车盘的生产通常采用铸造工艺。
制作刹车盘的材料常用的有铸铁和铸钢。
铸铁刹车盘具有良好的刹车性能和耐磨性,而铸钢刹车盘则具有更好的刹车性能和耐高温性。
在生产过程中,可以根据需要选择合适的材料。
其次,铸造工艺包括模具制作、熔炼、浇注、冷却和清理等步骤。
首先,根据刹车盘的设计要求制作好模具。
然后,将合适数量的铁水或钢水熔化,控制好熔化温度和时间,以保证熔化材料的均匀性和质量。
接着,将熔化的铁水或钢水倒入模具中进行浇注,保持合适的浇注速度和质量,以保证刹车盘的形状和尺寸满足要求。
随后,让刹车盘在模具内冷却,使其具有所需的结构和性能。
最后,清理刹车盘的表面,去除表面的氧化物和砂砾,使其外观光滑。
最后,对刹车盘进行后续的加工工艺,例如热处理、平衡和加工表面等。
在热处理中,对刹车盘进行适当的加热和冷却控制,以改善其组织和性能。
平衡则通过将刹车盘围绕其中心转动,检测不平衡量,然后利用修正物或修整等方式使其平衡,以确保整个刹车系统的稳定性和可靠性。
加工表面则通过切削或磨削等方式,去除不平整或有缺陷的表面,使刹车盘的表面光滑,以提高刹车效果和制动性能。
总之,汽车刹车盘的生产工艺是一个复杂而精细的过程,涉及到多个环节的控制和操作。
合理的工艺设计和严格的质量控制是保证刹车盘质量的关键。
只有通过科学的工艺流程和严格的质量控制,才能生产出高质量的汽车刹车盘,确保车辆的行车安全。
刹车盘的材料刹车盘是汽车刹车系统中不可或缺的部件,它直接影响着车辆的制动性能和安全性。
而刹车盘的材料则是决定其性能和耐用性的关键因素之一。
目前,常见的刹车盘材料主要有铸铁、碳素复合材料和陶瓷复合材料三种,它们各有特点和适用场景。
首先,铸铁是传统的刹车盘材料,具有良好的热导性和热稳定性,适用于一般的城市道路行驶。
铸铁刹车盘价格低廉,制造工艺成熟,能够满足大部分车辆的日常使用需求。
然而,铸铁刹车盘的耐磨性和抗热性相对较差,容易产生刹车失灵和变形的问题,尤其是在高速行驶和紧急制动的情况下。
因此,在高性能车辆或者经常需要进行急刹车的场景下,铸铁刹车盘的使用受到了一定的限制。
其次,碳素复合材料刹车盘因其优异的耐热性和耐磨性,成为了高性能汽车和赛车中常见的刹车盘材料。
碳素复合材料通常由碳纤维和树脂基体组成,具有较低的密度和优秀的耐热性能,能够在高速行驶和极端制动条件下保持稳定的制动效果。
此外,碳素复合材料刹车盘还具有良好的抗磨损性能,能够有效延长使用寿命,减少更换频率,降低维护成本。
然而,碳素复合材料刹车盘价格昂贵,制造工艺复杂,需要高温环境下进行热处理,因此并不适合普通家用车辆的日常使用。
最后,陶瓷复合材料刹车盘是近年来新兴的刹车盘材料,其主要成分为氧化硅和碳化硅,具有极高的耐热性和耐磨性,能够在极端条件下保持稳定的制动效果。
与碳素复合材料相比,陶瓷复合材料刹车盘具有更低的密度和更高的硬度,因此在制动时能够产生更高的制动力和更短的制动距离。
此外,陶瓷复合材料刹车盘还具有良好的抗腐蚀性和抗疲劳性,能够在恶劣环境下保持稳定的性能。
然而,陶瓷复合材料刹车盘价格昂贵,制造工艺复杂,对制动系统的要求也更高,因此目前主要应用于高端豪华车型和赛车中。
综上所述,不同的刹车盘材料具有各自的特点和适用场景,选择合适的刹车盘材料需要综合考虑车辆的使用环境、制动性能要求和预算等因素。
在未来,随着材料科学和制造工艺的不断进步,刹车盘材料可能会出现新的突破和发展,为汽车制动系统带来更多的选择和可能性。
刹车盘生产工艺
刹车盘是汽车制动系统中的重要组件,主要用于制动时产生摩擦力,减慢车辆速度和停止车辆运动。
