一种汽车用铝基复合材料通风制动盘制造技术

本实用新型专利技术涉及一种汽车用铝基复合材料通风制动盘，该制动盘采用SiCp/A356铝基复合材料通过反重力铸造方法制作而成，包括第一工作盘(10)、第二工作盘(20)、连接筋(30)、安装部(40)和弧形连接部(50)，所述第一工作盘和第二工作盘通过连接筋固定连接，第一工作盘的内侧制动面(11)与第二工作盘的外侧制动面(21)平行设置，所述安装部通过弧形连接部与第二工作盘固定连接。本实用新型专利技术的制动盘相较灰铸铁材质的制动盘可以实现减重50％以上，同时因为该材料较高的热传导能力和蓄热能力，可以降低制动盘的摩擦温升，并均匀化制动盘温度分布，避免制动盘中形成大的热应力，防止裂纹萌生和扩展。展。展。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车用铝基复合材料通风制动盘


[0001]本技术属于汽车制动盘相关
，特别涉及一种采用铝基复合材料的汽车用轻质长寿命通风制动盘。

技术介绍

[0002]汽车的制动系统对行车安全非常重要，制动系统的作用是让行驶中的汽车进行减速和停车。制动系统的工作原理是将汽车的动能通过摩擦转换成热能。
[0003]汽车制动系统的制动器主要有鼓式和盘式两种。其中，盘式制动器是敞开式的，制动过程中产生的热量可以很快散去，拥有很好的制动效能，现在已广泛应用于汽车上。
[0004]盘式制动器的制动盘是以端平面为摩擦工作面的圆盘形部件。制动盘可按结构分为实心盘(单片盘)与通风盘(双片盘)。其中，通风盘是两摩擦面间有通风道的制动盘，汽车在行使中通过风道处空气对流，达到散热的目的，可防止制动盘过热，减少热衰减以及延长使用寿命，提供更好的制动性能。通风盘内部的通道设计包括直通道、弯曲通道以及支柱式通道等。
[0005]汽车簧下质量的减轻对于车辆轻量化和节能减排的贡献最为显著，同时也有利于提升车辆的操控性能。制动盘是可以有效减轻车辆重量的核心部件之一，因此，有必要开发汽车用轻量化制动盘。
[0006]目前主流的汽车制动盘材料以灰铸铁为主，典型的牌号为HT250，但钢铁材料的重量偏大，不符合汽车节能减排和轻量化的趋势。
[0007]目前可作为制动盘轻量化材料的主要有两类：一是C/C复合材料或C/C
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SiC复合材料；另一类是颗粒、晶须或纤维增强金属基复合材料。两种材料都具有好的轻量化特点。但C/C
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SiC材料存在的主要问题是制造工艺复杂、成本高昂，在制备和成型方面都有待进一步完善。颗粒增强金属基复合材料的制备方法包括粉末冶金法、搅拌铸造法等。粉末冶金方法制备的SiC颗粒增强铝基复合材料在制件的结构复杂性或灵活性有限制，材料制备和制件成型的成本较高。近年来发展较快的是搅拌铸造方法制备SiCp/A356复合材料，即碳化硅颗粒增强铝基复合材料。
[0008]SiCp/A356铝基复合材料具有高的比强度和比刚度、导热性好、热容量高、耐磨性好等优点，与C/C
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SiC复合材料相比，其材料制备和成型工艺过程相对简单，成本优势明显。选用含SiC颗粒增强的SiCp/A356铝基复合材料作为汽车轻量化制动盘材料，有望实现制动盘减重30％
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50％，还可以延长使用寿命、减少运用成本、提高安全可靠性，实现无噪声绿色制动，特别适用于新能源汽车制动盘。当然，与传统的钢铁材料比，SiCp/A356铝基复合材料也存在熔点低、膨胀系数大、液态流动性差等问题，由此导致不能承受较高的摩擦制动温度以及较大的热应力等。此外，在采用铸造成型时，也需要考虑设计良好的顺序凝固工艺。
[0009]经对现有技术进行检索，中国专利CN 209067715 U“一种汽车制动盘”给出了一种沿工作部的周向呈螺旋形分布的风道设计，能够提升通风效率，降低制动盘温度，同时通过减小盘体厚度的方式减重，实现轻量化。该技术方案存在的几个问题包括：通过减少盘体厚
度的方式所能达到的减重效果有限，且不利于发挥材料的蓄热能力；螺旋形散热风道设计使得制动盘不同部位空气流速差别大、换热系数差别大，从而导致制动盘不同部位温度差别大，温度均匀性差，易形成大的热应力，导致热裂；而且，密集的螺旋形风道不易铸造成型、难于清理。
[0010]中国专利CN 207034033 U“一种通风式汽车制动盘”公布了一种具有内圈通风块、中圈通风块和外圈通风块结构设计的汽车制动盘，通风块用于改善散热效果，降低制动盘温度。该技术方案的通风块设计很有特色，但并未提出轻量化的方案。
[0011]中国专利CN 210397521 U“一种轻量型汽车制动盘”重点在于清洁组件和散热组件，通过清洁组件实时清理泥渍，使制动盘一直保持正常的散热，通过散热组件提高制动盘的散热效果。该技术方案涉及组件较多，结构复杂，不利于推广使用。
[0012]中国专利CN 105525153 A“一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料制动盘”公布了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，还提供了一种基于所述复合材料制造的轨道交通车辆用制动盘。该技术方案未涉及到汽车用制动盘，不能直接用于尺寸小、制动工况不同的汽车制动盘。
[0013]中国专利CN 111442039 A“一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料汽车制动盘及其制备方法”公布了一种由铝基结构材料盘体和耐磨铝基复合材料摩擦面构成的制动盘以及材料的制备方法。该材料采用粉末冶金原理制备，同时达到了耐磨和减重的效果。但相对而言，粉末冶金方法存在工艺方法复杂、制造成本高等问题，不适于大批量产业化生产，难以产生较好的经济效益。特别是该专利在复合材料制备中添加了一定数量的铁或铜等粉体材料，以提升粉末冶金复合材料制动盘的性能，尽管该专利采取了表面防护处理措施，但这些物质很容易在服役过程中与铝粉或铝相形成原电池、产生电化学腐蚀，缩减制动盘的服役寿命、影响服役安全性。
[0014]基于此，特提出本技术。

