CN112958903A - 一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，涉及制动盘制造技术领域。一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其包括以下步骤：将切割好的增材零件放置于旧制动盘的待修复表面，调整好相对位置后，将旧制动盘和增材零件固定好，采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工，使旧制动盘和增材零件焊合为新制动盘。该铝基复合材料制动盘的增材再制造方法具有提高制动盘利用率的作用，节约了材料成本和加工成本，创造了极大的经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及制动盘制造技术领域，具体而言，涉及一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法。
背景技术
铝基复合材料材料制动盘由碳化硅颗粒增强铝基复合材料制造，被广泛用于高铁，地铁和汽车，与刹车闸片构成摩擦副，在气动或液压作用下，使刹车片与制动盘之间保持一定的压力，并发生相对运动，产生滑动摩擦力，对车辆进行制动。车辆制动过程中，会对制动盘表面造成磨损，经过一段时间使用，制动盘被磨损掉一部分，不能继续使用，需要进行更换报废。以地铁车辆用轮盘式制动盘为例，制动盘参与刹车动作磨损的厚度约为5～7mm，材料减重损失约4.5kg，约为制动盘整体重量的20％。即对于经过使用更换下来的制动盘，有约80％的材料剩余，目前作为废品处理，由于是复合材料，因此不能当成废旧铝经过重熔精炼后再次铸造成产品使用，材料利用价值极低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，此铝基复合材料制动盘的增材再制造方法具有提高制动盘利用率的作用，节约了材料成本和加工成本，创造了极大的经济价值。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本申请实施例提供一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其包括以下步骤：
将切割好的增材零件放置于旧制动盘的待修复表面，调整好相对位置后，将旧制动盘和增材零件固定好，采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工，使旧制动盘和增材零件焊合为新制动盘。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明提供一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其包括以下步骤：
将切割好的增材零件放置于旧制动盘的待修复表面，调整好相对位置后，将旧制动盘和增材零件固定好，采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工，使旧制动盘和增材零件焊合为新制动盘。将上述增材零件置放在旧制动盘的待修复表面，调整好位置后可通过焊接设备进行焊接，使旧制动盘与增材零件经过焊接后成为新的制动盘。这种方式利用了正常应当报废处理的旧制动盘，由于旧制动盘占比较大，因此极大的节约了材料。同时，通过搅拌摩擦焊焊接工艺，能够使旧制动盘和增材零件较好的焊接在一起，提供了焊接质量避免了新制动盘质量不好的问题。一般制动盘除参与摩擦制动的工作面外，剩余80％的部分用于保持零件的结构稳定、安装需要和散热等功能需要，在整个产品的寿命周期中，属于固定件，并没有受到任何损伤，因此完全可以作为零件的一部分再次投入使用。对于节约材料，降低制动盘使用成本，节能减排等均有价值。
因此，该铝基复合材料制动盘的增材再制造方法具有提高制动盘利用率的作用，节约了材料成本和加工成本，创造了极大的经济价值。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
本发明提供一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其包括以下步骤：
将切割好的增材零件放置于旧制动盘的待修复表面，调整好相对位置后，将旧制动盘和增材零件固定好，采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工，使旧制动盘和增材零件焊合为新制动盘。将上述增材零件置放在旧制动盘的待修复表面，调整好位置后可通过焊接设备进行焊接，使旧制动盘与增材零件经过焊接后成为新的制动盘。这种方式利用了淘汰的旧制动盘，由于旧制动盘占比较大，因此极大的节约了材料。同时，通过搅拌摩擦焊焊接工艺，能够使旧制动盘和增材零件较好的焊接在一起，提供了焊接质量避免了新制动盘质量不好的问题。一般制动盘除参与摩擦制动的工作面外，剩余80％的部分用于保持零件的结构稳定、安装需要和散热等功能需要，在整个产品的寿命周期中，属于固定件，并没有受到任何损伤，因此完全可以作为零件的一部分再次投入使用。对于节约材料，降低制动盘使用成本，节能减排等均有价值。
在本实施例中，上述旧制动盘的待修复面的加工方法包括：将旧制动盘的磨损面进行切削，切削至所述磨损面平整，再依次使用砂轮和纤维轮打磨后得到上述待修复面。旧制动盘经过制动磨损后，制动面一般会出现损伤，出现表面缺陷和疲劳等问题，通过对旧制动盘的磨损面进行切削和打磨处理，能够消除制动面的缺陷和疲劳问题。
