一种双金属复合制动鼓及其制造方法与流程

本发明属于制动鼓制造领域，尤其涉及一种双金属复合制动鼓及其制造方法。

背景技术：

目前，双金属复合制动鼓的三包形式大部分失效为龟裂，其次为开裂、掉底；另，目前双金属复合制动鼓的外壳强度弱、抗变形能力差，且外壳与内衬之间没有周向限位结构，内衬容易发生周向窜动，安全性差。

鉴于此，亟需对现有技术进行改进，研发制造出一种坚固耐用、安全性高且可有效减少龟裂纹产生及延伸的双金属复合制动鼓。

技术实现要素：

旨在克服上述现有技术中存在的不足，本发明解决的第一个技术问题是，提供一种坚固耐用、安全性高且可有效减少龟裂纹产生及延伸的双金属复合制动鼓。

作为同一个技术构思，本发明解决的第二个技术问题是，提供了一种双金属复合制动鼓制作方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案是：一种双金属复合制动鼓，包括不可拆分连接的外壳和铸铁内衬，所述外壳上形成有第一波浪形结构，所述铸铁内衬的外壁面形成有与所述第一波浪形结构相适配的第二波浪形结构；所述外壳的内壁面上形成有多个周向间隔排布且轴向延伸的凸筋，所述铸铁内衬的外壁面上还形成有与多个与所述凸筋相适配的凹槽。

进一步，所述凸筋的横截面呈圆弧形结构、方形结构或菱形结构，所述凸筋与所述外壳的连接处设置有过渡圆弧。

进一步，多个所述凸筋周向等间隔排布。

进一步，所述外壳上形成有多个沿轴向交错排布的环形凸起部和环形凹陷部，所述环形凸起部和所述环形凹陷起配合形成所述第一波浪形结构；

所述第一波浪形结构包括外波浪形壁面和与所述外波浪形壁面相对应的内波浪形壁面，所述第二波浪形结构与所述内波浪形壁面相适配。

进一步，所述外壳由钢材质制成。

进一步，所述外壳由铝合金材质制成。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的第一种技术方案是：一种双金属复合制动鼓制造方法，用于制造所述外壳由钢材质制成的所述双金属复合制动鼓，所述双金属复合制动鼓制造方法包括：

s1、制作用于形成所述外壳的内壁面的第一砂芯、用于形成所述外壳的外壁面的第二砂芯和第三砂芯；所述第一砂芯包括砂芯本体和分别连接于所述砂芯本体两端的芯头，所述砂芯本体上设置有用于形成所述凸筋的凹槽结构，所述第二砂芯、所述第三砂芯的内壁以及所述砂芯本体的外壁分别设置有用于相互配合以形成所述第一波浪形结构的波浪成型结构；

s2、将所述第一砂芯、所述第二砂芯和所述第三砂芯组装为一体，随后放置到砂箱中，压上压盖；

s3、进行钢水浇注，钢水流进所述第一砂芯与所述第二砂芯、所述第三砂芯之间的空隙，形成外壳毛坯；

s4、随后将所述外壳毛坯置于卧式离心铸造机中，并在一定的温度下离心浇铸熔化好的铁水，冷却后即形成复合钢和铸铁两种金属材质的双金属复合制动鼓毛坯；

s5、对所述双金属复合制动鼓毛坯进行机加工，形成所述双金属复合制动鼓。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的第二种技术方案是：一种双金属复合制动鼓制造方法，用于制造所述外壳由钢材质制成的所述双金属复合制动鼓，所述双金属复合制动鼓制造方法包括：

s1、将原材料钢板冲压成第一圆饼，对所述第一圆饼进行冲压形成带中心定位孔的第二圆饼；

s2、将所述第二圆饼放置到旋压模具的顶部，并利用顶盖进行压合定位，所述第二圆饼被压合定位的部位用于形成安装平面；利用旋压设备的旋轮对第二圆饼未被压合定位的部位进行旋压,基于所述旋压模具上的凹槽结构形成带所述凸筋的第一钢壳；

s3、利用滚压成型设备对所述第一钢壳进行滚压成型并做收口处理以形成带所述第一波浪形结构的第二钢壳；

s4、随后将所述第二钢壳置于卧式离心铸造机中，并在一定的温度下浇铸熔化好的铁水，冷却后即形成复合钢和铸铁两种金属材质的双金属复合制动鼓毛坯；

s5、对所述双金属复合制动鼓毛坯进行机加工，形成所述双金属复合制动鼓。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的第三种技术方案是：一种双金属复合制动鼓制造方法，用于制造所述外壳由钢材质制成的所述双金属复合制动鼓，所述双金属复合制动鼓制造方法包括：