下面是关于刹车盘的生产工艺的简要介绍。
首先,刹车盘的生产需要进行材料的选取。
一般来说,刹车盘采用高碳钢材料或者铸铁材料。
高碳钢材料具有良好的耐磨性和刚性,而铸铁材料则具有更好的热导性和抗热裂性。
接下来,刹车盘的制造工艺包括模具制作、铸造和后续加工等步骤。
首先是模具制作。
根据设计要求,制作刹车盘的铸造模具。
模具通常由砂浆或金属材料制成,并且可以分为上下两部分。
模具的制作需要精确的设计和加工,以确保刹车盘的几何形状和尺寸的精度。
然后是铸造过程。
通过将熔融的金属材料(如铁水)倒入模具中,使其冷却和凝固形成刹车盘的基本形状。
铸造过程需要控制好熔融金属的温度和冷却速度,以避免产生缺陷,如气泡、裂纹等。
最后是后续加工。
在铸造完成后,需要对刹车盘进行后续加工,包括旋削、切割、铣削和磨削等工艺。
旋削是对刹车盘的外径进行加工,以确保其几何形状的一致性和尺寸的精度。
切割是对刹车盘进行切割,去除多余的材料。
铣削是对刹车盘进行平整处理,以确保其表面光滑和平整。
磨削是对刹车盘的摩擦面
进行处理,以提供更好的摩擦效果。
在刹车盘的生产过程中,需要严格控制制造工艺和质量检验。
只有通过合适的工艺和高质量的检验,才能确保刹车盘的性能和可靠性,以提供安全和可靠的制动效果。
刹车盘是什么材料做的刹车盘是汽车刹车系统中的重要部件,它承担着制动摩擦和传递制动力的重要功能。
那么,刹车盘是由什么材料制成的呢?这个问题困扰着很多车主和汽车爱好者。
在这篇文章中,我们将详细介绍刹车盘的材料及其特性,帮助大家更好地了解这一重要部件。
首先,我们需要了解刹车盘的主要材料有哪些。
目前,市面上常见的刹车盘材料主要包括铸铁、碳素复合材料和陶瓷复合材料。
铸铁是最常见的刹车盘材料,它具有良好的热导性和耐磨性,是许多车辆的标配。
碳素复合材料是一种新型材料,具有较高的耐磨性和抗热性能,逐渐被高性能车辆所采用。
陶瓷复合材料则是最高端的刹车盘材料,具有极佳的耐磨性和耐高温性能,被广泛应用于高性能赛车和豪华车型中。
接下来,我们将针对每种材料进行详细的介绍。
首先是铸铁刹车盘,它通常由灰铸铁或球墨铸铁制成。
灰铸铁具有较好的耐磨性和抗热性能,适用于一般的城市道路行驶。
而球墨铸铁由于具有更高的强度和韧性,适用于大型车辆和高速行驶的车辆。
铸铁刹车盘的优点在于成本低廉、制造工艺成熟,是大多数车辆的选择。
其次是碳素复合材料刹车盘,它由碳纤维和树脂复合而成。
碳素复合材料刹车盘具有较高的耐磨性和抗热性能,能够更好地承受高速行驶和频繁制动带来的热量和压力。
因此,它常被运动车辆和高性能车型所采用。
然而,碳素复合材料刹车盘价格昂贵,制造工艺复杂,需要更高的制造技术和成本。
最后是陶瓷复合材料刹车盘,它由陶瓷纤维和树脂复合而成。
陶瓷复合材料刹车盘具有极佳的耐磨性和耐高温性能,能够在极端条件下保持稳定的制动效果。
因此,它被广泛应用于高性能赛车和豪华车型中。
然而,陶瓷复合材料刹车盘价格昂贵,制造工艺复杂,需要更高的制造技术和成本。
综上所述,刹车盘的材料种类繁多,每种材料都有其独特的特性和适用范围。
在选择刹车盘时,车主应根据自身的行驶需求和预算来进行选择。
同时,定期检查和保养刹车盘也是非常重要的,以确保刹车系统的正常运行和行车安全。
总之,刹车盘是汽车刹车系统中至关重要的部件,其材料选择直接影响到制动性能和安全性能。
刹车盘材料对比和加工技术近年来,能源,环境和安全问题受到普遍关注,汽车行业尤为突出。
减轻汽车自重是提高汽车燃油经济性、降低能耗、提高安全性能的重要措施之一。
汽车自重减轻10%,燃油效率即可提高15%。
