汽车制动盘的新型铸造模型结构的制作方法
【专利摘要】一种汽车制动盘的新型铸造模型结构，由两个外模型和一砂芯复合而成，其中砂芯位于外模型当中。本实用新型提高了汽车用后制动盘的强度、韧性、耐候性能及加工性能。在铸造模型内易产生内部缩松的R角部位加设微合金环，提高铸件强度和韧性。铸件通过砂模和砂芯共同成型，浇注系统位于砂芯内部，浇注系统的陶瓷过滤片、环形进汤片、冷铁及冒口的合理设置，改善了铸件的缺陷，提高了产品品质。
【专利说明】汽车制动盘的新型铸造模型结构
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种汽车零部件，尤其是涉及一种汽车制动盘的新型铸造模型结 构。
【背景技术】
[0002] 目前，在国内外铸造行业中，自动造型生产线根据分型方式的不同一般分为两种， 即水平造型生产线和垂直造型生产线。实心结构后制动盘由于无内部型腔结构，因而一般 生产时无需砂芯，只需通过砂模成型即可。但是，在垂直造型线生产中，这种常规方法所生 产出来的铸件在刹车面与装配面连接的R角处会往往会存在内部缩松缺陷。在制动盘受力 过程中，由于该处缩松的存在，会使制动盘由于受力集中而产生断裂倾向。因而，实心系列 后制动盘在垂直造型线难以进行大批量生产，从而成为国内外铸造行业垂直造型线的一大 难题。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种汽车制动盘的新型铸造模型结构，以改善现有实心 结构后制动盘在垂直造型线上生产所产生的内部R角缩松缺陷，制动盘存在受力断裂倾 向，制动过程安全性差，生产效率低等技术问题。
[0004] 本实用新型主要是通过下述技术方案解决上述技术问题的：一种汽车制动盘的新 型铸造模型结构，由两个外模型和一砂芯复合而成，其中砂芯位于外模型当中；
[0005] 所述砂芯由两块结构相同的砂芯模型对应结合而成，所述砂芯模型左右两端设有 定位栓，砂芯模型外侧面中心区域具有圆形凸台，该圆形凸台的圆心处设有贯穿砂芯模型 的砂芯中心孔，在砂芯模型内侧、两定位栓之间的中心线上设有横截面为半圆形直浇道，直 浇道底部与砂型中心孔连通，在直浇道末端设有陶瓷过滤片；在砂芯内侧靠近铸件易产生 R角缩松的部位设冷铁凹槽，该冷铁凹槽内放置有冷铁；所述砂芯侧部还设有砂芯排气孔；
[0006] 所述外模型内型腔与所述砂芯外侧形状吻合，所述内型腔左右两端设有与定位栓 吻合的定位孔，内型腔的外缘设有横浇道、浇口杯，所述浇口杯与横浇道连通，该横浇道的 末端出口与砂芯模型内的直浇道入口对接，所述外模型内型腔外缘还设有与型腔连接的冒 口、砂芯排气管、排气管，所述排气管与冒口连接，所述砂芯排气管的管口与砂芯排气孔连 接；
[0007] 所述在砂芯模型圆形凸台和砂芯模型外侧面结合位置的R角处，套设有微合金 环。
[0008] 作为优选，所述砂芯中心孔附近设有加强筋。
[0009] 作为优选，所述微合金环的内径等于或大于圆形凸台外径，其截面积为 9mm2-81mm2〇
[0010] 本实用新型结合车用高档零部件特性，精选多种微合金元素进行合理配比，聚甲 基丙烯酸甲酯（EPMMA)树脂是无毒环保的材料，稀土金属Ce能降低铸件中Sn等低熔点物 质的危害，形成有利于提商铸件性能的商溶点物质。稀土金属La可以细化晶粒，减少S和 P在晶界的偏析，净化晶界提高铸件的冲击韧性。上述材料制成的微合金环套装在圆形凸 台的R角处，在铁水的作用下，其中的Ce、La、Nb等成分随着微合金环的消失，逐渐扩散在铸 件的R角附近，因此大大提高了制动盘R角附近的强度和韧性，并节约了合金材料。
