CN109249005A - 车辆的制动盘的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆部件加工的领域，提供了一种车辆的制动盘的制造方法，所述制动盘包括本体盘和两个摩擦环，所述制造方法包括：使用铸铁材料铸造两个所述摩擦环；准备铸造模具和芯模，将所述芯模和两个所述摩擦环分别固定在型腔中的对应位置；向所述型腔中浇铸熔融铝合金形成所述制动盘；对所述制动盘进行热处理，其中，所述摩擦环与所述本体盘接合的内表面为粗糙面，从而所述本体盘与所述摩擦环可以彼此嵌入。本发明的制造方法可以制造包括铝合金本体盘和铸铁摩擦环，通过铸铁和铝合金两种材料的配合，可以充分发挥铸铁的耐磨性、高摩擦性和耐高温性能，同时铝合金材料可以充分降低制动盘的整体质量，以降低簧下质量，提高车辆的操作稳定性。

Description

车辆的制动盘的制造方法
技术领域
本发明涉及车辆部件加工的技术领域，特别涉及一种车辆的制动盘的制造方法。
背景技术
在设计车辆时，为改善车辆的操作稳定性，通常需要控制(即降低)车辆的簧下质量，所谓“簧下质量”是指非由汽车悬挂系统支撑的重量：轮胎、轮毂、刹车。传统的由铸铁制成的制动盘占据着簧下质量中较大比重，因此降低制动盘质量可有效降低簧下质量，从而在降低车辆重量的同时改善车辆的操作稳定性。
目前汽车制动盘一般为铸铁件，例如HT200、HT300或锻钢材料等，密度约为7.3-7.8g/cm3，材料密度相对较大，产品整体重量大，一般乘用车前后制动盘总重量约为20-40公斤左右，部分大型SUV车辆的制动盘总重量甚至可以达到60公斤以上，这样的制动盘显然不能满足车辆轻量化的需求，影响车辆的操作稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆的制动盘的制造方法，以解决制动盘质量过大的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆的制动盘的制造方法，其中，所述制动盘包括本体盘和两个摩擦环，所述摩擦环为环形板件并贴合于所述本体盘两侧的盘面上，所述制造方法包括以下步骤：
S1、使用铸铁材料铸造两个所述摩擦环；
S2、准备用于所述制动盘的铸造模具和芯模，所述铸造模具具有对应于所述制动盘的型腔，将所述芯模和两个所述摩擦环分别固定在所述型腔中的对应位置；
S3、向所述型腔中浇铸熔融铝合金，所述熔融铝合金凝固形成所述本体盘，所述本体盘接合于所述摩擦环形成所述制动盘；
S4、对所述制动盘进行热处理，
其中，所述摩擦环与所述本体盘接合的内表面为粗糙面，从而所述本体盘与所述摩擦环可以彼此嵌入。
进一步的，所述摩擦环的内表面的粗糙度Rz为50-500um。
进一步的，所述摩擦环的内表面铸造为形成有高度为0.5-3mm的凸起部，并且/或者，所述摩擦环的内表面通过刀具加工形成高度为0.5-3mm的凸起部。
进一步的，所述摩擦环的内表面铸造形成有深度为0.5-3mm的凹陷部。
进一步的，其特征在于，在步骤S1中，对所述摩擦环的内表面进行表面处理，所述表面处理包括渗铝、渗铜、镀铝、镀锌和喷涂达克罗中的一种或多种。
进一步的，所述制动盘的热处理包括：
S4-1、对所述制动盘进行固溶处理；
S4-2、在固溶处理后的第一预定时间内，将固溶处理后的所述制动盘进行时效处理。
进一步的，在步骤S4-1中，所述制动盘在500-580℃下保温2-3小时后，在25秒内将所述制动盘放入10-60℃的水中进行淬火处理。
进一步的，在步骤S4-2中，所述第一预定时间为24小时，并且将所述制动盘在160-200℃的温度下保温8-10小时后进行空冷处理。
进一步的，在步骤S3中，所述熔融铝合金的温度为680-830℃。
