CN101806329A - 用于加工衬片承载件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于加工衬片承载件(2)的方法，该衬片承载件被设置用于制造制动块(10)，该制动块具有待安置在该衬片承载件(2)上的摩擦衬片(12)，通过对衬片承载件表面(2.1)的至少一个加工区域(4)进行表面处理而通过在加工区域(4)中借助于高能的辐射(5)引入结构。为了将一摩擦衬片(12)更好地固定在该衬片承载件(2)上，在该加工区域(4)的一边缘(8)中加工一不同于其余加工区域的结构。

Description

用于加工衬片承载件的方法

技术领域

本发明涉及用于加工衬片承载件的方法，该衬片承载件被设置用于制造制动块，该制动块具有待安置在该衬片承载件上的摩擦衬片。本发明还涉及用于制造具有相应地被加工的衬片承载件的制动块的方法。所述衬片承载件在被加工时在加工区域中借助于高能的辐射被结构化。

背景技术

在现有技术中公开了多种用于制造制动块的方法。制动块具有衬片承载件，在该衬片承载件上安置一摩擦衬片，该摩擦衬片在制动时与一摩擦配合件、例如制动盘形成靠触并且使交通工具减速。衬片承载件通常由金属制成并且大多被成型冲压而成。

衬片承载件在冲压之后并且在进一步加工之前常常被污染或者被腐蚀。这在制造制动块时通常导致在安置摩擦衬片方面的难度，该摩擦衬片通常被粘接在衬片承载件上。在运行中也可导致腐蚀或者污染问题，因为这些问题使摩擦衬片在衬片承载件上的附着变得困难，由此降低了最大可传递的力。

在此存在的危险是，边缘区域的脱落导致水(在冬季混杂有融雪盐)的进入，从而可导致衬片从衬片承载件上的锈脱。

在最坏的情况下，边缘脱落在制动时可导致摩擦衬片从衬片承载件上的完全脱落，这又将导致制动的失效。

已经公知的是，为了改善摩擦衬片的安置和附着而对衬片承载件的表面进行处理，其目的是，去除所述的污物和氧化层并且此外增大衬片承载件与摩擦衬片之间的有效表面。

一个公知的方法规定：对衬片承载件进行喷砂。也使用了一些方法，所述方法使用不同于砂的介质作为喷射物。然而，所述喷砂具有一系列缺点。首先，已经公知的是，所述喷砂通过将砂的能量引入到衬片承载件材料中会导致衬片承载件的几何形状和内部组织的改变。通过部分地排出到衬片承载件上的砂/喷射物的高动能，衬片承载件表面被压实并且可不确定地弯曲。通过喷砂并且通过由此导致的衬片承载件表面改变，该衬片承载件此外可总体上变大。这导致必须考虑衬片承载件的更高的公差。

所述喷砂在衬片承载件上也经常留下细密的尘屑层，所述尘屑层会使摩擦衬片在衬片承载件上的固定变差并且从而可具有上述的不利影响。这特别是在使用无溶剂的粘接剂系统和层厚在＜10μm范围内的薄层粘接剂如溶剂含量高的酚醛树脂基粘接剂的情况下适用。因此必须的是，将喷砂后的衬片承载件附加地进行清洁以改善摩擦衬片的固定。

此外，喷砂仅仅能相对大面积地进行，因此仅仅在摩擦衬片的以后的接合面的区域中进行衬片承载件的有针对性的加工是不可以的或者是不精确的。

为了克服前述问题，在DE 199 38 711 C1中公开的是，在施加制动衬片的下层质量之前借助于激光束将大量凹部引入到承载板中并且从这些凹部中排出的材料的至少一部分作为积淀物基本上围绕所述凹部形成鼓包。虽然使用了这种改进的方法，但是也公知了在边缘区域中脱落的摩擦衬片的情况。

此外，所述鼓包恰恰在使用薄层粘接剂的情况下在装配时导致粘接层的撕裂并且从而使摩擦衬片质量在衬片承载件上的附着变差。

DE 199 38 711 C1公开的是，在施加制动衬片的下层质量之前借助于激光束将大量凹部引入到承载板中并且从这些凹部中排出的材料的至少一部分作为沉积物基本上围绕所述凹部形成鼓包。

