本發(fā)明涉及一種輪裝制動盤的生產(chǎn)方法及應(yīng)用該方法的輪裝制動盤，特別是一種城市快軌列車、鐵路客車和高速動車組列車用輪裝制動盤制造過程中防翹曲變形的方法及應(yīng)用該方法的輪裝制動盤。

背景技術(shù)：

目前，城市快軌列車、鐵路客車和高速動車組列車的基礎(chǔ)制動均采用盤形制動裝置，盤形制動裝置的作用是在車輛實施制動時，使閘片垂直壓緊輪裝或軸裝制動盤的摩擦面產(chǎn)生摩擦力，由此產(chǎn)生制動力矩，將車輛運動時的動能和勢能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達到使車輛減速或停車的目的。因此制動盤是將列車動能和勢能通過摩擦轉(zhuǎn)化成熱能的關(guān)鍵部件。

公布號為CN102069148A的發(fā)明專利公開了一種高速機車用制動盤的鑄造方法，包括如下步驟：凝固模擬、設(shè)計砂芯、芯盒制作、制芯、組芯、熔煉澆鑄、打箱落砂和清理，該發(fā)明采用無箱疊芯組合澆鑄的方式，根據(jù)制動盤設(shè)計沙芯，且制動盤用于摩擦的摩擦面呈平面設(shè)置，雖然生產(chǎn)效率高，但在鑄造過程中輪裝制動盤因幾何形狀不對稱，散熱面一側(cè)冷卻不佳，導(dǎo)致冷卻不均勻，鑄件兩側(cè)收縮率不同，因此生產(chǎn)的鑄件往往批量產(chǎn)生翹曲變形，形成波浪形的摩擦面，發(fā)生變形后的鑄件即使通過機加工使幾何尺寸符合圖紙要求，但由于整個盤體圓周變形而導(dǎo)致的厚度不均勻仍然會使動平衡檢測無法通過，成為無法修復(fù)的廢品。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種易于實現(xiàn)、避免發(fā)生翹曲變形的輪裝制動盤的生產(chǎn)方法，以及使用該方法制造的輪裝制動盤。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種輪裝制動盤的生產(chǎn)方法，所述輪裝制動盤鑄造過程中，在制動盤散熱面的散熱筋頂面增加一整體的環(huán)狀筋板（環(huán)狀筋板厚度為10mm，或5mm、或6mm、或7mm、或8mm、或9mm），將散熱筋頂面逐一聯(lián)接起來，所述環(huán)狀筋板與制動盤一次鑄造成型，形成一個穩(wěn)固的、上下面雙環(huán)設(shè)置的環(huán)狀框架結(jié)構(gòu)，提高鑄件冷卻的均勻性，防止鑄件在冷卻過程中發(fā)生翹曲變形，將所述制動盤的摩擦面的加工余量頂設(shè)計成錐面，增大了鑄件變形的阻力，使鑄件保持穩(wěn)定收縮，冷卻完成后，將散熱筋頂面的環(huán)狀筋板進行去除，將所述制動盤的摩擦面的加工余量頂加工成平面。

另一種輪裝制動盤的生產(chǎn)方法，包括具體如下步驟：

A、通過計算機模擬軟件對所述制動盤的鑄造工藝和鑄造模具進行模擬分析，確定所述散熱筋頂面的環(huán)狀筋板尺寸，同時將所述制動盤的摩擦面的加工余量頂設(shè)計成錐面，使其斷面由長方形變成三角形，增大鑄件變形的阻力，使鑄件保持穩(wěn)定收縮，防止變形；

B、制定所述制動盤的鑄造工藝，采用底返引入金屬液的方式進行底澆，其中金屬液由整流過濾裝置底部進入型腔；

C、根據(jù)步驟A的模擬分析結(jié)果，制作鑄造模具，其環(huán)狀筋板和摩擦面的加工余量頂符合步驟A中模擬分析的結(jié)果；其中，環(huán)狀筋板厚度為10mm，或5mm、或6mm、或7mm、或8mm、或9mm

D、制作型芯，合箱，熔煉澆鑄，冷卻凝固，打箱落砂；

E、對鑄件進行粗加工和熱處理，去除環(huán)狀筋板和摩擦面的加工余量頂；

F、對鑄件進行調(diào)質(zhì)處理和精加工。

在進行模擬分析前，首先對鑄件需要達到的技術(shù)要求做分析，根據(jù)技術(shù)要求模擬制動盤的鑄造工藝和鑄造模具。本發(fā)明選用的模擬軟件包括適用于材料加工工程及制造領(lǐng)域中的任何模擬軟件，如Magma、ProCast、NovaCast、AnyCast、Flow 3D、華鑄CAE、Ansys、Abaqus、Marc等。

打開模擬軟件，建立實體模型，在模型上劃分網(wǎng)格，設(shè)定參數(shù)，進行模擬分析；根據(jù)模擬結(jié)果調(diào)試參數(shù)，然后使用新的參數(shù)再次進行模擬分析；經(jīng)過不斷的調(diào)試參數(shù)，得到能夠達到鑄件技術(shù)要求的鑄造工藝和鑄造模具。