汽车自重每减轻100kg,百公里油耗可减少0.7L左右,每节省1L燃料可减少CO2排放2.5g。
降低燃油消耗、减少向大气排出CO2和有害气体及颗粒已成为汽车工程界主攻的方向。
轮毂作为汽车一个重要部件,对汽车节能、环保、安全性、操控性都有重要的影响,因此如何选材及加工成型,达到轻量化,意义深远。
优质汽车轮毂包括以下基本条件:①质量轻,价格低,表面质量高,易于成型;②具有良好的静力学、动力学以及耐腐蚀特性;③具有良好的回转特性和导热特性;④具有良好的回收能力,符合环保要求。
对于性能例如强度,目前可以采用专业工具进行分析,如美国MSC公司的MSC.NASTRAN,同时进行尺寸优化,但所有这些都基于选材。
轮毂材料可以粗略分为钢铁材料、合金材料、复合材料等三大类别,同时结构上分为一件式、两件式、三件式,因此其加工制备工艺多种多样,本文将做详细论述。
1 钢铁材料钢制辐板式轮毂的最早记录是1905年,由于其强度高、散热性能好、耐磨损等特性,在很长时间里被轿车采用。
尽管70年代以来,各种新型材料如轻质合金等相继问世,但该种轮毂仍以其成熟简单的工艺,低廉的成本和优良的性能在汽车市场占据一定的份额。
1.1 碳素钢碳素钢主要用于规则成型钢轮毂,该轮毂是由坚固的圆柱形轮辋和碳素钢轮盘焊接而成。
为了改善刹车轮盘的通风情况,在轮毂上加工一定数量的圆孔,但这不会降低使用期内对外来受力的抵抗程度。
尽管具有价格优势以及一般动力性能机车上的满意度,但对于一些特定类型的汽车而言,仍然具有许多缺点,故不推荐使用。
首先,由于该轮毂是由廉价的低抵抗力的碳素钢制作而成,对于刹车盘不能大面积冷却,因此,在高性能和安全性的车辆中第二,由于该轮是由低强度材料制造而成,轮盘和轮辋的厚度要达到相当大的程度,导致重量增加。
刹车盘技术要求范文刹车盘是汽车刹车系统的重要组成部分,负责产生摩擦力,将车辆的动能转化为热能,并将车辆停下来。
由于刹车盘在车辆行驶过程中承受着巨大的压力和摩擦力,因此其性能和技术要求必须得到充分考虑。
以下是刹车盘的技术要求:1.材料选择:刹车盘的材料要求具有高温稳定性、耐磨性和抗疲劳性能。
常见的刹车盘材料包括铸铁、碳纤维复合材料和陶瓷复合材料。
铸铁刹车盘具有成本低、制造工艺简单等优点,但其重量较大,散热性能相对较差。
碳纤维复合材料及陶瓷复合材料刹车盘具有重量轻、散热性能好等优点,但成本较高。
2.制造工艺:刹车盘的制造工艺对其性能有重要影响。
常见的制造工艺包括铸造、锻造和复合材料工艺。
铸造工艺适用于铸铁刹车盘的制造,可通过熔融铁液注入模具中制造刹车盘。
锻造工艺适用于高强度、高性能刹车盘的制造,通过将金属坯料加热至塑性状态后,再进行模具锻造。
复合材料工艺适用于碳纤维复合材料和陶瓷复合材料刹车盘的制造,其工艺流程包括预浸胶、层叠、压实和热固化等步骤。
3.热稳定性:刹车盘在制动过程中会产生大量的热量,因此其热稳定性是至关重要的。
热稳定性主要与刹车盘的材料和结构设计有关。
高性能材料和合理的结构设计可提高刹车盘的热稳定性,减少热膨胀和热应力引起的变形和开裂。
4.耐磨性:刹车盘要求具有较好的耐磨性能,能够在长时间制动过程中保持稳定的摩擦系数。
耐磨性主要与刹车盘的材料和摩擦副的设计有关。
铸铁刹车盘在摩擦过程中会逐渐磨损,形成刹车粉末,形成摩擦系数的下降现象,降低制动效果,因此需要定期更换。
碳纤维复合材料和陶瓷复合材料刹车盘具有较好的耐磨性能,能够在更长时间内保持较高的摩擦系数。
5.散热性能:刹车过程中产生的大量热量需要迅速散发,否则会导致刹车盘发热过高,影响刹车效果。
刹车盘的散热性能主要与盘的材料和结构设计有关。