DE 41 38 933 A1公开了一种用于制造用于有轨或无轨交通工具的制动衬片的承载板的方法以及一种具有按照该方法制成的承载板的制动衬片。此外公开的是，承载板经受粗糙基底处理，由此在该粗糙基底处理之后改变强度特性。因为承载板在其端部区域中承受特别高的载荷，所以规定，改善或者基本上获得承载板的强度特性，其方式是，承载板在其载荷高的区域中通过感应式热输入或者通过电阻加热、火焰加热或激光加热在3至15秒的处理时间的情况下、在800℃与900℃或900℃以上的温度的情况下被处理并且接着冷却至室温。这引起相关部位的局部硬化。

US 2006/0180414 A1公开了一种具有用于摩擦衬片的保持结构的衬片承载件，其成排布置，其中，每个保持结构具有一个凸起和一个凹槽，其中，所述凸起在产生所述凹槽时通过材料移位产生。在一个实施方式中可以规定，保持结构的排列基本上沿着衬片承载板的纵向轴线延伸并且从而向着剪切力的方向。由此可保证，在摩擦衬片的载荷高的区域中总是设置一凸起。

发明内容

因此本发明的目的在于，给出一种用于加工衬片承载件的方法以及一种用于制造制动块的方法，它们克服了现有技术的缺点并且允许有针对性地这样处理衬片承载件，使得获得最佳的、用于固定摩擦衬片的附着基底。

为了避免摩擦衬片在运行中的边缘脱落，值得期望的特别是，摩擦衬片特别是在边缘区域中特别好地附着。

所述目的通过如权利要求1所述的用于加工衬片承载件的方法以及如并列权利要求12所述的用于制造制动块的方法实现。本发明的有利构型是从属权利要求的主题。

本发明的用于加工衬片承载件的方法规定，衬片承载件的至少一个区域借助高能辐射通过引入结构被表面处理。

高能辐射是电磁辐射，其能够改变衬片承载件的表面，例如通过衬片承载件材料的升华而去除或者通过熔融和排挤而变形。

高能辐射的优点是，其比由现有技术很大程度上公开的、仅仅大面积地并且非专门地应用的和非结构化的方法更有针对性地使用。借助于本发明可以非常精确地加工衬片承载件并且由此提供确定的条件，从而可改善摩擦衬片与衬片承载件的连接。

所述加工的结果是，将污物和腐蚀物从衬片承载件表面上去除掉，这将引起粘接剂(如果使用的话)的或摩擦衬片的更好的附着。

借助于本发明的结构可以进一步改善摩擦衬片与衬片承载件的连接，因为由此显著提高了衬片承载件与摩擦衬片之间的有效地作用的表面并且由此显著提高了这些构件之间的附着力。

此外，按照本发明规定，在被高能辐射加工的加工区域的边缘区域中引入与其余的加工区域不同的结构。这允许进一步有针对性地提高摩擦衬片边缘区域中的附着并且显著提高用于使摩擦质量从摩擦衬片上脱落所需的剪切力。

此外，边缘区域的有针对性的不同的加工的结果是，可使用于执行该方法的加工时间最小化。

特别是在较强烈地加工所述区域之一、所述边缘区域或所述其余的边缘区域时，可将较强烈加工的面保持限制在必要的最小量上，这提高了该方法的效率和经济性。

通过高能辐射的有针对性的可定位性得到另外的优点，即被所述结构化的、例如粗糙化的边缘区域包围的面也可以局部地、例如仅仅在边缘区域中被加工。

根据一个有利的第一进一步构型，衬片承载件在至少一侧上、即后来的摩擦质量侧通过高能辐射进行表面处理。

此外，根据一个进一步构型例如可设置衬片承载件的表面-和边缘加工，以致该衬片承载件的边缘区域可附加地设有期望的表面特性。

根据该方法的一个有利的进一步构型规定，衬片承载件在一个用于由摩擦质量构成的摩擦衬片的固定区域中被加工。通过这种方式可在用于摩擦衬片的固定区域中设定确定的表面特性。

在此，优选加工区域中的或至少固定区域中的表面被粗糙化。衬片承载件表面在用于摩擦衬片的固定区域中的粗糙化引起衬片承载件与摩擦衬片之间的有效表面的增大并且从而引起这两个构件相互间的连接的改善。

