专利名称：表面强化的球墨铸铁刹车盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种刹车盘，特别是车辆制动系统所用的表面强化的球墨铸铁刹车盘。
背景技术：
刹车盘是所有车辆制动系统必备的零部件，它固定在车轴上与车轮一起转动，刹车时，制动块在钳夹活塞的推动下挤压到制动盘上，通过制动块与刹车盘间的摩擦力来降低车轮转速，达到车辆减速制动的目的。在这种工况下，刹车盘将承受制动块的压力和摩擦力，在与制动块的相对运动中产生磨损，特别在工作面上有砂子等杂物的时候，磨损更为严重，极大地缩短刹车盘的使用寿命。因此制作刹车盘的材料既要有较高的机械强度，又要有很好的耐磨性。目前常见的刹车盘有可锻铸铁、灰铸铁、球墨铸铁等单一材质，虽然强度上满足工况要求，但耐磨性太差，一般十万公里以下就要更换，有的甚至因为刹车盘长期磨损后厚度不足，导致制动失灵酿成交通事故。最新研发出来的碳纤陶瓷复合刹车盘散热好，重量超轻，耐磨性卓越，理论上使用寿命可达几十万公里，是铸铁刹车盘平均寿命的几倍，但其制备工艺精细而复杂，价格高不可攀，目前主要应用于航空及航天工程领域。作为汽车这种非常大众化的消耗品来说，还需开发新的廉价高性能刹车盘，既能满足强度、塑韧性和耐磨性的要求，又成本低廉，制备工艺简单，适合大规模定型生产。
实用新型内容为克服成本高、容易脱离基体、易断裂、耐磨性不高等问题，本实用新型的目的在于提供一种能够满足车辆制动系统工作工况下使用的高性能表面强化球墨铸铁刹车盘。本实用新型通过下列技术方案实现一种表面强化的球墨铸铁刹车盘，包括球墨铸铁层，其特征在于在球墨铸铁层工作面上设置硬质陶瓷颗粒及球墨铸铁的复合层。所述硬质陶瓷颗粒及球墨铸铁的复合层厚度为2 5mm。所述硬质陶瓷颗粒为硬质陶瓷颗粒与粘结剂和助渗剂的混合物。所述硬质陶瓷颗粒由碳化硅、碳化钛、氮化硅、氮化钛、碳化钨中的一种或几种构成。所述粘结剂为呋喃树脂。所述助渗剂为硼砂。所述球墨铸铁层为经过石墨球化孕育处理而获得的球墨铸铁层。本实用新型具有以下优点1、由于碳化硅、碳化钛、氮化硅、氮化钛、碳化钨等陶瓷颗粒具有很高的硬度，一般是传统金属耐磨材料硬度的8 10倍，因此复合到刹车盘工作表面后，能够成为良好的抗磨硬质相，提高刹车盘的使用寿命，表面局部复合强化后，使刹车盘既具有球墨铸铁的强度和韧性，又有陶瓷硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受冲击力和强烈磨损，具有很高的性价比，刹车盘的使用寿命可达传统的球墨铸铁刹车盘的4 6倍。2、以呋喃树脂为粘结剂使表面复合层不会留下渣孔等缺陷，助渗剂硼砂促进球墨铸铁对陶瓷颗粒间的渗透，球墨铸铁的热作用下，粘结剂气化排出，陶瓷颗粒间隙中充满球墨铸铁，陶瓷颗粒与球墨铸铁间发生微量的溶解和扩散，使两者间形成良好的结合，不需要再外加负压吸铸等复杂工艺，只要用常规的铸造工艺即可实现，便于工业化大规模生产。3、硬质陶瓷颗粒复合厚度可根据实际工况条件需要，在2 5mm范围内进行自由设计，实现对刹车盘生产成本的控制，获得很高的性价比。
图1是预置硬质陶瓷复合层的刹车盘铸型断面示意图；图2是表面强化的球墨铸铁刹车盘断面结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步描述。本实用新型提供的表面强化的球墨铸铁刹车盘，包括球墨铸铁层2，在球墨铸铁层 2的工作面上设置硬质陶瓷颗粒及球墨铸铁的复合层1，该复合层1的厚度为3mm，如图2。所述表面强化的球墨铸铁刹车盘是在常规刹车盘铸型3的型腔4内，先铺设厚度为3mm的由硬质陶瓷颗粒与粘结剂和助渗剂混合成的硬质陶瓷颗粒层6，按常规将熔化的球墨铸铁水经浇注口 5注入型腔4内，如图1，冷却后即在球墨铸铁层2的工作面上形成硬质陶瓷颗粒及球墨铸铁的复合层1，如图2。
权利要求1.一种表面强化的球墨铸铁刹车盘，包括球墨铸铁层，其特征在于在球墨铸铁层工作面上设置复合层。
2.根据权利要求1所述的表面强化的球墨铸铁刹车盘，其特征在于所述复合层厚度为2 5mm0
专利摘要本实用新型提供一种表面强化的球墨铸铁刹车盘，包括球墨铸铁层，其特征在于在球墨铸铁层工作面上设置硬质陶瓷颗粒及球墨铸铁的复合层。所述硬质陶瓷颗粒及球墨铸铁的复合层厚度为2～5mm。使刹车盘工作面既有陶瓷颗粒的抗磨性，又兼有球墨铸铁的强度、塑韧性和抗疲劳性，且表面的陶瓷颗粒硬质相不易脱落，不易断裂，且成本低，使用寿命长，其中使用寿命是传统球墨铸铁刹车盘的4～6倍。
文档编号F16D65/12GK201944152SQ20102028342
公开日2011年8月24日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者周荣, 周荣锋, 岑启宏, 范云鹰, 蒋业华, 黎振华 申请人:昆明理工大学