CN109652619A - 一种减振降噪制动盘的加工方法 - Google Patents

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张欢
张学刚
郭旺
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Abstract

本发明公开了一种减振降噪制动盘的加工方法，用于对环绕在制动盘的中间圆盘外侧的制动圆环进行加工，包括如下步骤：步骤1，将制动圆环的正反两个表面作为两个摩擦面分别进行清洁处理，得到表面光洁无油污的摩擦面；步骤2，采用扫描功率为500‑4000W，扫描速度为100‑1000mm/min以及光斑面积为10‑50mm2的激光对摩擦面进行激光淬火硬化处理，得到至少一条设置于摩擦面上的激光扫描带；步骤3，停止激光扫描，得到经过激光淬火硬化处理后的制动盘。本发明的减振降噪制动盘的加工方法能够在摩擦面通过激光淬火硬化处理后，不仅提高了制动盘的摩擦面的硬度，而且保证了制动盘内部良好的韧性，改善了制动盘的阻尼性能。

Description

一种减振降噪制动盘的加工方法
技术领域
本发明属于制动盘加工技术领域，具体涉及一种减振降噪制动盘的加工方法。
背景技术
盘式制动器具有散热性好，制动热稳定性好、沿厚度方向热膨胀小等特点，是目前较为常用的一种安全制动装置，被广泛地应用于车辆、矿井提升机、带式输送机等各个领域。制动过程中，制动盘与摩擦片之间的摩擦力发生变化，制动力矩随之变化，这是产生制动振动及制动噪声的主要原因。制动振动和噪声对制动系统具有很严重的危害性，会缩短制动盘和配偶件的寿命。因此，研究具有减振降噪性能的制动盘具有重要意义。研究表明，摩擦振动噪声的产生确实与摩擦界面形貌密切相关，因此，利用激光表面淬火技术对制动盘进行表面处理，是一种降低制动振动噪声的可行途径。
目前，现有的减振降噪方法大多是通过改进制动盘结构或增加阻尼的方式来降低噪声，例如利用高分子阻尼材料对传统盘式制动器减振结构进行改进，但这种方法成本较高、难以推广，或对制动盘表面进行沟槽及球坑状凹坑的织构设计，但其会产生二次振动带来的低频噪声。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种减振降噪制动盘的加工方法。
本发明提供了一种减振降噪制动盘的加工方法，用于对环绕在制动盘的中间圆盘外侧的制动圆环进行加工，具有这样的特征，包括如下步骤：步骤1，将制动圆环的正反两个表面作为两个摩擦面分别进行除锈处理，得到除锈摩擦面；步骤2，采用扫描功率为500-4000W，扫描速度为100-1000mm/min以及光斑面积为10-50mm2的激光对摩擦面进行激光淬火硬化处理，得到至少一条设置于摩擦面上的激光扫描带；步骤3，停止激光扫描，得到经过激光淬火硬化处理后的制动盘。
在本发明提供的减振降噪制动盘的加工方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中的清洁处理包括如下子步骤：采用手持式砂轮或砂纸对摩擦面进行打磨除锈，而后用丙酮进行清洗直至表面光洁无油污后晾干，得到表面光洁无油污的摩擦面。
在本发明提供的减振降噪制动盘的加工方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中的激光扫描带呈圆环状，沿制动圆环的径向方向由内向外依次分布，且圆心与中间圆盘的圆心相重合。
在本发明提供的减振降噪制动盘的加工方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中的激光扫描带为沿制动圆环的径向方向延伸的条形激光扫描带。
发明的作用与效果
根据本发明涉及的减振降噪制动盘的加工方法，因为对制动盘的两个摩擦面进行了激光淬火硬化处理，能够迅速将摩擦面的温度提高到相变点温度，同时由于制动圆环内部低温材料的快速导热作用，使得制动圆环的两个摩擦面能够快速冷却，从而使摩擦面材料中的奥氏体迅速转变为马氏体，获得内部组织均匀的激光淬硬层，提高摩擦面的硬度，改变摩擦面的残余应力分布，可以起到加强筋的作用，从而抑制制动过程中振动的产生，有效降低因振动而产生的制动噪声，且上述处理方法操作简单，加工方便，无须对制动机构进行改造，容易实施。因此，本发明的减振降噪制动盘的加工方法能够在摩擦面通过激光淬火硬化处理后，不仅提高了制动盘摩擦面的硬度，还保证了制动盘内部良好的韧性，改善了制动盘的阻尼性能。
附图说明
图1是本发明的实施例中的加工后的制动盘的结构示意图；
图2是本发明的实施例中的加工后的制动盘的实物图；
图3是本发明的实施例中的加工后的摩擦面的微观组织结构示意图；
图4是本发明的实施例中的制动盘加工前后的摩擦表面的硬度对比图；
图5是本发明的实施例中的制动盘加工前后的摩擦表面的残余应力对比示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
实施例：
图1是本发明的实施例中的加工后的制动盘的结构示意图，图2是本发明的实施例中的加工后的制动盘的实物图。
一种减振降噪制动盘的加工方法，用于对环绕在制动盘100的中间圆盘10外侧的制动圆环进行加工，包括如下步骤：
步骤1，将制动圆环的正反两个表面作为两个摩擦面分别进行清洁处理，得到表面光洁无油污的摩擦面。
采用手持式砂轮或砂纸对摩擦面进行打磨除锈，而后用丙酮进行清洗直至表面光洁无油污后晾干，得到表面光洁无油污的摩擦面。
步骤2，根据摩擦面的表面材料、硬度以及减振降噪的要求采用扫描功率为800W，扫描速度为200mm/min以及光斑面积为12mm2的激光对摩擦面进行激光淬火硬化处理，得到至少一条设置于摩擦面上的激光扫描带21。
激光扫描带21呈圆环状，沿制动圆环的径向方向由内向外依次分布，且圆心与中间圆盘10的圆心相重合。
当激光扫描带21的数量大于1条时，沿制动圆环的径向方向由内向外依次均匀分布或非均匀分布。
步骤3，停止激光扫描，得到经过激光淬火硬化处理后的制动盘100，如图1和图2所示。
图3是本发明的实施例中的加工后的摩擦面的微观组织结构示意图。
如图3所示，对摩擦面进行激光淬火硬化处理后，摩擦面的沿深度方向的组织依次为相变硬化区、热影响区和基体。在激光照射时，摩擦面的温度迅速达到相变温度点，停止激光照射后，摩擦面内部材料快速导热使得摩擦面快速冷却并凝固结晶，即表面材料发生固态相变重结晶，表面材料中的奥氏体来不及长大即转变成马氏体，从而获得内部组织均匀的激光淬硬层即激光扫描带21。
图4是本发明的实施例中制动盘加工先后的摩擦表面的硬度对比图。
如图4所示，相比未加工的制动盘的摩擦面，本实施例中加工后的摩擦面21的硬度提高了二十多个HRC。
图5是本发明的实施例中制动盘加工先后的摩擦表面的残余应力对比图。
如图5所示，未经激光淬火硬化处理的摩擦面上的残余应力均为拉应力。
本实施例中加工后的制动盘，其摩擦面的残余应力的发生了变化，激光淬火硬化处理后的应力均为负值，这是由于激光淬火硬化处理后摩擦面受约束而产生压应力，并且残余压应力可以提高材料的可靠性和使用寿命，而残余拉应力则将导致裂纹的产生及扩展，另外，加工后的制动盘的摩擦面上产生的残余压应力可以起到加强筋的作用，从而抑制制动盘制动过程中振动的产生，可以有效地降低因振动而产生的制动噪声。
实施例的作用与效果
根据本实施例涉及的减振降噪制动盘的加工方法，因为对制动盘的两个摩擦面进行了激光淬火硬化处理，能够迅速将摩擦面的温度提高到相变点温度，同时由于制动圆环内部低温材料的快速导热作用，使得制动圆环的两个摩擦面能够快速冷却，从而使摩擦面材料中的奥氏体迅速转变为马氏体，获得内部组织均匀的激光淬硬层，提高摩擦面的硬度，改变摩擦面的残余应力分布，可以起到加强筋的作用，从而抑制制动过程中振动的产生，有效降低因振动而产生的制动噪声，且上述处理方法操作简单，加工方便，无须对制动机构进行改造，容易实施。因此，本实施例的减振降噪制动盘的加工方法能够在摩擦面通过激光淬火硬化处理后，不仅提高了制动盘的摩擦面的硬度，而且保证了制动盘内部良好的韧性，改善了制动盘的阻尼性能。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
例如，上述实施例中，激光扫描带呈圆环状，且圆心与中间圆盘的圆心相重合，并沿制动圆环的径向方向由内向外依次分布，从而提高了制动盘的摩擦面的硬度，而且保证了制动盘内部良好的韧性，改善了制动盘的阻尼性能，但在本发明中，激光扫描带也可以为沿制动圆环的径向方向分布的条形激光扫描带，同样能够提高了制动盘的摩擦面的硬度，而且保证了制动盘内部良好的韧性，改善了制动盘的阻尼性能。

