一种铝-钢复合材料及其在生产制动盘中的应用 |
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| 申请号 | CN202011062113.6 | 申请日 | 2020-09-30 | 公开(公告)号 | CN112178086A | 公开(公告)日 | 2021-01-05 |
| 申请人 | 福建祥鑫股份有限公司; | 发明人 | 张建雷; 黄铁明; 池海涛; 孙维泰; 孙邵华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 铝 ‑ 钢 复合材料 及其在生产 制动 盘 中的应用，属于 汽车 制动盘技术领域，制动盘由盘体、摩擦盘体和 散热 组件组成，盘体包括盘体一和盘体二；散热组件包括浮动盘、转芯、驱动 齿轮 、从动齿轮、从动轴和排气扇；本发明通过设置摩擦盘体与盘体一可拆卸式连接，便于摩擦盘体拆卸和安装，进而实现仅仅只需要通过更换摩擦盘体即可以使整个制动盘重新使用，能够有效节省零部件；通过设置散热孔，散热孔中的空气柱能够将摩擦盘体的热量有效散出，降低摩擦盘体的摩擦过程的热量；通过设置十字形散热槽和同心的环形槽散热槽能够有效降低摩擦盘体上靠近 刹车 盘的端面的热量；通过增加散热组件，能够 加速 摩擦盘体背后空气的 对流 ，加速摩擦盘体散热。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用铝-钢复合材料制备的制动盘，所述制动盘由盘体（1）、摩擦盘体（2）和散热组件（3）组成，其特征在于，所述盘体（1）包括有以下质量百分数的组分：2.5-3.6%的硅，3.7- |
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| 说明书全文 | 一种铝-钢复合材料及其在生产制动盘中的应用技术领域背景技术[0002] 现有制动盘是车辆减速部件中的重要组成部分，制动盘与活塞橡胶密封圈机构摩擦实现制动车辆。制动盘在摩擦过程中表面急速升温，过高的温度会导致制动盘表面融化或者开裂，进而缩短制动盘的有效使用寿命。因此制动过程及时将制动盘表面的温度散出，是保护制动盘的有效方法。同时，现有制动盘材料组分及配比不合理，使得制动盘寿命短、易损坏。此外，制动盘中只有与密封橡皮圈机构直接接触部分受摩擦损耗较大，所以制动盘中摩擦损耗较大时，整个制动盘需要更换，较为浪费材料。因此需要对上述两个技术问题进行改进。 发明内容[0004] 一种用铝-钢复合材料制备的制动盘，所述制动盘由盘体（1）、摩擦盘体（2）和散热组件（3）组成，其特征在于，所述盘体（1）包括有以下质量百分数的组分：2.5-3.6%的硅，3.7-5.3%碳、0.40-0.55%钼、0.11-0.17%铬、0.12-0.18%铜、0.58-0.70%锰、0.03-0.15%钒、 1.0-5.0%氧化铝、2.0-3.5%氧化锆、0.0001-0.002%磷、0.0001-0.002%硫，余量为铁；所述摩擦盘体（2）包括有以下质量百分数的组分：2.8-3.5%的硅，3.6-5.2%碳、0.60-0.85%钼、 0.12-0.16%铬、0.12-0.18%铜、0.58-0.70%锰、0.03-0.15%钒、1.0-5.0%氧化铝、2.0-3.5%氧化锆、0.0001-0.002%磷、0.0001-0.002%硫，余量为铁；所述盘体（1）和所述摩擦盘体（2）的铝-钢复合材料均设置有聚氧化烯磷酸酯、芳族缩合磷酸酯、脂族磷酸酯的混合物。。 [0005] 所述盘体包括盘体一和盘体二，所述盘体一和盘体二上均开设有螺杆孔，所述盘体一和盘体二通过螺母和螺杆固定连接；所述盘体一远离盘体二的一端设置有摩擦盘体，所述盘体一和摩擦盘体上均开设有螺杆孔，所述盘体一和摩擦盘体之间也通过螺母和螺杆固定连接，所述摩擦盘体远离盘体一的一端上开设有散热孔；所述散热组件包括浮动盘、转芯、驱动齿轮、从动齿轮、从动轴和排气扇；所述摩擦盘体靠近盘体一的一侧固定连接有加固座一，所述加固座一远离摩擦盘体的一端固定连接有固定座，所述固定座的内部嵌合有轴承，所述轴承套设在转芯上并且所述轴承的内壁与转芯固定连接，所述转芯的一端延伸至浮动盘内部，所述转芯位于浮动盘内部的部分的外壁上开设有螺旋滑槽，所述转芯的另一端延伸至固定座的外部，所述驱动齿轮套设并且通过螺母和垫片固定连接在转芯位于固定座外部的部分；所述摩擦盘体和加固座一上分别开设有相互连通的浮动盘安装通孔，所述浮动盘安装通孔的内部还开设有滑槽，所述浮动盘的外缘固定连接有滑块，所述浮动盘通过滑块卡合在滑槽内部实现与滑槽水平滑动连接；所述浮动盘的内部设置有弹簧和滚珠，所述浮动盘靠近转芯的一端套设在转芯上，所述滚珠嵌合在螺旋滑槽内部并且能够沿着螺旋滑槽自由滑动；所述弹簧的一端固定连接在转芯的端部，所述弹簧的另一端固定连接在浮动盘的内部；所述从动轴的顶端通过轴承与固定连接在盘体一上的轴座转动连接，所述从动轴的底端通过轴承与加固座二转动连接；所述从动轴的底端与固定连接在摩擦盘体上的加固座二转动连接，所述排气扇套设并且通过螺母和垫片固定连接在从动轴上；所述驱动齿轮和从动齿轮相互咬合。 [0006] 作为本发明的一种优选技术方案，上述弹簧的两端各自固定连接有一块垫板，一块所述垫板固定连接在转芯的端部，另一块所述垫板固定连接在浮动盘的内部。 [0007] 作为本发明的一种优选技术方案，上述摩擦盘体远离盘体一的表面还开设有若干环环形散热槽和十字形散热槽，若干所述环环形散热槽与摩擦盘体同心，所述环环形散热槽与散热孔连接。 [0008] 作为本发明的一种优选技术方案，上述十字形散热槽以摩擦盘体的中心作为中心点，所述十字形散热槽的端部延伸至摩擦盘体的侧壁，所述十字形散热槽与环环形散热槽连通。 [0009] 作为本发明的一种优选技术方案，上述固定座的外壁靠近底端处固定连接有一对连接耳，所述固定座通过连接耳固定连接在加固座一上。 [0010] 作为本发明的一种优选技术方案，连接上述盘体一和摩擦盘体的螺杆上固定连接有两块承托块，一块所述承托块与盘体一直接接触并且为盘体一提供承托作用，另一块所述承托块与摩擦盘体直接接触并且为摩擦盘体提供承托作用。 [0011] 一种用于制备制动盘的铝-钢复合材料的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、将合金在真空电磁熔炉中熔炼至钢水，加入氧化钙脱硫，然后将脱硫后的钢水倒入模具中空气冷却实现浇筑，得到盘体一（101）、盘体二（102）和摩擦盘体（2）： 步骤二、将浇筑得到的制动盘模型进行淬火和回火处理，其中，淬火温度为834-850℃，淬火时间为35-50min；其中回火温度为392-430℃，回火时间为100-125min。 [0012] 步骤一中，在脱硫后的钢水中还需要加入聚氧化烯磷酸酯、芳族缩合磷酸酯、脂族磷酸酯的混合物。 [0013] 步骤一中脱硫结束后硫含量小于0.002%。 [0014] 与现有技术相比，本发明的优点在于：1. 本发明通过设置摩擦盘体与盘体一可拆卸式连接，便于摩擦盘体拆卸和安装，进而实现仅仅只需要通过更换摩擦盘体即可以使整个制动盘重新使用，能够有效节省零部件； 进一步地，通过设置散热孔，散热孔中的空气柱能够将摩擦盘体的热量有效散出，降低摩擦盘体的摩擦过程的热量；进一步地，十字形散热槽和同心的环形槽散热槽相互连通且十字形散热槽的端部延伸至摩擦盘体的侧壁，能够在摩擦盘体的形成空气柱网，且该空气柱网还能够与外部空气发生对流交换，大大提高散热效率，能够有效降低摩擦盘体尤其是摩擦盘体上靠近刹车盘的端面的热量。 [0015] 2.本发明通过增加散热组件，能够加速摩擦盘体背后空气的对流，加速摩擦盘体散热；其中浮动盘借助刹车盘的挤压为转芯动提供转动动力，进而带动驱动齿轮转动，驱动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动从动轴转动，从动轴带动排气扇转动，排气扇的转动能够加速摩擦盘体的背面的空气发生对流，进而实现加速摩擦盘体散热；进一步地，通过设置弹簧，当刹车盘远离摩擦盘体时，浮动盘在弹簧的回复力作用下能够恢复原位，从而为下一次浮动盘和刹车盘接触做准备。 [0016] 3.本发明中通过在盘体用料中通过添加金属钼、金属铬和金属钒，并且合理配比下，能够提高合金材料的淬透性和抗热疲劳性能，且能够提高合金的高温下强度，其中，在摩擦盘体中增加稍微增加金属钼的用量，摩擦盘体的抗热疲劳性能更加显著。 [0017] 4.本发明中添加有微量的聚氧化烯磷酸酯、芳族缩合磷酸酯、脂族磷酸酯的混合物，用于在维持一定量的横向断裂强度时保证合金整体的抗热疲劳性能，同时使合金制备时足够的热量不从熔融金属供给到模具部分，最终使得制动盘使用寿命更长。附图说明 [0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0019] 图1为本发明第一视角结构示意图；图2为图1中A处结构放大示意图； 图3为本发明第二视角结构示意图； 图4为本发明第三视角结构示意图； 图5为图1中B处结构放大示意图； 图6为本发明中摩擦盘体、盘体一以及盘体二连接结构示意图； 图7为本发明中摩擦盘体、加固座一、固定座、转芯、驱动齿轮等连接结构示意图； 图8为本发明中摩擦盘体、加固座一、固定座、转芯、驱动齿轮、从动轴、从动齿轮、排气扇等连接结构示意图； 图9为图8中结构剖视图； 图10为图8中结构剖视图。 [0020] 其中，1-盘体，101-盘体一，102-盘体二，2-摩擦盘体，3-散热组件，301-浮动盘，302-转芯，303-驱动齿轮，304-从动齿轮，305-从动轴，306-排气扇，307-加固座一，308-固定座，309-螺旋滑槽，310-加固座二，4-螺杆孔，5-散热孔，6-轴承，7-垫片，8-浮动盘安装通孔，9-滑槽，10-滑块，11-弹簧，12-滚珠，13-轴座，14-垫板，15-环形散热槽，16-十字形散热槽，17-连接耳，18-承托块。 具体实施方式[0021] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。 [0022] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1 10，并结合实施例来详细说明本申请。~ [0023] 实施例1实施例1介绍了一种铝-钢复合材料制备出的制动盘，本发明通过设置摩擦盘体2与盘体一101可拆卸式连接，便于摩擦盘体2拆卸和安装，进而实现仅仅只需要通过更换摩擦盘体2即可以使整个制动盘重新使用，能够有效节省零部件；通过增设散热孔5，其中散热孔5中的空气柱能够将摩擦盘体2的热量有效散出，降低摩擦盘体2的摩擦过程的热量；通过增设十字形散热槽16和同心的环形槽散热槽15，其中十字形散热槽16和同心的环形槽散热槽 15相互连通且十字形散热槽16的端部延伸至摩擦盘体2的侧壁，能够在摩擦盘体2的形成空气柱网，且该空气柱网还能够与外部空气发生对流交换，大大提高散热效率，能够有效降低摩擦盘体2尤其是摩擦盘体2上靠近刹车盘的端面的热量。具体如下： 一种铝-钢复合材料制备出的制动盘，如图1和图3-4和图6所示，制动盘由盘体1、摩擦盘体2和散热组件3组成，盘体1包括盘体一101和盘体二102，盘体一101和盘体二102上均开设有螺杆孔4，盘体一101和盘体二102通过螺母和螺杆固定连接，连接盘体一101和摩擦盘体2的螺杆上固定连接有两块承托块18，一块承托块18与盘体一101直接接触并且为盘体一 101提供承托作用，另一块承托块18与摩擦盘体2直接接触并且为摩擦盘体2提供承托作用； 盘体一101远离盘体二102的一端设置有摩擦盘体2，盘体一101和摩擦盘体2上均开设有螺杆孔4，盘体一101和摩擦盘体2之间也通过螺母和螺杆固定连接，摩擦盘体2远离盘体一101的一端上开设有散热孔5，摩擦盘体2远离盘体一101的表面还开设有若干环环形散热槽15和十字形散热槽16，若干环环形散热槽15与摩擦盘体2同心，环环形散热槽15与散热孔5连接。十字形散热槽16以摩擦盘体2的中心作为中心点，十字形散热槽16的端部延伸至摩擦盘体2的侧壁，十字形散热槽16与环环形散热槽15连通。 [0024] 摩擦盘体2与盘体一101可拆卸式连接，便于摩擦盘体2拆卸和安装，进而实现仅仅只需要通过更换摩擦盘体2即可以使整个制动盘重新使用，能够有效节省零部件；散热孔5中的空气柱能够将摩擦盘体2的热量有效散出，降低摩擦盘体2的摩擦过程的热量；十字形散热槽16和同心的环形槽散热槽15相互连通且十字形散热槽16的端部延伸至摩擦盘体2的侧壁，能够在摩擦盘体2的形成空气柱网，且该空气柱网还能够与外部空气发生对流交换，大大提高散热效率，能够有效降低摩擦盘体2尤其是摩擦盘体2上靠近刹车盘的端面的热量。 [0025] 实施例2实施例2是在实施例1的基础上的改进，主要改进体现在增加散热组件3，能够加速摩擦盘体2背后空气的对流，加速摩擦盘体2散热；其中浮动盘301借助刹车盘的挤压为转芯302动提供转动动力，进而带动驱动齿轮303转动，驱动齿轮303带动从动齿轮304转动，从动齿轮304带动从动轴305转动，从动轴305带动排气扇306转动，排气扇306的转动能够加速摩擦盘体2的背面的空气发生对流，进而实现加速摩擦盘体2散热；进一步地，通过设置弹簧11，当刹车盘远离摩擦盘体2时，浮动盘301在弹簧11的回复力作用下能够恢复原位，从而为下一次浮动盘301和刹车盘接触做准备。具体改进如下： 一种铝-钢复合材料制备出的制动盘，如图1-10所示，制动盘由盘体1、摩擦盘体2和散热组件3组成，盘体1包括盘体一101和盘体二102，盘体一101和盘体二102上均开设有螺杆孔4，盘体一101和盘体二102通过螺母和螺杆固定连接，连接盘体一101和摩擦盘体2的螺杆上固定连接有两块承托块18，一块承托块18与盘体一101直接接触并且为盘体一101提供承托作用，另一块承托块18与摩擦盘体2直接接触并且为摩擦盘体2提供承托作用；盘体一101远离盘体二102的一端设置有摩擦盘体2，盘体一101和摩擦盘体2上均开设有螺杆孔4，盘体一101和摩擦盘体2之间也通过螺母和螺杆固定连接，摩擦盘体2远离盘体一101的一端上开设有散热孔5，摩擦盘体2远离盘体一101的表面还开设有若干环环形散热槽15和十字形散热槽16，若干环环形散热槽15与摩擦盘体2同心，环环形散热槽15与散热孔5连接。十字形散热槽16以摩擦盘体2的中心作为中心点，十字形散热槽16的端部延伸至摩擦盘体2的侧壁，十字形散热槽16与环环形散热槽15连通；散热组件3包括浮动盘301、转芯302、驱动齿轮 303、从动齿轮304、从动轴305和排气扇306；摩擦盘体2靠近盘体一101的一侧固定连接有加固座一307，固定座308的外壁靠近底端处固定连接有一对连接耳17，固定座308通过连接耳 17固定连接在加固座一307远离摩擦盘体2的一端上；固定座308的内部嵌合有轴承6，轴承6套设在转芯302上并且轴承6的内壁与转芯302固定连接，转芯302的一端延伸至浮动盘301内部，转芯302位于浮动盘301内部的部分的外壁上开设有螺旋滑槽309，转芯302的另一端延伸至固定座308的外部，驱动齿轮303套设并且通过螺母和垫片7固定连接在转芯302位于固定座308外部的部分；摩擦盘体2和加固座一307上分别开设有相互连通的浮动盘安装通孔8，浮动盘安装通孔8的内部还开设有滑槽9，浮动盘301的外缘固定连接有滑块10，浮动盘 301通过滑块10卡合在滑槽9内部实现与滑槽9水平滑动连接；浮动盘301的内部设置有弹簧 11和滚珠12，浮动盘301靠近转芯302的一端套设在转芯302上，滚珠12嵌合在螺旋滑槽309内部并且能够沿着螺旋滑槽309自由滑动；弹簧11的一端通过一块垫板14固定连接在转芯 302的端部，弹簧11的另一端通过另一块垫板14固定连接在浮动盘301的内部；从动轴305的顶端通过轴承6与固定连接在盘体一101上的轴座13转动连接，从动轴305的底端通过轴承6与加固座二310转动连接；从动轴305的底端与固定连接在摩擦盘体2上的加固座二310转动连接，排气扇306套设并且通过螺母和垫片7固定连接在从动轴305上；驱动齿轮303和从动齿轮304相互咬合。 [0026] 浮动盘301在刹车盘的挤压下向摩擦盘体2内部运动，在此过程中，由于浮动盘301只是沿着轴向水平运动并未发生转动，所以转芯302通过滑块10卡合在螺旋滑槽309的作用下发生转动，转芯302带动驱动齿轮303发生转动，驱动齿轮303带动与其咬合的从动齿轮304，从动齿轮304带动从动轴305转动，从动轴305带动排气扇306转动；当刹车盘远离浮动盘301时，弹簧11回复力带动浮动盘301回归原位，为下一次与刹车盘的接触做准备。 [0027] 实施例3一种铝-钢复合材料是由以下质量百分数组分制备而成，所述盘体是由以下质量百分数组分组成：2.5%的硅，3.7%碳、0.55%钼、0.11%铬、0.12%铜、0.70%锰、0.15%钒、5.0%氧化铝、3.5%氧化锆、0.050%磷、0.050%硫，余量为铁；所述摩擦盘体（2）是由以下质量百分数组分组成：3.5%的硅，5.2%碳、0.60%钼、0.16%铬、0.18%铜、0.70%锰、0.15%钒、5.0%氧化铝、 3.5%氧化锆、0.0001%磷、0.0001%硫，余量为铁和聚氧化烯磷酸酯、芳族缩合磷酸酯、脂族磷酸酯的混合物。 [0028] 所述铝钢复合复合材料在制动盘中的应用包括以下步骤：步骤一、将合金在真空电磁熔炉中熔炼至钢水，加入氧化钙脱硫，脱硫结束后硫含量为 0.0001%；然后将脱硫后的钢水倒入模具中空气冷却实现浇筑，得到盘体一101、盘体二102和摩擦盘体2： 步骤二、将浇筑得到的制动盘模型进行淬火和回火处理，其中，淬火温度为835-855℃，淬火时间为35-50min；其中回火温度为395-430℃，回火时间为100-125min。 [0029] 实施例4一种铝-钢复合材料是由以下质量百分数组分制备而成，所述盘体是由以下质量百分数组分组成：3.6%的硅，5.3%碳、0.55%钼、0.17%铬、0.18%铜、0.70%锰、0.15%钒、5.0%氧化铝、3.5%氧化锆、0.002%磷、0.002%硫，余量为铁；所述摩擦盘体2是由以下质量百分数组分组成：3.5%的硅，5.2%碳、0.85%钼、0.16%铬、0.18%铜、0.70%锰、0.15%钒、5.0%氧化铝、3.5%氧化锆、0.002%磷、0.002%硫，余量为铁和聚氧化烯磷酸酯、芳族缩合磷酸酯、脂族磷酸酯的混合物。 [0030] 所述铝钢复合复合材料在制动盘中的应用包括以下步骤：步骤一、将合金在真空电磁熔炉中熔炼至钢水，加入氧化钙脱硫，脱硫结束后硫含量为 0.002%；然后将脱硫后的钢水倒入模具中空气冷却实现浇筑，得到盘体一101、盘体二102和摩擦盘体2： 步骤二、将浇筑得到的制动盘模型进行淬火和回火处理，其中，淬火温度为835-855℃，淬火时间为35-50min；其中回火温度为395-430℃，回火时间为100-125min。 [0031] 实施例5一种铝-钢复合材料是由以下质量百分数组分制备而成，所述盘体是由以下质量百分数组分组成：3.0%的硅，4.5%碳、0.47%钼、0.15%铬、0.16%铜、0.64%锰、0.08%钒、3.0%氧化铝、2.75%氧化锆、0.001%磷、0.001%硫，余量为铁；所述摩擦盘体2是由以下质量百分数组分组成：3.2%的硅，4.6%碳、0.70%钼、0.14%铬、0.15%铜、0.64%锰、0.09%钒、3.0%氧化铝、3.3%氧化锆、0.001%磷、0.001%硫，余量为铁和聚氧化烯磷酸酯、芳族缩合磷酸酯、脂族磷酸酯的混合物。 [0032] 所述铝钢复合复合材料在制动盘中的应用包括以下步骤：步骤一、将合金在真空电磁熔炉中熔炼至钢水，加入氧化钙脱硫，脱硫结束后硫含量小于0.001%；然后将脱硫后的钢水倒入模具中空气冷却实现浇筑，得到盘体一101、盘体二102和摩擦盘体2： 步骤二、将浇筑得到的制动盘模型进行淬火和回火处理，其中，淬火温度为835-855℃，淬火时间为35-50min；其中回火温度为395-430℃，回火时间为100-125min。 |
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