本發(fā)明通過計算在滿足鑄件正常的順序凝固不受影響，不增加工藝熱節(jié)的前提下，使其鑄件在澆鑄后的冷卻凝固過程中散熱筋頂面的環(huán)狀筋板先凝固，固定好眾多不同形狀的散熱筋，從而達到解決摩擦面的翹曲變形而形成波浪面的缺陷，使兩個環(huán)面的平行度完全在工藝要求范圍內(nèi)，進而滿足機加工后的產(chǎn)品形成均勻的摩擦環(huán)厚度，完全通過動平衡測試。

進一步，所述環(huán)狀筋板厚度不超過10mm，滿足冷卻均勻的要求，盡量減少原料的浪費。

一種輪裝制動盤，該制動盤采用上述任一方法制得。所制備的制動盤在冷卻過程中的收縮率明顯均勻，摩擦面使用錐形加工余量頂，增大了鑄件變形的阻力，使鑄件保持穩(wěn)定收縮，防止翹曲變形，波浪形摩擦面不再出現(xiàn)，大幅提升輪對動平衡檢測的通過率。

發(fā)明的技術(shù)效果：（1）本發(fā)明的輪裝制動盤生產(chǎn)方法，相對于現(xiàn)有技術(shù)，在制造過程中，在制動盤散熱面的散熱筋頂面增加一整體的環(huán)狀筋板，所述環(huán)狀筋板與制動盤一次鑄造成型，使得鑄件冷卻時收縮率明顯均勻，避免因鑄件幾何尺寸不對稱產(chǎn)生翹曲變形；（2）將所述制動盤的摩擦面的加工余量頂由平面設(shè)計成錐面，增大了鑄件變形的阻力，使鑄件保持穩(wěn)定收縮；（3）冷卻成型后通過機加工去除所述環(huán)狀筋板，將所述制動盤的摩擦面的加工余量頂加工成平面，對鑄件結(jié)構(gòu)形狀沒有任何影響，只需在加工過程中增加少量的加工時間，大幅提升了產(chǎn)品動平衡檢測通過率。

附圖說明

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明：

圖1是現(xiàn)有輪裝制動盤的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的A-A向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種輪裝制動盤的生產(chǎn)方法的工藝流程圖；

圖4是本發(fā)明輪裝制動盤的毛坯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是是圖3的A-A向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：散熱面1，散熱筋11，散熱筋頂面12，摩擦面2，加工余量頂21，環(huán)狀筋板3。

具體實施方式

實施例1

以時速250km/h的高速列車鑄鋼輪裝制動盤（外徑為620mm，內(nèi)徑為260mm）為例，其鑄造方法的工藝流程如圖3所示，其按照先后順序包括以下步驟：

A、通過計算機模擬軟件對制動盤的鑄造工藝和鑄造模具進行模擬分析，確定所述散熱筋頂面的環(huán)狀筋板厚度為10mm（其余實施例中，可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm等），同時將制動盤的摩擦面的加工余量頂設(shè)計成錐面，加工余量為10mm，使其斷面由長方形變成三角形，增大鑄件變形的阻力，使鑄件保持穩(wěn)定收縮，防止變形。

B、制定制動盤的鑄造工藝，采用底返引入金屬液的方式進行底澆，其中金屬液由整流過濾裝置底部進入型腔。

C、根據(jù)步驟A的模擬分析結(jié)果，制作鑄造模具，其環(huán)狀筋板和摩擦面的加工余量頂符合步驟A中模擬分析的結(jié)果。

D、制作型芯，合箱，熔煉澆鑄，冷卻凝固，打箱落砂。

E、對制動盤進行粗加工和熱處理，去除環(huán)狀筋板和摩擦面的加工余量頂。

F、對制動盤進行調(diào)質(zhì)處理和精加工。

選用 ProCast模擬軟件對鑄造工藝和鑄造模具進行模擬分析。根據(jù)最佳模擬結(jié)果，制定實際的鑄造工藝流程和實際的鑄造模具。在制動盤的鑄造過程中，金屬液進入型腔的方式、位置、流速等各個參數(shù)均要符合模擬結(jié)果；鑄造模具中澆鑄系統(tǒng)和補縮系統(tǒng)的位置、形狀、尺寸、冒口數(shù)量及形狀等各個參數(shù)也均要符合模擬結(jié)果。

將散熱面1的散熱筋頂面12的環(huán)狀筋板3的厚度設(shè)置為10mm（其余實施例中，可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm等），摩擦面2的加工余量頂21的加工余量設(shè)置為10mm（其余實施例中，可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm等），完成制作型芯，合箱，熔煉澆鑄工序后，冷卻凝固過程中使環(huán)狀筋板3先凝固，用于固定眾多不同形狀的散熱筋11，避免散熱筋11冷卻的過程中變形導(dǎo)致摩擦面2翹曲變形形成波浪面，使兩個環(huán)面的平行度完全在工藝要求范圍內(nèi)，打箱落砂后對制動盤進行機加工，去除環(huán)狀筋板3和加工余量頂21，再對制動盤進行后續(xù)加工。

對鑄件進行無損檢測，同時滿足了射線探傷I級、超聲探傷II級和磁粉探傷I級的檢驗要求，檢測合格的制動盤配對進行輪對動平衡檢驗，檢驗合格率100%。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。