钢/石英砂制备高耐磨性刹车片及其制备方法技术

本发明专利技术属于刹车片技术领域，特别指一种钢/石英砂制备高耐磨性刹车片及其制备方法。该刹车片原料包括铸造碳钢和石英砂。本发明专利技术采用钢液与石英砂机械混合的方式，制备体积分数高达30~50%石英砂的钢砂机械混合刹车片；为了防止石英砂在钢液中由于密度轻而造成上浮偏聚现象，在钢液与石英砂混合的过程中采用陶瓷型螺旋桨搅拌器进行机械搅拌；在钢液与石英砂浇注到刹车片模具后，采用外部压力进行压力下凝固，减少刹车片产生缩孔疏松类缺陷，并使其表面精度达到产品要求；通过加入体积分数为40%的石英砂，刹车片的整体密度将从钢的7.8 t/m

【技术实现步骤摘要】
钢/石英砂制备高耐磨性刹车片及其制备方法
本专利技术属于刹车片
，特别指一种钢/石英砂制备高耐磨性刹车片及其制备方法。
技术介绍
汽车制动系统是汽车的关键部件之一，它的质量好坏将直接影响到驾驶者的在行车过程中的安全性。刹车片是制动系统中最为关键的部件，它的综合性能直接影响到制动系统的稳定性和可靠性，更直接关系到驾驶者和乘坐者的生命财产安全。车辆的减重也是汽车工业发展的一个主要方向，而在汽车减重的方案中采用性能更优、密度更轻的材料替代原有的钢铁材料已成为汽车减重发展的一个主要途径。自2016年起，我国的汽车产量就达2450万辆，成为世界第一大汽车制造国。随着国家的节能减排政策的实施，汽车减重成为汽车节能减排的一个重要途径。采用轻质复合材料替代原有的纯钢铁材料已成为汽车企业实现汽车减重的一个重要方法。汽车刹车片是汽车的一个易耗品，其用量大，易损耗，市场需求量巨大。但市场对汽车刹车片要求：1）高的摩擦力和优异的耐磨性；2）高抗冲击强度；3）良好导热性；4）便于成形和轻量化；目前汽车刹车片主要采用铸铁和陶瓷两大类。铸铁和陶瓷刹车片都有较高的摩擦力和耐磨性，也便于成形。但这两大类都存在的问题就是抗冲击强度低，陶瓷类刹车片导热性差，但密度较小，而铸铁类刹车片密度较大、导热性好。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术旨在提出一种耐磨性高、密度轻、生产自动化、性价比突出以及更节能环保的钢/石英砂制备高耐磨性刹车片及其制备方法，以解决现有技术中抗冲击强度低等问题。技术方案：钢/石英砂制备高耐磨性刹车片，该刹车片原料按体积分数包括：铸造碳钢50~70%，石英砂30~50%。所述的钢/石英砂制备高耐磨性刹车片，铸造碳钢可选ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570或ZG340-640。钢/石英砂制备高耐磨性刹车片的制备方法，该方法具体步骤如下：步骤一：将铸造碳钢进行熔化，调整成分直至满足铸造钢牌号的化学成分要求，随后将钢液放置在中间包内保温；步骤二：将石英砂清洗，去除里面的泥等杂质，随后进行筛选，筛选出细小的石英砂颗粒；然后石英砂颗粒进行烘干，去除石英砂颗粒中的水分，随后放置在石英砂料仓内；步骤三：在螺旋搅拌器腔外开通电磁感应加热装置，对螺旋搅拌器内进行预热，预热温度设置在400~600℃；步骤四：打开盛钢液的中间包和石英砂料仓，将熔融的钢液与石英砂颗粒按体积配比同时加入到螺旋搅拌器入口内；随后开动电机，利用螺旋桨的转动将钢液和石英砂颗粒机械混合，并不断推送到向前，直至出料口处；步骤五：通过电机的转动，将钢液与石英砂颗粒的混合料挤出出料口，挤入到刹车片模具中，直至填满模具型腔；将装满钢液与石英砂颗粒混合浆料的模具放置在压力机下，进行压力下凝固成形；步骤六：打开刹车片模具，取出铸钢与石英砂颗粒机械混合制备的刹车片，利用砂轮去除刹车片在压力下凝固过程中产生的飞边和毛刺；步骤七：将去除飞边的刹车片进行退火效应力处理，最后检验合格入库。所述的钢/石英砂制备高耐磨性刹车片的制备方法，步骤一中的铸造碳钢的熔化温度设置在1500℃~1600℃。所述的钢/石英砂制备高耐磨性刹车片的制备方法，步骤二中筛选出石英砂颗粒的直径范围在0.5mm~1.0mm。所述的钢/石英砂制备高耐磨性刹车片的制备方法，步骤二中石英砂颗粒的烘干温度设置在110℃~150℃，烘干时间20~30分钟。所述的钢/石英砂制备高耐磨性刹车片的制备方法，步骤三中的螺旋桨搅拌器外壳采用耐热钢制作，内壳和螺旋桨采用陶瓷制作。优点及效果：本专利技术具有以下优点和有益效果：采用钢液与石英砂机械混合的方式，制备体积分数高达40%石英砂的钢砂机械混合刹车片；由于采用螺旋桨搅拌方法，因此钢液与石英砂混制更均匀，减少了由于石英密度轻（2.65t/m3）而导致的石英砂在钢液中上浮，形成表层石英砂偏聚的现象。由于采用螺旋搅拌装置，中间包和石英砂料仓同时进料方法，电机驱动螺旋桨搅拌，并推进浆料，因此该方法可以实现连续生产，便于生产过程的自动化。对螺旋推进部位采用了感应加热装置，保证了螺旋桨推进过程中不发生钢液凝固，进而避免了螺旋桨无法推进的情况。在挤出钢液和石英砂混合浆料进入刹车片型腔内后，对钢液凝固过程施加外部压力，从而保证了钢液凝固不产生缩孔、疏松现象。由于原材料选择均为低成本材料（铸钢和石英砂），因此产品生产成本低，综合力学性能高，性价比突出。由于采用了铸钢和石英砂混合制备刹车片，通过加入体积分数为40%的石英砂，刹车片的整体密度将从钢的7.8t/m3降低到5.74t/m3，刹车片整体减重达26.4%，从而达到减轻汽车自重，同时提高汽车刹车片的使用寿命目标。因此该刹车片较传统的铸铁刹车片质量更轻，更符合节能环保性要求。附图说明：图1是本专利技术钢/石英砂机械混合制备汽车刹车片的装置示意图。具体实施方式：本专利技术利用钢材基体的良好抗冲击强度和良好的导热性，制备钢/砂机械混合的刹车片不仅可以有效的降低刹车片的自重，而且由于有40%的石英砂，导致其具有更高的摩擦力和更加优异的耐磨性。由于钢液与石英砂不发生化学反应，他们之间的混合构成了机械混合。同时由于钢基体材料的强度高、塑性和韧性好，而石英砂的硬度高，其莫氏硬度7级，相当于在强韧的钢基体上增加了弥散分布的高硬度的石英颗粒，从而保证了刹车片不仅具有良好的抗冲击强度，满足不同路面颠簸情况下的韧性需要，而且钢基体中的硬质点（石英砂颗粒）保证了其良好的耐磨性，同时由于石英砂加入量会使刹车片的整体重量较铸铁的轻。为了实现低成本制备高耐磨性能汽车刹车片，本专利技术采用铸钢为基体材料，低成本、高硬度的石英砂为耐磨材料，通过固/液混合方法将两种材料机械混合在一起，其中固相为细小颗粒的石英砂，液相为熔融的铸钢液体，他们通过一个陶瓷型的螺旋搅拌器进行充分搅拌，并挤出到刹车片模具中，最后在外部压力作用下进行凝固成形。固液混合的装置采用自制设备，见图1。钢/石英砂制备高耐磨性刹车片，该刹车片原料按体积分数包括：铸造碳钢50~70%，石英砂30~50%。所述的钢/石英砂制备高耐磨性刹车片，铸造碳钢可选ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570或ZG340-640。如图1所示，钢/石英砂制备高耐磨性刹车片的制备方法，该方法具体步骤如下：步骤一：将铸造碳钢进行熔化，调整成分直至满足铸造钢牌号的化学成分要求，随后将钢液放置在中间包内保温；根据选用的不同牌号，其成分限定范围也将不一样，只要达到铸钢牌号所要求的化学成分即可。步骤二：将石英砂清洗，去除里面的泥等杂质，随后进行筛选，筛选出细小的石英砂颗粒；然后石英砂颗粒进行烘干，去除石英砂颗粒中的水分，随后放置在石英砂料仓内；步骤三：在螺旋搅拌器腔外开通电磁感应加热装置，对螺旋搅拌器内进行预热，预热温度设置在400℃~600℃；图1中采用感应加热线圈进行预热，该方法受热均匀，操作简单，高效节能。步骤四：打开盛钢液的中间包和石英砂料仓，将熔融的钢液与石英砂颗粒按体积配比同时加入到螺旋搅拌器入口内；随后开动电机，利用螺旋桨的转动将钢液和石英砂颗粒机械混合，并不断推送到向前，直至出料口处；步骤五：通过电机的转动，将钢液与石英砂颗粒的混合料挤出出料口，挤入到刹车片模具中，直至填满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钢/石英砂制备高耐磨性刹车片，其特征在于：该刹车片原料按体积分数包括：铸造碳钢50~70%，石英砂30~50%。