[0011] 本实用新型方法具有工艺简单，造型方便，生产率高，产品合格率高的优点。其砂 模内增设砂芯，铸件通过砂模和砂芯共同成型；浇注系统位于砂芯内部，改善了现有浇注系 统一般位于外模的传统做法。高温铁水从浇注机浇注到砂模顶端的浇口杯后，立即进入位 于砂芯内的直浇道，直浇道内的过滤片能净化铁水，铁水通过陶瓷过滤片进入砂芯中心孔， 在360°范围内进入铸件内腔，可以一次浇铸形成两件产品，因此提高了生产效率；砂芯内 放置的冷铁靠近易产生R角的缩松部位，但又不与铸件接触，不仅能调节铁水温度场，解决 缩松缺陷，而且冷铁不与铸件接触也避免了铸件产生白口倾向，大大提高了产品的质量。该 实用新型很好的改善了现有垂直造型线工艺的不足，具有很好的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是砂型的结构示意图；
[0013] 图2是砂型的剖视图；
[0014] 图3是图2中进汤片的A向视图；
[0015] 图4是砂芯模型的结构示意图；
[0016] 图5是冷铁的结构示意图；
[0017] 图6是冷铁的剖面示意图；
[0018] 图7是微合金环的结构示意图；
[0019] 图8是砂型造型机的示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0021] 图1是砂芯造型的结构不意图，图2是砂芯的不意图，图3是后制动盘的结构不意 图，图4是冷铁的结构示意图，图5是微合金环的结构示意图，图6是砂型造型机的示意图。
[0022] 如图6所示，砂型造型机1的工作过程是将型砂12送入砂型造型机1 (现有普通 造型机均可制作，造型机生产线可大批量连续生产砂模，生产效率很高）的砂斗11内；将砂 斗11内的型砂12吹入造型室13内，通过正压板14 (PP板）与反压板15 (CP板）对型砂 12进行挤压，达到预设的压力值，使型砂12达到所希望的硬度和形状，制成砂型16 ;将砂型 16移至造型室13的前端，振动CP板使其缓慢的脱离砂型16,并向上摆平至水平位置，PP板 将砂型16推出造型室13,振动PP板以便使它脱离砂型16,然后PP板退回到造型室13的 起始位置；CP板下摆回原来的位置，关闭造型室13,以便制作下一个砂型16 ;制作好的砂型 16由铸型输送线向前输送，便于后批量续浇注作业。
[0023] 新型铸造模型结构的生产方法以及制动盘的制作方法为：
[0024] a.制备砂芯：参见图1、图2、图3、图4,砂芯201由两块结构相同的砂芯模型2对 应结合而成，砂芯模型2由砂型造型机1制备，在砂芯模型2左右两端设有定位栓21，砂芯 模型2外侧具有圆形凸台20,圆形凸台20的圆心处设有贯穿砂芯模型2的砂芯中心孔22， 在砂芯模型2内侧、两定位栓21之间的中心线上设有横截面为半圆形直浇道23,直浇道23 底部与砂型中心孔22连通，砂型中心孔22的末端设有进汤片4,该进汤片可以将内外模型 的型腔连接。
[0025] 在直浇道23末端设有陶瓷过滤片24 ;在砂芯201内侧靠近铸件易产生R角缩松 的部位设冷铁凹槽25,该冷铁凹槽25内放置有冷铁26 ;砂芯侧部还设有砂芯排气孔27,砂 芯中心孔23附近设有加强筋28 ;
[0026] b.制备外模型：使用砂型造型机1制备外模型3,该外模型3内型腔与砂芯201 外侧形状吻合，内型腔左右两端设有与定位栓21吻合的定位孔31，内型腔的外缘设有横浇 道32、浇口杯33,浇口杯33与横浇道32连通，该横浇道32的末端出口与砂芯模型2内的 直浇道23入口对接，外模型3内型腔外缘还设有与型腔连接的冒口 34、砂芯排气管35、排 气管36,排气管36与冒口 34连接，砂芯排气管35的管口与砂芯排气孔27连接；
[0027] c.准备铁水：实施例1 :将铁原料（P彡0. 1%，S彡0. 1%)投入冲天炉中，升温 至 1450°C，待原料完全液化后，加入 C3. 6%，Sil. 6%，Μη0· 5%，NiO. 2%，CrO. 2%，Μ〇0· 05%， CuO. 3%，TiO. 03%，BO. 1%，VO. 2%，ZrO. 15%，然后将铁水出炉注入浇注机保温备用；
