一种铝铁复合刹车盘及其制造方法与流程

本发明涉及汽车制动领域，尤其涉及一种铝铁复合刹车盘及其制造方法。

背景技术：

当前汽车摩擦盘多采用铸铁材质，以灰铸铁ht250为代表，铸造工艺生产。优异的摩擦盘应具备轻质，具有足够的强度、优异的耐磨性、足够的高温性能、优异的散热性能和耐疲劳性能。由于受材质和铸造工艺的局限，铸铁摩擦盘制动鼓重量较重，而且位于簧下，增大了汽车油耗，影响加速性能。且铸铁材质导热系数较低，只有约58w/(m·k)，在高速制动或连续制动中，短时间摩擦产生大量热，较低的热导率导致热量无法及时散发，会引发摩擦盘热衰退，影响刹车效果及使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种铝铁复合刹车盘及其制造方法，提供一种散热好，轻量化的铝铁复合刹车盘。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种铝铁复合刹车盘，包括摩擦盘、与所述摩擦盘内圈固定连接的铝合金刹车锅及通过铸造连接所述摩擦盘与所述刹车锅的固定部；所述摩擦盘为双层结构，摩擦盘的上下两层通过加强筋固定连接，所述加强筋内圈间距小于外圈间距。

优选的，所述加强筋为螺旋状。

优选的，所述固定部为设置在所述摩擦盘内圈周向侧壁的凸起，所述刹车锅通过铸造与所述凸起固定连接。

优选的，所述固定部为销钉，所述销钉一端设置有环形凸起，所述销钉与所述摩擦盘内圈侧壁固定连接，所述刹车锅通过铸造与所述销钉的环形凸起固定连接。

优选的，所述固定部为内圈延长后的所述加强筋，所述刹车锅通过铸造与所述加强筋固定连接。

一种铝铁复合刹车盘制作方法，包括如下步骤：

步骤一，使用清洗剂和高压清洗机清理所述摩擦盘内圈的结合部位残留的切削液、异物、去除毛刺备用；

步骤二，将步骤一的所述摩擦盘放入预热炉中加热至400-600℃，保温备用；

步骤三，将步骤二中的所述摩擦盘放入预先制备的模具中，将铝合金熔液加热至680-710℃，浇注所述模具中形成所述刹车锅，浇注完成后所述刹车锅与所述摩擦盘结合得到复合毛坯件；

步骤四，将步骤三的复合毛坯件放入冷却池中进行冷却，冷却水温度为40-80℃，冷却时间60-120s；

步骤五，将步骤四中冷却完成的复合毛坯件放入锯床，去除铸件浇冒口；

步骤六，通过x光检测步骤五中复合毛坯件的质量；

步骤七，将检测合格的复合毛坯件放入热处理炉中进行铝合金的热处理；

步骤八，数控加工步骤七的复合毛坯件，得到成品铝铁复合刹车盘。

本发明具有如下技术效果：

1、新结构铝铁复合刹车盘单个重量相比于铸铁摩擦盘重量减轻，从而使汽车尾气排放co、hc、nox下降；提升燃油效率和加速性能，因整车质量减轻，汽车的制动距离下降，转向性能提升。

2、铝合金导热系数达到121-151w/(m·k)，导热能力是铸铁摩擦盘的2-3倍，可将刹车热量及时散发，保证了制动系统的可靠性。底盘耐久性提升。

3、刹车盘中间设置加强筋，加强筋内圈间距小于外圈间距，在车辆行驶过程中，摩擦盘随车轮转动，加强筋的内圈和外圈之间会形成压力差，外圈压力小于内圈压力，空气会经过加强筋形成的空腔，进一步加强摩擦盘的散热。

4、通过铝合金铸造刹车锅与铸铁摩擦盘结合，铝合金刹车锅抗拉强度≥180mpa，延伸率≥3％，铝合金的热膨胀系数为灰铸铁的约2倍，温度变化约1.7倍，这样由于两种材质的收缩量差异，在结合部位产生强大的结合力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明摩擦盘的内部结构示意图；

图3为本发明实施例一的结构示意图；

图4为本发明实施例二的结构示意图；

图5为本发明实施例三的结构示意图。

其中，1为摩擦盘，2为刹车锅，3为连接件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

参照图1所示，本实施例提供一种铝铁复合刹车盘，包括摩擦盘1、与摩擦盘1内圈固定连接的铝合金刹车锅2及通过铸造连接摩擦盘1与刹车锅2的固定部3；摩擦盘1为双层结构，摩擦盘1的上下两层通过加强筋4固定连接，加强筋4内圈间距小于外圈间距。通过铝铁复合结构使刹车盘整体质量减轻，利用铝合金导热系数高于铁的导热系数原理，铝合金刹车锅2设置在内部，可以有效加强刹车盘的散热；再通过加强筋4的形状结构设置，在车辆行驶过程中，摩擦盘1随车轮转动，加强筋4的内圈和外圈之间会形成压力差，外圈压力小于内圈压力，空气会经过加强筋4形成的空腔，从而加强摩擦盘1的散热。

