一种榫卯连接分体式碳陶制动盘及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种榫卯连接分体式碳陶制动盘及其制备方法，涉及碳陶制动盘技术领域。一种榫卯连接分体式碳陶制动盘包括制动盘本体和嵌入体，制动盘本体包括层叠设置的法兰盘体和底盘体；法兰盘体包括第一安装端面和第一连接端面，底盘体包括第二安装端面和与第一连接端面连接的第二连接端面，相对的安装槽之间形成嵌入空腔，每一个嵌入空腔中分别设有嵌入体，相邻的安装槽之间设置有第一通风槽。本发明专利技术通过设置嵌入体改变了法兰盘体和底盘体的受力形式，将传统铆钉受剪力转变为法兰盘体和底盘体对嵌入体的压力，也即解决了现有的分体式制动盘采用铆钉连接，存在整体性能差的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种榫卯连接分体式碳陶制动盘及其制备方法


[0001]本专利技术涉及碳陶制动盘
，具体涉及一种榫卯连接分体式碳陶制动盘及其制备方法。

技术介绍

[0002]连续碳纤维增韧陶瓷基复合材料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites,CFCC)继承了陶瓷本身的低密度、高强度、抗氧化等优异特性，又克服了陶瓷脆性大和可靠性差的弱点，表现出类似于金属的断裂行为，且对裂纹不敏感、不易发生灾难性断裂，在摩擦制动领域具有巨大的应用潜力。C/SiC复合材料具有比强高、比模量高、硬度高、密度低、摩擦系数热、湿态衰退小等一系列优异性能，是目前极具潜力的摩擦材料之一。
[0003]C/SiC复合材料的制备工艺可以分为：气相途径，也称为化学气相渗透(CVI)；液相途径，包括聚合物浸渍热解(PIP)和液硅渗透(LSI)或反应熔体渗透工艺(RMI)。无论采用哪种CVI工艺，复合材料内部都会残留一定的的开气孔，从而导致较低的热导率。尽管如此，CVI工艺是制备SiC基复合材料的成熟工艺，具有以下突出优点：实用性强，制备温度较低；有效实现复合材料在微观尺寸上的成分设计；适于制备高纤维体积分数、形状复杂、净尺寸、尺寸范围宽的制品；制备过程对纤维损伤小。
[0004]RMI工艺是一种通过化学反应，原位生成基体的致密化工艺，反应产物通常为碳化物和硼化物。与CVI工艺相比，RMI工艺制备成本低，生产周期短，可以实现复杂形状构件的制备。制备的材料残余孔隙率低，致密性好。但是，RMI工艺也存在一些缺点：浸渗反应过程中，如果不加保护，碳纤维与浸渗的金属相会发生反应，腐蚀损伤纤维，影响材料的力学性能。此外，残留在材料内部的未反应金属在高温下会加速蠕变，破坏相稳定，降低材料性能。
[0005]传统整体式碳陶盘周向会排布多个通风槽用以减重和散热，但是由于制动盘坯体密度较低时无法进行通风槽的加工，只有当制动盘坯体具有一定强度和加工性时才可以进行通风槽加工，而且通风槽的加工耗时较多，去除的材料均为边角料，造成大量人力、物料和时间的浪费。
[0006]与此同时，由于整体式碳陶制动盘厚度较厚，且碳陶制动盘厚度方向存在不同结构，如安装孔台阶、通风槽等，造成熔体渗透过程复杂，难以控制，导致碳陶制动盘坯体RMI改性后会出现密度不均的问题，这将直接导致碳陶制动盘剩余不平衡量超差，产品报废。
[0007]针对上述整体式碳陶制动盘工艺缺点，现有的分体式碳陶制动盘，分体式碳陶制动盘通过厚度方向分半的方式，将通风槽周向加工改为单侧制动盘平面内铣削加工，大大缩短加工用时，降低加工难度，随后采用铆钉、螺钉等机械连接形式将两半制动盘铆接为一个整体，在制动盘时使用过程中，铆钉是承载的主要单元，铆钉的抗剪强度直接决定了制动盘的力学性能，但是由于铆接区域有限，铆钉直径大小、个数及排布方式均受到限制，在使用过程中，一旦一颗铆钉发生破坏，制动盘整体性能将大大降低。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种榫卯连接分体式碳陶制动盘及其制备方法，以解决现有的分体式制动盘采用铆钉连接，存在整体性能差的问题。
[0009]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0010]一种榫卯连接分体式碳陶制动盘，其包括制动盘本体和嵌入体，制动盘本体包括层叠设置的法兰盘体和底盘体；法兰盘体包括第一安装端面和第一连接端面，底盘体包括第二安装端面和与第一连接端面连接的第二连接端面，第一连接端面和第二连接端面分别设置有多个间隔设置的安装槽，相对的安装槽之间形成嵌入空腔，每一个嵌入空腔中分别设有嵌入体，相邻的安装槽之间设置有第一通风槽，相对的第一通风槽之间形成第一通风空腔。
[0011]采用上述技术方案的有益效果为：法兰盘体与底盘体连接后，相对的安装槽相互闭合形成嵌入空腔，将嵌入体放入到嵌入空腔中，从而实现了法兰盘体和底盘体之间榫卯连接；此外，法兰盘体的第一通风槽和底盘体的第一通风槽相互闭合形成第一通风空腔。本技术方案通过设置嵌入体改变了法兰盘体和底盘体的受力形式，将传统铆钉受剪力转变为法兰盘体和底盘体对嵌入体的压力，而且在满足了连接强度需求的同时，还形成了第一通风空腔，充分发挥了陶瓷相抗压的优势，提高了分体式制动盘的连接可靠性，也即解决了现有的分体式制动盘采用铆钉连接，存在整体性能差的问题。