进一步的，所述摩擦环的厚度为0.5-5.0mm，所述摩擦环的外表面的粗糙度0.8-3.2um。
相对于现有技术，本发明所述的车辆的制动盘的制造方法具有以下优势：
本发明的制造方法可以制造包括铝合金本体盘和铸铁摩擦环，通过铸铁和铝合金两种材料的配合，可以充分发挥铸铁的耐磨性、高摩擦性和耐高温性能，同时铝合金材料可以充分降低制动盘的整体质量，以降低簧下质量，提高车辆的操作稳定性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施方式所述的制动盘的结构示意图；
图2为本发明实施方式所述的制动盘的剖视图；
图3为本发明实施方式所述的摩擦环的部分剖视图，其中显示了第一种形状的凸起部；
图4为本发明实施方式所述的摩擦环的部分剖视图，其中显示了第二种形状的凸起部；
图5为本发明实施方式所述的摩擦环的部分剖视图，其中显示了第三形状的凸起部；
图6为本发明实施方式所述的摩擦环的部分剖视图，其中显示了凹陷部。
附图标记说明：
1-本体盘，2-摩擦环，11-中心法兰，12-盘片，13-加强筋，21-凸起部，22-凹陷部。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
本发明提供了一种车辆的制动盘的制造方法，其中，所述制动盘包括本体盘1和两个摩擦环2，所述摩擦环2为环形板件并贴合于所述本体盘1两侧的盘面上，所述制造方法包括以下步骤：
S1、使用铸铁材料铸造两个所述摩擦环2；
S2、准备用于所述制动盘的铸造模具和芯模，所述铸造模具具有对应于所述制动盘的型腔，将所述芯模和两个所述摩擦环2固定在所述型腔中的对应位置；
S3、向所述型腔中浇铸熔融铝合金，所述熔融铝合金凝固形成所述本体盘1，所述本体盘1接合于所述摩擦环2形成所述制动盘；
S4、对所述制动盘进行热处理，
其中，所述摩擦环2与所述本体盘1接合的内表面为粗糙面，从而所述本体盘1与所述摩擦环2可以彼此嵌入。
本发明所要制成的制动盘包括本体盘1和摩擦环2两部分，其中本体盘1由铝合金制成，所占体积分数较大且密度较小，摩擦环2由铸铁制成，所占体积分数较小且密度较大，通过这两个部分的组合，可以在保证制动盘的待摩擦面具有足够的耐磨性能的前提下，降低制动盘的整体质量，降低簧下质量，提高车辆的操作稳定性。
其中，为了提高摩擦环2与本体盘1间的接合力，摩擦环2的内表面(接合于本体盘1的表面)形成为粗糙表面，即摩擦环2的内表面具有一定的粗糙度，或形成凹陷、凸起等，使得熔融铝合金与摩擦环2能够彼此嵌入，提高结合强度。
关于所述制动盘的铸造模具，其内部具有与制动盘基本一致的型腔，当然，由于制动盘存在安装孔等结构，需要结合芯模实现这些孔的成型，如图1和图2所示，本体盘1包括中心法兰11和盘片12，两个盘片12彼此间隔并通过径向延伸的加强筋13连接，芯模可以设置在中心法兰11内并延伸到两个盘片12之间。所述铸造模具可以为组合式模具，例如可以由两部分组成，将两个摩擦环2和芯模放置于其中一部分所限定的型腔后，将两部分彼此组合形成完整模具。摩擦环2和所述芯模的定位可以通过彼此支撑实现，也可以通过铸造模具内的一些特定支撑结构实现。
所述制动盘通过中心法兰11可以安装于车辆的车轴上，并且所述制动盘与车轮同步旋转，制动系统的摩擦片可以移动为与摩擦环2紧密接触，以向制动盘施加制动力，实现车辆的制动。
具体的，所述摩擦环2的内表面的粗糙度Rz为50-500um。摩擦环2可以通过模具实现内表面的粗糙度，或者可以通过车床、铣床等加工实现，或者通过酸液腐蚀实现。在浇铸熔融铝合金时，铝合金可以充分地与摩擦环2粗糙的内表面相接触，使得形成的本体盘1与摩擦环2彼此嵌入，提高接合力。