s1、对原材料钢管或由原材料矩形钢板焊接形成的圆管进行热压以形成第一圆管,其中，所述第一圆管包括直管部和锥形管部；

s2、对所述第一圆管进行热压以形成第二圆管，其中，所述第二圆管包括直管部和带中心定位孔的平面安装部；

s3、将所述第二圆管放置到旋压模具h的顶部，并利用顶盖对所述平面安装部进行压合定位；利用旋压设备的旋轮对所述第二圆管未被压合定位的部位进行旋压,基于所述旋压模具h上的凹槽结构形成带所述凸筋的第一钢壳；

s3、利用滚压成型设备对所述第一钢壳进行滚压成型并做收口处理以形成带所述第一波浪形结构的第二钢壳；

s4、随后将所述第二钢壳置于卧式离心铸造机中，并在一定的温度下离心浇铸熔化好的铁水，冷却后即形成复合钢和铸铁两种金属材质的双金属复合制动鼓毛坯；

s5、对所述双金属复合制动鼓毛坯进行机加工，形成所述双金属复合制动鼓。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的第四种技术方案是，一种双金属复合制动鼓制造方法，用于制造所述外壳由铝合金材质制成的所述双金属复合制动鼓，所述双金属复合制动鼓制造方法包括：

s1、利用模具和型砂在砂箱中制作出砂型，将预先制作的用于形成所述铸铁内衬的外壁面的砂芯放到所述砂型中，合箱后进行铁水浇注；铁水流进所述砂芯与所述型砂之间的空隙，形成铸铁内衬毛坯；其中，所述砂芯的内壁设置有用于形成所述第二波浪形结构的波浪成型结构和用于形成所述凹槽的凸起结构；

s2、对所述铸铁内衬毛坯的外壁面和内壁面进行机加工形成所述铸铁内衬；

s3、将所述铸铁内衬放置到安装座上，利用压铸法进行铝合金水浇注，冷却后即形成复合铝合金和铸铁两种金属材质的双金属复合制动鼓毛坯，对所述双金属复合制动鼓毛坯进行t6热处理。

s4、对经过所述t6热处理后的所述双金属复合制动鼓毛坯进行机加工，形成所述双金属复合制动鼓。

由于采用了上述技术方案，取得的有益效果如下：

本发明双金属复合制动鼓及其制造方法，其中双金属复合制动鼓包括不可拆分连接的外壳和铸铁内衬，外壳上形成有第一波浪形结构，铸铁内衬的外壁面形成有与所述第一波浪形结构相适配的第二波浪形结构；外壳的内壁面上形成有多个周向间隔排布且轴向延伸的凸筋，铸铁内衬的外壁面上还形成有与多个与凸筋相适配的凹槽。多个凹槽将铸铁内衬的外壁面分成多个部分，增加了用于散热的外表面积，也可对制动鼓制动面龟裂纹的生长起到阻挡作用，减少制动鼓制动面龟裂纹的产生及延伸；凸筋与第一波浪形结构形成网络结构，可以增加外壳的强度、提高抗变形能力；且凸筋和凹槽配合形成了用于防止铸铁内衬周向窜动的周向限位结构，确保了外壳和铸铁内衬结合的牢固性，进而提高了安全性。双金属复合制动鼓制造方法用于制造上述双金属复合制动鼓。

附图说明

图1是本发明双金属复合制动鼓的结构示意图；

图2是图1的的结构分解示意图；

图3是图2中a处结构的放大示意图；

图4是图2中b处结构的放大示意图；

图5是图1的剖视图；

图6是本发明双金属复合制动鼓制造方法第一种实施例的步骤示意图；

图7是本发明双金属复合制动鼓制造方法第二种实施例的步骤示意图；

图8是图7中旋压模具的结构示意图；

图9是图7中第一钢壳的剖视图；

图10是本发明双金属复合制动鼓制造方法第三种实施例的部分步骤示意图；

图11是本发明双金属复合制动鼓制造方法第四种实施例的步骤示意；

图中，1-外壳，11-本体，111-第一波浪形结构，112-凸筋，12-法兰安装端部，121-中心定位孔，122-安装孔，13-收口部，2-铸铁内衬，21-第二波浪形结构，22-凹槽，23-制动面，3-第一砂芯，31-砂芯本体，32-芯头，4-第二砂芯，5-第三砂芯，6-浇道，7-铁水包，8-旋轮，91-砂芯，92-型砂，93-安装座，94-外压模，95-内压模，96-型腔；

a-第一圆饼，b-第二圆饼，c-钢管，d-圆管，e-第一圆管，e1-直管部，e2-锥形管部，f-第二圆管，f1-直管部，f2-平面安装部，g-中心定位孔，h-旋压模具，h1-凹槽结构，k-第一钢壳，m-第二钢壳，o-内波浪壁面，p-外波浪壁面，x-外壳毛坯，y1-双金属复合制动鼓毛坯，y2-双金属复合制动鼓毛坯，y3-双金属复合制动鼓毛坯。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

