汽車制動卡鉗的鑄造工藝研究

陳運連

摘 要：制動卡鉗是汽車制動系統必不可少的組成要素，工作時會受到較大的沖擊振動荷載，在力學性能方面有著較高的要求，而這離不開合理化的鑄造。因此，本文從不同角度入手客觀闡述了汽車制動卡鉗的鑄造工藝，在有效的鑄造過程中提高汽車制動卡鉗整體性能以及運行效率。

關鍵詞：汽車制動卡鉗;鑄造工藝;研究

汽車制動卡鉗是有致密性要求的鑄件[1]，在實際應用中不能出現縮孔縮松等缺陷問題，要在聯系實際的基礎上綜合分析各方面影響因素，優化鑄造工藝的同時高效鑄造汽車制動卡鉗，將抗拉強度、屈服強度、延伸率等控制在規定范圍內，促使制動卡鉗功能作用最大化發揮，提高汽車運行安全性、可靠性以及經濟性。

一、汽車制動卡鉗的鑄造工藝

以某汽車制動制動卡鉗為例，材質為QT450-10，抗拉強度、屈服強度分別大于450Mpa、290Mpa，延伸率不小于10%[2]。在原始澆注工藝中，汽車制動卡鉗對稱式分布，補縮冒口在鑄件的兩端，在鑄件一側中心位置的澆口杯，單個毛坯鑄件的質量為3.12千克。汽車制動卡鉗澆注的最初溫度為1420攝氏度，澆注時間只有8秒，屬于濕型鑄造，砂芯是用覆膜砂制作而成的，可以利用三維軟件UG，直觀呈現汽車制動卡鉗澆注系統結構圖，在設置鑄件材質、砂型、澆注初始溫度、澆注時間等基礎上計算、分析模擬結果，在應用現代技術基礎上全面、系統剖析汽車制動卡鉗鑄造中充型、凝固等環節。在凝固過程分析中，會發現鑄件凝固到180秒的時候，底部有孤立的液相區出現，隨著冷卻繼續進行，溫度持續降低，鐵液出現液態收縮現象，冒口無法及時、有效補縮鑄件底部，無法滿足凝固要求，在實際應用中縮孔縮松等缺陷問題發生的幾率特別高，隨著應力集中現象的出現，鑄件機械性能大幅度降低，不利于汽車制動系統穩定運行。此外，鑄件兩端也容易出現縮孔縮松問題，要在綜合分析的基礎上結合汽車制動卡鉗鑄造的要求、工藝流程、關鍵點等，將外冷鐵直接放入砂芯底部，加快冷卻速度的同時和冒口相互作用，確保鑄件順序凝固順利實現，將縮孔縮松缺陷問題發生問題最小化，通過優化、改進鑄造工藝，提高汽車制動卡鉗性能以及質量。

二、汽車制動卡鉗的鑄造工藝改進

汽車制動卡鉗鑄造工藝改進可以從澆注系統、合金成分兩大層面入手，在分析改進結果的基礎上進一步優化鑄造工藝，確保汽車運行中制動卡鉗功能作用最大化發揮。

（一）改進澆注系統

就該汽車制動卡鉗來說，在原始鑄造工藝作用下，冒口尺寸以及冒口頸橫截面積都太小，鐵水流動性以及補縮效果不高，鑄件兩端以及底部極易出現縮孔縮松情況，需要在具體分析缺陷問題的基礎上立足鑄造實際情況，科學改進對應的澆注系統。汽車制動卡鉗的冒口是改進中不可忽視的一大關鍵點，可以將獨立設在鑄件兩端的冒口改為共用的冒口，將其設置鑄件合理位置，解決冒口頸橫截面積太小的問題，將直澆道窩設在直澆道底部，有效控制鐵水下流中產生的動能，也在一定程度上縮短鐵水高速紊流區，確保在鑄造過程中鑄件能夠被鐵水順利充滿，在源頭上將縮孔縮松缺陷問題的發生系數最小化。此外，在澆注系統改進過程中，要注重充型溫度，充型完成時的溫度范圍為1271到1420攝氏度[3]，有效控制溫度的同時提高充型的平穩性，為鑄件順利凝固提供重要保障。針對鑄件底部出現的縮孔縮松問題，可以在改進澆注系統過程中對砂芯進行合理化處理，規范化放置外冷鐵，在解決鑄件縮孔縮松這一缺陷問題的基礎上最大化提高汽車制動卡鉗的機械性能。

（二）調整合金成分

合金成分調整也是汽車制動卡鉗鑄造工藝改進的有效方法。在原始鑄造工藝作用下，該汽車制動卡鉗的合金成分配比有待完善，在理論探究、實踐探索過程中針對制動卡鉗性能、強度等，在反復試制的基礎上合理調整合金成分，爐后錳含量為0.35%，銅含量不能小于0.2%，也不能超過0.25%，在相互作用過程中最大化發揮錳的作用，有效固溶強化鑄件中的鐵素體，動態控制錳含量的同時形成合金滲碳體，以珠光體的形式呈現出來，合理提高鑄件基體中的珠光體比重，在鑄件塑性降低的過程中最大化提高鑄件的屈服以及抗拉強度，延伸率也能有效控制在規定的氛圍內。與此同時，在錳的不斷作用下，高效控制鑄件基體中的珠光體溫度，防止其超過規定的范圍，控制好珠光體片距、過冷度二者間的線性關系，提高汽車制動卡鉗的強度。銅對珠光體也能起到積極作用，可以在調整銅含量基礎上最大化發揮其功能作用，完善球墨鑄鐵基體組織，在優化配置的基礎上確保合金成分更加科學、合理，可以在把握澆注工藝的基礎上進一步規范化調整合金成分，有效滿足汽車制動卡鉗應用中機械性能要求，提高制動卡鉗應用的整體效果。

（三）鑄造工藝改進效果

利用顯微鏡以及多種現代信息技術，全面、深入、系統了解澆注系統優化完善以及合金成分科學調整之后汽車制動卡鉗運行效果。從試制結果看，在鑄造工藝改進之后，該汽車制動卡鉗兩端以及底部出現的縮孔縮松問題得到有效解決，鑄件基體中的珠光體含量有所增加，在15%左右[4]。與此同時，汽車制動卡鉗的抗拉強度、屈服強度、延伸率明顯提高，機械性能、力學性能都有明顯的改善，可以從根本上降低汽車制動卡鉗應用中故障問題發生系數，在惡劣的環境下安全以及穩定運行，充分發揮多方面優勢作用，提高汽車制動系統的整體性能以及汽車運行的綜合效益。

三、結語

總而言之，鑄造是保證汽車制動卡鉗質量的重要途徑，要在剖析制動卡鉗故障問題基礎上探索鑄造的新思路、新方法，在改進鑄造工藝的過程中保證汽車制動卡鉗質量，能夠在惡劣的工作環境中高效運轉，將故障發生系數以及應用成本最小化，提高制動卡鉗應用效益以及汽車制動效果。

參考文獻：

[1]易剛.電驅動汽車制動系統特殊要求及應對措施[J].汽車工程師，2018（09）：55-57.

[2]阮婷，樊慶地，劉海云.前制動卡鉗自動裝配工藝設計及應用[J].武漢交通職業學院學報，2019，21（03）：94-97.

[3]黃朋朋，蘆剛，嚴青松，晏玉平，俞建波.基于ProCAST的汽車制動鼓消失模鑄造工藝優化[J].特種鑄造及有色合金，2019，39（08）：889-892.

[4]李正網.基于云平臺的汽車零配件擠壓鑄造CAPP研究[J].自動化儀表，2019，40（07）：94-99.