一种钢制制动鼓的制造方法与流程

本发明涉及制动系统生产技术领域，尤其涉及一种钢制制动鼓的制造方法。

背景技术：

制动鼓，又称为鼓式制动器，是重型载重汽车制动器中常见的一种，用于使行驶中的汽车减速或者停车。

现有的用于制作制动鼓的材料，一般包括铸铁或者双金属这两大类。其中，铸铁制动鼓的抗热疲劳性较差，使用过程中常常出现内壁由纵向微裂发展为龟裂，以致最后制动鼓开裂的现象；双金属制动鼓虽然能够部分解决铸铁制动鼓的问题，但是双金属的外壳虽然是由钢组成不会开裂，但浇注在内壁上的仍然是铸铁，在实际工况中遇水内壁仍会产生龟裂，不安全，可靠性较差。

为了改进上述的铸铁制动鼓和双金属制动鼓的缺陷，本申请的申请人已经申请了申请号为2016101352098、专利名称为“一种低碳合金钢制动鼓的加工工艺”的中国专利，全部采用合金钢作为材料，并依次包括下料、预弯、卷板、焊接、折弯、墩平、整形、车加工和钻孔步骤，得到钢制制动鼓，该工艺中，加工设备成本方面，采用油压机，成本远低于离心铸造或者双金属制造工艺，该工艺的材料的利用率提高30%以上，远优于传统制造方法，加工出来的产品不会在实际工况中产生任何裂纹，保证安全性，该工艺制造成本大幅降低，比铸铁制动鼓的制备成本降低30%以上，比双金属制动鼓的制造成本更是降低50%以上。

虽然该工艺提高了制动鼓的品质，降低了生产成本，但是，在申请人实际生产过程中总结发现，其仍然存在以下问题：

一、工艺工序过多，其采用拼接的方式，大步骤就包括了九步，而大步骤中还包含若干小步，比如光是车工序就会有六步之多，生产效率仍然较低，生产成本仍然有降低的空间；

二、由于采用了焊接工序，而焊接过程中焊接不能100%保证没有任何焊接缺陷，例如天气潮湿与否容易导致焊剂受潮从而使得焊接处会产生内部气孔的缺陷，从而影响质量；又例如焊接过程中由于焊接角度的不适当，容易导致在焊接环缝时出现掉渣不干净从而导致的夹渣的缺陷；再例如在焊接过程中由于外网电压的波动，会直接导致焊丝融化不好或者过渡融化从而影响焊接质量；上述问题在实验阶段由于是单件小批均能在一定程度上进行控制，一旦进入大规模生产过程中，由于毛坯尺寸、角度不一致，天气变换、电压变动，操作工的技术能力等等因素影响导致焊接质量无法保证，产品质量不可控；

所以，很有必要对现有工艺进行进一步改进，以解决上述存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的就在于提供一种新的钢制制动鼓的制造方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种钢制制动鼓的制造方法，包括以下步骤：采用钢制材料制得半成品，然后对半成品进行热处理，最后进行机加工得到产品，其中，所述热处理的方法为：将所述半成品加热，升温至860℃以上，然后进行压淬，再升温至470℃-520℃保温2-4小时后空冷。

本发明首次将热处理用于钢制制动鼓的整体处理，本申请之前的工艺专利虽然也进行了热处理，但是属于局部热处理，该工艺是热处理好了后再进行焊接拼接，其缺点在于通过焊接拼装时焊接温度过高，导致焊接处的热影响区域组织发生了相变从而导致原先热处理后得到的组织丢失，并且使这一位置成为了薄弱环节；虽然所得的制动鼓的工作位置绝大部分仍然具备高强度高硬度，但是钢材的失效往往就是从最薄弱的环节开始也就是前述的热影响区域开始，从而使得该工艺所制得产品的品质降低，从而使得制动鼓的可靠性安全性降低。

其中，压淬工序的目的，是在压力作用下进行淬火，以控制其在淬火过程中的形变，以及热处理后的尺寸，若不控制这两方面会导致后续加工余量不稳定、形状不规整、尺寸不稳定。所以压淬也是本工艺中重要的步骤。

本发明采用对钢制制动鼓进行整体加工成形的方式，然后对成形后的半成品进行热处理，从而使得产品金属内部组织成马氏体，其硬度、强度和耐磨性得以大幅提高，屈服强度和抗拉强度提高30%以上，而且工序相较于现有工艺大幅减少，得到的制动鼓为一个整体没有任何焊接的产品，完全没有任何焊接缺陷以及因为焊接带来的负面影响如应力集中、热影响等，并且由于少了焊接，拼装等环节，大幅度的缩短了生产周期，节约了成本。

作为优选的技术方案，机加工后，在工作部位加工散热孔。为了控制所得的制动鼓在实际工作中温度过高的现象，优选在工作位置处通过钻通孔的方式以达到散热的目的，进一步提高产品的竞争优势。

作为优选的技术方案，所述钢制材料为低碳钢。本发明的工艺，尤其适用于各种低碳钢材料。

作为进一步优选的技术方案，制得半成品的方法包括下料、退火和旋压步骤，其中，所述下料步骤为将低碳钢板料下料成一个同心圆；所述退火步骤为将所述同心圆板料升温至850-890℃，保温4-6小时,随炉冷却至210℃-260℃，然后打开炉门进行空冷，保证退火后保证硬度HB＜160；所述旋压步骤为将所述退火后的板料进行旋压成形，得到半成品。