本实施例公开了一种双金属复合制动鼓。

由图1至图5共同所示，双金属复合制动鼓包括不可拆分连接的外壳1和铸铁内衬2(由蠕墨铸铁或灰铁材质制成)，外壳包括本体11(筒形结构)和设置于本体11一端的法兰安装端部12和设置于另一端的收口部13，法兰安装端部12上设置有中心定位孔121和以中心定位孔121的圆心为中心呈周向阵列分布的多个安装孔122。外壳1的本体11上形成有第一波浪形结构111(由砂型铸造形成、滚压成型形成或压铸成型形成)，铸铁内衬2的外壁面形成有与第一波浪形结构111相适配的第二波浪形结构21，铸铁内衬2的内壁面为制动面23(平面)；具体为：第一波浪形结构111由形成有多个沿轴向交错排布的环形凸起部和环形凹陷部相互配合形成；第一波浪形结构111包括外波浪形壁面p和与外波浪形壁面p相对应的内波浪形壁面o，即外波浪形壁面p的凹限处对应内波浪形壁面o的凸起处；第二波浪形结构21与内波浪形壁面o相适配。

除此之外，外壳1的本体11的内壁面上形成有多个周向间隔排布且轴向延伸的凸筋112，凸筋112的横截面呈圆弧形，高度3mm，宽度为6mm，且凸筋112与外壳1的连接处设置过渡圆弧。铸铁内衬2的外壁面上还形成有与多个与凸筋112相适配的凹槽22。另，铸铁内衬2的最薄点(邻近外壳11的安装法兰安装端部12的一端)单边厚度为4-5mm，设计磨损极限单边值为3mm，可完全能够满足正常磨损的使用寿命。

本实施例中，凸筋112周向等间隔排布有10个。外壳1可由钢材质制成，也可由铝合金材质制成。需要说明的是，凸筋112的横截面可以是方形、菱形或者其它形状，数量也可以是除10个以外的的多个。

实施例二：

本实施例公开了一种用于制造外壳1由钢材质制成的双金属复合制动鼓的双金属复合制动鼓制造方法。

由图6(1)～图6(4)所示，本实施例的双金属复合制动鼓制造方法包括：

s1、制作用于形成外壳1的内壁面(包含内波浪形壁面o)的第一砂芯3、用于形成外壳1的外壁面(包含外波浪形壁面p)的第二砂芯4和第三砂芯5；第一砂芯3包括砂芯本体31和分别连接于砂芯本体31两端的芯头31，砂芯本体31上设置有用于形成凸筋112的凹槽结构(需确保凸筋112与外壳1的连接处圆弧过渡，便于拔模)，第二砂芯4、第三砂芯5的内壁以及砂芯本体31的外壁分别设置有用于相互配合以形成第一波浪形结构111的波浪成型结构。

s2、将第一砂芯3、第二砂芯4和第三砂芯5组装为一体，随后放置到砂箱中，压上盖板。

s3、(通过浇道6)进行钢水浇注，钢水流进第一砂芯3与第二砂芯4、第三砂芯5之间的空隙，形成外壳毛坯x。

s4、随后将外壳毛坯x置于卧式离心铸造机中(外壳毛坯x进行旋转动作)并在一定的温度下离心浇铸熔化好的铁水(机械手抓取铁水包7将1500℃～1700℃的铁水浇注到外壳毛坯x的内壁面)，即形成复合钢和铸铁两种金属材质的双金属复合制动鼓毛坯y1。

s5、对双金属复合制动鼓毛坯y1进行机加工(端面加工，中心定位孔g扩孔处理获得中心定位孔121，安装孔122加工，制动面23加工)，形成实施例一中公开的双金属复合制动鼓。

实施例三：

本实施例公开了一种原理不同于实施例二的用于制造外壳1由钢材质制成的双金属复合制动鼓的双金属复合制动鼓制造方法。

由图7(1)～图7(6)、图8和图9共同所示，本实施例的双金属复合制动鼓制造方法包括：

s1、将原材料钢板冲压成第一圆饼a，对第一圆饼a进行冲压形成带中心定位孔g的第二圆饼b。

s2、将第二圆饼b放置到旋压模具h的顶部，并利用顶盖进行压合定位，第二圆饼b被压合定位的部位用于形成安装平面(与法兰安装端部12对应)；利用旋压设备的旋轮8对第二圆饼b未被压合定位的部位进行旋压,基于旋压模具h上的凹槽结构h1形成带凸筋112的第一钢壳k。