采用散热性能好的材料,如碳纤维复合材料和陶瓷复合材料,以及适当的散热结构设计,如散热片和散热孔等,可以有效提高刹车盘的散热性能。
赛车刹车盘改装的专业知识和技能要求赛车是高速运动的代表,而在高速运动中刹车是必不可少的,赛车刹车盘的改装则成为跑车运动员必须要了解的知识和技能。
以下将深入讨论赛车刹车盘改装方面的专业知识和技能要求。
一、材料选择赛车的刹车盘需要能够承受高速行驶、急刹车时的巨大压力和高温,所以材料选择将对刹车盘的耐久性和性能产生重要影响。
通常,刹车盘材料包括铁制、碳纤维和陶瓷制。
铁制刹车盘可以承受高速行驶和急刹车,但是在高温下容易热膨胀,使刹车失去性能。
碳纤维制刹车盘具有比铁制更好的温度控制能力和减少热膨胀的特性,但是价格较高。
陶瓷制刹车盘是最高档的选项,其具有耐高温、稳定的刹车力和卓越的耐久性,但是价格昂贵,适用范围较窄。
二、尺寸选择刹车盘的尺寸选择也是十分重要的,一般情况下刹车盘直径越大刹车力就越强,而刹车盘厚度则与散热性和耐久性有关。
因此,在选择刹车盘尺寸时需要考虑到整车性能和个人需求。
三、改装程序赛车刹车盘的改装程序包括选择合适的材料、尺寸的刹车盘和相应的刹车垫,还包括专业调校和测试。
首先,为了选择正确的刹车盘,需要了解车辆的性能指标和个人驾驶习惯。
其次,刹车盘的选择必须匹配适当的刹车垫组合,以提供最佳的刹车效果。
当刹车盘大小和材料已经确定后,需要调整制动系统以适应新的刹车盘。
主要包括了制动器油管的升级和刹车钳的调整,以确保刹车的灵敏度和相应的刹车力。
最后,改装之后必须进行整车的测试,以确认刹车盘的性能达到预期目标、车辆的制动力和稳定性都可以符合要求。
需要注意的是,因为不同的制动系统机制和组件会影响整个系统的性能,所以只有在具有足够专业知识和经验的情况下才可以进行刹车盘的改装。
四、注意事项在改装赛车刹车盘过程中,需要注意以下几点:1. 检测刹车盘和刹车垫的磨损情况,以确保车辆的制动系统正常工作。
2. 如果不熟悉刹车盘的改装和安装,那么请寻求专业机构或汽车改装工厂的帮助。
3. 每次维修后,进行维修后的动能检查,确保制动的效果和稳定性满足要求。
刹车盘的生产工艺
刹车盘是一种用于汽车制动系统的重要零部件,其生产工艺对于保证刹车盘的质量和性能至关重要。
下面将介绍刹车盘的生产工艺。
首先,刹车盘的生产过程通常分为原材料准备、铸造、加工和热处理四个阶段。
首先是原材料准备阶段。
刹车盘的原材料主要是铸铁和一些合金元素,如硅、锰、钒等。
这些原材料需要经过检测和筛选,确保其质量和成分符合要求。
接下来是铸造阶段。
铸造是刹车盘生产过程中最关键的环节。
铸造方式主要有砂型铸造和金属型铸造两种。
砂型铸造是将砂型放入模具中,然后倒入液态金属,待金属冷却凝固后取出即可得到刹车盘;金属型铸造则是通过高压注射将液态金属注入金属模具中,快速冷却后取出刹车盘。
铸造过程中需要严格控制金属的温度、冷却速度和注入压力等参数,以确保刹车盘的形状和内部组织的均匀性。
然后是加工阶段。
在加工过程中,刹车盘需要经过车削、钻孔、铣削等工序,以去除表面的毛刺和提供更加精确的尺寸和形状。
加工过程中需要使用高精度的机械设备和刀具,并注意控制加工参数,以免损坏刹车盘的表面和内部结构。
最后是热处理阶段。
热处理可以提高刹车盘的硬度和强度,增强其耐磨性和耐腐蚀性。
常用的热处理方式有淬火和回火。
淬
火是将加热后的刹车盘迅速冷却,使其表面形成固态相,内部形成马氏体组织,从而提高硬度和强度;回火是在淬火后将刹车盘加热到适当温度,然后缓慢冷却,以减轻内部应力和提高韧性。
