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重型卡车桥制动盘裂纹失效及材料与铸造工艺分

  重型卡车桥制动盘裂纹失效现象

           裂纹失效是制动盘失效的主要形式之一,自2009年来,重型卡车桥制动盘在市场上出现多起裂纹失效现象。裂纹形式与《汽车用制动盘(征求意见稿)》中指出的H种裂纹一致,即网状裂纹、纵向裂纹和贯穿性裂纹。其扩展形式一般是先由微观裂纹发展到网状裂纹,再由网状裂纹发展到孰向裂纹,进一步会由纵向裂纹发展到贯穿性裂纹,若制动盘继续使用,严重的破裂成多块,造成制动失灵的事故。为保证制动盘正常工作,避免因制动盘发生裂纹失效而引起制动失效的交通事故,《汽车用制动盘(征求意见稿)》对由裂纹引起的制动盘失效做了相应规定。这为我们进行制动盘断裂失效分析提供了法规依据。

       重型卡车桥制动盘材料化学成分及力学性能分析
       1、重型卡车桥制动盘材料化学成分及其检测
材料的化学成分^^及金相组织是影响制动盘的安全性能W及使用性能的重要因素。有很多方法可W检测材料的化学成分,依照目前国内制动盘的主要生产厂家普遍使用的检测方法,还要降低标准实施后制动盘的生产厂家和检测单位投资到检测设备上的成本,并且在确保检测结果一致性的条件下,依照不同的化学成分,国家标准《灰铸铁件GB/T9439-2010》分别规定了一种或多种检验方法。经检验,某重型卡车桥制动盘的HT250材料的化学成分W及金相组织都符合标准,检验合格。
       2、重型卡车桥制动盘材料力学性能及其检测重型卡车桥制动盘是由灰铸铁铸造生产的,产品的力学特性主要通过抗拉强度来体现,国家标准《灰铸铁件GB/T9439-2010》中规定了H种测铸铁抗拉强度的方法:
       1)由拉伸试验直接测得。直接取在铸件上的一部分或由随铸件一起铸造的单铸试件加工而成,应用乃能材料试验机对其进行拉伸试验,直接得到铸铁件的抗拉强度;
       2)应用灰铸铁硬度与抗拉强度之间的关系进行间接测试。由于灰铸铁硬度与抗拉强度、弹性模量之间存在相互联系,其中一个指标的改变同时会带来其他指标的改变,因此可W应用这种关系进行间接测试,通过检测试件的硬度来获得试件的抗拉强度。
       3)应用模压强度与抗拉强度之间的关系进行间接测试。模压强度试验是一种检测灰铸铁本体强度的方法,模压试件尺寸通常为6*20*32mm,在模压装置上通过上、下压刀加载而截断模压试件,換压力与断面面积的比值即为模压强度,模压强度与抗拉强度有很好的线性关系,因此可W应用模压强度来获得试件的抗拉强度。
由于制动盘属于薄壁件,抗拉强度试样制备较困难,因而难W采用由拉伸试验的方法直接测得抗拉强度,另外由制动盘本体制作模足试件也存在困难,因此本文采用应用灰铸铁硬度与抗拉强度之间的关系进行间接测试的方法来检测制动盘的抗拉强度。
       国家标准《灰铸铁件GB/T9439-2010》中给出了灰铸铁硬度与抗拉强度之国家标准《灰铸铁件9439-2010》中指出,相对硬度畑主要受原材料、烙化工艺和冶金方法的影响,对铸造企业而言,这些影响因素几乎可W保持常数而不随铸件的形状、尺寸等改变。因此可用同一企业铸造的同一牌号铸铁试棒加工成拉伸试件,通过拉伸试验得到试件的抗拉强度,同时,由硬度试验测得其布氏硬度,然后由式求出相对硬度RH,将该相对硬度RH作为常数,即可通过式由布氏硬度得到制动盘的抗拉强度。铸铁的布氏硬度和抗拉强度么间的关系。本文采用W上方法测试用HT250铸造的制动盘的抗拉强度,具体步骤如下:1)确定相对硬度RH;2)用同一企业铸造的同一牌号铸件加工成拉伸试件,按照《灰铸铁件》
       3、重型卡车桥制动盘铸造工艺分析
       重型卡车桥制动盘具有特殊的结构特点:制动盘外径尺寸大,但是制动盘盘片和脖颈处的壁厚比较薄,两盘片之间有均匀分布的片状凸起或柱状凸起连接起来。因此,制动盘属于一种薄壁类的铸件,而且内部结构较为复杂。铸造金相组织要求均匀,制动盘刹车表面的断面敏感性小(特别是刹车表面的硬度差小)。根据重型卡车桥制动盘的上述特点,如果采用一般的砂型铸造王艺会导致铸件极易出现缩松、气孔、砂眼等铸造缺陷,而且会出现金相组织不均匀的问题。因此重型卡车桥制动盘采用金属型覆膜砂的铸造工艺,该工艺能够提高铸造金属型的使用寿命,适应复杂的结构特点,保证铸件致密无缺陷,铸造成品率高。而且使用覆膜砂工艺能够实现造型的自动化生产,提高生产效率。

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