技术实现思路

[0015]在满足汽车用制动盘接口等结构和尺寸的条件下，设计铝基复合材料制动盘结构，使制动盘在服役条件下的热容量(制动温升和热应力)满足服役要求。
[0016]铝基复合材料的力学性能较传统钢铁材料低且成型难度较大，需要采取更为先进的成型方法和合理的结构设计提高铝基复合材料制动盘的成型质量和力学性能，降低制动温升，减少制动热应力。
[0017]本技术的目的之一是提供一种汽车用铝基复合材料通风制动盘，该制动盘在满足接口尺寸的同时，通过采用新型的铝基复合材料以及合理的结构设计，实现制动盘轻量化；本技术的目的之二是采用反重力成型方法及合理的成型工艺设计使制动盘的成型质量和力学性能较传统的重力铸造得到大幅提升，同时满足服役工况要求。
[0018]本技术包含两组具有相似技术思路的技术方案，第一组技术方案是：一种汽车用铝基复合材料通风制动盘，该制动盘采用SiCp/A356铝基复合材料通过反重力铸造方法成型制作而成，包括第一工作盘、第二工作盘、连接筋、安装部和弧形连接部，所述第一工作盘和第二工作盘通过连接筋固定连接，第一工作盘的内侧制动面与第二工作盘的外侧制动面平行设置，所述安装部通过弧形连接部与第二工作盘固定连接。
[0019]进一步地，所述连接筋为板状、柱状或板柱结合的结构，其中，板状结构为直线或曲线形状，其截面板厚不小于6mm；柱状结构为圆柱、椭圆柱、多棱柱或异形结构形状，其截面最小直径或内切圆直径不小于
[0020]进一步地，第一工作盘和第二工作盘外圆靠近制动面部位设置磨耗限标志，用于标志磨耗状态，同时增强散热能力。
[0021]进一步地，圆柱形连接筋沿制动盘摩擦工作面内径圆的切线方向排布，作为制动盘的支柱式通风道结构，整个制动盘共计均分出20条切线方向，每一切线方向排布4个连接筋，整个制动盘共计80个连接筋。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车用铝基复合材料通风制动盘，其特征在于，该制动盘采用SiCp/A356铝基复合材料制作而成，包括第一工作盘(10)、第二工作盘(20)、连接筋(30)、安装部(40)和弧形连接部(50)，所述第一工作盘(10)和第二工作盘(20)通过连接筋(30)固定连接，第一工作盘(10)的内侧制动面(11)与第二工作盘(20)的外侧制动面(21)平行设置，所述安装部(40)通过弧形连接部(50)与第二工作盘(20)固定连接。2.如权利要求1所述的汽车用铝基复合材料通风制动盘，其特征在于，所述连接筋(30)为板状、柱状或板柱结合的结构，其中，板状结构为直线或曲线形状，其截面板厚不小于6mm；柱状结构为圆柱、椭圆柱、多棱柱或异形结构形状，其截面最小直径或内切圆直径不小于。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙镇嵩，王学斌，李志强，杨智勇，韩尚林，李卫京，刘小龙，韩玉惠，韩建民，
申请(专利权)人：北京洛科瀚科技有限公司，
类型：新型
国别省市：