s3、利用滚压成型设备对第一钢壳k进行滚压成型并做收口处理以形成带第一波浪形结构111的第二钢壳m；(滚压成型设备包括至少两对滚轮，一对用于滚压形成第一波浪形结构111，另一对用于滚压形成收口部13)。

s4、随后将第二钢壳m置于卧式离心铸造机中(第二钢壳m进行旋转动作)，并在一定的温度下离心浇铸熔化好的铁水(机械手抓取铁水包7将1500℃～1700℃的铁水浇注到第二钢壳m的内壁面)，冷却后即形成复合钢和铸铁两种金属材质的双金属复合制动鼓毛坯y2。

s5、对双金属复合制动鼓毛坯y2进行机加工(端面加工，中心定位孔g扩孔处理获得中心定位孔121，安装孔122加工，制动面23加工)，形成实施例一中公开的双金属复合制动鼓。

实施例四：

本实施例也公开了一种用于制造外壳1由钢材质制成的双金属复合制动鼓的双金属复合制动鼓制造方法，其原理与实施例三相似，但由于原材料选择不同，制造步骤略不同。

由图10(1)～图10(3)和图7(3)～图7(6)共同所示，本实施例的双金属复合制动鼓制造方法包括：

s1、对原材料钢管c或由原材料矩形钢板焊接形成的圆管d进行热压以形成第一圆管e,其中，第一圆管e包括直管部e1和锥形管部e2。

s2、对第一圆管e进行热压以形成第二圆管f，其中，第二圆管f包括直管部f1和带中心定位孔g的平面安装部f2。下面步骤与实施例三中步骤相同。

s3、将第二圆管f放置到旋压模具h的顶部，并利用顶盖对平面安装部g2进行压合定位；利用旋压设备的旋轮8对第二圆管f未被压合定位的部位进行旋压,基于旋压模具h上的凹槽结构h1形成带凸筋112的第一钢壳k。

s3、利用滚压成型设备对第一钢壳k进行滚压成型并做收口处理以形成带第一波浪形结构111的第二钢壳m。

s4、随后将第二钢壳m置于卧式离心铸造机中，并在一定的温度下离心浇铸熔化好的铁水，冷却后即形成复合钢和铸铁两种金属材质的双金属复合制动鼓毛坯y2。

s5、对双金属复合制动鼓毛坯y2进行机加工，形成实施例一所公开的双金属复合制动鼓。

实施例五：

本实施例公开了一种用于制造外壳1由铝合金材质制成的双金属复合制动鼓的双金属复合制动鼓制造方法，由于铝合金的熔点较低，上述三种制造方法不适用于复合铝合金和铸铁两种金属材质的双金属复合制动鼓的制造。

由图11(1)～图11(5)所示，本实施例的双金属复合制动鼓制造方法包括：

s1、利用模具和型砂92在砂箱中制作出砂型，将预先制作的用于形成铸铁内衬2的外壁面的砂芯91放到砂型中，合箱后进行铁水浇注；铁水流进砂芯91与型砂92之间的空隙，形成铸铁内衬毛坯；其中，砂芯91的内壁设置有用于形成第二波浪形结构21的波浪成型结构和用于形成凹槽22的凸起结构。

s2、对铸铁内衬毛坯的外壁面和内壁面进行机加工形成铸铁内衬2；其中，外壁面的机加工是为了更容易与铝合金结合。

s3、将铸铁内衬2放置到安装座93上，利用压铸法进行铝合金水浇注(在型腔96内的铝合金水凝固的过程中，利用外压模94、内压模95向静止的安装座93方向运动，对铝合金水进行加压)，冷却后即形成复合铝合金和铸铁两种金属材质的双金属复合制动鼓毛坯y3，对双金属复合制动鼓毛坯y3进行t6热处理。

s4、对经过t6热处理后的双金属复合制动鼓毛坯y3进行机加工(端面加工，中心定位孔121的加工，安装孔122加工)，形成实施例一公开的双金属复合制动鼓。

通过上述制造方法制造出的双金属复合制动鼓，其中多个凹槽22将铸铁内衬2的外壁面分成多个部分，增加了用于散热的外表面积，也可对制动鼓制动面23龟裂纹的生长起到阻挡作用，减少制动鼓制动面23龟裂纹的产生及延伸；凸筋112与第一波浪形结构111形成网络结构，可以增加外壳1的强度、提高抗变形能力；且凸筋112和凹槽22配合形成了用于防止铸铁内衬2周向窜动的周向限位结构，确保了外壳1和铸铁内衬2结合的牢固性，进而提高了安全性。

综上，本发明的双金属复合制动鼓是一种坚固耐用、安全性高且可有效减少龟裂纹产生及延伸的双金属复合制动鼓。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。