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Exigences de qualité pour la fonte grise destinée aux tambours de frein

Dec 12,2023

Exigences de qualité pour la fonte grise destinée aux tambours de frein

En général, la fonte grise convient à la fabrication de tambours de freins, mais comme les conditions de travail des tambours de freins sont extrêmement difficiles, il doit exister des exigences particulières pour la fonte grise utilisée.

1. Teneur en carbone et fraction volumique de graphite dans le tissu

Comme la température du tambour de frein augmente instantanément pendant le processus de freinage, la chaleur générée doit s'échapper le plus rapidement possible, et la conductivité thermique est une performance extrêmement importante. Une conductivité thermique élevée peut réduire le gradient de température dans le tambour de frein, afin de réduire les contraintes thermiques et d'éviter les dommages causés par les contraintes thermiques et la fatigue thermique.

Dans des conditions de laboratoire, les résultats d'essais de différents matériaux avec le même changement de température cyclique montrent que la durée de vie en fatigue thermique de la fonte nodulaire à matrice perlitique est supérieure à celle de la fonte grise ayant une structure matricielle similaire. Cependant, en raison de la conductivité thermique élevée de la fonte grise, dans les mêmes conditions de service, la température maximale atteinte par le tambour de frein en fonte grise est inférieure à celle du tambour de frein en fonte ductile. En même temps, le graphite lamellaire a également la fonction d'amortir l'expansion de la structure matricielle, donc sa durée de vie réelle est supérieure à celle du tambour de frein en fonte ductile. Compte tenu de l'effet de l'application pratique, le tambour de frein est généralement fabriqué en fonte grise au lieu de fonte nodulaire.

La conductivité thermique de la fonte et du graphite de la fraction volumique et il existe une relation étroite entre la taille du graphite lamellaire, ce qui augmente la quantité de graphite lamellaire et la taille du morceau de graphite, la conductivité thermique de la fonte grise est élevée, dans les mêmes conditions de fonctionnement, peut réduire la température du substrat par l'organisation à atteindre, de sorte que la contrainte thermique globale est faible.

Afin de rendre la microstructure du fer plus riche en graphite lamellaire, pour garantir qu'il possède une conductivité thermique plus élevée, la teneur en carbone du tambour de frein de voiture de tourisme doit être supérieure à 3,4 %, supérieure à 3,5 % pour les véhicules lourds, le tambour de frein des véhicules lourds doit être supérieure à 3,7 %, et c'est la principale exigence de qualité. Dans ces conditions, la fraction volumique de graphite dans la fonte est d'environ 11 à 13 %, et la conductivité thermique de la fonte est environ deux fois supérieure à celle de sa matière matricielle.

Actuellement, il n'existe pas de normes nationales ou industrielles pertinentes élaborées dans notre pays. Certains acheteurs de pièces moulées n'exigent pas d'exigences claires pour la teneur en carbone de la fonte grise pour tambour de freinage. De nombreuses pièces moulées pressent simplement le numéro de marque de la fonte grise et garantissent la résistance à la traction de l'échantillon.

Il est bien sûr approprié de contrôler la teneur en carbone entre 3,2 % et 3,3 % pour garantir la résistance qualifiée de la fonte. Cependant, cette pratique ne peut garantir les exigences de qualité de base du tambour de frein et n'est pas autorisée.

2. Forme de distribution et longueur de la feuille de graphite

Les fissures dans la fonte grise se développent le long du plan de base du graphite, et leur direction n'est pas affectée par la limite de grain de la matrice métallique ou l'orientation de la perlite. La forme de distribution de la feuille de graphite est la fonte grise de type A, la feuille de graphite dans la structure n'a pas de directivité, et les petites fissures produites au début de la fatigue sont dispersées et distribuées, donc elle a une meilleure capacité à résister aux fissures de fatigue thermique. Par conséquent, dans la microstructure de la coulée du tambour de frein, la morphologie du graphite doit être de type A. Les graphites de type B, D et E entraîneront une détérioration des propriétés de fatigue thermique, mais réduiront également les propriétés mécaniques de la fonte.

Si le graphite lamellaire est trop fin, la conductivité thermique de la fonte grise est faible, et l'effet tampon du graphite est médiocre lorsque la matrice est dilatée thermiquement. Par conséquent, la fonte grise utilisée dans le tambour de frein, la feuille de graphite dans l'organisation doit être relativement épaisse, ne doit pas être trop petite, la longueur du graphite doit être de 2 à 4 ou de 3 à 5.

Dans la norme ASTM A159 "fonte grise pour automobile", la forme de distribution du graphite lamellaire et la longueur de la feuille de graphite sont spécifiées en détail. La forme de distribution du graphite lamellaire doit être de type A. Pour la fonte grise ayant des exigences de résistance faibles, la longueur de la feuille de graphite est de 2 à 4 niveaux ; pour la fonte grise ayant une résistance plus élevée, la longueur de la feuille de graphite est de 3 à 5 niveaux.

3. Organisation matricielle

En raison de la grande fraction volumique de graphite dans la fonte, et la feuille de graphite est relativement grande, les propriétés mécaniques de la fonte sont bien sûr faibles, donc. La fonte grise utilisée comme pièce de frein n'a pas d'exigences trop élevées pour les propriétés mécaniques. La valeur la plus basse de la résistance à la traction est généralement de 175 MPa, 200 MPa ou 250 MPa. Jusqu'à présent, il n'y a pas de marque qui exige une résistance à la traction supérieure à 300 MPa.

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