CN103453280A - 具有耐热材料界面涂层的双金属汽车产品及其制造方法 - Google Patents

具有耐热材料界面涂层的双金属汽车产品及其制造方法 Download PDF

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Abstract

提供了具有多个涂覆有耐火材料涂层的部件的汽车产品，和制造该产品的方法。该汽车产品可包括至少第一部件和第二部件，以彼此相互连接和接合。第一部件可由第一高密度材料构成。第二部件可由第二较低密度材料形成。耐火界面涂层可涂敷在第一和第二部件之间的相互连接部处，以提供提高的表面光洁度来限制摩擦、防止第一材料和第二材料之间的金相结合、提供防止电化学腐蚀的阻隔层以及在第一和第二部件之间提供防止第二部件的热变形和尺寸改变的热阻隔层。

Description

具有耐热材料界面涂层的双金属汽车产品及其制造方法
技术领域
本发明涉及涂敷到汽车产品的双金属部件的耐热材料界面涂层。
背景技术
汽车产品，包括但不限于制动转子、皮带轮、制动鼓和变速齿轮，可具有由不同材料构成的相互连接的多个部件。所述部件可通过就地浇铸工艺（cast-in-place）相互连接，在就地浇铸工艺中，一个部件在另一个部件上铸造，以形成结合部或相互连接部。
在车辆操作过程中，由于每一个部件的温度可能在车辆操作过程中升高升高的操作温度，并且在车辆静止过程中下降到降低的静止温度，因此可能发生热膨胀和收缩。车辆操作过程中温度中的升高可能导致材料的热变形以及材料的屈服强度和抗拉强度的劣变。
发明内容
提供了一种具有多个涂覆有耐热材料界面涂层的部件的汽车产品。该汽车产品可包括至少第一部件和第二部件。
第一部件可由第一高密度材料构成。第一部件可包括环形部分和第一凸缘构件。第一凸缘构件可包括第一表面和第二表面，并且可配置为从环形部分径向延伸。多个机械接合结构可在第一凸缘构件的第一表面和第二表面上形成，并且从第一凸缘构件的第一表面和第二表面延伸。
第二部件可由第二较低密度材料形成。第二部件可包括轮毂部分和第二凸缘构件。第二凸缘构件可配置为在界面处通过多个机械接合结构接合第一凸缘构件，在第一和第二部件之间形成相互连接部。第二部件可在就地浇铸工艺或本领域中已知的其他工艺中一体形成在第一部件上。
耐热材料界面涂层可涂敷到多个机械接合结构，以通过提供提高的表面光洁度来限制摩擦，改善第一和第二部件之间的界面，防止第一材料和第二材料之间的金相结合，提供防止电化学腐蚀的阻隔层，并且在第一和第二部件之间提供防止第二部件的热变形或尺寸改变的热阻隔层。
还提供了制造双金属汽车产品的方法。该方法包括以下步骤：利用铸造、机加工、锻造或其他适当金属加工工艺形成第一部件；将耐热材料界面涂层涂敷到第一部件的多个机械接合结构；将第一部件放置在成型机的第一型腔中；和将熔融材料注射到型腔中来覆盖第一多个机械接合结构，由此围绕第一部件铸造第二部件。
在结合附图理解时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面实现所附权利要求中限定的本发明的一些最佳模式和其他实施例的详细描述非常显而易见。
附图说明
图1是第一部件的示例性实施例的示意性立体视图。
图2是显示第一和第二部件的相互连接部的产品示例性实施例的示意性立体视图。
图3是第一部件的示例性实施例的示意性局部立体剖视图。
图4是第一和第二部件的相互连接部的产品的示例性实施例的示意性局部立体剖视图。
具体实施方式
本领域中具有普通技术的人员将意识到，例如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语描述性地用于附图，不表示限制本发明的范围。下面的描述和附图参照示例性实施例，并且本质上仅是示例性的，不旨在限制本发明、其应用或使用。
参照附图，其中，整个几幅视图中，相同的附图标记对应于相同或类似的部件，提供了具有多个部件101、102的汽车产品100，所述多个部件101,102可涂覆有耐热（refractory）材料界面涂层104。汽车产品100可包括但不限于，包括制动转子、皮带轮、链轮、制动鼓、传输齿轮或传输齿轮组件的应用。汽车产品100的示例大体上以制动转子组件显示在图2中100处。汽车产品100总体地包括第一部件101和第二部件102。
总体地，参照图1-4，示例性汽车产品100可包括制动转子组件，其可通过就地铸造处理或在本领域中已知的其他类似工艺中形成。第一和第二部件101,102在相互连接部103处结合。相互连接部103可涂覆有耐热界面涂层104，在本文中下面更详细讨论。耐热界面涂层104可配置成通过提供提高的表面光洁度来限制摩擦、防止第一材料和第二材料之间的金相结合、提供防止电化学腐蚀的阻隔层并且在第一和第二部件101和102之间提供防止第二部件102的尺寸中的热变形或变化的热阻隔层以改善第一和第二部件101,102的界面。
参照图1和3，第一部件101可由第一高密度材料构成，所述第一高密度材料可提供热变形阻力，并且可耐磨，例如为铸铁、钢等。第一部件101可包括环形部分105，其可以是具有多个叶片111的通气式，或可以是实心非通气式（未示出）。环形部分105可进一步配置为具有第一摩擦表面106，和相对的第二摩擦表面107。在通气式示例性实施例中，第一摩擦表面106可与第二摩擦表面107通过多个叶片111分隔。第一和第二摩擦表面106,107一起形成示例性制动转子组件100的制动表面106,107，该摩擦表面在车辆制动事件过程中与制动片（未示出）接触。第一和第二摩擦表面106,107可每一个分别限定多个通孔110，所述多个通孔110配置用于允许在车辆制动事件过程中产生的热逸出。
