CN101910665B - 用摩擦阻尼插件成型铸件的方法 - Google Patents

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Abstract

制造摩擦阻尼部件的方法包括提供摩擦阻尼插件，所述摩擦阻尼插件包括从插件的本体部分冲出的向下延伸支撑腿部。

Description

用摩擦阻尼插件成型铸件的方法
技术领域
本发明总体上涉及的领域包括用摩擦阻尼插件形成铸件的方法及其产品。
背景技术
图1示出了产品10，在该情况下是具有毂部12和转子颊部(cheekportion)14的制动转子。转子颊部14可包括均用于与相关制动蹄接合的上表面16和相对的下表面18。转子颊部14中可包括一个或多个摩擦阻尼插件20、22，以减少或消除由转子颊部振动产生的不希望振动或噪音。在大多数情况下，期望插件20、22与转子颊部14的上表面16和下表面18平行。
图2示出了质量欠佳的铸件，其中，插件20、22在铸造和固化过程期间已经移动。因而，插件20和22不再平行于转子颊部14的上表面16和下表面18。
发明内容
本发明的一个实施例包括一种制造产品的方法，包括：提供摩擦阻尼插件，所述摩擦阻尼插件包括从插件的平坦平面部分冲出的向下延伸腿部；将所述插件置于铸模中，使得向下延伸腿部在铸模中支撑插件；闭合铸模以及将熔融金属浇注到模中并固化所述熔融金属。
本发明的其它示例性实施例将从下文提供的详细说明显而易见。应当理解的是，详细说明和具体示例虽然公开了本发明的示例性实施例，但是仅仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。
附图说明
本发明的示例性实施例将从详细说明和附图更充分地理解，在附图中：
图1示出了现有技术产品，包括具有适当地定位在铸件中的摩擦阻尼插件的铸件。
图2示出了现有技术的质量欠佳铸件，其中，插件在铸造和固化过程期间已经移动。
图3示出了制造铸件的方法，包括使用根据本发明一个实施例的支撑腿部。
图4A-C分别示出了根据本发明一个实施例的铸造方法制造摩擦阻尼插件的第一、第二和第三步骤。
图5是铸件的在去除一部分的情况下的俯视图，包括具有根据本发明一个实施例的支撑腿部的摩擦阻尼插件。
图6示出了使用具有根据本发明一个实施例的向下延伸腿部的摩擦阻尼插件的方法。
图7示出了摩擦阻尼插件的另一个实施例，包括根据本发明一个实施例的向下延伸腿部和足部。
图8示出了铸造包括堆叠摩擦阻尼插件的部件的方法，均包括多个向下延伸腿部。
图9示出了制造通风式制动转子的方法，包括具有向下延伸的支撑腿部的第一摩擦阻尼插件、叠置第一插件的芯部和叠置芯部的第二摩擦阻尼插件。
图10是包括插件的本发明一个实施例的在去除一部分的情况下的截面图。
图11是包括插件的本发明一个实施例的在去除一部分的情况下的截面图，所述插件上具有提供摩擦表面或阻尼的层。
图12是本发明一个实施例的在去除一部分的情况下的截面图。
图13是本发明一个实施例的放大图。
图14是本发明一个实施例的在去除一部分的情况下的截面图。
图15是本发明一个实施例的在去除一部分的情况下的放大截面图。
图16是本发明一个实施例的在去除一部分的情况下的放大截面图。
图17是本发明一个实施例的在去除一部分的情况下的放大截面图。
图18示出了本发明的一个实施例。
具体实施方式
实施例的以下说明本质上仅仅是示例性的且绝不旨在限制本发明、其应用或使用。
现在参考图3，本发明的一个实施例包括铸造产品的方法，所述产品包括由支撑腿部26支撑的摩擦阻尼插件504，且任选地包括定位腿部30以将插件504定位在铸模32中。铸模32可包括下部28和上部29。腿部26和30可以是可由金属陶瓷或任何其它合适材料制成的销钉的形式。
