二维结构周期排列的陶瓷骨架增强轻金属复合材料制动盘的制作方法_2

文档序号:10103583阅读:来源:国知局
通运输、机械等领域的摩擦离合、制动具有很好的应用前景。
[0036]4.本实用新型提供的制动盘,与现有在用的合成闸片、粉末冶金闸片及其它如碳碳闸片、碳陶闸片等做成对偶进行摩擦制动时,摩擦系数稳定在0.2-0.5之间,可完全满足飞机、轨道交通车辆、公路交通车辆、各种运动机械等的使用要求。
【附图说明】
[0037]附图1-1为本实用新型实施例1的结构示意图;
[0038]附图1-2为本实用新型实施例1的侧视图;
[0039]附图2-1为本实用新型实施例2的结构示意图;
[0040]附图2-2为本实用新型实施例2的剖视图;
[0041]附图3-1为本实用新型实施例3的结构示意图;
[0042]附图3-2为本实用新型实施例3的侧视图;
[0043]附图4为本实用新型摩擦面层包括多块复合材料层块的结构示意图;
[0044]附图5-1为本实用新型摩擦面层开设直线形通风槽的结构示意图;
[0045]附图5-2为本实用新型摩擦面层开设曲线形通风槽的结构示意图;
[0046]附图6-1为本实用新型摩擦面层开设非通孔通风孔的结构示意图;
[0047]附图6-2为6-1中A-A剖视图;
[0048]附图6-3为本实用新型摩擦面层开设通孔通风孔的结构示意图;
[0049]附图6-4为6-3剖视图;
[0050]附图7为本实用新型二维结构周期排列的陶瓷骨架的结构示意图;
[0051]附图8为本实用新型二维结构周期排列的陶瓷骨架的二维xy方向的形状示意图;
[0052]在附图中:
[0053]1金属基体、2摩擦面层、3散热筋、4通风槽、5通风孔。
【具体实施方式】
[0054]以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步详细的叙述。
[0055]以下实施例所用的二维结构周期排列的陶瓷骨架增强轻金属复合材料包括二维结构周期排列的陶瓷骨架和填充于所述二维结构周期排列的陶瓷骨架内的轻金属,如附图7和8所示,所述二维结构周期排列的陶瓷骨架的二维xy方向由空心三角形、四角形、五角形、六角形、多边形、多边异形、圆形、曲线形等任意形状中的任一种或两种以上排列组合的周期有序排列而成。二维xy方向的空心三角形、四角形、五角形、六角形、多边形、多边异形、圆形、曲线形等任意形状的空腔单元的面积为1~16 mm2,陶瓷骨架z方向为贯穿通孔,z方向的高度为l~9mm。所述二维结构周期排列的陶瓷骨架占复合材料摩擦面层面积的5-60 %,轻金属占制动盘复合材料摩擦面层面积的95~40 %。
[0056]以下实施例中可以根据需要,在摩擦面层上开设通风槽4,如附图5-1所示,通风槽4在径向方向为直线形状,如附图5-2所示,通风槽4在径向方向为曲线形状。
[0057]以下实施例中可以根据需要,在摩擦面层2上开设通风孔5,如附图6-1和6-2所示,通风孔5为非通孔形式,如附图6-3和6-4所示,通风孔5为通孔形式。
[0058]实施例1由不同轻金属二次成型的单摩擦面结构制动盘
[0059]参见附图1-1和1-2所示,本实施例提供的一种二维结构周期排列的陶瓷骨架增强轻金属复合材料制动盘,其包括金属基体1,所述金属基体1设有一个摩擦面层2,所述金属基体1包括金属盘以及设置于所述金属盘一侧的散热筋3,所述摩擦面层2和所述散热筋3分别设置在所述金属盘两侧,即在金属盘的一侧设置有摩擦面层2,所述金属盘与摩擦面层2相对的背面一侧有散热筋3。所述的摩擦面层2为二维结构周期排列的陶瓷骨架增强轻金属复合材料摩擦面层,摩擦面层2由平面布设的两块二维结构周期排列的陶瓷骨架增强轻金属复合材料组成,两块复合材料摩擦面层2由两个径向方向形状为直线的通风槽4隔离开。