因为在粗糙化时去除材料，所以附加地将干扰性的污物如尘屑或油脂一同去除，从而被加工后的衬片承载件在所述固定区域中特别干净并且提供了用于使构件彼此固定的良好条件。

优选所述边缘区域比其余的加工区域更强地构成。这在该边缘区域中特别是提高了有效的表面并且导致摩擦质量在衬片承载件上的较强的附着。

当所述结构无鼓包地产生时，即产生一个基本上平坦的、具有在其中凹入的结构的表面时得到另外的优点。由此特别是可以改善衬片承载件对于薄层粘接技术的资格，因为在无鼓包的表面的情况下降低了可能的粘接薄膜撕裂的危险。在此，“无鼓包”不一定非得在绝对平坦的意义上进行理解，而是指在表面加工时可能出现的、增高的不平部分比引入的凹部显著低平(flacher)，特别是比相应相邻的、结构化的凹部的深度的1/3低平、特别优选比其1/10低平。

被证明特别合适的基本上是具有近似平行或精确平行的痕道的结构，所述痕道产生衬片承载件与摩擦衬片之间的大接触表面并且这些痕道此外可通过高能辐射快速地产生，因为近似平行或完全平行的痕道能够以交替的方向快速地通过高能辐射的蜿蜒曲折的步进加工到表面中。这些痕道具有点式的凹部，这些凹部可以在其彼此间的间距方面被确定，从而这些点式的凹部可以过渡到彼此中或被构造为单个的挨靠布置的结构。

边缘区域的不同的加工可通过另外的优选较小的痕道间距和/或通过另外的优选较大的痕道深度实现。

也可产生不同于近似/或平行的痕道的其他结构图案。对此可能的一个例子是圆形的结构。

特别优选的是使用激光辐射作为高能辐射。对此特别合适的是二极管激光器，所述二极管激光器将非常紧凑的结构方式与高效的运行和长的寿命相结合。二极管激光器的射束质量足够用于对衬片承载件进行表面处理。

优选激光器的波长在805nm与950nm之间，因为在该范围中具有衬片承载件普通材料的作用横截面特别高。

当所述高能辐射被脉冲化时得到另一优点。由此可避免衬片承载件的显著变热并且可避免与此相关的结果，例如衬片承载件的变形或者衬片承载件内部组织的改变。10kHz与30kHz之间、特别是20kHz左右的脉冲频率被证明是特别合适的，其允许高的加工速度。

为了加工衬片承载件优选使用转向装置，所述转向装置使高能辐射转向到待加工的区域中。通过这种方式可降低从辐射源到衬片承载件的必需的定位数量。为了在至少一侧上对衬片承载件进行表面处理，借助于转向装置通常无需衬片承载件和辐射源彼此间的再定位。

优选通过表面处理产生Ra1至Ra10之间、特别优选Ra6至Ra7之间的粗糙深度。在这种粗糙深度的情况下可提供最佳的有效表面。

本发明的第一独立主题涉及一种用于制造制动块的方法，其中，将摩擦衬片或摩擦质量固定在衬片承载件上，其中，所述衬片承载件按照上述的发明进行预处理。

借助于这种方法可对衬片承载件最佳地进行预处理以便与摩擦衬片连接，从而衬片承载件在所述连接区域中被粗糙化并且此外被最佳地清洁。此外，通过放弃机械式去除可避免衬片承载件被去除介质、例如砂污染。

优选规定，借助于粘接剂将摩擦衬片安置在衬片承载件的加工后的区域上。该方法特别适合于处理无溶剂的和/或薄层地施加的粘接剂，因为无溶剂的粘接剂比含溶剂的粘接剂保护环境并且在本发明的制造方法中导致像使用含溶剂的粘接剂那样好的粘接特性，因为衬片承载件的加工后的区域无污物例如尘屑和/或油脂。

按照本发明的另一进一步构型，粘接剂仅仅区段地施加在固定区域上和/或摩擦衬片上。已经证实，本发明的方法这样地提供干净的表面，使得在摩擦衬片与衬片承载件之间即使无粘接剂也存在高的附着。但是，视材料对而定，在载荷较高的区域通过粘接剂附加地进行固定也可以是有意义的，相反在载荷不高的区域中不需要。由此实现了所需粘接剂量的降低。

作为替代方案，也可以将摩擦衬片在不使用粘接剂的情况下安置到加工后的区域上。本发明的方法这样地提供了干净的表面，使得视材料对而定部分地完全不需要粘接剂。

本发明的另外的目标、特征以及有利的应用可能性从下面借助于附图对实施例的说明中得出。在此，所有描述的和/或图示的特征以其有意义的组合构成本发明的主题，也与权利要求和权利要求的回引无关。