现在参考图4A-C，本发明的一个实施例包括提供基底，基底可以是摩擦阻尼插件504。在优选实施例中，摩擦阻尼插件是金属基底，例如但不限于铁合金。如图4B所示，之后，向下延伸腿部40从插件504冲出。在涂层520可任选地设置在插件504上之前或之后，腿部40可以从插件504冲出。如图4C所示，涂层520可沉积在插件504的外表面522、524的至少一部分上。涂层520防止在铸造过程期间熔融金属湿化插件504并粘结到插件504上。插件504可构造和设置成任选地提供突片534，如下文更详细所述。突片534和向下延伸腿部40可保持没有涂层520，例如通过掩膜腿部40，或者涂层520可以被去除。替代地，涂层56(例如，石墨)可以被涂覆到向下延伸腿部40和/或突片43以允许熔融金属湿化插件的这些部分并粘结到这些部分上。通孔42可在插件504中形成，作为从插件504冲出腿部40的步骤的结果。
图5是包括摩擦阻尼插件504的盘式制动转子的一部分的平面图，示出了与从插件冲出的腿部40相关的通孔42和转子的环绕本体部分506。
图6示出了铸造部件的方法，通过将摩擦阻尼插件放置到模32的下半部28中，使得插件504的向下延伸腿部40接合下半部28的底板29，底板29限定(部分地)模32的腔。之后，模的上半部27闭合且熔融金属浇注到模中以环绕插件504的外表面522、524的至少一部分。
图7示出了摩擦阻尼插件504的另一个实施例，摩擦阻尼插件504包括向下延伸腿部40和从插件504冲出的附连足部44。优选地，足部44被弯曲成大致平行于插件504的主体部分。足部44可有助于防止向下延伸腿部40刺入到模32的下半部28中。
图8示出了制造产品的方法，包括将两个摩擦阻尼插件504彼此堆叠，包括置于模32的下半部28中的下部插件504和置于第一插件上面的第二插件504，从而第二插件的向下延伸腿部40接合第一插件以便以相对于第一插件的主体部分隔开的位置支撑第二插件的主体部分。
图9示出了根据本发明一个实施例的制造通风式制动转子的方法，包括提供包括从第一插件504冲出的向下延伸腿部40的第一摩擦阻尼插件504。芯部50置于第一插件504上，芯部可包括在其中形成的通孔，熔融金属将流入所述通孔中并固化，以提供在通风式转子的第一和第二转子颊部之间延伸的叶片。在一个实施例中，芯部50可以是牺牲性芯部，可通过蚀刻、溶解、钻孔或机加工芯部50而去除。第二摩擦阻尼插件504’可置于芯部50的上面。第二摩擦阻尼插件504不需要包括向下延伸腿部40。图9所示的插件504、504’和芯部50可置于铸模32中，如图9所示，以产生阻尼的通风式制动转子。
摩擦阻尼插件504的细节在下文提供。
参考图10-18，本发明的一个实施例包括具有摩擦阻尼装置的产品或部件500。摩擦阻尼装置可用于各种应用中，包括但不限于期望减少与振动部件相关联的噪音或者减少被冲击、动态加载、激励或置于运动的部件的振动幅值和/或持续时间的应用。在一个实施例中，摩擦阻尼装置可包括有益于摩擦地阻尼振动部件的界面。在一个实施例中，阻尼装置可包括构造和设置成相对于彼此移动且处于摩擦接触的摩擦表面502，使得部件的振动由于表面502抵靠彼此的摩擦移动引起的摩擦阻尼而驱散。
根据本发明的各个说明性实施例，摩擦阻尼可通过摩擦表面502抵靠彼此移动而实现。摩擦表面502抵靠彼此移动可包括：部件的本体506的表面抵靠彼此移动；部件的本体506的表面抵靠插件504的表面移动；部件的本体506的表面抵靠层520移动；插件504的表面抵靠层520移动；部件的本体506的表面抵靠颗粒514或纤维移动；插件504的表面抵靠颗粒514或纤维移动；或者颗粒514或纤维抵靠彼此或者抵靠其余粘结剂材料的摩擦移动。
在摩擦表面502作为本体506或插件504或层520的表面设置在本体506或插件504或层520中的一个上的实施例中，摩擦表面502可具有可发生摩擦接触的最小面积，可在第一方向延伸0.1mm的最小距离和/或可在第二(大致横向)方向延伸0.1mm的最小距离。在一个实施例中，插件504可以是环形本体，且摩擦表面502上的摩擦接触面积可在环形方向上延伸从约20mm至约1000mm范围内的距离且在横向方向延伸从约10mm至约75mm范围内的距离。摩擦表面502能以各个实施例提供，例如在图10-18中所示。
