刹车盘预制体、其制备方法及刹车盘技术

本发明专利技术提供一种刹车盘预制体，为空心圆盘形，包括层叠的圆环形的若干纤维平面单元层和连接若干所述纤维平面单元层的层间纤维，所述刹车盘预制体设有至少一个体内通孔和/或表面通道，所述体内通孔贯通所述刹车盘预制体的表层之间、侧壁之间或表层与侧壁之间的若干所述纤维单元层，所述表面通道朝向所述刹车盘预制体的内部开设，所述表面通道的两端延伸至若干所述纤维平面单元层的边沿形成的侧壁外部，所述体内通孔或所述表面通道与所述纤维平面单元层形成截平面和截交线。本发明专利技术的刹车盘材料散热效果好、具备除尘效果，同时密度高、均匀性好、性能稳定，且重量轻、材料损耗少。

Brake disc prefabrication, preparation method and brake disc

【技术实现步骤摘要】
刹车盘预制体、其制备方法及刹车盘
本专利技术涉及制动系统
，特别涉及刹车盘预制体、其制备方法及刹车盘。
技术介绍
刹车盘是机动车制动系统的关键组件，运行工作时因摩擦会产生大量热量和磨屑物，使得本身温度飙升而摩擦系数降低，甚至引起热衰退现象致使结构不稳定，存在安全隐患。现有刹车盘多采用纤维预制体经一定复合工艺成型后进行孔加工，其纤维连续性差，整体性能降低，且复合过程长，刹车盘的均匀性控制难。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种改进的刹车盘预制体，其制备方法及制成的刹车盘，制成的刹车盘具有散热好、除尘、结构和性能稳定的特点。本专利技术提供的技术方案为：一种刹车盘预制体，为空心圆盘形，包括层叠的圆环形的若干纤维平面单元层和连接若干所述纤维平面单元层的层间纤维，所述刹车盘预制体设有至少一个体内通孔和/或表面通道，所述体内通孔贯通所述刹车盘预制体的表层之间、侧壁之间或表层与侧壁之间的若干所述纤维单元层，所述表面通道朝向所述刹车盘预制体的内部开设，所述表面通道的两端延伸至若干所述纤维平面单元层的边沿形成的侧壁外部，所述体内通孔或所述表面通道与所述纤维平面单元层形成截平面和截交线。进一步地，所述体内通孔或所述表面通道为渐开线型、斜直线型、弧线型、交叉式中任意一种或组合。进一步地，所述截交线处设有加强筋。进一步地，所述体内通孔的中心线与所述刹车盘预制体的中轴线的夹角为0°至90°。进一步地，所述体内通孔或所述表面通道的数量大于等于2个，在所述刹车盘预制体上均匀分布。进一步地，所述纤维平面单元层包括纤维布、网胎或两者组合，所述纤维布或所述网胎采用聚丙烯腈基碳纤维或预氧化纤维或碳化硅纤维中一种或任意组合制成。进一步地，所述层间纤维为针刺引入的短纤维，或者是针刺引入的短纤维与缝合引入的连续纤维的组合。进一步地，所述刹车盘预制体的体积密度为0.30～0.65g/cm3。本专利技术提供一种上述的刹车盘预制体的制备方法，包括以下步骤：(1)准备纤维平面单元层、仿形裁剪的截平面内和截平面之间的所述纤维平面单元层、连续纤维及体内通孔或表面通道的工装；(2)当纤维平面单元层设有通道时，安装固定所述体内通孔或所述表面通道的工装至设定位置；(3)铺放纤维平面单元层，并针刺形成层间连接的短纤维；(4)采用连续纤维沿所述截交线铺设加强筋；(5)采用连续纤维进行所述纤维平面单元层的缝合，引入层间连续纤维；(6)重复步骤(2)或(3)或(4)或(5)，直至预制体所需尺寸，移除安装的所述体内通孔或所述表面通道的工装。本专利技术还提供一种刹车盘，其特征在于：所述刹车盘由上述的刹车盘预制体制成。与现有技术相比，本专利技术的刹车盘预制体内设有体内通孔或表面通道，该体内通孔或表面通道可以起到散热和除尘的作用，提高了刹车盘的结构和性能的稳定性；截交线处加强筋设计与截平面纤维取向优化设计避免后加工造成纤维不连续和连续纤维含量少的缺陷；开设体内通孔或表面通道增加了复合过程中基体的渗透表面面积，复合速率快，制得的刹车盘密度高、均匀性好、性能稳定，且重量轻、材料损耗少。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的一实施例提供的刹车盘预制体的结构示意图。图2是图1中的纤维平面单元层的结构示意图。图3是图1中的通道所在的部分所述纤维平面单元层的纤维取向示意图。图4是本专利技术的另一实施例提供的刹车盘预制体的结构示意图。图5是图4中的体内通孔所在的所述纤维平面单元层纤维取向示意图。附图标记说明:刹车盘预制体100中轴线90纤维平面单元层10纤维布11网胎12层间纤维20针刺引入短纤维20A缝合引入连续纤维20B体内通孔30A表面通道30B截平面31截交线32如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术实施例。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术实施例，所描述的实施方式仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术实施例保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术实施例的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术实施例。本专利技术所述刹车盘预制体100是汽车、高速列车等机动车辆制动系统的关键组件刹车盘的骨架材料，经陶瓷/碳复合后的复合材料刹车盘工作时与刹车片产生摩擦从而达到减速和制动的目的。刹车盘预制体100是包括纤维平面单元层10和连接所述纤维平面单元层10的层间纤维20构成的立体织物，该立体织物为多孔结构，有利于后期基体沉积复合，制成的复合材料结构与性能可设计性强。请参阅图1和图2，所述刹车盘预制体100至少包含两层层叠铺放的所述纤维平面单元层10，所述纤维平面单元层10的纤维取向按设定角度多次旋转。所述纤维平面单元层10为刹车盘工作时与刹车片产生摩擦的承力面，其运行轨迹切平面上连续纤维的含量高其刹车盘材料的制动效果好。本专利技术一实施例中所述刹车盘预制体的横截面为圆环形，单层所述纤维平面单元层10由1层单向布11和1层网胎12构成，所述单向布11和所述网胎12均采用聚丙烯腈碳纤维为原材料经一定织造工艺和成网工艺制成，所述单向布11的纤维取向相邻层间为0°/90°交叠。所述纤维平面单元层10通过针刺工艺引入所述层间纤维20，实现层间连接。在其他实施例中，所述纤维平面单元层10可以采用预氧化纤维或碳化硅纤维制成所述纤维布11或所述网胎12。所述纤维平面单元层10可以由所述纤维布11或所述网胎12单一构成，或由不等比例的两者组合构成。所述纤维布11还可以是针刺成型的连续纤维/网胎复合料、平纹布、斜纹布等。所述纤维布11的纤维取向相邻层间可以为0°/45°/90°/135°交叠，或其他设定角度及方式。请参阅图1和图4，所述刹车盘预制体100还包括所述层间纤维20，所述层间纤维20的作用在于连接多层层叠铺放的所述纤维平面单元层10，保证层间结合强度，从而形成结构稳定的立体织物，满足刹车盘材料层间性能及结构形状的要求。本专利技术一实施例中所述层间纤维20为通过针刺工艺引入的短纤维20A，通过刺针对叠层后的所述纤维平面单元层10进行针刺，将所述纤维平面单元层10上少量纤维改变取向，牵引至多层所述纤维平面单元层10结构之间。本专利技术一实施例中所述层间纤维20还包括缝合引入的连续纤维20B，通过缝合工具将连续纤维引入所述纤维平面单元层10层间进行整体贯穿缝合，作用在于增强层间结合强度，结构更为稳定。连续纤维为聚丙烯腈碳纤维材料。在其他实施例中，所述缝合引入的连续纤维20B还可以是部分缝合，即对所有层中的若干层所述纤维平面单元层10采用连续纤维多次缝合。连续纤维可以为预氧化纤维材料或碳化硅纤维。请参阅图1、图3、图4和图5，本专利技术所述刹车盘预制体100设有至少一个体内通孔30A和/或表面通道30B，所述体内通孔30A贯通所述刹车盘预制体100的表层之间、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刹车盘预制体，为空心圆盘形，包括层叠的圆环形的若干纤维平面单元层和连接若干所述纤维平面单元层的层间纤维，其特征在于：所述刹车盘预制体设有至少一个体内通孔和/或表面通道，所述体内通孔贯通所述刹车盘预制体的表层之间、侧壁之间或表层与侧壁之间的若干所述纤维单元层，所述表面通道朝向所述刹车盘预制体的内部开设，所述表面通道的两端延伸至若干所述纤维平面单元层的边沿形成的侧壁外部，所述体内通孔或所述表面通道与所述纤维平面单元层形成截平面和截交线。