Claims (4)

1.一种减振降噪制动盘的加工方法，用于对环绕在制动盘的中间圆盘外侧的制动圆环进行加工，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将所述制动圆环的正反两个表面作为两个摩擦面分别进行清洁处理，得到表面光洁无油污的摩擦面；
步骤2，采用扫描功率为500-4000W，扫描速度为100-1000mm/min以及光斑面积为10-50mm2的激光对所述摩擦面进行激光淬火硬化处理，得到至少一条设置于所述摩擦面上的激光扫描带；
步骤3，停止激光扫描，得到经过激光淬火硬化处理后的制动盘。
2.根据权利要求1所述的减振降噪制动盘的加工方法，其特征在于：
其中，所述步骤1中的清洁处理包括如下子步骤：
采用手持式砂轮或砂纸对所述摩擦面进行打磨除锈，而后用丙酮进行清洗直至表面光洁无油污后晾干，得到表面光洁无油污的所述摩擦面。
3.根据权利要求1所述的减振降噪制动盘的加工方法，其特征在于：
其中，所述步骤2中的所述激光扫描带呈圆环状，沿所述制动圆环的径向方向由内向外依次分布，且圆心与所述中间圆盘的圆心相重合。
4.根据权利要求1所述的减振降噪制动盘的加工方法，其特征在于：
其中，所述步骤2中的所述激光扫描带为沿所述制动圆环的径向方向延伸的条形激光扫描带。
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