再次参考图10，在本发明的另一个实施例中，插件504的外表面522、524或者部件500的本体506的表面526、528中的一个或多个可包括相对粗糙的表面，包括多个峰部510和谷部512，以提高部件的摩擦阻尼。在一个实施例中，插件504或本体506的表面可通过喷砂、喷玻璃丸、喷水、化学蚀刻、机加工等来研磨。
在本发明的另一个实施例中，阻尼装置或摩擦表面502可通过设置在插件504的至少一个表面上或者部件500的本体506的表面上的颗粒514或纤维提供。颗粒514可具有不规则形状(例如，不光滑)，以提高摩擦阻尼，如图10所示。本发明的一个实施例可包括层520，层520包括颗粒514或纤维，由于颗粒514或纤维的内在粘结属性，颗粒514或纤维可彼此粘结或者粘结到部件的本体506的表面或者插件504的表面上。例如，颗粒514或纤维的粘结属性可使得颗粒514或纤维在压缩下彼此粘结或者粘结到本体506或插件504的表面。在本发明的另一个实施例中，颗粒514或纤维可被处理以在其上提供涂层或者提供附连到其上的官能团以将颗粒粘结在一起或者将颗粒附连到本体506的表面或插件504的表面中的至少一个上。在本发明的另一个实施例中，颗粒514或纤维可嵌入在部件的本体506或插件504中的至少一个内以提供摩擦表面502(图13-14)。
在部件500的至少一部分被制造使得插件504和/或颗粒514或纤维暴露于例如铸造过程中的熔融材料的温度的实施例中，插件504和/或颗粒514或纤维可由能够在制造期间抵抗流动或者抵抗显著的腐蚀的材料制成。例如，插件504和/或颗粒514或纤维可包括在高于1100°F、高于2400°F、或高于2700°F的温度下能够抵抗流动或者不显著腐蚀的难溶性材料。当熔融材料(例如，金属)在插件504和/或颗粒514周围浇注时，插件504和/或颗粒514应当不被熔融材料湿化，使得熔融材料并不在期望提供摩擦阻尼的摩擦表面502的位置处粘结到插件504或层520。
合适的颗粒514或纤维的说明性示例包括但不限于以下颗粒或纤维：包括硅石、氧化铝、具有粘土的石墨、碳化硅、氮化硅、堇青石(镁-铁-铝的硅酸盐)、莫来石(硅酸铝)、锆土(氧化锆)、页硅酸盐或者其它耐高温颗粒。在本发明的一个实施例中，颗粒514可沿其最长尺寸具有从约1μm-350μm或10μm-250μm范围内的长度。
在本发明的另一个实施例中，层520可以是在部件的本体506或插件504上的涂层。涂层可包括多个颗粒514，所述颗粒514可通过无机或有机粘结剂516(图11-12，17)或其它粘结材料彼此粘结和/或粘结到部件的本体506或插件504的表面上。合适的粘结剂的说明性示例包括但不限于：环氧树脂、磷酸粘结剂、铝酸钙、硅酸钠、木粉或粘土。在本发明的另一个实施例中，颗粒514可通过无机粘结剂保持在一起和/或附连到本体506或插件504。在一个实施例中，涂层可作为硅酸铝基有机粘结难溶混合的液体分散混合物沉积在插件504或本体506上。
在另一个实施例中，涂层可包括氧化铝或硅石颗粒中的至少一种，混杂有木质素磺酸盐粘结剂、方石英(SiO2)、石英、或木质素磺酸钙。木质素磺酸钙可用作粘结剂。在一个实施例中，涂层可包括IronKote。在一个实施例中，液体涂层可沉积在插件的一部分上且可包括任何高温陶瓷涂层，例如但不限于，Ladle Kote 310B。在另一个实施例中，涂层可包括粘土、Al2O3、SiO2、石墨和粘土混合物、碳化硅、氮化硅、堇青石(镁-铁-铝的硅酸盐)、莫来石(硅酸铝)、锆土(氧化锆)、页硅酸盐中的至少一种。在一个实施例中，涂层可包括纤维，例如陶瓷或矿物纤维。
当包括颗粒514或纤维的层520设置在插件504或部件的本体506上时，层520、颗粒514和/或纤维的厚度L(图11)可变化。在各个实施例中，层520、颗粒514和/或纤维的厚度L的范围可以是约1μm-400μm、10μm-400μm、30μm-300μm、30μm-40μm、40μm-100μm、100μm-120μm、120μm-200μm、200μm-300μm、200μm-250μm或这些范围的变型。