根据本发明的另一种实施方式，所述摩擦环2的内表面铸造为形成有高度为0.5-3mm的凸起部21，并且/或者，所述摩擦环2的内表面通过刀具加工形成高度为0.5-3mm的凸起部21。其中，图3所示的尖角状的凸起部21，可以在摩擦环2的内表面通过剔角刀加工出来，即将内表面上一部分挑起后形成尖角。图4所示的凸台形式的凸起部21以及图5所示的球状凸起部21可以通过铸造摩擦环2的模具实现，即直接铸造成型为具有凸起部21的摩擦环2。浇铸到铸造模具中的熔融铝合金可以充分地包覆在凸起部21上，使得凸起部21嵌入到本体盘1中，提高本体盘1与摩擦环2的接合力。
根据本发明的另一种实施方式，如图6所示，所述摩擦环2的内表面铸造形成有深度为0.5-3mm的凹陷部22。凹陷部22可以大致为方形的凹陷，便于将摩擦环2从模具中取出，在步骤S3中浇铸到型腔中的熔融铝合金可以进入到凹陷部22中，形成的本体盘1可以嵌入到摩擦环2中，提高二者之间的接合力。
以上提供了多种不同的实施方式来说明摩擦环2的内表面，这些实施方式可以彼此结合，例如，在摩擦环2的内表面的粗糙度Rz为50-500um的情况下，还可以在该内表面上形成凸起部21和凹陷部22，通过多种手段提高摩擦环2与本体盘1彼此嵌入的程度。
另外，在步骤S1中，对所述摩擦环2的内表面进行表面处理，所述表面处理包括渗铝、渗铜、镀铝、镀锌和喷涂达克罗中的一种或多种。铸铁与铝合金之间的接合力相对不足，对摩擦环2的内表面进行表面处理，使得该内表面上增加一些中间材料，提高摩擦环2与本体盘1的接合力。其中，达克罗是DACROMET译音和缩写，即锌铬涂层，铝、铜及锌铬等为能够分别与铸铁和铝合金充分接合的材料，有助于熔融铝合金与摩擦环充分接合，可以提高摩擦环2与本体盘1的接合力。
另外，所述制动盘的热处理包括：
S4-1、对所述制动盘进行固溶处理；
S4-2、在固溶处理后的第一预定时间内，将固溶处理后的所述制动盘进行时效处理。
固溶处理的基本思路是，将合金在高温下保持一段时间，使得合金中的不同元素彼此相溶，随后将合金快速冷却，避免不同元素彼此析出，形成过饱和固溶体。其中，形成本体盘1的铝合金可以通过固溶处理得到过饱和固溶体，当然，铝合金与铸铁之间也可以彼此相溶，并通过该方法形成过饱和固溶体，增加本体盘1与摩擦环2之间的结合程度，提高接合力。
其中，在步骤S4-1中，所述制动盘在500-580℃下保温2-3小时后，在25秒内将所述制动盘放入10-60℃的水中进行淬火处理。铝合金含有铝、铁、锰、镁等成分，铝为主要成分，可以视为溶剂，其他成分含量较少可以视为溶质，在500-580℃下保温2-3小时过程中，各种溶质可以逐渐充分地溶入溶剂中，随后通过快速冷却，例如淬火处理，使得铝合金下降到室温，其中的溶质来不及析出而形成过饱和固溶体。另外，铝合金与铸铁的接合处也可以通过该方式形成过饱和固溶体，提高摩擦环2与本体盘1的接合力。
另外，在步骤S4-2中，所述第一预定时间为24小时，并且将所述制动盘在160-200℃的温度下保温8-10小时后进行空冷处理。通过时效处理，可以提高消除制动盘的残余应力，提高整体的硬度和强度。其中，所述时效处理包括人工时效和自然时效，本发明中的人工时效为160-200℃的温度下保温8-10小时，而空冷处理可以视为自然时效，另外，在固溶处理后，应当尽快对制动盘进行人工时效处理，在固溶处理与人工时效处理之间的过程可理解为自然时效的一种，应当尽量避免该过程。
具体的，在步骤S3中，所述熔融铝合金的温度为680-830℃。熔融铝合金的温度保持在合适的范围内，一方面铝合金需要形成为液态而便于浇铸，另一方面，摩擦环2需要保持为固态，铝合金不宜通过自身的温度将摩擦环2加热为液态，或者不能导致摩擦环2产生明显变形。