第一部件101可进一步包括第一凸缘构件108。第一凸缘构件108可配置为从第一摩擦表面106和环形部分105径向延伸。第一凸缘构件108可配置为从靠近第一摩擦表面106的第一凸缘近侧端112延伸到第一凸缘远侧端113。第一凸缘构件108可进一步配置为具有第一表面114、第二表面115和内表面116。内表面116可进一步形成在第一凸缘远侧端113处。多个机械接合结构109，例如齿等可形成在第一表面114和第二表面115上，并且从第一表面114和第二表面115突出。多个机械接合结构109可沿圆周在第一凸缘构件108上等距离间隔开，或随意交错。该多个机械接合结构109可配置为接合第二部件102。
参照图2和4，第二部件102可由第二较低密度材料或复合物形成，并且可配置为降低汽车产品100的重量。第二较低密度材料或复合物可包括但不限于铝、镁或其他较低密度材料或复合物。第二部件102可包括轮毂部分120和第二凸缘构件121。轮毂部分120可包括将制动转子组件100附接到车辆轴组件的结构，例如中心孔130和多个螺栓孔131。第二凸缘构件121可配置为从轮毂部分120径向延伸。第二凸缘构件可从靠近轮毂部分120的第二凸缘近侧端128延伸到第二凸缘自由端129。第二凸缘构件121可进一步包括至少两个第二凸缘表面122,123。
接合槽124可由第二凸缘构件121限定在至少两个第二凸缘表面122、123之间。接合槽124可包括第一接合槽表面125和第二接合槽表面126。第二凸缘构件121可配置为将第一凸缘构件108接合并且限制在接合槽124中，在第一部件101和第二部件102之间形成相互连接部103。第一部件101和第二部件102的相互连接部103可形成有多个机械接合结构109和接合槽124，以限制第二部件102相对于第一部件101在车辆操作过程中的旋转。第二部件102可在就地浇铸工艺中或本领域中已知的其他工艺中一体形成在第一部件101上。
总体参照图1-4，多个机械接合结构109可使用耐热材料界面涂层104涂覆。耐热材料界面涂层104可以是设计用于涂覆熔融的铝、镁、铁或钢的耐热材料混合物，例如陶瓷涂层等。示例性耐热材料界面涂层104可商购自Southeastern Foundry Products&Foundry Coatings,Inc.(Alabaster,Alabama)。可得的示例性涂层包括但不限于如下名称的涂层：High Temp Ladle Kote310B;High Temp Ladle Kote315;High Temp Ladle Kote315A;High TempLadle Kote410;High Temp Ladle Kote500;High Temp Ladle Kote512。适当的耐热材料界面涂层104可配置为在使用Brookfield粘度计转子#3或#4在20RPM下测量时保持约3000cP到约4000cP的粘度。例如，High Temp LadleKote310B;High Temp Ladle Kote315;和High Temp Ladle Kote315A配置为在使用Brookfield粘度计转子#4在20RPM下测量时保持约3000cP到约4000cP的粘度；High Temp Ladle Kote410;High Temp Ladle Kote500;HighTemp Ladle Kote512配置为使用Brookfield粘度计转子#3在20RPM下测量时保持约3000cP到约4000cP的粘度。耐热材料界面涂层104可在第一部件101和第二部件102之间的相互连接部103处通过刷涂工艺、喷涂工艺或其他本领域中已知的适当的涂敷方法涂敷。
总体地，在双金属汽车产品应用中，从第一高密度材料的第一部件101的第一和第二摩擦表面106、107到较低密度材料的第二部件102的热传递可使第二部件102在高于约150°C的温度下变形、改变尺寸和劣变。在第一部件101和第二部件102之间的相互连接部103处的温度可在车辆操作过程中达到超过约200°C的温度。因而，耐热材料界面涂层104在第一部件101和第二部件102之间的相互连接部103处的涂敷，例如在多个机械接合结构109处的涂敷，可吸收由于制动片（未示出）施加到第一部件101的第一和第二摩擦表面106,107产生的热。耐热界面涂层104可限制从第一部件101到第二部件102的热传递，由此用作热阻隔层，其可允许第二部件102的第二较低密度材料在车辆操作过程中保持尺寸、屈服强度、抗拉强度和伸长率。
耐热材料界面涂层104在第一部件101和第二部件102之间的相互连接部103处的涂敷还给双金属汽车产品100提供若干其他优点。耐热材料界面涂层104的涂敷可提高相应的第一和第二部件101,102中的每一个的表面光洁度，这可限制第一部件101和第二部件102之间在相互连接部103处的界面处的摩擦，并且提供防止电化学腐蚀的阻隔层。
在第一部件101和第二部件102之间的相互连接部103处涂敷耐热材料界面涂层104的另一个优点可以是防止或限制第一部件101的第一高密度材料和第二部件102的第二较低密度材料之间的金相结合。
还提供了制造双金属汽车产品100的方法。该方法包括以下步骤：利用铸造、机加工、锻造或其他适当金属加工工艺形成第一部件101；在第一部件101和第二部件102之间的相互连接部103处涂敷耐热材料界面涂层104；将第一部件101放置在成型机的第一型腔中；和将熔融材料注射到型腔中来覆盖第一多个机械接合结构109，由此围绕第一部件101铸造第二部件102。
详细的描述和图或附图是对本发明的支持和描述，但是本发明的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了实现要求保护的本发明的最佳模式和其他实施例，但是存在多种可替代设计和实施例来实践所附权利要求中限定的本发明。