附图说明

下面借助于实施例描述本发明。在此示意性示出：

图1以透视图示出在加工期间的衬片承载件，

图2以透视图示出一个成品制动块，其具有按照本发明的方法处理过的衬片承载件，

图3是按照剖割线A-A剖割图2中的制动块的剖视图。

具体实施方式

图1示出在执行本发明的用于在加工区域4中处理衬片承载件2的上侧2.1的方法期间的衬片承载件2。

在制动块的在表面处理之后进行的制造时，将一摩擦衬片粘接在加工区域4上。为了使加工区域4粗糙，借助于激光束5通过该激光束5相对于衬片承载件2的往复运动或蜿蜒运动产生大量平行的痕道6。

通过衬片承载件2中的痕道6增大了用于在衬片承载件2与摩擦衬片12之间进行连接的有效表面，由此得到这些构件相互间的更强连接。

使用二极管激光器7来制备激光束5，该二极管激光器产生脉冲频率最高30kHz的脉冲式激光辐射。

所述加工区域4的边缘区域8与该加工区域4的内部不同地被更强地结构化地构成，以便改善摩擦衬片与衬片承载件2之间在边缘上的连接。在此，在该边缘区域8中产生比其余的加工区域中更高的粗糙深度Rz，例如Rz在边缘区域8中为50-60μm，而在被该边缘区域8包围的面中为30-40μm。

图2以透视图示出一个制动块10，该制动块基于衬片承载件2通过在该衬片承载件上施加上摩擦衬片12而产生。

摩擦衬片12借助于中间层固定在衬片承载件2的上侧2.1上。为了连接，在衬片承载件2与摩擦衬片12之间放入图2中未示出的粘接剂。

图3示出本发明制动块10的沿着图2中的剖割线A-A的剖面图。

将无溶剂或含溶剂的粘接剂16施加到衬片承载件2的上侧2.1的加工区域4上，摩擦衬片12通过中间层14粘接到衬片承载件2上。加工区域的边缘8与中间层14的边缘重合，由此在该边缘区域中得到可负载能力特别强的并且耐久性特别好的连接。

附图标号表

2    衬片承载件

2.1  衬片承载件的上侧

4    加工区域

5    激光束

6    痕道

7     二极管激光器

8     加工区域的边缘

10    制动块

12    摩擦衬片

14    中间层

16    粘接剂

Claims (15)

1.用于通过在加工区域(4)中借助于高能的辐射(5)引入结构而对衬片承载件表面(2.1)的至少一个加工区域(4)进行表面处理来加工衬片承载件(2)的方法，该衬片承载件被设置用于制造制动块(10)，该制动块具有待安置在该衬片承载件(2)上的摩擦衬片(12)，其特征在于，在该加工区域(4)的一边缘(8)中引入一不同于其余加工区域的结构。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述衬片承载件(2)在至少一侧(2.1)上在加工区域(4)中被结构化，所述侧在成品的制动块(10)中向着所述摩擦衬片(12)。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述加工区域是用于一摩擦衬片(12)的固定区域(4)。

4.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述加工区域被粗糙化。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述边缘(8)比其余的加工区域被更强地粗糙化。

6.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述结构基本上、优选完全无鼓包地产生。

7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述结构是基本上平行的痕道(6)。

8.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，使用激光辐射(5)、优选二极管激光器(7)的激光辐射作为高能的辐射。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述激光器(7)的波长在805nm与950nm之间。

10.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述高能的辐射(5)被脉冲化，优选脉冲频率为约10kHz至约30kHz，优选20kHz。

11.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，通过所述表面处理产生Ra1至10、优选6至7的平均粗糙度值。

12.用于制造制动块的方法，在该方法中，将一摩擦衬片(12)固定在衬片承载件(2)上，其中，该衬片承载件(2)根据权利要求1至10之一在固定区域(4)中被预处理。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于，借助于粘接剂(16)将一摩擦衬片(12)安置到加工后的区域(4)上。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述粘接剂(16)仅仅局部地施加在所述固定区域(2)上和/或所述摩擦衬片(12)上。

15.根据权利要求12的方法，其特征在于，在不使用粘接剂的情况下将一摩擦衬片(12)安置到加工后的区域(4)上。

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