一种抑制乘用车刹车支架反白口缺陷的熔炼工艺的制作方法

本发明属于球墨铸铁熔炼铸造，具体涉及一种抑制乘用车刹车支架反白口缺陷的熔炼工艺。

背景技术：

1、乘用车刹车支架是车辆制动系统的关键承载部件，其安全性与可靠性直接关系到行车安全。该类铸件通常采用球墨铸铁制造，利用球状石墨对基体的割裂作用小、应力集中效应低的特性，获得优良的强韧性匹配。然而，刹车支架壁厚差异显著、热节分布不均，导致其铸态下厚大部位极易形成反白口缺陷。反白口表现为游离渗碳体在铸件心部析出，使局部硬度升高、脆性增大，严重恶化加工性能并增加服役过程中的脆断风险。目前，抑制反白口的常规手段主要包括高纯炉料选取、强化孕育处理及合理设计浇注系统，旨在抑制反石墨化元素偏析与碳化物形成倾向，促进凝固阶段充分石墨化。

2、上述现有技术方案在一定程度上降低了反白口缺陷的发生概率，但其控制逻辑均建立在浇注前预先干预的静态模式之上。以中国发明专利cn111621689a为例，该专利通过严格控制原材料选择、调质、铁水预处理、球化孕育处理及浇注孕育等环节进行防治。然而，球墨铸铁的孕育效果存在明显的时效衰退特性，孕育剂提供的石墨形核核心在凝固过程中逐渐溶解或失活，导致铸件凝固后期尤其是热节区域的有效核心数量衰减至临界水平以下。上述静态控制手段无法感知也无法补偿凝固进程中各部位孕育状态的不同步衰退，致使局部石墨化不充分，反白口难以根除。此外，现有超声波检测手段仅用于铸件凝固完成后的球化率评定，无法在凝固过程中实时感知孕育衰退趋势并实施在线干预；依赖于事后无损探伤或破坏性检测的质控模式，仅能甄别次品，缺乏在生产过程中即时捕捉衰退征兆并主动调控的能力。

3、因此，本领域亟需一种能够实时感知球墨铸铁凝固过程中孕育衰退趋势、并在衰退发生时即时干预的熔炼工艺，以从发生机理上主动干预刹车支架反白口缺陷的形成。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种抑制乘用车刹车支架反白口缺陷的熔炼工艺。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种抑制乘用车刹车支架反白口缺陷的熔炼工艺，包括以下步骤：

4、（1）配料与熔炼：选用低硫废钢、回炉料和冲压边角料作为金属炉料，选用低硫增碳剂和碳化硅作为增碳增硅材料，将配好的炉料加入中频感应电炉中熔炼，控制原铁水化学成分，熔炼温度控制在1460~1520℃；

5、（2）预先建立石墨化健康指数模型：通过标准试验建立球墨铸铁凝固过程中超声特征参数与石墨化程度的定量对应关系，定义石墨化健康指数ghi；

6、（3）连续动态监测：在铸件浇注完成后，将超声波探头阵列布置于铸件模具的预定监测位置，连续采集各监测点的超声特征参数，实时计算各时刻的石墨化健康指数ghi(t)，其中t表示时间，并实时计算ghi(t)对时间的一阶导数d(ghi)/dt，作为ghi(t)的变化趋势；

7、（4）孕育衰退趋势识别与预警：设定衰退预警阈值，所述衰退预警阈值定义为r_critical，当d(ghi)/dt达到预警条件时，触发孕育衰退预警信号；

8、（5）拯救式脉冲孕育决策：预警信号触发后，无条件立即启动定点脉冲孕育程序，所述无条件是指该决策不依赖于当前固相分数、不依赖于监测点温度、也不依赖于凝固进程阶段；

9、（6）拯救式脉冲孕育与同步补热的协同执行：通过布置于模具上的喷射装置，向监测到衰退的区域喷射孕育剂；在执行脉冲孕育的同步，通过布置于模具上的加热装置对该区域进行局部定点补热；

10、（7）干预效果评估与迭代：脉冲孕育与补热执行完成后，继续监测该区域的d(ghi)/dt，若未恢复则重复执行步骤（5）和步骤（6）；

11、（8）铸件完成凝固后，进行冷却、开箱及后处理。

12、作为本发明的一种优选技术方案，步骤（1）中所述原铁水化学成分按质量百分比计为：c 3.6%~3.8%、si 1.4%~1.7%、mn 0.15%~0.25%、p≤0.04%、s≤0.015%；配料时控制反石墨化元素含量按质量百分比计为：cr≤0.05%、v≤0.03%、sn≤0.01%、sb≤0.005%、te≤0.003%。

13、作为本发明的一种优选技术方案，步骤（2）中所述ghi的定义为：，其中为实测超声波纵波声速，为完全石墨化状态下的标准声速，为实测超声衰减系数，为完全石墨化状态下的标准衰减系数，为实测超声非线性系数，为完全石墨化状态下的标准非线性系数，、、为权重系数且1。

14、作为本发明的一种优选技术方案，步骤（3）中所述连续采集的频率为0.5~2秒/次。

15、作为本发明的一种优选技术方案，步骤（4）中所述衰退预警阈值为r_critical，r_critical的取值范围为-0.005~-0.015/s，当d(ghi)/dt＜r_critical时触发预警信号。

16、作为本发明的一种优选技术方案，建立多级预警机制：当-0.015≤d(ghi)/dt＜-0.010时触发一级预警，当-0.025≤d(ghi)/dt＜-0.015时触发二级预警，当d(ghi)/dt＜-0.025时触发三级预警。

17、作为本发明的一种优选技术方案，步骤（6）中所述喷射装置为高压喷射装置，喷射压力为5~20mpa，喷射量为该区域铁水质量的0.05%~0.15%，喷射方式为脉冲式；所述孕育剂为纳米级孕育剂，粒度≤10μm。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述脉冲式的喷射参数为：喷射持续时间0.5~2秒，间隔1~3秒，重复2~5次。

19、作为本发明的一种优选技术方案，步骤（6）中所述局部定点补热将喷射区域局部温度提升20~80℃，补热持续时间与脉冲孕育同步，为2~10秒；所述加热装置为感应加热装置或电阻加热装置，补热功率为5~20kw。

20、作为本发明的一种优选技术方案，步骤（7）中若d(ghi)/dt回升至≥r_critical则恢复正常监测，若d(ghi)/dt仍低于r_critical则于10~30秒内重复执行步骤（5）和步骤（6），重复1~3次。

21、本发明的有益效果为：通过预先建立石墨化健康指数模型，在铸件凝固全过程中连续采集超声特征参数并实时计算ghi(t)及其一阶导数d(ghi)/dt，利用d(ghi)/dt对孕育衰退进行早期识别和多级预警，突破了传统静态孕育处理无法感知凝固后期石墨化衰退的技术局限。当d(ghi)/dt达到预警条件时，无条件立即启动定点脉冲孕育程序，通过高压脉冲喷射纳米级孕育剂快速补充形核核心，并同步采用感应加热或电阻加热对衰退区域进行局部定点补热以改善局部温度场，二者协同作用有效抑制反白口渗碳体的形成，恢复已出现衰退征兆的局部组织的石墨化能力。干预后持续监测d(ghi)/dt，若未恢复则重复执行干预并迭代补偿，直至石墨化状态恢复正常。本发明有效抑制了刹车支架厚大部位的反白口缺陷，显著提高了铸件组织的均匀性和强韧性，降低了因白口导致的脆断风险和后续加工报废率，且工艺自动化程度高、响应迅速、适应性强。