另外，所述摩擦环2的厚度为0.5-5.0mm，所述摩擦环2的外表面的粗糙度0.8-3.2um。摩擦环2可以具有合适的厚度，以保证具有足够的强度，并且可以允许一定量的磨损，当然，摩擦环2的厚度也不宜过大，避免整体质量过大。制动系统的摩擦片可以与制动盘的摩擦环2的外表面接触，以产生摩擦阻力，实现制动。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，所述制动盘包括本体盘(1)和两个摩擦环(2)，所述摩擦环(2)为环形板件并贴合于所述本体盘(1)两侧的盘面上，所述制造方法包括以下步骤：
S1、使用铸铁材料铸造两个所述摩擦环(2)；
S2、准备用于所述制动盘的铸造模具和芯模，所述铸造模具具有对应于所述制动盘的型腔，将所述芯模和两个所述摩擦环(2)分别固定在所述型腔中的对应位置；
S3、向所述型腔中浇铸熔融铝合金，所述熔融铝合金凝固形成所述本体盘(1)，所述本体盘(1)接合于所述摩擦环(2)形成所述制动盘；
S4、对所述制动盘进行热处理，
其中，所述摩擦环(2)与所述本体盘(1)接合的内表面为粗糙面，从而所述本体盘(1)与所述摩擦环(2)可以彼此嵌入。
2.根据权利要求1所述的车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，所述摩擦环(2)的内表面的粗糙度Rz为50-500um。
3.根据权利要求1所述的车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，所述摩擦环(2)的内表面铸造为形成有高度为0.5-3mm的凸起部(21)，并且/或者，所述摩擦环(2)的内表面通过刀具加工形成高度为0.5-3mm的凸起部(21)。
4.根据权利要求1所述的车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，所述摩擦环(2)的内表面铸造为形成有深度为0.5-3mm的凹陷部(22)。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，在步骤S1中，对所述摩擦环(2)的内表面进行表面处理，所述表面处理包括渗铝、渗铜、镀铝、镀锌和喷涂达克罗中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，所述制动盘的热处理包括：
S4-1、对所述制动盘进行固溶处理；
S4-2、在固溶处理后的第一预定时间内，将固溶处理后的所述制动盘进行时效处理。
7.根据权利要求6所述的车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，在步骤S4-1中，所述制动盘在500-580℃下保温2-3小时后，在25秒内将所述制动盘放入10-60℃的水中进行淬火处理。
8.根据权利要求6所述的车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，在步骤S4-2中，所述第一预定时间为24小时，并且将所述制动盘在160-200℃的温度下保温8-10小时后进行空冷处理。
9.根据权利要求1所述的车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，在步骤S3中，所述熔融铝合金的温度为680-830℃。
10.根据权利要求1所述的车辆的制动盘的制造方法，其特征在于，所述摩擦环(2)的厚度为0.5-5.0mm，所述摩擦环(2)的外表面的粗糙度0.8-3.2um。
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