总的来说,刹车盘的生产工艺包括原材料准备、铸造、加工和热处理四个阶段,每个阶段都需要合理控制工艺参数和质量标准,以确保刹车盘的质量和性能达到要求。
刹车盘材料对比和加工技术朱一墨Y近年来,能源,环境和安全问题受到普遍关注,汽车行业尤为突出。
减轻汽车自重是提高汽车燃油经济性、降低能耗、提高安全性能的重要措施之一。
汽车自重减轻10%,燃油效率即可提高15%。
汽车自重每减轻100kg,百公里油耗可减少0.7L左右,每节省1L燃料可减少CO2排放2.5g。
降低燃油消耗、减少向大气排出CO2和有害气体及颗粒已成为汽车工程界主攻的方向。
轮毂作为汽车一个重要部件,对汽车节能、环保、安全性、操控性都有重要的影响,因此如何选材及加工成型,达到轻量化,意义深远。
优质汽车轮毂包括以下基本条件:①质量轻,价格低,表面质量高,易于成型;②具有良好的静力学、动力学以及耐腐蚀特性;③具有良好的回转特性和导热特性;④具有良好的回收能力,符合环保要求。
对于性能例如强度,目前可以采用专业工具进行分析,如美国MSC公司的MSC.NASTRAN,同时进行尺寸优化,但所有这些都基于选材。
轮毂材料可以粗略分为钢铁材料、合金材料、复合材料等三大类别,同时结构上分为一件式、两件式、三件式,因此其加工制备工艺多种多样,本文将做详细论述。
1 钢铁材料钢制辐板式轮毂的最早记录是1905年,由于其强度高、散热性能好、耐磨损等特性,在很长时间里被轿车采用。
尽管70年代以来,各种新型材料如轻质合金等相继问世,但该种轮毂仍以其成熟简单的工艺,低廉的成本和优良的性能在汽车市场占据一定的份额。
1.1 碳素钢碳素钢主要用于规则成型钢轮毂,该轮毂是由坚固的圆柱形轮辋和碳素钢轮盘焊接而成。
为了改善刹车轮盘的通风情况,在轮毂上加工一定数量的圆孔,但这不会降低使用期内对外来受力的抵抗程度。
尽管具有价格优势以及一般动力性能机车上的满意度,但对于一些特定类型的汽车而言,仍然具有许多缺点,故不推荐使用。
首先,由于该轮毂是由廉价的低抵抗力的碳素钢制作而成,对于刹车盘不能大面积冷却,因此,在高性能和安全性的车辆中第二,由于该轮是由低强度材料制造而成,轮盘和轮辋的厚度要达到相当大的程度,导致重量增加。
在现有制造工艺中,几乎不可能满足良好性能要求,更为重要的是,冷却刹车盘不会制作更多大面积的圆孔,而这又降低了减重的可能性。
由于重量增加,轮毂具有较大的惯性,对于无悬浮结构支持的轮子来说,无疑增加了刹车和操控系统的阻力,难以掌握车子的运动方向,结果使刹车系统、悬浮系统、操控系统的改进尽数消除。
因此,在高性能车中不使用该种轮毂。
第三,该轮毂生产构成不允许在表面之上装饰各种精美的图案,使其不可能装备豪华车和运动跑车,因为购买者不会接受因装该轮而缺乏美感。
1.2 球墨铸铁球墨铸铁以其优良的综合力学性能应用在轮毂上,如铁素体球墨铸铁、高韧性球墨铸铁等。
但是,由于类似碳素钢轮毂的缺点,以及铸造过程的复杂性和铸造模型所限,轮毂形状难于控制,限制了其应用。
1.3 其他钢铁材料上海工程技术大学毕业设计(论文)刹车盘材料对比和加工技术一些合金钢如加入钛元素的低合金钢,合金元素可以细化晶粒,提高钢的力学性能,使钢具有强度高、塑韧性好、加工成形性和焊接性良好,可以作为轮毂用钢;此外,低合金高强度F B双相钢,如低碳含铌钢,提高贝氏体含量,可以提高屈服强度,提高扩孔率,也可以用作轮辐和轮辋用钢。
在实际应用中的多数钢制轮毂是通过已成型的轮缘和轮盘焊接而成,尽量使自重降低。
国外许多发明创新采用钢板冷变形加工而成轮辋与轮盘,并且在焊接方法上采用了一定的技术创新,如:US等专利。
