一种喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法技术

本发明专利技术涉及一种喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法，包括：(1)熔炼；(2)喷射成形；(3)下料；(4)锻造；(5)热处理；(6)机加工。先将特定成分的铝合金熔炼，采用喷射成形的方式制备出坯料，再将坯料加工成合适的尺寸并使用油压机和模具锻造成形制动盘制动鼓锻件，最后经热处理和机加工得到制动盘制动鼓零件。本发明专利技术的有益效果为：通过本方法制备的铝合金制动盘制动鼓相比铸铁制动盘制动鼓重量减轻40‑70％、导热系数提高2‑3倍，机械强度更高耐磨性更好，符合汽车轻量化发展趋势，可有效解决高速制动状态下系统温度升高导致热衰退影响刹车效果，改善行车安全性，使用寿命可比铸造制动盘制动鼓延长2‑3倍。

【技术实现步骤摘要】
一种喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法
本专利技术属于汽车配件
，具体涉及一种制动盘制动鼓的加工工艺，特别是一种喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法。
技术介绍
汽车制动系统有盘刹和鼓刹两种形式，当前制动盘制动鼓多采用铸铁材质，以灰铸铁HT250为代表，铸造工艺生产。优异的制动盘制动鼓应具备轻质，具有足够的强度、优异的耐磨性、足够的高温性能、优异的散热性能和耐疲劳性能。由于受材质和铸造工艺的局限，铸铁制动盘制动鼓重量较重，而且位于簧下，增大了汽车油耗，影响加速性能。采用锻造铝合金制动盘制动鼓单个重量相比于铸铁制动盘制动鼓可减轻40-70％，轻量化效果显著。铸铁材质导热系数较低，只有约58W/(m·k)，在高速制动或连续制动中，短时间摩擦产生大量热，较低的热导率导致热量无法及时散发，会引发制动盘制动鼓热衰退，影响刹车效果及使用寿命。锻造铝合金导热系数达到120-180W/(m·k)，导热能力是铸铁制动盘制动鼓的2-3倍，可将刹车热量及时散发，保证了制动系统的可靠性。铸铁制动盘制动鼓要求抗拉强度不低于210MPa，硬度在187-241HB之间，喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓抗拉强度达到400-550MPa，硬度在190-230HB之间，完全可满足力学性能要求。现有专利文件，专利号为CN201310058382.9提出采用半固态铸造的方法生产高硅铝制动盘制动鼓。半固态铸造法虽优于传统铸造工艺，但半固态浆料易卷入气体，导致铸件内部存在气孔缺陷，一般无法进一步热处理强化。半固态铸造法力学性能略优于一般铸造，但远不及喷射成形锻造工艺。喷射成形锻造工艺能够突破材料成分限制，进一步提高强化元素含量，生产常规铸造和半固态铸造无法生产的高性能铝合金制动盘制动鼓。喷射成形配合锻造是一种制备高性能铝合金零部件的新工艺，尤其适合制备高强、耐磨、耐热铝合金。相对铸造工艺喷射成形工艺冷却速度快，材料晶粒细小，强化相颗粒弥散分布，无传统铸造缺陷，大大提高了材料强度，硬度，摩擦性能和疲劳性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的铸铁制动盘制动鼓重量大、导热性差等缺陷，本专利技术提供了一种喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法，通过本专利技术技术方案生产出的产品具有质量轻、导热性能优异，并且还具有较高强度、耐磨性、耐疲劳性等特点，可用于各种盘刹汽车。