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导向板的轻量化设计及制造 　　摘 要：针对导向板的工况条件、失效形式和轻量化要求，导向板选用ADI材质，并通过化学成分、熔炼和热处理工艺控制，最终获得洛氏硬度HRC≥42，抗拉强度≥1300MPa，延伸率≥3%的产品。该导向板的使用寿命是同等工况下传统材质的3倍以上，零件减重10%以上。 　　关键词：ADI；导向板；轻量化；铸钢；淬火 　　随着国家汽车产业政策的发展，要求汽车底盘类零件材料升级和轻量化。导向板为载货汽车上的易损件，直接安装在车盘大梁上，载货汽车在使用过程中，板簧与其进行猛烈的摩擦和撞击，磨损比较严重，载货汽车导向板安装位置见图1。由于目前导向板传统材料一般采用普钢经表面高频淬火制造，淬透深度为2mm，表层硬度为HRC40～45，其使用寿命很短，大大影响了工作效率。为此，我公司承接了导向板的优化设计和试制任务。经过到相关汽车生产厂家实地走访，研究制定了合理的生产工艺方案，产品满足了耐磨和轻量化要求，并进行了批量生产[1，2，3，4]。 　　1 试制过程 　　1.1 原材料选择 　　选用低锰、低硼、硫的优质球墨铸生铁，采用硅铁FeSi75作孕育剂，选用FeSiMg8RE3做球化剂，加入一定的钼、铜等合金元素，并按铸件需求的化学成分配入优质废钢。 　　1.2 工艺选择 　　采用1.5吨/时中频感应电炉熔炼，利用高频红外碳硫分析仪、直读光谱仪、德国贺利式热分析仪，进行炉前分析和炉后分析。铁液出炉温度为1500℃，堤坝式处理包，采用盖包法冲入式球化孕育处理。球化处理完毕，浇注样品，浇注采用多次孕育处理。熔炼好的铁液化学成分为：C：3.5～3.8%，Si：2.5～2.7%，Mn：0.1%～0.3%，S0.01%，P0.03%，Cu：0.3～0.5%，Mo：0.1～0.2%。 　　1.3 铸造过程 　　采用金属模具，粘土砂机械造型，砂型硬度85。造型时每箱4件，采用均衡凝固原理合理设计浇冒口，倾斜浇注，保证铸件内部组织的均匀性。 　　1.4 热处理 　　根据导向板的外形特点及使用要求，热处理工艺采用：奥氏体化温度895～925℃，保温时间为1.5～2.0h；等淬温度为265～295℃，等温时间为1.0～2.0h。 　　2 试制结果分析及检测 　　制作试棒（热处理后）进行拉力试验，在拉伸试棒上取样进行金相检测。对热处理后的铸件样品进行锯切，心部未见缩松、气孔等铸造缺陷。力学性能及金相检测结果见 　　3 产品使用效果 　　为了便于对比，在同一辆载货汽车的一边安装ADI材质导向板，另一边安装传统材质导向板进行使用效果对比试验。在河北某矿区进行使用，对比试验结果显示：传统材质导向板的使用寿命为50天左右，ADI材质导向板的使用寿命为110天左右。 　　对以上比较结果进行分析，采用ADI材质的导向板，其使用寿命得到大幅提高，零件重量也得到了减轻，降低能耗和产品制造成本。主要体现在以下四方面： 　　（1）ADI材质基体为贝氏体+残余奥氏体，在使用过程中，贝氏体硬度高，耐磨性好。再者残余奥氏体具有较好的塑性，使应力集中得以松弛，阻止裂纹的进一步扩大；塑性变形又可以引起表面硬化，表面硬度将增加HRC5～10，大幅提高了导向板的耐磨性能[5，6]。 　　（2）ADI材质的导向板从表层至心部淬透均匀，里外硬度相同，与传统材质相比，其耐磨性将大幅提高。 　　（3）ADI材料密度为7.1g/cm3，铸钢材质密度为7.8g/cm3，零件可减重10%以上。 　　（4）传统的铸钢材质导向板制造工艺复杂，零件成本及材料单位能耗高。而ADI材质导向板，成型工艺及制造过程简单，大大节约了成本，并实现节能降耗。 　　4 结束语 　　（1）采用以上工艺生产的导向板性能达到HRC≥42，抗拉强度≥1300MPa，延伸率≥3%。 　　（2）采用以上工艺生产的导向板的使用寿命是同等工况下传统材质导向板的3倍以上。 　　（3）该导向板实现部件轻量化，零件减重10%以上。 　　参考文献 　　[1]魏秉庆，梁吉，吴德海.贝氏体球墨铸铁[M].北京：机械工业出版社，2001. 　　[2]朱松林，向纲玉.提高奥贝球铁（ADI）综合性能的探讨及实践[J].现代铸铁，2004（3）：12-15. 　　[3]张军，李志华.滑块（ADI1500-3）铸件的研制及生产[J].铸造技术，2010（09）：1048-1049. 　　[4]陈富茂.D1500球磨机奥贝球铁衬板的研制[J].汽车科技，1994（1）：7-11. 　　[5]卢光熙，张宏.奥贝球铁的无润滑滑动磨损机制[J].吉林工学院学报，1992（13）：8-14. 　　[6]吴勇生.奥贝球铁表面的动态特性[J].铸造，1999（7）：16-18.