2 合金材料2.1 铝合金1923年,赛车开始使用砂模铸造铝合金车轮毂。
第二次世界大战后,铝合金轮毂用于普通汽车。
1958年,有了铸造整体铝合金轮毂,以后不久又有了锻造铝合金轮毂。
1979年,美国把铝带成型车轮作为标准车轮。
1980年,联邦德国奔驰公司开始成批采用带材成型铝合金轮毂装备240D型轿车。
日本是世界上生产铝合金轮毂最多的国家,1973年,成批生产轿车铝合金车轮;1977年,成批生产载货车与大客车铝合金车轮;1979年,成批生产复杂摩托车铝合金车轮。
在过去的10年,全球铝合金汽车轮毂产量的年平均增长率达71.6%。
时至今日,世界上几个主要汽车生产大国已经将铝合金轮毂作为车辆的标准配置。
中国铝合金轮毂制造业发起于20世纪80年代末期。
20世纪90年代中期,出现兴建汽车铝轮毂厂的投资高潮;1998-2001年期间,由于国内汽车铝轮毂产能远远大于国内汽车行业要求,进入了缓慢发展阶段;2002年至今,中国汽车制造业快速发展,出现新一轮投资汽车铝轮毂行业强劲势头。
3与钢制汽车轮毂相比,铝合金汽车轮毂具有如下优点:①重量轻,可比钢制车轮毂重量减轻30%-40%,通常使用1 kg铝合金,汽车自重要下降2.25kg。
美国目前每辆轿车用铝合金至少100kg,可减重225kg,按一辆轿车使用10年、行驶400km计算,可节约6.3t汽油,效益可观。
铝合金汽车轮毂有明显的减重效果,见表1;②减震性能好,吸收冲击能量强,从而可以改善车辆的行驶性能,提高安全性;③导热性好,热导率约为钢的3倍,可以降低轮胎的工作温度,提高轮胎的使用寿命;④外形美观,采用不同工艺生产铝合金轮毂的结构可以多样化,可以很好地满足各类使用者的审美要求。
随着汽车安装ABS普及率的提高,为了减轻非悬挂件质量和减轻刹车系统的负荷,铝合金轮毂的使用正变得越来越普及。
据统计,轻型车上铝合金轮毂的使用率现已达到50%左右,有的国家已经超过60%。
轿车用铝合金轮毂大致可分为一体式和组合式两类。
一体式可用铸造或锻造两种工艺生产,适用的铝合金有A356.2、AC4C、H5052等。
组合式(二片型或三片型)轮毂的轮辋多由板材成型,轮辐则由板材成型或锻造成型,适用的铝合金有5054-O、5052-O和6063-O等。
汽车采用铝合金轮毂后件重效果明显,轻型车使用铝合金轮毂比传统钢制轮毂轻30%-40%,中型汽车可轻30%左右。
美国森特来因·图尔公司用分离旋压法制出的整体板材(6061合金)车轮,比钢板冲压车轮重量减轻达50%,旋压加工时间不到90s/个,不需要组装作业,适宜大批量生产。
另外,相同外径尺寸的轮毂使用铝合金轮毂抗压强度还有所提高。
表1 铝合金轮毂的减重效果上海工程技术大学毕业设计(论文)刹车盘材料对比和加工技术铝合金轮毂由环状轮圈与盘状轮盘即辐板两部分组成,其制造方法总体上分为焊接法、铸造法和锻造法3种。
(1)焊接法这种方法是将板材卷成圆筒,焊接后,对其进行简单处理或者用模具压制成轮辋,然后将事先铸出的轮辋焊接,从而生产出车轮毂。
一般须采用专用生产线,生产效率相当高,虽然生产线的投资十分昂贵,在大批量生产的情况下,其生产成本较低。
但由于外观稍差及其他原因,这种方法尚不多用。
焊接方法可以采用激光焊、电子束焊、或者同时采用激光焊和等离子焊。
由于以上焊接焊缝很窄并且几乎不会影响到临近区域的强度性能,因此,焊接处适宜冷变形加工。
为了避免厚度不同引起焊缝处焊接时发生的突变,靠近焊缝区的厚材料与薄材料相接时应有一定的坡度。
同时,在制造一些大尺寸的轮毂时,也会采用焊接法,但也存在技术问题,如焊接的两端如何对齐等。