本专利技术所采用的技术方案为：一种喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法，包括以下步骤：步骤一，熔炼：熔炼制造铝合金制动盘制动鼓的合金液原料，合金液原料中各成分质量百分比如下：Si：15-40％；Fe:0.1-2％；Ni：0.1-2％；Cu：0.3-4.5％；Mg：0.3-2％，Al为49.5-84.2％；步骤二，喷射成形：通过喷射成形工艺设备，使用高压氮气对步骤一中得到的所述合金液原料进行喷射成形，制备直径为200-500mm坯料；步骤三，下料：使用车床去除步骤二中得到的所述坯料的表皮，使用锯床将去掉表皮后的所述喷射形成坯料锯切至所需尺寸的料块，然后将所述料块放入加热炉中加热，加热温度为300-600℃，加热时间为0.5-6小时；所述料块的尺寸根据制动盘制动鼓的实际尺寸决定。步骤四，锻造：先将油压机上的成形模具预热到200-500℃，然后再所述成形模具表面喷涂专用脱模剂，最后再将步骤三中得到的所述料块放置到所述油压机上的所述成形模具你锻造加工成锻件；步骤五，热处理：先将步骤四中得到的锻件进行固溶处理，固溶处理温度为400-600℃，固溶处理时间为0.5-5小时，所述锻件从固溶处理设备内取出后20秒内放入到淬火设备中，淬火温度为10-80℃，淬火时间为2-80秒，经淬火处理后的所述锻件再进行时效处理，时效温度为100-250℃，时效时间为6-30小时；步骤六，机加工：将步骤五中得到的先后经过固溶、淬火和时效处理后的所述锻件放到数控车床上进行机械加工，最终得到制动盘制动鼓成品。本专利技术的进一步改进，步骤二中得到的所述坯料中沉积坯硅相尺寸不大于15μm。本专利技术的进一步改进，步骤一中得到的所述合金液原料质量百分比为Si：32％；Fe:0.5％；Ni：0.2％；Cu：3.8％；Mg：1.5％，Al为62％本专利技术的进一步改进，步骤二中得到的所述坯料的直径为300mm。本专利技术的进一步改进，步骤三中得到的所述料块放入加热炉中加热，加热温度为400-600℃，加热时间为0.5-5小时。本专利技术的进一步改进，步骤四中所用的所述油压机最大压力为5000T。本专利技术的进一步改进，步骤四中使用的所述成形模具预热到350-500℃。本专利技术的进一步改进，步骤四中使用的所述专用脱模剂为水基石墨脱模剂或油性脱模剂。所述水基石墨脱模剂或所述油性脱模剂的使用利于所述锻件充型和脱模。本专利技术的进一步改进，步骤五中固溶处理温度为450-600℃，固溶处理时间为1-5小时，所述锻件从固溶处理设备内取出后15秒内放入到淬火设备中，对完成固溶处理的所述锻件进行淬火处理，淬火温度为50℃，淬火时间为60秒，经淬火处理后的所述锻件再进行时效处理，时效温度为120-200℃，时效时间为6-30小时。本专利技术的有益效果为：1、与现有技术相比，本专利技术技术方案制造的铝合金材质制动盘制动鼓，重量可比传统铸铁制动盘制动鼓减重40-70％，减轻了整车重量，油耗也随之降低，实现节能减排的目的；本专利技术制动盘制动鼓原料采取喷射成形工艺，不存在铸造缺陷，组织均匀，晶粒细小；成形采取锻造工艺，具有锻造工艺流线完整，力学性能高的特点。2、喷射成形与锻造工艺使所述制动盘制动鼓具有更高的强度、硬度、耐磨性和抗疲劳性能，满足制动盘制动鼓部件使用要求。所述制动盘制动鼓的铝合金材质导热系数是传统铸铁材质的2-3倍，将改善铸铁制动盘制动鼓在高速制动或连续制动中散热不佳导致的热衰退，提高刹车制动可靠性和行车安全性。3、本专利技术的铝合金制动盘制动鼓采用喷射成形锻造工艺，不但可以完全消除传统铸造和半固态铸造中存在的冶金缺陷，还可以突破材料成分的限制，进一步提高强化元素含量。4、采用本专利技术生产的铝合金制动盘制动鼓具有轻质、散热快、机械性能高，耐磨损、抗疲劳、寿命长的特性，可用于各种盘刹汽车。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法的一种实施例生产产品的金相图；图2是本专利技术喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法的另一种实施例生产产品的金相图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。