一种带径向和周向导气槽的制动盘制造技术

本实用新型专利技术属于轨道交通和汽车制动技术，具体涉及一种带径向和周向导气槽的制动盘。所述制动盘的两个盘面平整，其上设有若干贯通制动盘两个盘面的轴向散热孔轴向散热孔，部分或全部轴向散热孔沿轴向贯通制动盘的两个盘面；所述制动盘的外圆周侧面设有沿径向贯通至制动轴盘内圆周的径向散热通道，内部设有沿圆周方向贯通周向散热通道；径向散热通道上设有径向导气槽，周向散热通道上设有周向导气槽。本实用新型专利技术所设计的径向和周向导气槽可以起到优异的降温效果，因此产品降温速度高于现有产品，其使用寿命高于现有钢质制动盘。

【技术实现步骤摘要】
一种带径向和周向导气槽的制动盘
本技术属于轨道交通和汽车制动技术，具体涉及一种带径向和周向导气槽的的制动盘。
技术介绍
国内外已研发出的制动盘包括铸铁、锻钢、铸钢、铝基复合材料、碳碳复合材料、碳陶复合材料制动盘。铸铁制动盘由于其材料自身性能的局限，难以用于城市快轨列车、快速重载货车和高速动车组列车。碳碳复合材料由于摩擦系数随环境变化而产生较大波动，目前在国内外尚未见到用于轨道车辆的任何报道。钢质制动盘成熟度高、成本低、适用速度范围广的特点，在国外发达国家的快速和高速动车组列车已得到广泛的应用。铝基复合材料制动盘具有重量轻、耐磨性好的特点，目前少数发达国家和地区已经应用于城市快轨列车，时速达到160km/h。碳陶复合材料制动盘具有密度低、摩擦性能优异、耐高温等优点，但是散热性较金属材料要差，且高速下摩擦带来的热量更多，因此结构上需要设计散热性更为优异的结构来大幅提高盘的散热效果。而且碳陶复合材料的脆性大，加工性能差，尤其是轴装制动盘，制动盘内部的散热筋很难机加工成型。除此之外，碳陶制动盘在制动时，产生的磨削残留在盘表面，也将对制动盘的制动效果产生影响。目前，大多数碳陶复合材料采用的是多片或整片碳陶摩擦块与钢背冷铆接而成(中国专利CN103511525A一种用于高速列车的碳陶制动闸片及其制备)，由于碳陶与钢合金的热膨胀系数差异性大，导致反复摩擦冷却后，铆接处由于膨胀系数匹配性的差异导致失效，甚至在运行过程中发生松动或者脱落现象，危及到刹车系统的稳定运行。中国专利CN105541364A公开了一种一步致密化生产碳陶汽车制动盘的方法，先将石墨粉、硅粉等添加剂与树脂混合溶解，然后预先涂覆在由碳纤维丝束编织而成的碳纤维布上，晾干叠层后再进行模压成型，最后加工炭化得到碳纤维增强的陶瓷复合材料制动盘。虽然该专利技术可通过石墨粉、硅粉的添加达到一步致密化获得较高密度的碳陶复合材料，但并未提及碳陶盘上的散热孔的加工方式及如何控制精度，或是制备带特殊功能的散热孔(如散热同时，高电热、导电)，以及可否获得异形散热孔。现有钢制制动盘尽管也设计了轴向散热孔和径向通气孔，但其还是存在散热速度过慢的问题。同时为了解决散热速度过慢的问题；采用的方法一般为加大散热孔的数量和/或面积；但这样一来，产品的强度和使用寿命就会下降，同时产生安全事故的概率就会显著上升。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供散热速度快、使用寿命满足现有需求的散热孔带径向和周向导气槽的的具有快速散热的制动盘。本技术一种带径向和周向导气槽的的制动盘，一种带径向和周向导气槽的制动盘，所述制动盘(1)的两个盘面平整，其上设有若干轴向散热孔(21)，部分或全部轴向散热孔(21)沿轴向贯通制动盘的两个盘面；所述制动盘(1)的外圆周侧面设有沿径向贯通至制动盘内圆周的径向散热通道(22)；所述制动盘(1)的内部设有沿圆周方向贯通周向散热通道(24)；其中，径向散热通道(22)上设有径向导气槽(23)，周向散热通道(24)上设有周向导气槽(241)；周向导气槽(241)与周向散热通道(24)连通；周向散热通道(24)与径向散热通道(22)连通。本技术一种带径向和周向导气槽的的制动盘，所述制动盘(1)上轴向散热孔(21)的数量为9-81个、优选为10-36个。孔径为2-8毫米，沿盘面圆心为中心对称分布。本技术一种带径向和周向导气槽的的制动盘，所述制动盘(1)上径向散热通道(22)的数量为9-27个，沿盘面圆心为中心对称分布；本技术一种带径向和周向导气槽的的制动盘，所述周向散热通道(24)的数量为1-5个、优选为1-3个，沿盘体径向分布。本技术一种带径向和周向导气槽的的制动盘，当周向散热通道的数量大于等于2时，相邻两个周向散热通道的间距为0.15-0.3r；所述r为制动盘的半径。本技术一种带径向和周向导气槽的的制动盘，所述周向散热通道24的当量直径为制动盘的半径的0.01-0.15倍，且小于等于制动盘厚度的0.25倍。在本技术中，周向散热通道24的当量直径的换算方法为：沿制动盘直径并垂直于制动盘截取；得到周向散热通道的一个截面；计算该截面的面积；换算成等面积的圆，该圆所对应的直径，记为所述当量直径。本技术一种带径向和周向导气槽的的制动盘，所述径向导气槽对称分布在平行于盘面的两个径向散热通道平面上，数量为其对应径向散热通道22数量的4-8倍。本技术一种带径向和周向导气槽的的制动盘，所述制动盘(1)的内圆周设有内圆沉台法兰(11)，通过内圆沉台法兰(11)与固定在车轮轴上的盘毂固定连接；本技术一种带径向和周向导气槽的制动盘，所述径向散热通道22靠近制动盘内圆周的截面高度超过内圆沉台法兰11的厚度，所述径向散热通道22位于制动盘内圆周的贯通口221分布在内圆沉台法兰11的上侧和下侧。本技术一种带径向和周向导气槽的制动盘，所述径向散热通道22靠近制动盘内圆周向内圆沉台法兰11的上侧或下侧倾斜，所述径向散热通道22位于制动盘内圆周的贯通口221交替分布在内圆沉台法兰11的上侧或下侧。本技术一种带径向和周向导气槽的制动盘，所述径向散热通道22靠近制动盘内圆周的截面高度小于内圆沉台法兰11的厚度，所述径向散热通道22位于制动盘内圆周的贯通口221贯穿至内圆沉台法兰11的内侧面。本技术通过设计特殊的轴向散热孔、径向通气孔、周向散热通道、周向导气槽；通过周向散热通道、径向通气孔、周向导气槽的优化，在保证使用寿命和安全的同时，加大了散热速度并同时实现了盘面以及盘内部的自清洁。本技术一种带径向和周向导气槽的制动盘，所述制动盘的制备方法包括下述步骤：步骤一按单个带径向和周向导气槽的径向通气孔22和圆柱状的轴向散热孔21的形貌和尺寸选择并加工塑料材质的模具，将塑料材质的模具加工成对应的带径向和周向导气槽的形状，再在其表面包裹具有特殊结构和功能的的石墨纸，或经预处理的石墨纸或碳纤维纸；按设定的径向通气孔和轴向散热孔的个数和分布方式将备用模具固定，然后以碳纤维为原料按轻量一体化制动盘的尺寸进行编织，得到预制体；所述预制体由备用模具和编织体组成；所述编织体的密度为0.5g/cm3～0.7g/cm3；步骤二将步骤一所得预制体中的碳纤维束和预埋的塑料模具进行脱胶处理后，得到预留径向散热通道和轴向散热孔、且散热孔表面附着石墨纸或碳纤维纸的预制体，进行C增密处理直至编织的密度为1.3g/cm3～1.6g/cm3；得到增密后的坯体；步骤三对坯体进行清洗、干燥；接着将其放入Si粉中，在1500～2000℃进行渗硅，得到密度为1.6g/cm3～2.4g/cm3的碳陶制动盘；步骤四按设计尺寸进行机加工；得到成品。制备带径向和周向导气槽的制动盘时；石墨纸和/或碳纤维纸经过预处理后用于制备带径向和周向导气槽的碳碳复合材料和碳陶复合材料；其中，石墨纸的预处理工艺包括下述方式中至少一种：采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在石墨纸的一面上生成一层熔点高于2000℃的金属、采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在石墨纸的一面上生成一层熔点高于者2000℃的碳化物；其中，碳纤维纸的预处理包括下述方式中至少一种：在碳纤维纸上开具3D斜向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带径向和周向导气槽的制动盘，其特征在于：所述制动盘(1)的两个盘面平整，其上设有若干轴向散热孔(21)，部分或全部轴向散热孔(21)沿轴向贯通制动盘的两个盘面；所述制动盘(1)的外圆周侧面设有沿径向贯通至制动盘内圆周的径向散热通道(22)；所述制动盘(1)的内部设有沿圆周方向贯通周向散热通道(24)；其中，径向散热通道(22)上设有径向导气槽(23)，周向散热通道(24)上设有周向导气槽(241)；周向导气槽(241)与周向散热通道(24)连通；周向散热通道(24)与径向散热通道(22)连通。