(2)铸造法由于铸造法生产铝合金轮毂具有适应性强、花色品种多样、生产成本较低等优点,铸造法仍是生产铝轮毂最普遍的方法,在目前全世界生产的铝轮毂中,铸造的占80%以上。
●金属型重力铸造法常压下,液体金属靠重力作用充填金属铸型而获得铸件的一种铸造方法,也是一种古老的铸造方法。
由于金属液在金属铸型中冷却速度较快,因而铸件比砂型铸造的组织致密,该法工序简单,设备投资5少,生产成本较低,适用于中小规模生产。
但此方法生产的铝轮毂内部质量较差,缩孔缩松严重,浇注过程中氧化膜和熔渣等夹杂物易卷入铸件,有时也会卷入气体而形成气孔缺陷,同时金属液的收得率也较低。
国外铝轮毂生产此工艺已趋于淘汰,但国内有一些厂家仍在采用此工艺。
●金属型低压铸造法低压铸造是用干燥、洁净的压缩空气将保温炉中的铝液自下而上通过升液管和浇注系统平稳地上压到铸造机模具型腔中,保持一定压力(一般为20-60 kPa)直到铸件凝固后释放压力。
因在压力下充型和凝固,所以充填性好,铸件缩松少,致密性高。
该法中,坩埚表面的氧化膜不会被破坏,与其它铸造方法比较,气孔和夹渣缺陷少,产品内部质量好。
由于低压铸造利用压力充型和补充,大大简化了浇冒系统的结构,使金属液收得率大大提高,一般可达90%,而金属型重力铸造仅40%-60%。
目前低压铸造已成为铝轮毂生产的首选工艺,日本的丰田汽车公司、东京轻合金制作所、美国福特汽车公司的Wiru 厂和Amcast工业有限公司的WWheelTek分公司等均采用此工艺生产铝轮毂,国内的铝合金轮毂制造企业多数也采用此工艺生产,现有数十家企业用低压铸造工艺生产铝合金汽车及摩托车轮毂。
低压铸造法的缺点是铸造时间较长,加铝料、更换模具费时间,设备投资大,低压铸造机使用的升液管成本较高且易损坏。
但是较采用其它铸造方法生产的同类产品重量减少了15%,机加工切削量由原来的2-3mm减少到0.75mm,轮毂价格降低了10%。
●压力铸造法压力铸造使液态金属在高压作用下以极高的速度充填型腔,并在压力作用下凝固而获得铸件。
该工艺生产的铸件组织致密,力学性能好,强度和表面硬度较高,铸件的尺寸精确、表面光洁。
但传统压铸上海工程技术大学毕业设计(论文)刹车盘材料对比和加工技术工艺生产的铝轮毂最大的缺点是不能通过热处理来进一步提高性能,由于液体金属充型速度极快,型腔中气体很难完全排除,常以气孔形式存留铸件中,这些铸件孔隙中气体在热处理过程中会发生膨胀,使得铸件“起泡”。
为使压铸件也能适用于汽车保安件,近年来出现无气孔压铸新工艺,最有代表的是充氧压铸法。
充氧压铸法是使压室和压型型腔内的金属液相间的空间充氧置换,并在高速高压下进行压铸,当液体金属充填时,一方面排气槽排出氧气,另一方面喷散的铝液与未排出的氧气发生反应,形成氧化铝小微粒,这种Al2O3质点颗粒细小,约在1μm 以下,其质量占铸件总质量的0.1%-0.2%,不影响力学性能和加工性能,并分散在铸件内部,使铸件内不产生气孔。
用充氧压铸法生产的铸件,可进行固溶处理和焊接。
与传统压铸法相比,充氧压铸具有以下特点:①消除或减少了压铸件内部气孔,提高了铸件致密度;②充氧压铸件比普通压铸件铸态强度可提高10%,伸长率增加30%-50%。
并可对充氧压铸件进行热处理进一步提高力学性能,热处理后强度能提高30%以上,伸长率增加80%-100%,屈服极限及冲击韧性也有显著提高;③充氧压铸件可在200-300℃的环境中工作;④充氧压铸对合金成分烧损甚微;⑤充氧压铸需附加充氧控制装置,给压铸型充氧不但消耗氧气,也会增加压铸循环时间,这将使充氧压铸件比普通压铸件的成本要高10%-15%。