[0060]本实施例中二维结构周期排列的陶瓷骨架为二维方向上周期排列的95氧化铝陶瓷骨架,本实施例中填充于所述二维结构周期排列的陶瓷骨架内的轻金属为2024铝合金,本实施例中的金属基体1为内置黑色金属网格的A350镁合金制动盘金属基体,具体通过以下方法制成:
[0061]第一步:按设计要求,将购于宜兴市亿中陶瓷科技有限公司的二维结构周期排列的蜂窝状95氧化铝陶瓷骨架,按制动盘图纸制备出相应的形状,根据需要也可对陶瓷表面进行相应的表面处理;
[0062]第二步:将切割好的相应形状的二维结构周期排列的95氧化铝陶瓷骨架放入预热至450±10°C的锻造模具中;
[0063]第三步:将加热至465 ±10°C的2024铝合金,通过施加40~70MPa的压力,与放入锻造模具中的二维结构周期排列的95氧化铝陶瓷骨架结合在一起,形成二维结构周期排列的95氧化铝陶瓷骨架增强2024铝合金摩擦面层块。该摩擦面层块可以是整圆的,也可以是根据设计要求的各种其他形状。根据需要,可在摩擦面层块上一体锻出各种形状的通风孔、铆接孔,热处理、机加工后备用;
[0064]第四步:将用于增强轻金属强度的黑色金属网格放入锻造模具中,将已预热的A350镁合金,通过模锻的方法,与黑色金属网格一体制成背面有各种设定形状散热筋的制动盘金属基体。制动盘金属基体也可以根据设计要求,一体锻出各种形状的通风孔、铆接孔,热处理、机加工后备用;
[0065]第五步:通过镶嵌、摩擦焊或是铆接中之一种或多种工艺,将制备好的摩擦面层块与制动盘金属基体结合在一起,精细加工后制成成品。
[0066]本实施例制备的单摩擦面层结构制动盘,相比传统的钢铁材料制动盘减重60%左右,相比其他材料制动盘,制作工艺更加简单、加工余量更少、成本更低、产业化生产更加容易,并能很好地满足相应的摩擦、制动工况要求。在当今节能减排、轻量化大背景下,无疑是传统的钢铁材料制动盘的良好替代品。
[0067]实施例2由相同金属一次成型的双摩擦面层通体盘结构制动盘
[0068]参见附图2-1和2-2所示,本实施例提供的一种二维结构周期排列的陶瓷骨架增强轻金属复合材料制动盘,其包括金属基体1,所述金属基体1设有两个摩擦面层2,所述金属基体1包括金属盘,所述两个摩擦面层2分别设置在所述金属盘两侧,即两摩擦面层由之间的金属将其连接在一起。摩擦面层2由一整块二维结构周期排列的陶瓷骨架增强轻金属复合材料组成。
[0069]本实施例二维结构周期排列的陶瓷骨架为二维结构周期排列的氮化硅陶瓷骨架,填充于所述二维结构周期排列的陶瓷骨架内的轻金属和金属基体为7075铝合金,具体制备方法如下:
[0070]第一步:按设计要求,将购于石家庄惠含密封材料厂的二维结构周期排列的氮化硅陶瓷骨架,按要求制备成相应的制动盘所需形状,根据需要也可对陶瓷表面进行相应的表面处理;
[0071]第二步:根据制动盘的形状,设计出压力铸造双摩擦面层通体盘结构制动盘的模具。该模具包含有放置二维结构周期排列的氮化硅陶瓷骨架的型腔,将相应形状的二维结构周期排列的氮化硅陶瓷骨架,放入压力铸造机模具的型腔中;
[0072]第三步:设定工艺,将熔融的7075铝合金,以5~100MPa的压力,挤压进入放置有二维结构周期排列的氮化硅陶瓷骨架、已抽成真空、预热至150~300°C的压力铸造模具的型腔中。冷却后,得到两摩擦面层是
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