在本发明的又一个实施例中，颗粒514或纤维可通过完全或部分牺牲性涂层暂时地保持在一起和/或保持到插件504的表面。牺牲性涂层可在金属在插件504周围或上面浇注时被熔融金属消耗或者燃烧掉。颗粒514或纤维被剩下捕获在铸造部件的本体506和插件504之间以提供由颗粒514或纤维构成或者基本由颗粒514或纤维构成的层520。
层520可设置在整个插件504上或者仅仅设置在其一部分上。在本发明的一个实施例中，插件504可包括突片534(图11)。例如，插件504可包括环状本体部分和从其径向向内或向外延伸的突片534。在本发明的一个实施例中，突片534的至少一个可湿化表面536并不包括具有颗粒514或纤维的层520，或者可湿化材料(如，石墨)设置在突片534上，使得铸造金属粘结到可湿化表面536以将插件504附连到部件500的本体506，但仍允许在不粘结到铸件上的其余插件表面上的摩擦阻尼。然而，具有向下延伸腿部40的插件504可以在插件504上没有突片534的情况下定位和支撑在模中。
在本发明的一个实施例中，插件504的至少一部分被处理或者插件504的属性使得熔融金属不会湿化插件504的该部分或者在熔融金属固化时不会粘结到插件504的该部分。根据本发明的一个实施例，部件的本体506或插件504中的至少一个包括金属，例如但不限于：铝、钛、钢、不锈钢、铸铁、各种其它合金中的任一种、或者包括磨料颗粒的金属基体复合物。在本发明的一个实施例中，插件504可包括熔点比在其一部分周围浇注的熔融材料的熔点更高的材料，例如金属。
在一个实施例中，插件504可具有0.2mm的最小平均厚度和/或0.1mm的最小宽度和/或0.1mm的最小长度。在另一个实施例中，插件504可具有0.2mm的最小平均厚度和/或2mm的最小宽度和/或5mm的最小长度。在其它实施例中，插件504可具有从约0.1-20mm、0.1-6.0mm或1.0-2.5mm或者它们之间的范围内的厚度。
现在参考图15-17，摩擦表面502可具有多个峰部510和多个谷部512。由谷部512的线V指示的深度可依照实施例而不同。在各个实施例中，谷部512的深度V的平均值的范围可从约1μm-300μm、50μm-260μm、100μm-160μm或这些范围的变型。然而，对于所有的情况，在部件操作期间在本体506和插件504之间存在局部接触，以便发生摩擦阻尼。在本发明的其它实施例中，摩擦阻尼的改进可通过调节层520的厚度(L，如图11所示)、谷部512的深度来实现。
在一个实施例中，插件504未被预加载或者在预张力下或者通过张力保持到位。在一个实施例中，插件504不是弹簧。本发明的另一个实施例包括在插件504周围浇注包括金属的材料的过程，附加条件是用于提供摩擦阻尼的插件的摩擦表面502部分不被置于铸模中的砂芯捕获和包围。在各个实施例中，插件504或层520包括被部件的本体506完全包围的至少一个摩擦表面502或两个相对的摩擦表面502。在另一个实施例中，层520包括可被部件的本体506完全包围或者被本体506和插件504完全包围的颗粒514或纤维，且其中，本体506或插件504中的至少一个包括金属或者基本由金属构成。在本发明的一个实施例中，层520和/或插件504并不包括碳纸或布或者不是碳纸或布。
再次参考图10-12，在本发明的各个实施例中，插件504可包括第一表面522和相对的第二表面524，部件的本体506可包括邻近插件504的第一表面522的第一内表面526，第一内表面526构造成与第一表面522互补，例如名义上平行于第一表面522。部件的本体506包括邻近插件504的第二表面524的第二内表面528，第二内表面528构造成与第二表面524互补，例如平行于第二表面524。本体506可包括叠置插件504的第一表面522的第一外表面530，第一外表面530构造成与第一表面522互补，例如平行于第一表面522。本体506可包括叠置插件504的第二表面524的第一外表面532，第一外表面532构造成与第二表面524互补，例如平行于第二表面524。然而，在本发明的其它实施例中，本体506的外表面530、532不与插件504的相关表面522、524互补。在其它实施例中，表面526和528；526和522；或528和524可以是匹配表面但不彼此平行。