Claims (10)

1.一种汽车产品，包括：
第一材料构成的第一部件，包括：
环形部分，具有至少一个摩擦表面，
第一凸缘构件，具有第一表面和第二表面，所述第一凸缘构件配置为从所述环形部分的至少一个摩擦表面径向延伸，
多个机械接合结构，从第一表面和第二表面突出并且延伸；
第二材料构成的第二部件，配置为接合第一凸缘构件；并且
其中，所述第一凸缘构件和所述多个机械接合结构使用耐热材料界面涂层涂覆。
2.根据权利要求1所述的汽车产品，其中，所述第一材料的密度比所述第二材料的密度更大。
3.根据权利要求2所述的汽车产品，其中，所述第一材料为铸铁，并且所述第二材料为铝和镁中至少一种。
4.根据权利要求1所述的汽车产品，其中，所述耐热材料界面涂层为陶瓷涂层。
5.根据权利要求1所述的汽车产品，其中，所述耐热材料界面涂层具有从约3000cP到约4000cP的粘度。
6.根据权利要求1所述的汽车产品，其中，所述第一凸缘构件进一步包括第一凸缘近侧端，和第一凸缘远侧端，所述第一凸缘构件配置为从所述环形部分的至少一个摩擦表面径向延伸，从第一凸缘近侧端到第一凸缘远侧端。
7.根据权利要求1所述的汽车产品，其中，所述第二部件包括：
轮毂部分；
第二凸缘构件，具有至少两个第二凸缘表面、第二凸缘近侧端和第二凸缘自由端，并且第二凸缘构件配置为从轮毂部分径向延伸，从第二凸缘近侧端到第二凸缘自由端；
接合槽，由第二凸缘构件限定在至少两个第二凸缘表面之间，所述接合槽具有第一接合槽表面和第二接合槽表面；并且
其中，所述接合槽配置为接合和接收第一凸缘构件。
8.根据权利要求7所述的汽车产品，其中，所述轮毂部分限定至少一个中心孔和多个螺栓孔。
9.一种制造汽车产品的方法，该方法包括：
利用金属加工工艺形成第一材料构成的第一部件，所述第一部件具有多个机械接合结构；
将耐热材料界面涂层涂敷到第一部件的所述多个机械接合结构；
将第一部件放置在成型机型腔中；
通过将熔融材料注射到成型机型腔中来覆盖所述多个接合结构，形成第二材料构成的第二部件；
在熔融材料冷却时，在第一和第二部件之间形成相互连接部。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一材料的密度比所述第二材料的密度更大。
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