一种固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法技术

一种固液复合挤压铸造铝‑钢铁复合制动盘的方法，本发明专利技术涉及车辆制动盘制造领域，具体涉及一种固液复合挤压铸造铝‑钢铁复合制动盘的方法。本发明专利技术是要解决现有制动盘整体结构刚度偏低，制备工艺复杂，制备成本很高，难以实现产业化生产的问题。方法：一、制造盘芯；二、熔炼铝合金及浇注盘体；三、制动结构热处理；四、制动结构机械加工。本发明专利技术用于制备铝‑钢铁复合制动盘，既能保证制动盘的整体结构刚度又可以轻量化设计，盘体与车轮主轴之间通过螺杆连接，增加了制动效果，该方法制备工艺简单、成本低、易实现产业化生产，具有显著的经济和社会效益。

A Solid-liquid Composite Squeeze Casting Method for Aluminum-Steel Composite Brake Disc

The invention relates to the manufacturing field of vehicle brake discs, in particular to a method of solid-liquid composite squeeze casting of aluminum-steel composite brake discs. The invention aims to solve the problems of low overall structural rigidity of the existing brake disc, complex preparation process, high preparation cost and difficult to realize industrialized production. Methods: 1. Making disc core; 2. Melting aluminium alloy and casting disc body; 3. Heat treatment of brake structure; 4. Machining of brake structure. The invention is used for preparing aluminium-steel composite brake disc, which can not only ensure the overall structural stiffness of the brake disc, but also lightweight design. The brake effect is increased by connecting the disc body with the wheel spindle through a screw. The preparation process of the method is simple, the cost is low, and the industrialization production is easy to realize. The method has remarkable economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法
本专利技术涉及车辆制动盘制造领域，具体涉及一种固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法。
技术介绍
在交通制造领域，制动盘对于车辆的有效制动极为关键，即使在高铁等交通工具主要依靠电力制动已经成为主要技术手段，但是机械制动在电力失效的条件下也必须保证有效制动，可见机械制动技术依旧十分重要。目前国内外的制动盘主要材料为HT20-40、HT30-54、铸铁盘、锻钢盘以及Gr-Mo铸铁等。然而，轻量化的要求不仅仅在航空航天上十分重要，而随着新能源汽车等行业的快速发展这方面的矛盾也越来越凸显。因此，目前制动盘的结构也越来越趋向于轻量化设计。专利技术专利(CN106812837A)提供了一种铝基复合材料刹车制动盘及制备方法，该方法采用铝基复合材料替代钢铁，可使重量减少40～60％，但是通过该方法制备的制动盘中，铝基复合材料和铝之间的结合强度不高；此外，该刹车盘为铝和铝基复合材料结构，虽然轻量化效果很优异，但是整体结构刚度偏低。专利技术专利(CN107100949A)提供了一种组合式复合材料制动盘及制备方法和应用，该方法提供了一种梯度复合材料与碳陶瓷基复合材料互配后用做制动盘的方法，虽然该方法的制动盘结构和材料较为先进，轻量化效果明显，但是通过该方法制备制动盘，制备工艺复杂，制备成本很高，难以实现产业化生产。