氮碳共滲高碳當量合金灰鑄鐵汽車制動盤的鑄造仿真與實驗研究.pdf

1、制動盤作為汽車制動系統(tǒng)中核心零部件之一，能將汽車制動過程中的動能轉化為熱能，對汽車的行車安全有著至關重要的影響。隨著汽車發(fā)動機功率密度和轉速的提升，汽車逐漸呈現(xiàn)高速化和重載化趨勢，制動盤的服役條件變得越來越惡劣，傳統(tǒng)高碳當量灰鑄鐵制動盤的制動性能和運行壽命已經(jīng)遠遠不能滿足高效制動和長期服役的要求。本文在仿真和實驗研究的基礎上，采用氮碳共滲(Ferritic Nitrocarburizing)工藝對高碳當量合金灰鑄鐵制動盤進行表面改性處理

2、，研究工藝參數(shù)對制動盤共滲層組織結構、力學性能、耐磨性、耐蝕性及疲勞性能的影響。本文的創(chuàng)新點如下:
　　1.針對制動盤澆注過程中頻繁出現(xiàn)的氣孔和縮松缺陷，采用ProCAST和JMatPro軟件對制動盤重力鑄造過程進行數(shù)值模擬研究，分析澆注過程中的流場和溫度場，闡述氣孔和縮松產生原因，預測縮松分布位置，同時根據(jù)模擬結果改進澆注系統(tǒng)，并試驗驗證新澆注系統(tǒng)的合理性。
　　2.提出采用氮碳共滲工藝對高碳當量合金灰鑄鐵制動盤進行表面改

3、性處理的方法，解決傳統(tǒng)灰鑄鐵制動盤易磨損、易腐蝕、服役壽命短的難題。通過金相、XRD、顯微硬度等分析測試方法研究共滲溫度和保溫時間對滲層組織結構的影響規(guī)律，獲得最佳氮碳共滲工藝參數(shù)。
　　3.利用Fluent軟件對推盤式氮碳共滲爐內部流場進行數(shù)值模擬，得出NH3和CO2在爐內運動軌跡，驗證噴嘴布局的合理性。采用Workbench軟件對制動盤氮碳共滲后的冷卻過程進行數(shù)值模擬，得出溫度場的變化規(guī)律，減小氮碳共滲后的變形缺陷。