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(xiàn)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(xiàn)多起裂紋失效現(xiàn)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(wǎng)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(fā)展到網(wǎng)狀裂紋，再由網(wǎng)狀裂紋發(fā)展到孰向裂紋，進一步會由縱向裂紋發(fā)展到貫穿性裂紋，若制動盤繼續(xù)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(fā)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(yīng)規(guī)定。這為我們進行制動盤斷裂失效分析提供了法規(guī)依據(jù)。

       重型卡車橋制動盤材料化學(xué)成分及力學(xué)性能分析
       1、重型卡車橋制動盤材料化學(xué)成分及其檢測
材料的化學(xué)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(xué)成分，依照目前國內(nèi)制動盤的主要生產(chǎn)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(chǎn)廠家和檢測單位投資到檢測設(shè)備上的成本，并且在確保檢測結(jié)果一致性的條件下，依照不同的化學(xué)成分，國家標準《灰鑄鐵件GB/T9439-2010》分別規(guī)定了一種或多種檢驗方法。經(jīng)檢驗，某重型卡車橋制動盤的HT250材料的化學(xué)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(xué)性能及其檢測重型卡車橋制動盤是由灰鑄鐵鑄造生產(chǎn)的，產(chǎn)品的力學(xué)特性主要通過抗拉強度來體現(xiàn)，國家標準《灰鑄鐵件GB/T9439-2010》中規(guī)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(yīng)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(yīng)用灰鑄鐵硬度與抗拉強度之間的關(guān)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(lián)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(yīng)用這種關(guān)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(yīng)用模壓強度與抗拉強度之間的關(guān)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(guān)系，因此可Ｗ應(yīng)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(yīng)用灰鑄鐵硬度與抗拉強度之間的關(guān)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(yè)而言，這些影響因素幾乎可Ｗ保持常數(shù)而不隨鑄件的形狀、尺寸等改變。因此可用同一企業(yè)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(shù)，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(guān)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(yè)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(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。鑄造金相組織要求均勻，制動盤剎車表面的斷面敏感性?。ㄌ貏e是剎車表面的硬度差小）。根據(jù)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(dǎo)致鑄件極易出現(xiàn)縮松、氣孔、砂眼等鑄造缺陷，而且會出現(xiàn)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(yīng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)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?qū)崿F(xiàn)造型的自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。