均衡凝固技術在汽車制動底板上的應用

湖北丹江口市志成鑄造有限公司（442700）何 強

制動底板零件是汽車制動器中的關鍵零件，其質量的好壞，直接影響汽車的安全性與可靠性，因此，該零件要求不允許有縮孔、縮松、氣孔及裂紋等鑄造缺陷。我公司現生產一載貨汽車制動底板，其結構尺寸如圖1所示。

圖1 鑄件結構

1.鑄件結構特點與原鑄造工藝

鑄件輪廓尺寸為444mm×235mm×109mm，放加工尺寸后，最大壁厚為61mm，最小壁厚為21mm，其他區域部分壁厚基本均勻。該零件由兩個連接板連接圓環盤和6個凸臺構成，此連接板交接部位就是該鑄件的最大結構熱節。鑄件材質為QT450－10。分型面放在連接板的下部，鑄件厚實圓環盤部分放于下箱，原鑄造工藝如圖2所示。采用下注工藝澆注，同時使用φ75mm×130mm熱冒口對鑄件進行強補縮。在實際生產過程中，鑄件總是在A、B區域（見圖1）的4孔均出現不同程度的縮孔、縮松，廢品率在50%左右，嚴重影響了產品質量。

圖2 原鑄造工藝

2.缺陷分析及工藝改進

（1）缺陷分析 雖然原工藝在工藝設計時考慮了冒口的補縮以及補縮通道，但是補縮距離較長，冒口的補縮量有限，不足以消除鑄件的內部缺陷。另外，鑄件的流動熱節與結構熱節重合，也是鑄件出現縮孔、縮松的重要原因。

（2）工藝改進 按均衡凝固工藝原則改進后的工藝如圖3所示。按照均衡凝固理論，澆口的設計要防止流動熱節，金屬液在型腔內流動距離最短原則，我們為了防止鐵液流通效應過程中產生的熱節對鑄件凝固補縮的干擾，結合鑄件結構的對稱性，將原澆口更改為兩個，并使用熱飛邊冒口，將其安放在左右靠近熱節部位，縮短補縮通道，增強補縮能力。采用上注工藝澆注，并根據飛邊冒口安放位置處的鑄件結構特點，采用短、窄、高冒口頸進行有效補縮。同時按照均衡凝固工藝原則，采用冷鐵消除熱節效應，在鑄件底部設置φ212mm×φ140mm×38mm環形冷鐵，使鑄件形成上熱下冷的溫度場分布，隨著冷鐵的激冷，鑄件凝固過程加快，在鑄件進入石墨化膨脹的過程中，提高鑄件自補縮效果。另外，嚴格化學成分和澆注過程的控制，有利于減少縮孔、縮松。

圖3 改進后鑄造工藝

3.結語

應用均衡凝固工藝原則改進后的工藝經過批量生產驗證，生產穩定，獲得成功。鑄件經機械加工后，沒有出現縮孔、縮松類缺陷廢品，產品質量達到技術要求，取得了顯著的社會效益與經濟效益。