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刹车盘车床以及材质灰铸铁的介绍

 超硬刀具之光 2022-03-10

上篇文章笔者讲到了刹车盘加工刀具的最佳选择,今天我们来讲一讲刹车盘加工的常见设备以及刹车盘的材质。点击→华菱超硬刀具专家刹车盘专项PCBN刀片知识分享进行阅读。

刹车制动盘是盘式制动器的重要零部件,它的位置是位于汽车车轮上,当今社会人们对于车辆的要求不仅仅是代步作用,更对它的舒适度有严格的要求,汽车刹车盘性能一定要稳定,既满足无抖动、无噪音又要满足较高的厚度均匀性,同时还要对刹车面的跳动度、平行度以及表面粗糙度有一定的要求。一般常见的刹车盘我们按结构划分为:单面/双面盘、轮毂盘以及高性能刹车盘。刹车盘加工毛坯件为铸铁,多是国标灰铸铁HT250材质,加工环境较为恶劣,切削量大并且粉尘多,因此加工刹车盘的机床应具备良好的润滑以及防护功能,能完成长时间大扭矩加工精度的运转,还要保持良好的刚性和精度。

在传统的刹车盘制造过程中,几乎都采用人力进行加工机床上下料,这种原始的作业方式存在劳动强度大、产量和质量难以兼顾等弊端。在“以机换人”的大环境下,越来越多的汽车配件制造企业纷纷上马机器人自动生产线,降低了人力成本,同时提高了产量和品质,提升了企业的竞争力。

下面介绍一下常见的加工刹车盘的机床生产线

立式车床生产线

立式加工生产线是2台立式车床以及1台立式加工中心组合而成的,其中1台车床为普通车床,配备了双车刀刀架,另一台立式加工中心为基础设备进行深加工,共同组成生产线。机械手为立式车床的上料设备,能够有效地将刹车盘放置在立式的车床卡盘上,并通过下料装置有效地将下料传输至回路当中,框架机械手将加工后的刹车盘送运至立式加工中心,在完成钻孔和攻丝的生产工艺后,通过框架机械手进行下料,最终完成整个装置的加工。立式车床加工生产线的优点是加工的流水方向与重力方向相同,同时夹具也较为简单,其缺点是只能通过水平方向进行机床的上下料,不能通过框架的机械手臂进行垂直方向定料,不利干加工过程中的排屑。

立式加工机床俯视图

卧式车床加工生产线

卧式机床加工生产线是目前采用较多的一种方案。它通过2台卧式机床以及一台立式的加工中心能够有效地组成刹车盘的生产线。其中卧式机床需要配置双车刀刀架,与立式加工中心共同组成一字型的排列形式。同时机床的上部空间也需要得到有效的开发和利用,配置了框架式的机械手,能够为机床进行下料,同时结合机床的卡盘位置的功能,能够实现夹紧刹车盘的工件效果。通过机械手将车削加工后的刹车盘上料定位到立式加工中心,在完成钻孔以及攻丝的工艺之后,通过机械手臂进行自助下料,卧式机床的加工优点是实际生产线建设成本较低,但是缺点是对立体空间的基本要求较高。同时加工流水方向与重力方向为垂直关系,生产线夹具设计复杂。

卧式车床生产线俯视图刹车盘材质——灰铸铁

化学成分

铸铁中碳、硅、锰是调节组织的元素,磷是控制使用的元素,硫是应限制的元素目前生产中,灰铸铁的化学成分范围一般为:wC=2.7%~3.6%,wSi=1.0%~2.5%,wMn=0.5%~1.3%,wP≤0.3%,wS≤0.15%;

灰铸铁的性能特点

一、力学性能:灰铸铁的抗拉强度、塑性、韧性和弹性模量远比相应基体的钢低石墨片的数量愈多,尺寸愈粗大,分布愈不均匀,对基体的割裂作用和应力集中现象愈严重,则铸铁的强度、塑性与韧性就愈低。由于灰铸铁的抗压强度σbc、硬度与耐磨性主要取决于基体,石墨的存在对其影响不大,故灰铸铁的抗压强度一般是其抗拉强度的3~4倍同时,珠光体基体比其它两种基体的灰铸铁具有较高的强度、硬度与耐磨性。

二、其它性能:石墨虽然会降低铸铁的抗拉强度、塑性和韧性,但也正是由于石墨的存在,使铸铁具有一系列其它优良性能。

  • 造性能良好:由于灰铸铁的碳当量接近共晶成分,故与钢相比,不仅熔点低,流动性好,而且铸铁在凝固过程中要析出比容较大的石墨,部分地补偿了基体的收缩,从而减小了灰铸铁的收缩率,所以灰铸铁能浇铸形状复杂与壁薄的铸件;

  • 摩性好:减摩性是指减少对偶件被磨损的性能灰铸铁中石墨本身具有润滑作用,而且当它从铸铁表面掉落后,所遗留下的孔隙具有吸附和储存润滑油的能力,使摩擦面上的油膜易于保持而具有良好的减摩性所以承受摩擦的机床导轨、汽缸体等零件可用灰铸铁制造;

  • 振性强:铸铁在受震动时,石墨能阻止震动的传播,起缓冲作用,并把震动能量转变为热能,灰铸铁减振能力约比钢大10倍,故常用作承受压力和震动的机床底座、机架、机床床身和箱体等零件;

  • 削加工性良好:由于石墨割裂了基体的连续性,使铸铁切削时容易断屑和排屑,且石墨对刀具具有一定润滑作用,故可使刀具磨损减少;

  • 口敏感性小:钢常因表面有缺口(如油孔、键槽、刀痕等)造成应力集中,使力学性能显著降低,故钢的缺口敏感性大灰铸铁中石墨本身已使金属基体形成了大量缺口,致使外加缺口的作用相对减弱,所以灰铸铁具有小的缺口敏感性。

由于灰铸铁具有以上一系列的优良性能,而且价廉,易于获得,故在目前工业生产中,它仍然是应用最广泛的金属材料之一。

汽车刹车盘在汽车行驶过程中占据的重要作用和自身的表面精度和形位公差,以及各种理化性能的特殊要求,导致了刹车盘的材质必须满足刹车盘的使用性能要求。恰好属于珠光体类型的灰铸铁(HT250),不仅强度、耐磨性、耐热性均较好,铸造性能优异。更重要的是作为汽车制动紧急刹车的刹车盘的减震性良好。故而,刹车盘的材质大多为灰铸铁HT250。

刹车盘在汽车行驶中起着刹车减速的作用,所以,刹车盘的灵敏与否关系重大。自然地,刹车盘的加工优劣就显得非常重要。所以,不仅要选择性能好的灰铸铁原料及制定正确的加工工艺,而且要选对车床及与之相匹配的刀具,这样才能够获得高质量,高性能的刹车盘。

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