重型卡車橋制動盤裂紋失效及材料與鑄造工藝分析

           重型卡車橋制動盤裂紋失效現象

           裂紋失效是制動盤失效的主要形式之一，自2009年來，重型卡車橋制動盤在市場上出現多起裂紋失效現象。裂紋形式與《汽車用制動盤（征求意見稿）》中指出的Ｈ種裂紋一致，即網狀裂紋、縱向裂紋和貫穿性裂紋。其擴展形式一般是先由微觀裂紋發展到網狀裂紋，再由網狀裂紋發展到孰向裂紋，進一步會由縱向裂紋發展到貫穿性裂紋，若制動盤繼續使用，嚴重的破裂成多塊，造成制動失靈的事故。為保證制動盤正常工作，避免因制動盤發生裂紋失效而引起制動失效的交通事故，《汽車用制動盤（征求意見稿）》對由裂紋引起的制動盤失效做了相應規定。這為我們進行制動盤斷裂失效分析提供了法規依據。

       重型卡車橋制動盤材料化學成分及力學性能分析
       1、重型卡車橋制動盤材料化學成分及其檢測
材料的化學成分＾＾及金相組織是影響制動盤的安全性能Ｗ及使用性能的重要因素。有很多方法可Ｗ檢測材料的化學成分，依照目前國內制動盤的主要生產廠家普遍使用的檢測方法，還要降低標準實施后制動盤的生產廠家和檢測單位投資到檢測設備上的成本，并且在確保檢測結果一致性的條件下，依照不同的化學成分，國家標準《灰鑄鐵件GB/T9439-2010》分別規定了一種或多種檢驗方法。經檢驗，某重型卡車橋制動盤的HT250材料的化學成分Ｗ及金相組織都符合標準，檢驗合格。
       2、重型卡車橋制動盤材料力學性能及其檢測重型卡車橋制動盤是由灰鑄鐵鑄造生產的，產品的力學特性主要通過抗拉強度來體現，國家標準《灰鑄鐵件GB/T9439-2010》中規定了Ｈ種測鑄鐵抗拉強度的方法：
       1)由拉伸試驗直接測得。直接取在鑄件上的一部分或由隨鑄件一起鑄造的單鑄試件加工而成，應用乃能材料試驗機對其進行拉伸試驗，直接得到鑄鐵件的抗拉強度；
       2)應用灰鑄鐵硬度與抗拉強度之間的關系進行間接測試。由于灰鑄鐵硬度與抗拉強度、彈性模量之間存在相互聯系，其中一個指標的改變同時會帶來其他指標的改變，因此可Ｗ應用這種關系進行間接測試，通過檢測試件的硬度來獲得試件的抗拉強度。
       3)應用模壓強度與抗拉強度之間的關系進行間接測試。模壓強度試驗是一種檢測灰鑄鐵本體強度的方法，模壓試件尺寸通常為6*20*32ｍｍ，在模壓裝置上通過上、下壓刀加載而截斷模壓試件，換壓力與斷面面積的比值即為模壓強度，模壓強度與抗拉強度有很好的線性關系，因此可Ｗ應用模壓強度來獲得試件的抗拉強度。
由于制動盤屬于薄壁件，抗拉強度試樣制備較困難，因而難Ｗ采用由拉伸試驗的方法直接測得抗拉強度，另外由制動盤本體制作模足試件也存在困難，因此本文采用應用灰鑄鐵硬度與抗拉強度之間的關系進行間接測試的方法來檢測制動盤的抗拉強度。
       國家標準《灰鑄鐵件GB/T9439-2010》中給出了灰鑄鐵硬度與抗拉強度之國家標準《灰鑄鐵件9439-2010》中指出，相對硬度畑主要受原材料、烙化工藝和冶金方法的影響，對鑄造企業而言，這些影響因素幾乎可Ｗ保持常數而不隨鑄件的形狀、尺寸等改變。因此可用同一企業鑄造的同一牌號鑄鐵試棒加工成拉伸試件，通過拉伸試驗得到試件的抗拉強度，同時，由硬度試驗測得其布氏硬度，然后由式求出相對硬度ＲＨ，將該相對硬度ＲＨ作為常數，即可通過式由布氏硬度得到制動盤的抗拉強度。鑄鐵的布氏硬度和抗拉強度么間的關系。本文采用Ｗ上方法測試用HT250鑄造的制動盤的抗拉強度，具體步驟如下：1）確定相對硬度ＲＨ；2）用同一企業鑄造的同一牌號鑄件加工成拉伸試件，按照《灰鑄鐵件》
       3、重型卡車橋制動盤鑄造工藝分析
       重型卡車橋制動盤具有特殊的結構特點：制動盤外徑尺寸大，但是制動盤盤片和脖頸處的壁厚比較薄，兩盤片之間有均勻分布的片狀凸起或柱狀凸起連接起來。因此，制動盤屬于一種薄壁類的鑄件，而且內部結構較為復雜。鑄造金相組織要求均勻，制動盤剎車表面的斷面敏感性小（特別是剎車表面的硬度差小）。根據重型卡車橋制動盤的上述特點，如果采用一般的砂型鑄造王藝會導致鑄件極易出現縮松、氣孔、砂眼等鑄造缺陷，而且會出現金相組織不均勻的問題。因此重型卡車橋制動盤采用金屬型覆膜砂的鑄造工藝，該工藝能夠提高鑄造金屬型的使用壽命，適應復雜的結構特點，保證鑄件致密無缺陷，鑄造成品率高。而且使用覆膜砂工藝能夠實現造型的自動化生產，提高生產效率。