实施例1：如图1所示，一种喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法，包括以下步骤：步骤一，熔炼：熔炼制造铝合金制动盘制动鼓的合金液原料，合金液原料采用以Al为基体的合金进行熔炼，其中除Al以外还含有以下合金元素，均以质量百分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，熔炼：熔炼制造铝合金制动盘制动鼓的合金液原料，合金液原料中各成分质量百分比如下：Si：15‑40％；Fe:0.1‑2％；Ni：0.1‑2％；Cu：0.3‑4.5％；Mg：0.3‑2％，Al为49.5‑84.2％；步骤二，喷射成形：通过喷射成形工艺设备，使用高压氮气对步骤一中得到的所述合金液原料进行喷射成形，制备直径为200‑500mm的坯料；步骤三，下料：使用车床去除步骤二中得到的所述坯料的表皮，使用锯床将去掉表皮后的所述坯料锯切至所需尺寸的料块，然后将所述料块放入加热炉中加热，加热温度为300‑600℃，加热时间为0.5‑6小时；步骤四，锻造：先将油压机上的成形模具预热到200‑500℃，然后在所述成形模具表面喷涂专用脱模剂，最后再将步骤三中得到的所述料块放置到所述油压机上的所述成形模具内锻造加工成锻件；步骤五，热处理：先将步骤四中得到的所述锻件进行固溶处理，固溶处理温度为400‑600℃，固溶处理时间为0.5‑5小时，所述锻件从固溶处理设备内取出后20秒内放入到淬火设备中，对完成固溶处理的所述锻件进行淬火处理，淬火温度为10‑80℃，淬火时间为2‑80秒，经淬火处理后的所述锻件再进行时效处理，时效温度为100‑250℃，时效时间为6‑30小时；步骤六，机加工：将步骤五中得到的先后经过固溶、淬火和时效处理后的所述锻件放到数控车床上进行机械加工，最终得到制动盘制动鼓成品。...

【技术特征摘要】
1.一种喷射成形锻造铝合金制动盘制动鼓的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，熔炼：熔炼制造铝合金制动盘制动鼓的合金液原料，合金液原料中各成分质量百分比如下：Si：15-40％；Fe:0.1-2％；Ni：0.1-2％；Cu：0.3-4.5％；Mg：0.3-2％，Al为49.5-84.2％；步骤二，喷射成形：通过喷射成形工艺设备，使用高压氮气对步骤一中得到的所述合金液原料进行喷射成形，制备直径为200-500mm的坯料；步骤三，下料：使用车床去除步骤二中得到的所述坯料的表皮，使用锯床将去掉表皮后的所述坯料锯切至所需尺寸的料块，然后将所述料块放入加热炉中加热，加热温度为300-600℃，加热时间为0.5-6小时；步骤四，锻造：先将油压机上的成形模具预热到200-500℃，然后在所述成形模具表面喷涂专用脱模剂，最后再将步骤三中得到的所述料块放置到所述油压机上的所述成形模具内锻造加工成锻件；步骤五，热处理：先将步骤四中得到的所述锻件进行固溶处理，固溶处理温度为400-600℃，固溶处理时间为0.5-5小时，所述锻件从固溶处理设备内取出后20秒内放入到淬火设备中，对完成固溶处理的所述锻件进行淬火处理，淬火温度为10-80℃，淬火时间为2-80秒，经淬火处理后的所述锻件再进行时效处理，时效温度为100-250℃，时效时间为6-30小时；步骤六，机加工：将步骤五中得到的先后经过固溶、淬火和时效处理后的所述锻件放到数控车床上进行机械加工，最终得到制动盘制动鼓成品。2.根据权利要求1所述的喷射成形锻造铝合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珮豪，
申请(专利权)人：天津百恩威新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12