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高性能汽车制动鼓的研制与开发刘晓艳
【摘要】： 针对汽车重载、提速、载荷不平衡及频繁制动所带来的汽车制动鼓使用寿命和安全性大幅下降的严重实际情况,结合现代分析测试手段找出制动鼓铸件在新服役条件下产生缺陷的原因,通过对制动鼓的材料成份、组织性能、熔炼工艺和铸造工艺等进行优化设计和选定,使研制后的制动鼓综合性能和使用寿命显著提高。结论如下: (1)在成分设计思想上,我们首先选择高碳合金,这种选择大胆地突破了以前制动鼓材料设计的禁区。高碳选择是基于如下考虑:抗热疲劳性主要与石墨片数量有关,石墨的含量主要取决于碳含量,因此选择高碳(C≥3.4%)作为制动鼓材质成分应该首先确定。对于石墨的增加会降低铸件强度,可以添加不损害热疲劳性的合金元素以提高铸件的强度与硬度。具体合金成分选为:3.4～3.6C%,1.7～1.9Si%,0.7～0.9Mn%,0.2～0.4Cr%,0.2～0.4Cu%,0.1～0.2Mo%。 (2)根据根据制动鼓典型失效形式与使用条件,我们采用珠光体基体、A型石墨组织,其中组织中珠光体量＞95%,石墨形态为A型,长度3～6级。这种设计基于如下考虑:首先珠光体组织可以获得适度硬度与强度,制动鼓材质过软(铁素体组织),不耐磨;过硬(贝氏体或马氏体组织),则会出现制动异响和加工性差问题。其次,A型石墨组织有利于提高合金的抗热疲劳性。 (3)工艺设计采用先进的熔炼和铸造设备以及恰当的处理工艺来实现组织设计和成分设计的目的。 (4)高性能汽车制动鼓的铸件力学性能为:强度240—280MPa,布氏硬度HB 190—210。 系统的试验结果表明,新型制动鼓材料实现了合金设计的预期目标,具有良好的综合性能。新材质制动鼓装车经几年使用表明,使用寿命达6万公里以上。具有明显的经济和社会效益。
【关键词】：制动鼓 高C微合金铸铁 抗热疲劳性
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U463.5
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2009.041873
【目录】： 摘要5-6Abstract6-7致谢7-12第一章 绪论12-241.1 课题背景12-131.2 汽车制动鼓工作原理及工作条件13-161.2.1 鼓式制动器的工作原理及受力分析13-151.2.2 制动鼓工作原理151.2.3 制动鼓工作条件15-161.3 国内外汽车制动鼓材料的研制与发展现状16-201.3.1 国内、外汽车制动鼓材料的发展概况16-181.3.2 目前我国制动鼓研制存在的问题18-201.4 高性能制动鼓材质研制的主攻方向及技术难点201.5 本文研究的主要内容和意义20-241.5.1 主要内容20-221.5.2 本课题研究的意义22-24第二章 高性能汽车制动鼓的成分设计24-382.1 高性能汽车制动鼓设计思路及方案242.2 制动鼓失效机理分析24-292.2.1 制动鼓失效宏观分析24-252.2.2 制动鼓失效微观分析25-282.2.3 抑制制动鼓裂纹产生的措施28-292.3 高性能汽车制动鼓材料的性能和组织要求29-312.3.1 高性能制动鼓材料的目标性能29-302.3.2 制动鼓材料的目标组织302.3.3 影响铸铁制动鼓组织与性能的主要因素30-312.5 高性能制动鼓化学成分设计的思路31-362.5.1 从制动鼓的摩擦磨损性考虑设定材质成分31-322.5.2 从制动鼓的抗热疲劳性考虑设定材质成分32-362.6 高性能制动鼓技术方案的设定36-382.6.1 技术方案的提出362.6.2 技术方案的设定36-382.6.2.1 选定高碳作为基础成分372.6.2.2 采用珠光体基体、A型石墨组织372.6.2.3 采取孕育处理等技术手段37-38第三章 材质的试验研究(两种典型铸件)38-543.1 试验原理及基本试验方法38-423.1.1 试验原理383.1.2 试验条件38-393.1.2.1 生产设备及实检装置简介383.1.2.2 试验用原材料38-393.1.3 试验方法39-423.1.3.1 试样制备39-403.1.3.2 金相组织观察及力学性能的检测40-423.2 试验结果及制动鼓成分优化设计分析42-543.2.1 对在新服役条件下JAC失效旧件的试验与分析42-463.2.1.1 宏观检查42-433.2.1.2 化学成分433.2.1.3 金相组织及硬度试验43-453.2.1.4 分析结果45-463.2.2 初步确定新材质制动鼓的化学成分46-473.2.2.1 德国大众汽车制动鼓的化学成分463.2.2.2 桑车制动鼓的化学成分463.2.2.3 南韩汽车制动鼓的化学成分46-473.2.3 化学成分的确定47-543.2.3.1 添加Cu和Cr47-503.2.3.2 在Cr-Cu中添加钼(Mo)50-533.2.3.3 小结53-54第四章 生产实验54-604.1 高性能汽车制动鼓铸造生产工艺54-554.2 砂处理工艺554.3 造型工艺55-564.4 熔炼、浇注工艺56-574.5 孕育处理574.6 铁水过滤574.7 正式投入生产的高性能汽车制动鼓铸件的组织与性能57-584.8 几点建议58-60第五章 高性能制动鼓研制的社会和经济效益分析60-61一、社会和经济效益60-61第六章 结论61-62参考文献62-65硕士期间发表的学术论文65 |
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发表于 2009-9-9 10:26:29
发表于 2009-9-20 13:55:26