因此，实现轻量化刹车盘结构，保证结构刚度，并且能够实现产业化的制备方法对于目前交通汽车轻量化是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有制动盘整体结构刚度偏低，制备工艺复杂，制备成本很高，难以实现产业化生产的问题，而提供一种固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法。本专利技术一种固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法是按以下步骤进行：一、制造盘芯：按设计需要通过铸造及机械加工制造制动盘所需的摩擦面钢铁盘芯结构部件，清洗处理，清洁表面备用，得到固态钢铁盘芯；二、熔炼铝合金及铸造盘体：通过熔炼得到铝合金熔体，将固态钢铁盘芯放入挤压铸造模具中，将铝合金熔体注入挤压铸造模具中，通过设备对挤压铸造模具施加挤压力，直到铝熔液与固态钢铁盘芯冷却凝固成型，取出备用，得到制动盘；三、制动结构热处理：按照制动盘所选铝合金种类采取相应方式对制动盘进行热处理，得到热处理后的制动盘；四、制动结构机械加工：对热处理后的制动盘进行外边面的机械加工，加工至所需尺寸，并保证表面粗糙度，加工完毕后即得到铝-钢铁复合制动盘。本专利技术的有益效果是：本方明中采用了铝-钢铁复合结构作为制动盘的制造方法，该结构中钢铁材料保证了制动盘原摩擦工作要求，保证了制动效果，挤压铸造形成的铝合金基体材料，达到强度要求，保证了制动盘的使用机械性能要求；扩大了该制动盘的应用范围，包括轨道车辆制动系统。本专利技术中采用了铝-钢铁复合结构，有效的降低了制动盘的整体质量，具有优异的轻量化效果。本专利技术中采用了铝-钢铁液固压力复合方法，保证了铝合金基体与钢铁预制摩擦盘芯的结合强度和紧密度，保证使用效果。本专利技术中采用了机械加工，焊接技术及其铝合金铸造方法，工艺过程简易，成本低，容易实现产业化，具有显著的经济和社会效益。附图说明图1为铝-钢铁复合制动盘的结构示意图；图2为左盘的局部示意图。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式一种固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法是按以下步骤进行：一、制造盘芯：按设计需要通过铸造及机械加工制造制动盘所需的摩擦面钢铁盘芯结构部件，清洗处理，清洁表面备用，得到固态钢铁盘芯；二、熔炼铝合金及铸造盘体：通过熔炼得到铝合金熔体，将固态钢铁盘芯放入挤压铸造模具中，将铝合金熔体注入挤压铸造模具中，通过设备对挤压铸造模具施加挤压力，直到铝熔液与固态钢铁盘芯冷却凝固成型，取出备用，得到制动盘；三、制动结构热处理：按照制动盘所选铝合金种类采相应方式对制动盘进行热处理，得到热处理后的制动盘；四、制动结构机械加工：对热处理后的制动盘进行外边面的机械加工，加工至所需尺寸，并保证表面粗糙度，加工完毕后即得到铝-钢铁复合制动盘。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述铝-钢铁复合制动盘由盘芯1和盘体2组成；所述盘芯1由左盘3、右盘4、支撑柱5和连接柱6组成；左盘3、右盘4、支撑柱5和连接柱6由铸铁经过机械加工而成，所述左盘3和右盘4的中心设置有对称的通孔，左盘3和右盘4上下对中放置，所述左盘3和右盘4的内圆周和外圆周处通过均匀布设的支撑柱5焊接连接；所述左盘3和右盘4的内侧设置有连接柱6，所述左盘3和右盘4内侧设置的连接柱6对称设置；所述盘体2由铝合金挤压铸造而成，所述盘体2穿过左盘3和右盘4的中心的通孔，所述盘体2上表面经过机械加工分布若干螺纹孔7。其他与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述铝-钢铁复合制动盘中盘芯1的材质为钢或铸铁；盘体2的材质为铝合金。其他与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中所述熔炼是通过铝熔炼炉或保温炉进行的。其他与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中通过熔炼得到铝合金熔体是将铝合金放置于熔炼炉中在温度为700～800℃的条件下保温2～4h进行熔融处理。其他与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中将铝合金熔体注入挤压铸造模具之前将所述固态钢铁盘芯放入挤压铸造模具中在温度为350～450℃的条件下保温3～5h；保证该保温时间与所述熔融处理的时间同时到达。