【技术特征摘要】
1.钢/石英砂制备高耐磨性刹车片，其特征在于：该刹车片原料按体积分数包括：铸造碳钢50~70%，石英砂30~50%。2.根据权利要求1所述的钢/石英砂制备高耐磨性刹车片，其特征在于：铸造碳钢可选ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570或ZG340-640。3.钢/石英砂制备高耐磨性刹车片的制备方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：将铸造碳钢进行熔化，调整成分直至满足铸造钢牌号的化学成分要求，随后将钢液放置在中间包内保温；步骤二：将石英砂清洗，去除里面的泥等杂质，随后进行筛选，筛选出细小的石英砂颗粒；然后石英砂颗粒进行烘干，去除石英砂颗粒中的水分，随后放置在石英砂料仓内；步骤三：在螺旋搅拌器腔外开通电磁感应加热装置，对螺旋搅拌器内进行预热，预热温度设置在400~600℃；步骤四：打开盛钢液的中间包和石英砂料仓，将熔融的钢液与石英砂颗粒按体积配比同时加入到螺旋搅拌器入口内；随后开动电机，利用螺旋桨的转动将钢液和石英砂颗粒机械混合，并不断推送到向前，直至出料口处；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，董海荣，郭辉，赵德彪，张晓亮，
申请(专利权)人：潍坊科技学院，
类型：发明
国别省市：山东,37