当术语“上”、“叠置”、“重叠”、“下”、“在下面”或“位于下面”在本文用于描述第一层或部件相对于第二层或部件的相对位置时，这应当指的是第一层或部件直接在第二层或部件上且与其直接接触或者附加层或部件可置于第一层或部件和第二层或部件之间。
本发明的实施例的上述说明本质上仅仅是示例性的，且其变型不认为是偏离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种振动部件，包括：
摩擦阻尼插件，所述摩擦阻尼插件包括环状本体部分和从环状本体部分冲出的向下延伸支撑腿部，所述本体部分包括平坦平面部分，所述向下延伸支撑腿部从平坦平面部分向下延伸，所述本体部分包括由于所述向下延伸支撑腿部从环状本体部分冲出而形成的多个通孔，
所述摩擦阻尼插件构造和设置成使得当所述摩擦阻尼插件放置在铸模的下部中时，所述向下延伸支撑腿部与铸模的下部的底板接合且在模中支撑摩擦阻尼插件，所述摩擦阻尼插件还包括在环状本体部分的一部分上的涂层，所述涂层防止熔融金属湿化环状本体的涂层部分，且还包括金属铸件，所述金属铸件环绕摩擦阻尼插件，其中，所述环状本体部分是金属，其中，所述向下延伸支撑腿部上包括不同的涂层以允许熔融金属湿化腿部并粘结到其上。
2.根据权利要求1所述的振动部件，还包括从环状本体部分径向向内或向外延伸的支撑突片。
3.根据权利要求2所述的振动部件，其中，支撑突片上不包括涂层。
4.根据权利要求2所述的振动部件，其中，支撑突片上包括涂层以允许熔融金属湿化突片并粘结到其上。
5.根据权利要求1所述的振动部件，其中，所述金属铸件包括制动转子颊部和毂部。
6.根据权利要求1所述的振动部件，其中，所述摩擦阻尼插件包括不锈钢，所述金属铸件包括铸铁。
7.根据权利要求1所述的振动部件，其中，所述摩擦阻尼插件的至少一部分未粘结到所述金属铸件。
8.一种制造振动部件的方法，包括：
提供摩擦阻尼插件，所述摩擦阻尼插件包括本体部分和从本体部分冲出的多个向下延伸支撑腿部，所述本体部分包括平坦平面部分，其中，每个向下延伸支撑腿部从平坦平面部分向下延伸，所述本体部分包括由于所述向下延伸支撑腿部从环状本体部分冲出而形成的多个通孔；以及将所述摩擦阻尼插件放置在铸模的下部中，使得向下延伸支撑腿部与铸模的下部的底板接合且在模中支撑插件；闭合模的上部且将熔融金属浇注到模中以环绕摩擦阻尼插件的外表面的至少一部分。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：提供第二摩擦阻尼插件，所述第二摩擦阻尼插件包括本体部分和从本体部分冲出的多个向下延伸支撑腿部；以及将第二摩擦阻尼插件放置在第一摩擦阻尼插件上面，使得第二插件的向下延伸支撑腿部以与第一插件的本体部分隔开的关系支撑第二插件的本体部分。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：将芯部放置在第一插件上；以及在闭合模的上部之前将第二摩擦阻尼插件放置在芯部上。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，摩擦阻尼插件在其一部分上包括涂层，以防止熔融金属湿化涂层部分并粘结到涂层部分上。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，芯部包括在其中形成的多个通孔，使得振动部件包括通风式制动转子，所述通风式制动转子包括在第一插件和第二插件之间延伸的多个叶片。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述摩擦阻尼插件包括不锈钢。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，熔融金属是铸铁。
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