其他与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述挤压铸造模具的材质为钢。其他与具体实施方式一至六之一相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中所述热处理包括两种情况，当铝合金种类选择为沉淀强化类铝合金时，热处理过程包括固溶、淬火和人工时效；当铝合金种类选择为非沉淀强化类铝合金时，热处理过程为退火。其他与具体实施方式一至七之一相同。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤四中所述机械加工是在热处理后的制动盘脱模后开始，按照所需加工尺寸，通过车、铣加工方式将其加工至规定尺寸。其他与具体实施方式一至八之一相同。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤四中所述机械加工中在盘体上加工出螺纹孔，然后经螺杆直接与车辆车轮相连接。其他与具体实施方式一至九之一相同。采用以下实施例验证本专利技术有益效果：实施例：一种固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法是按以下步骤进行：一、制造盘芯：按设计需要通过铸造及机械加工制造制动盘所需的摩擦面钢铁盘芯结构部件，清洗处理，清洁表面备用，得到固态钢铁盘芯；二、熔炼铝合金及铸造盘体：通过熔炼得到铝合金熔体，将固态钢铁盘芯放入挤压铸造模具中，将铝合金熔体注入挤压铸造模具中，通过设备对挤压铸造模具施加挤压力，直到铝熔液与固态钢铁盘芯冷却凝固成型，取出备用，得到制动盘；三、制动结构热处理：按照制动盘所选铝合金种类采取相应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固液复合挤压铸造铝‑钢铁复合制动盘的方法，其特征在于固液复合挤压铸造铝‑钢铁复合制动盘的方法是按以下步骤进行：一、制造盘芯：按设计需要通过铸造及机械加工制造制动盘所需的摩擦面钢铁盘芯结构部件，清洗处理，清洁表面备用，得到固态钢铁盘芯；二、熔炼铝合金及铸造盘体：通过熔炼得到铝合金熔体，将固态钢铁盘芯放入挤压铸造模具中，将铝合金熔体注入挤压铸造模具中，通过设备对挤压铸造模具施加挤压力，直到铝熔液与固态钢铁盘芯冷却凝固成型，取出备用，得到制动盘；三、制动结构热处理：按照制动盘所选铝合金种类采取相应方式对制动盘进行热处理，得到热处理后的制动盘；四、制动结构机械加工：对热处理后的制动盘进行外边面的机械加工，加工至所需尺寸，并保证表面粗糙度，加工完毕后即得到铝‑钢铁复合制动盘。

【技术特征摘要】
1.一种固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法，其特征在于固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法是按以下步骤进行：一、制造盘芯：按设计需要通过铸造及机械加工制造制动盘所需的摩擦面钢铁盘芯结构部件，清洗处理，清洁表面备用，得到固态钢铁盘芯；二、熔炼铝合金及铸造盘体：通过熔炼得到铝合金熔体，将固态钢铁盘芯放入挤压铸造模具中，将铝合金熔体注入挤压铸造模具中，通过设备对挤压铸造模具施加挤压力，直到铝熔液与固态钢铁盘芯冷却凝固成型，取出备用，得到制动盘；三、制动结构热处理：按照制动盘所选铝合金种类采取相应方式对制动盘进行热处理，得到热处理后的制动盘；四、制动结构机械加工：对热处理后的制动盘进行外边面的机械加工，加工至所需尺寸，并保证表面粗糙度，加工完毕后即得到铝-钢铁复合制动盘。2.根据权利要求1所述的一种固液复合挤压铸造铝-钢铁复合制动盘的方法，其特征在于所述铝-钢铁复合制动盘由盘芯(1)和盘体(2)组成；所述盘芯(1)由左盘(3)、右盘(4)、支撑柱(5)和连接柱(6)组成；左盘(3)、右盘(4)、支撑柱(5)和连接柱(6)由铸铁经过机械加工而成，所述左盘(3)和右盘(4)的中心设置有对称的通孔，左盘(3)和右盘(4)上下对中放置，所述左盘(3)和右盘(4)的内圆周和外圆周处通过均匀布设的支撑柱(5)焊接连接；所述左盘(3)和右盘(4)的内侧设置有连接柱(6)，所述左盘(3)和右盘(4)内侧设置的连接柱(6)对称设置；所述盘体(2)由铝合金挤压铸造而成，所述盘体(2)穿过左盘(3)和右盘(4)的中心的通孔，所述盘体(2)上表面经过机械加工分布若干螺纹孔(7)。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄铁明，张建雷，杨林，卢辉，孙绍华，
申请(专利权)人：福建祥鑫股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35