进一步优化方案，加强筋4为螺旋状。

进一步优化方案，固定部3为设置在摩擦盘1内圈周向侧壁的凸起301，刹车锅2通过铸造与凸起301固定连接。

一种铝铁复合刹车盘制作方法，包括如下步骤：

步骤一，使用清洗剂和高压清洗机清理摩擦盘1内圈的结合部位残留的切削液、异物、去除毛刺备用；

步骤二，将步骤一的摩擦盘1放入预热炉中加热至400℃，保温备用；摩擦盘1预热温度较低时，铝铁配合处易出现裂纹，导致配合部位内部质量不良，影响整体的强度；

步骤三，将步骤二中的摩擦盘1放入预先制备的模具中，将铝合金熔液加热至680℃，浇注模具中形成刹车锅2，浇注完成后刹车锅2与摩擦盘1结合得到复合毛坯件；浇注温度过低，合金液流动性不强，容易产生缺料、裂纹、气孔等缺陷，铝合金的热膨胀系数为灰铸铁的约2倍，温度变化约1.7倍，这样由于两种材质的收缩量差异，在结合部位产生强大的结合力；

步骤四，将步骤三的复合毛坯件放入冷却池中进行冷却，冷却水温度为80℃，冷却时间60s；

步骤五，将步骤四中冷却完成的复合毛坯件放入锯床，去除铸件浇冒口；

步骤六，通过x光检测步骤五中复合毛坯件的质量；

步骤七，将检测合格的复合毛坯件放入热处理炉中进行铝合金的热处理；

步骤八，数控加工步骤七的复合毛坯件，得到成品铝铁复合刹车盘。

实施例二

参照图2所示，本实施例中固定部3为销钉302，销钉302一端设置有环形凸起，销钉302与摩擦盘1内圈侧壁固定连接，刹车锅2通过铸造与销钉302的环形凸起固定连接。

一种铝铁复合刹车盘制作方法，包括如下步骤：

步骤一，使用清洗剂和高压清洗机清理摩擦盘1内圈的结合部位残留的切削液、异物、去除毛刺备用；

步骤二，将步骤一的摩擦盘1放入预热炉中加热至500℃，保温备用；

步骤三，将步骤二中的摩擦盘1放入预先制备的模具中，将铝合金熔液加热至700℃，浇注模具中形成刹车锅2，浇注完成后刹车锅2与摩擦盘1结合得到复合毛坯件；

步骤四，将步骤三的复合毛坯件放入冷却池中进行冷却，冷却水温度为60℃，冷却时间90s；

步骤五，将步骤四中冷却完成的复合毛坯件放入锯床，去除铸件浇冒口；

步骤六，通过x光检测步骤五中复合毛坯件的质量；

步骤七，将检测合格的复合毛坯件放入热处理炉中进行铝合金的热处理；

步骤八，数控加工步骤七的复合毛坯件，得到成品铝铁复合刹车盘。

实施例三

参照图2所示，本实施例中固定部3为内圈延长后的加强筋4，刹车锅2通过铸造与加强筋4固定连接。

一种铝铁复合刹车盘制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，使用清洗剂和高压清洗机清理摩擦盘1内圈的结合部位残留的切削液、异物、去除毛刺备用；

步骤二，将步骤一的摩擦盘1放入预热炉中加热至600℃，保温备用。摩擦盘1预热温度较高时，铝铁配合处易出现缩松，导致配合部位内部质量不良，影响整体的强度；

步骤三，将步骤二中的摩擦盘1放入预先制备的模具中，将铝合金熔液加热至710℃，浇注模具中形成刹车锅2，浇注完成后刹车锅2与摩擦盘1结合得到复合毛坯件；浇注温度过高，铝合金成型后结晶组织变粗，容易产生针孔和缩松，温度过高，冷却时间延长，影响生产效率；

步骤四，将步骤三的复合毛坯件放入冷却池中进行冷却，冷却水温度为40℃，冷却时间120s；

步骤五，将步骤四中冷却完成的复合毛坯件放入锯床，去除铸件浇冒口；

步骤六，通过x光检测步骤五中复合毛坯件的质量；

步骤七，将检测合格的复合毛坯件放入热处理炉中进行铝合金的热处理；

步骤八，数控加工步骤七的复合毛坯件，得到成品铝铁复合刹车盘。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。