Аннотация 2
Abstract 3
Введение 6
1 Состояние вопроса 9
1.1 Применяемость кронштейнов крепления заднего тормоза в составе
легкового автомобиля и материалы для их изготовления 9
1.2 Высокопрочный чугун с шаровидным графитом марки ВЧ50 как
исходный материал для кронштейнов крепления заднего тормоза: характеристики, область применения 12
1.3 Высокопрочный чугун с шаровидным и вермикулярным графитом
марки ВЧ40-1: характеристики, область применения и перспективы использования для кронштейнов крепления заднего тормоза 15
2 Материалы, образцы и методы испытаний и исследований 19
3 Результаты испытаний и исследований. Обоснование достаточности
стендовых испытаний без дорожных 27
3.1 Результаты сравнительного прочностного расчета по математической
модели деталей кронштейнов крепления заднего тормоза из серийного (ВЧ50) и опытного (ВЧ40-1) материалов 28
3.2 Получение отливок кронштейнов крепления заднего тормоза из чугуна
марки ВЧ40-1. Определение химического состава 34
3.3 Результаты оценки микроструктуры отливок кронштейнов крепления
заднего тормоза из чугуна марки ВЧ40-1 35
3.4 Результаты определения механический свойств отливок кронштейнов
крепления заднего тормоза из чугуна ВЧ40-1 39
3.5 Результаты стендовых испытаний кронштейнов крепления заднего
тормоза из серийного (ВЧ50) и опытного (ВЧ40-1) материалов на статическую прочность и долговечность 39
3.6 Результаты неразрушающего контроля внутренних дефектов рентгеновским методом кронштейнов крепления заднего тормоза из
серийного (ВЧ50) и опытного (ВЧ40-1) материалов после стендовых испытаний 43
3.7 Результаты определения механических свойств кронштейнов
крепления заднего тормоза после стендовых испытаний 45
3.8 Результаты испытаний по оценке уровня нефункциональных шумов
автомобиля, укомплектованного кронштейнами крепления заднего тормоза из серийного (ВЧ50) и опытного (ВЧ40-1) материалов 46
Заключение 52
Список используемой литературы и используемых источников 53
«Чугун был изобретен в 5 веке до нашей эры в Китае» [1]. Его используют практически во всех уголках мира, будь то автомобильная промышленность, строительная отрасль, обрабатывающая промышленность, трубопроводная промышленность и так далее.
«Чугун - это, сплав железа с углеродом, содержание которого варьируется в диапазоне от 2,14% до 6,67%» [1]. В машиностроении чугун является основанием для большинства деталей. Поскольку чугун является хрупким материалом, его нельзя использовать в деталях, которые подвергаются ударным нагрузкам. Низкая стоимость, хорошие литейные характеристики, высокая прочность на сжатие, износостойкость и отличная обрабатываемость делают чугун ценным материалом для инженерных целей. В зависимости от типа чугуна, определяемому по форме графитовых включений, в автомобильной промышленности изготавливают тормозные диски, кронштейны крепления, блоки цилиндров и так далее. Виды графитовых включений имеют три основные формы, такие как пластинчатая, вермикулярная и шаровидная. Форма графитных включений напрямую зависит от содержания углерода, модификаторов и примесей, а также в зависимости от формы графита чугуны подразделяют на белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны.
В данной работе будет рассмотрено две марки высокопрочного чугуна (ВЧ). Первая марка ВЧ50 используется в литейном производстве для изготовления кронштейнов крепления задних тормозов на модель автомобиля VESTA SW и XRAY Cross. Он имеет включения графита шаровидной формы и применяется для изготовления изделий с высокой прочностью и удовлетворительной пластичностью, что является приемлемым для изготовления таких деталей, как кронштейн крепления заднего тормоза. Шаровидную форму графитовых включений получают за счет модифицирования расплава чугуна магнийсодержащим модификатором.
В данной выпускной квалификационной работе была поставлена цель: разработать способ получения гибридного высокопрочного чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом и установить его приемлемую работоспособности для кронштейнов крепления заднего дискового тормоза для автомобиля VESTA SW и XRAY Cross.
В процессе проведения исследований было определено, что чугун ВЧ50 полноценно, без рисков подлежит замене на чугун ВЧ40-1, то есть поставленная в работе цель достигнута.
Сравнительный анализ исходных используемых материалов показал, что деталь из стали будет иметь низкие демпфирующие свойства и высокую стоимость, деталь из ВЧ50, используемом изначально в серийном производстве, будет иметь те же недостатки, но в меньшем масштабе. При проведении анализа литературы о чугуне ВЧ50 было обнаружено, что для его производства используется экономичный модификатор типа ФСМг, но из-за большого количества его введения изготовление деталей из этого материала является затратным. При этом было определено, что ВЧ50 не имеет таких демпфирующих свойств, как ЧВГ, поэтому ставилась задача найти материал, располагающийся по демпфирующим свойствам и себестоимости между ВЧ и ЧВГ. Таким материалом оказался гибридный чугун ВЧ40-1, который обладает демпфирующими свойствами близкими к ЧВГ. Для гибридного чугуна ВЧ40- 1 был проведён комплекс испытаний, которые показали, что данный чугун выдерживает определенные нагрузки, которые в последующем будет испытывать деталь, несмотря на то, что механические свойства у данного материала ниже чем у чугуна ВЧ50. Таким образом мы подтвердили возможность замены чугуна ВЧ50 на чугун ВЧ40-1 для изготовления кронштейнов крепления заднего тормоза правый/левый на модели VESTA SW и XRAY Cross.