【技术特征摘要】
1.一种刹车盘预制体，为空心圆盘形，包括层叠的圆环形的若干纤维平面单元层和连接若干所述纤维平面单元层的层间纤维，其特征在于：所述刹车盘预制体设有至少一个体内通孔和/或表面通道，所述体内通孔贯通所述刹车盘预制体的表层之间、侧壁之间或表层与侧壁之间的若干所述纤维单元层，所述表面通道朝向所述刹车盘预制体的内部开设，所述表面通道的两端延伸至若干所述纤维平面单元层的边沿形成的侧壁外部，所述体内通孔或所述表面通道与所述纤维平面单元层形成截平面和截交线。2.如权利要求1所述的刹车盘预制体，其特征在于：所述体内通孔或所述表面通道为渐开线型、斜直线型、弧线型、交叉式中任意一种或组合。3.如权利要求1所述的刹车盘预制体，其特征在于：所述截交线处设有加强筋。4.如权利要求1所述的刹车盘预制体，其特征在于：所述体内通孔中心线与所述刹车盘预制体的中轴线的夹角为0°至90°。5.如权利要求4所述的刹车盘预制体，其特征在于：所述体内通孔或所述表面通道的数量大于等于2个，在所述刹车盘预制体上均匀分布。6.如权利要求1所述的刹车盘预制体，其特征在于：所述纤维平面单元层包括纤维布、网胎...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪云良，
申请(专利权)人：江苏天鸟高新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32