[0028] d.模型组合：在砂芯中心孔22放置环形进汤片4,将两块外模型3对称设置在砂 芯201的左右侧，令外模型3的定位孔31与砂芯201的定位栓21套合，合并两外模型3， 于是将砂芯201夹置在当中；将微合金环5 (如图5所示）套置于砂芯模型圆形凸台20的 R角处。所述微合金环5的内径等于或大于圆形凸台20外径，其截面积为9mm 2-81mm2。
[0029] e.工件浇注：通过砂芯201内部的直浇道23向砂型内浇注铁水，待冒口 34出现 铁水后，停止浇铸，待其冷却后拆模，去除铸件上的附着物和毛刺，修整尺寸后即得高强度 后制动盘。
[0030] 微合金环的制作：将可发性聚甲基丙烯酸甲酯（EPMMA)与CeO. 1-0. 2%， LaO. 1-0. 2%，Nb 0. 01-0. 03%，TaO. 01-0. 02%(制动盘总重量的比例）混合，熔融后通过模 具制成微合金环。
[0031] 为了验证本实用新型效果，实用新型人做了一下对比试验：
[0032] 试样制备：1.试样1、2、3后制动盘：分别采用本实用新型模具制作。2.对比例 后制动盘：采用现有工艺、现有模具制作（元素成分比：C3. 8%，Si82. 2%，MnO. 9%，NiO. 2%， CrO. 2%，Μ〇0· 04%，CuO. 3%，余量为铁（P 彡 0· 1%, S 彡 0· 1%))。
[0033] 检测结果：见下表。
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[0035] 通过以上检测结果可以发现，采用本实用新型制备的后制动盘强度、硬度、耐磨性 等特性均优于现有产品，能够满足使用需求。
[0036] 最后，应当指出，以上【具体实施方式】仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本 实用新型不限于上述【具体实施方式】，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质 对以上【具体实施方式】所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的 保护范围。
【权利要求】
1. 一种汽车制动盘的新型铸造模型结构，其特征是由两个外模型和一砂芯复合而成， 其中砂芯位于外模型当中； 所述砂芯由两块结构相同的砂芯模型对应结合而成，所述砂芯模型左右两端设有定位 栓，砂芯模型外侧面中心区域具有圆形凸台，该圆形凸台的圆心处设有贯穿砂芯模型的砂 芯中心孔，在砂芯模型内侧、两定位栓之间的中心线上设有横截面为半圆形直浇道，直浇道 底部与砂型中心孔连通，在直浇道末端设有陶瓷过滤片；在砂芯内侧靠近铸件易产生R角 缩松的部位设冷铁凹槽，该冷铁凹槽内放置有冷铁；所述砂芯侧部还设有砂芯排气孔； 所述外模型内型腔与所述砂芯外侧形状吻合，所述内型腔左右两端设有与定位栓吻合 的定位孔，内型腔的外缘设有横浇道、浇口杯，所述浇口杯与横浇道连通，该横浇道的末端 出口与砂芯模型内的直浇道入口对接，所述外模型内型腔外缘还设有与型腔连接的冒口、 砂芯排气管、排气管，所述排气管与冒口连接，所述砂芯排气管的管口与砂芯排气孔连接； 所述在砂芯模型圆形凸台和砂芯模型外侧面结合位置的R角处，套设有微合金环。
2. 根据权利要求1所述的汽车制动盘的新型铸造模型结构，其特征是所述砂芯中心孔 附近设有加强筋。
【文档编号】B22C9/02GK203830665SQ201320601436
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年9月28日 优先权日:2013年9月28日
【发明者】吴文波, 韦永棵, 伍月恩 申请人:富士和机械工业（湖北）有限公司