【技术特征摘要】
1.一种带径向和周向导气槽的制动盘，其特征在于：所述制动盘(1)的两个盘面平整，其上设有若干轴向散热孔(21)，部分或全部轴向散热孔(21)沿轴向贯通制动盘的两个盘面；所述制动盘(1)的外圆周侧面设有沿径向贯通至制动盘内圆周的径向散热通道(22)；所述制动盘(1)的内部设有沿圆周方向贯通周向散热通道(24)；其中，径向散热通道(22)上设有径向导气槽(23)，周向散热通道(24)上设有周向导气槽(241)；周向导气槽(241)与周向散热通道(24)连通；周向散热通道(24)与径向散热通道(22)连通。2.根据权利要求1所述的一种带径向和周向导气槽的制动盘，其特征在于：所述制动盘(1)上轴向散热孔(21)的数量为9-81个，孔径为2-8毫米，沿盘面圆心为中心对称分布。3.根据权利要求1所述的一种带径向和周向导气槽的制动盘，其特征在于：所述制动盘(1)上径向散热通道(22)的数量为9-27个，沿盘面圆心为中心对称分布。4.根据权利要求1所述的一种带径向和周向导气槽的制动盘，其特征在于：所述周向散热通道(24)的数量为1-5个，沿盘体径向分布。5.根据权利要求4所述的一种带径向和周向导气槽的制动盘，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鹏，梁武，方华婵，
申请(专利权)人：湖南世鑫新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43