其中，退火步骤为现有已知技术，控制硬度是为了后续旋压加工做准备，因为旋压机对于壁厚超过16厚的材料直接加工存在一定难度，所以通过退火来降低材料硬度，提高材料变形能力从而利于后续加工。

作为优选的技术方案，对所述半成品加热时，对所述半成品整体进行加热或者对工作位置局部中频加热。

作为优选的技术方案，压淬时，在压淬工装中进行。压淬工装可以保证压淬工序的顺利进行。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用对钢制制动鼓进行整体加工成形的方式，然后对成形后的半成品进行热处理，从而使得产品金属内部组织成马氏体，其硬度、强度和耐磨性得以大幅提高，屈服强度和抗拉强度提高30%以上，而且工序相较于现有工艺大幅减少，得到的制动鼓为一个整体没有任何焊接的产品，完全没有任何焊接缺陷以及因为焊接带来的负面影响如应力集中、热影响等，并且由于少了焊接，拼装等环节，大幅度的缩短了生产周期：之前通过拼装焊接所得到的一件产品平均耗时约为25-30分钟，改进后平的本工艺每件耗时仅仅需要8-12分钟，生产周期缩短50%以上；节约了成本：之前通过拼装焊接所得到的一件产品成本（以常见重卡车型豪沃为例）约在350元左右，而采取本工艺成本可以控制在250元左右，成本节约28%以上。

附图说明

图1为本发明实施例下料后得到的板料结构示意图；

图2为本发明实施例的半成品的结构示意图；

图3为本发明实施例的压淬工装的结构示意图。

图3中：1、上模板；2、上连接板；3、上压头；4、脱模杆；5、产品；6、芯轴；7、下模板8、下连接板9、脱模板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种钢制制动鼓的制造方法，包括以下步骤：

1．下料：将钢制板料下成一个同心圆，如图1所示，本实施例的钢制板料为30CrMo；

2．退火：将上述板料放入退火炉，升温至850℃，保温5小时,随炉冷却至230℃，然后打开炉门进行空冷，退火后保证硬度HB=153；

3．旋压：将上述退火后的板料放入旋压机进行旋压从而得到所需半成品如图2所示；

4．热处理：将上述半成品加热（加热方式可选用整体加热或者工作位置局部中频加热），升温至880℃放入压淬工装，

所述压淬工装的结构如图3所示，包括上模板1和下模板7，上模板1下方设置有上连接板2和上压头3，上压头3通过螺钉与上连接板2固定，上连接板2通过螺钉与上模板1固定；由上压头3、上模板1和上连接板2组成的上模通过脱模杆4与下模7连接，为了保证精度，脱模杆4与上模板1和下模板7均采用过盈配合的方式；下模板7上装有可以在脱模杆4上自由滑动的脱模板9，为了保证脱模板7能自由在脱模杆9上滑动，要求脱模板7的两个平面必须平行且与脱模杆9的间隙不能过大；产品5放在脱模板9上；下连接板8通过螺钉与下模板7固定，芯轴6内部开有水道，便于工作时直接将冷却介质作用于产品5上，且芯轴6为胀套结构，未工作时与产品5留有间隙，方便放入和脱模，芯轴6通过螺钉与下连接板8固定；装配时应注意上下模需在同一中心线上；

工作时先将产品5加热至工艺所需温度，然后放入模具中，启动油压机使上模向下运动，由于上压头3带有锥度，当其接触到芯轴6时会将其芯轴6胀大，使芯轴6的外壁紧贴产品5的内壁，与此同时产品5的外壁以及芯轴6的内部水道开始向整个产品5喷射冷却介质，使产品5迅速降温，达到淬火目的；待产品冷却完后，上压头3离开芯轴6，然后油压机顶出杆顶出脱模板9，脱模板9带着产品5脱离芯轴6，随后取出产品5；放入回火炉，升温至490℃保温2小时后空冷；

5．机加工：采用常规机加工；

6．加工散热孔：为了进一步提高产品竞争优势，控制在实际工作中温度过高现象，优选在工作位置处通过钻通孔的方式以达到散热的目的。

实施例2

一种钢制制动鼓的制造方法，包括以下步骤：

1．下料：将钢制板料下成一个同心圆，如图1所示，本实施例的钢制板料为35CrMoV；

2．退火：将上述板料放入退火炉，升温至890℃，保温6小时,随炉冷却至255℃，然后打开炉门进行空冷，退火后硬度HB=151；

3．旋压：将上述退火后的板料放入旋压机进行旋压从而得到所需半成品如图2所示；

4．热处理：将上述半成品加热（加热方式可选用整体加热或者工作位置局部中频加热），升温至910℃放入压淬工装，其结构如图3所示，然后用淬火液迅速冷却该半成品，压淬的工装和方法与实施例1相同，随后将该半成品从压淬工装中取出，放入回火炉，升温至510℃保温3小时后空冷；

5．机加工：采用常规机加工；

6．加工散热孔：为了进一步提高产品竞争优势，控制在实际工作中温度过高现象，优选在工作位置处通过钻通孔的方式以达到散热的目的

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。