СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОРМОЗНЫХ КОЛОДОК С ОБЛИЦОВКОЙ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
METHOD OF PRODUCING BRAKE SHOES WITH LINED WORKING SURFACES

Изобретение относится к литейному производству. Предлагается способ изготовления тормозных колодок литьем в кокиль, преимущественно для использования на железнодорожном транспорте.
Из уровня техники известно изготовление тормозных колодок методом кокильного литья (см. авторское свидетельство СССР SU 80655). Для использования на железнодорожном транспорте в основном используют чугунные тормозные колодки, снабженные армирующими вставками (см. патенты RU 2040361, RU 56521). Для изготовления качественной отливки тормозной колодки технология ее получения должна обеспечивать получение заданной структуры металла в соответствующих частях отливки. Кроме того, при массовом производстве таких отливок технологические приемы, обеспечивающие получение изделий заданного качества, не должны быть дорогостоящими и сложными. На решение указанной задачи направлено данное изобретение.
Известен способ изготовления армированных отливок, пригодный для изготовления тормозных колодок, описанный в авторском свидетельстве СССР №656738 от 16.04.1979, кл. В22В 19/02. Данный способ предусматривает размещение в полости разъемного кокиля вставных стержней и заливку кокиля расплавленным металлом с последующей кристаллизацией и извлечением отливки. Недостатком данного способа является то, что не предусмотрены технологические операции, направленные на предотвращение отбела поверхности заготовки при использовании чугуна в качестве литейного металла.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ, раскрытый в описании патента RU 2019572 от 15.09.1994. В указанном источнике описан способ изготовления тормозных колодок литьем в кокиль, включающий заливку в кокиль расплавленного чугуна, кристаллизацию и извлечение отливки. Недостатком данного способа является то, что технологические операции, направленные на предотвращение отбела поверхности заготовки, заключаются в подборе специального состава чугуна, что удорожает и усложняет способ. Кроме того, не обеспечивается требуемый класс чистоты поверхности отливки.
Техническим результатом изобретения является повышение качества поверхности литой заготовки с получением поверхности, соответствующей 4-5 классу чистоты, а также предотвращение отбела поверхности отливки при использовании чугуна в качестве литейного металла.
Заявлен способ изготовления тормозных колодок литьем в кокиль с облицовкой его рабочих поверхностей, включающий размещение в полости разъемного кокиля вставных стержней и заливку кокиля расплавленным металлом с последующей кристаллизацией и извлечением отливки. При этом через 20-30 с после образования первичной закристаллизовавшейся корочки твердого металла половинки разъемного кокиля раздвигают на заданную величину зазора. В качестве металла для получения отливок тормозных колодок для железнодорожного транспорта используют чугун. Для изготовления тормозных колодок других транспортных средств могут использовать другие литейные сплавы. В качестве литейной формы для отливки используют разъемный водоохлаждаемый кокиль. Использование такого кокиля позволяет раздвинуть его половинки на заданную величину зазора, составляющую для отливки чугуна величину 2-3 мм, что обеспечивает повторный нагрев и выдержку поверхности тормозных колодок при температуре t°=850-950°С. Именно указанные технологические параметры охлаждения отливки позволяют оптимально предотвратить отбел ее поверхности с получением требуемых фрикционных свойств.
Для снижения объема поверхностной металлообработки отливки и получения ее поверхности, соответствующей 4-5 классу чистоты, перед заливкой металла рабочие поверхности кокиля защищают с помощью вставных стержней средней толщины 10 мм. Вставные стержни изготавливаются из холодно-твердеющих составов с использованием карбомидофуранового состава КФ65С или фенолофуранового состава ФФ65С. Вставные стержни изготавливают обычно толщиной 9-11 мм с использованием современной формовочной технологии, связанной с разработкой и совершенствованием смесей и форм, твердеющих в контакте с оснасткой, при отверждении газообразным реагентом и с использованием новых самотвердеющих смесей и связующих, получившей название «No Bake».
Отливки тормозных колодок изготавливают на кокильных карусельных установках.
Изобретение иллюстрируется чертежом и примером.
На чертеже изображен продольный разрез кокиля 1 с размещенной в нем отливкой тормозной колодки 2, снабженной защитным вставным стержнем 3. В процессе кристаллизации отливки после образования первичной закристаллизовавшейся корочки твердого металла половинки разъемного кокиля раздвигают на заданную величину зазора 4.
Пример.
Способ изготовления тормозных колодок осуществляли литьем в кокиль (вместо традиционных способов литья в песчано-глинистые формы, то есть «в землю»).
Для обеспечения требуемых фрикционных свойств тормозных колодок рабочие поверхности формы перед заливкой литейного расплава защищали с помощью вставных стержней толщиной 10 мм. Стержни-вставки изготавливали в стержневых ящиках на механизированных установках. Вставные стержни изготавливали из холодно-твердеющих составов методом «No-ваkе» с использованием карбомидофуранового состава КФ65С или фенолофуранового состава ФФ65С.
Для предотвращения появления «отбела» на других, кроме рабочих, поверхностях отливок тормозных колодок использовали метод заливки водоохлаждаемого кокиля чугуном с регулируемым воздушным зазором.
Половинки разъемного кокиля после заливки металлом и через 20-30 с после образования первичной закристаллизовавшейся корочки твердого металла раздвигали на небольшую величину 2-3 мм. Теплоотвод от кристаллизующейся поверхности резко снижался. Под влиянием теплопередачи от постепенно кристаллизующегося чугуна внутри отливки происходит нагрев и выдержка поверхности тормозных колодок при температуре t°=850-950°С и образующийся в структуре чугунной отливки первичный цементит распадается. При этом гарантируется сохранение фракционных свойств, т.е. образование заданной микроструктуры металлической основы, содержащей включения графита, в соответствии с требованиями нормативной документации.
Использованием заявленного способа достигается сокращение цикла изготовления тормозных колодок, повышение качества поверхности с получением поверхности 4-5 класса чистоты, значительно улучшаются санитарно-гигиенические условия технологического процесса.
Тормозные колодки по описанному способу могут изготавливаться на кокильных карусельных установках, широко используемых в практике литейного производства.