[0012]其次，本技术方案将传统的厚度较厚的整体式碳陶制动盘拆解为多个零件，既提高了预制体平板的材料利用率，且各个零件可以分开大批量制备，又降低了制备过程由于预制体厚度引起的基体碳密度不均、高温改性后陶瓷相密度不均等工艺难度，节约了制备周期，提高了产品的一次合格率。
[0013]进一步地，安装槽的两端分别延伸至制动盘本体的内外两侧，安装槽包括相互连通的安装段和散热段，安装段靠近制动盘本体的内侧并与嵌入体相配合。
[0014]进一步地，散热段设置有多个第一散热通孔，第一通风槽间隔设置有多个第二散热通孔，第一散热通孔和第二散热通孔延伸至制动盘本体的端面。
[0015]采用上述技术方案的有益效果为：安装段用于安装嵌入体，散热段不仅可以减轻盘体的整体重量还可以有利于散热。
[0016]进一步地，第一通风槽包括收口端和扩大端，收口端延伸至制动盘本体的内侧，扩大端延伸至制动盘本体的外侧。
[0017]进一步地，嵌入体的顶侧设置有延伸至嵌入体两端的第二通风槽，嵌入体的两侧分别设置有楔形槽。
[0018]采用上述技术方案的有益效果为：本技术方案的第二通风槽与第一通风槽相配合使用，当嵌入体嵌设在嵌入空腔中后，第二通风槽起到散热的作用，提升了通风效果。
[0019]进一步地，第一安装端面设置有用于连接轮毂的环形凹槽，制动盘本体设有贯穿法兰盘体、嵌入体和底盘体的安装通孔，安装通孔位于环形凹槽内。
[0020]一种制造上述榫卯连接分体式碳陶制动盘的制备方法，其包括以下步骤：
[0021]S1：制备三维针刺预制体平板；
[0022]S2：对三维针刺预制体平板的表面采用化学气相渗透工艺制备热解碳界面层；
[0023]S3：再对步骤S2所得的三维针刺预制体平板采用聚合物浸渍热解工艺向其内部引
入碳；
[0024]S4：对步骤S3所得三维针刺预制体平板进行机械加工，得到法兰盘体、底盘体和嵌入体；
[0025]S5：将法兰盘体和底盘体相互扣合后，然后将多个嵌入体依次插入到各个嵌入空腔中，最后通过紧固件将法兰本体、底盘体和嵌入体连接，得到制动盘整体；
[0026]S6：对制动盘整体进行致密处理；
[0027]S7：对致密处理后的制动盘整体进行尺寸精整，完成产品制备。
[0028]进一步地，在步骤S2中，化学气相渗透工艺为：真空度≤200Pa，温度为700～900℃，通入丙烯、氢气和氩气，保温100～200h。
[0029]进一步地，在步骤S3中，聚合物浸渍热解工艺为：将三维针刺预制体平板置于浸渍罐中，在气压达到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种榫卯连接分体式碳陶制动盘，其特征在于，包括：制动盘本体(1)和嵌入体(2)，所述制动盘本体(1)包括层叠设置的法兰盘体(11)和底盘体(12)；所述法兰盘体(11)包括第一安装端面(111)和第一连接端面(112)，所述底盘体(12)包括第二安装端面(121)和与所述第一连接端面(112)连接的第二连接端面(122)，所述第一连接端面(112)和所述第二连接端面(122)分别设置有多个间隔设置的安装槽(3)，相对的安装槽(3)之间形成嵌入空腔，每一个所述嵌入空腔中分别设有所述嵌入体(2)，相邻的安装槽(3)之间设置有第一通风槽(5)，相对的所述第一通风槽(5)之间形成第一通风空腔。2.根据权利要求1所述的榫卯连接分体式碳陶制动盘，其特征在于，所述安装槽(3)的两端分别延伸至所述制动盘本体(1)的内外两侧，所述安装槽(3)包括相互连通的安装段(301)和散热段(302)，所述安装段(301)靠近所述制动盘本体(1)的内侧并与所述嵌入体(2)相配合。3.根据权利要求2所述的榫卯连接分体式碳陶制动盘，其特征在于，所述散热段(302)设置有多个第一散热通孔(601)，所述第一通风槽(5)间隔设置有多个第二散热通孔(602)，所述第一散热通孔(601)和所述第二散热通孔(602)延伸至所述制动盘本体(1)的端面。4.根据权利要求1所述的榫卯连接分体式碳陶制动盘，其特征在于，所述第一通风槽(5)包括收口端(501)和扩大端(502)，所述收口端(501)延伸至所述制动盘本体(1)的内侧，所述扩大端(502)延伸至所述制动盘本体(1)的外侧。5.根据权利要求1所述的榫卯连接分体式碳陶制动盘，其特征在于，所述嵌入体(2)的顶侧设置有延伸至所述嵌入体(2)两端的第二通风槽(201)，所述嵌入体(2)的两侧分别设置有楔形槽(202)。6.根据权利要求1至5任一项所述的榫卯连接分体式碳陶制动盘，其特征在于，所述第一安装端面(111)设置有用于连接轮毂的环形凹槽(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芙愿，史思涛，董强，朱昊，
申请(专利权)人：西安鑫垚陶瓷复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：