在本实施例中，将切割好的上述增材零件放置于旧制动盘的待修复表面前，将旧制动盘的待修复面和增材零件先使用氢氧化钠溶液清洗，再使用无水乙醇进行油污清洗，清洗后，进行干燥处理。上述旧制动盘和增材零件的表面一般会有油污等杂质，在采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工时，需要旧制动盘的待修复面和增材零件的焊接面干净且干燥。一般油污等杂质依次通过氢氧化钠和无水乙醇处理后，可保持待修复面和增材零件的焊接面的清洁。氢氧化钠可以使油发生皂化反应生成脂肪酸钠和甘油而溶于水起到去油的目的，换句话说也就是酯类在碱性环境下水解，而后生成硬脂酸和醇类，硬脂酸和醇类都易溶解于水，于是就达到了去污的作用。油污主要是一些脂肪酸等极性小的分子组成的物质，根据相似相溶原理，物质构成相似的两种液体能较好的融在一起，由于污水乙醇的极性较小，比水小，所以它相对水来说去污效果很好。
在本实施例中，上述氢氧化钠溶液浓度为3wt％～5wt％，氢氧化钠溶液浓度为3％～5％时能够对旧制动盘的待修复面和增材零件的焊接面的油脂等物质进行有效的清洗，且不会对旧制动盘的待修复面和增材零件的焊接面造成破坏。
在本实施例中，增材零件与旧制动盘的成分组成相同，所述材料板材和旧制动盘的拉伸强度、摩擦系数和摩擦磨损性能的偏离度在±5％之间。增材材料选用与磨损后的旧制动盘匹配的相同材料板材，能够使增材材料与旧制动盘的材料保持材料的化学和物理性质相同，经过再制造的制动盘与原制动盘性能一致，从而避免带来与制动系统不兼容的问题。
在本实施例中，上述增材零件的加工方法包括：测量计算所述旧制动盘的磨损面的磨损尺寸，将材料板材置于车床进行粗加工，通过切削得粗制增材，再将粗制增材进行打磨处理，使加工材料板材的尺寸与所述磨损尺寸一致，得到增材零件。上述旧制动盘在使用后磨损程度不一，且经过上述步骤中旧制动盘的切削和打磨处理后，旧制动盘和原制动盘的厚度会出现偏差，原制动盘与使用后的旧制动盘的厚度差作为材料板材的厚度，通过材料板材来补充原制动盘损失的厚度。
在本实施例中，上述粗制增材的半径大于所述旧制动盘的半径，且所述粗制增材的半径与所述旧制动盘的半径差在3mm～5mm之间。在进行打磨处理时，需要磨削一部分尺寸得到与旧制动盘对应的增材零件，因此其板件会大于旧制动盘的半径。出于对材料的节约，一般粗制增材的半径与所旧制动盘的半径差控制在3mm～5mm之间时，既能满足打磨需求，避免打磨后的半径小于旧制动盘半径无法与旧制动盘配合焊接，又能节约材料，降低材料成本。
在本实施例中，上述粗制增材的打磨量在1mm～3mm之间，将粗制增材打磨成后，打磨量控制在1mm～3mm之间，保证还有余量使打磨后的增材零件半径大于旧制动盘的半径，在以下步骤中焊接后进行多余量的切削或打磨处理，使得到的新制动盘尺寸复符合生产需求。
在本实施例中，采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工时，还包括利用测温仪对焊接区域进行温度检测，所述测温仪检测到温度在300℃～450℃之间，则温度检测合格。利用测温仪可对焊接区的温度进行实时监测，避免焊接温度过高或过度影响焊接质量。
在本实施例中，得到上述新制动盘后，新制动盘需要进行余量切削和打磨，得到符合尺寸标准的新制动盘。由于增材零件在进行切削和打磨后，还留有余量，因此在完成焊接后，需要对新制动盘进行最后的切削打磨，使新制动盘的尺寸达到标准。
其中，上述步骤中采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工时，具体采用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备对旧制动盘和增材零件进行搅拌摩擦焊接。上述三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备的焊接压力、搅拌针尺寸、焊接速度和焊接路径都能够根据实际加工需求任意调整。采用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备，焊接压力、搅拌针以及焊接速度和路径等搅拌摩擦焊工艺参数依据实际工艺情况，可以任意调整，最终采用经过工艺实验的最优方案用于生产。
其中，上述实际加工需求具体包括：上述旧制动盘与增材零件的焊接面积和旧制动盘的材料特性。本实施例中，上述旧制动盘的材料为碳化硅增强铝基复合材料，材料板材与旧制动盘的材料相同。因此，根据旧制动盘的材料特性可以判断焊接压力和焊接速度，避免焊接过程中出现过渡焊接，或焊接距离不够的问题。上述搅拌针尺寸、焊接路径和焊接压力可以根据旧制动盘与增材零件的焊接面积来选择，可达到最佳焊接质量。
在本实施例中，采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工，得到新制动盘后，待新制动盘的温度降低至室温后，将新制动盘置于探伤设备进行焊缝探伤检测，经探伤检测确认零件无焊接缺陷后，新制动盘表面采用车床进行加工至制动盘需要达到的标准尺寸。焊接完成后的制动盘需要冷却至室温，焊接后，通过温度下降来使焊接处的结构稳定下来，此时通过探伤设备可检测焊接处的焊接质量，避免出现不良产品。
在本实施例中，上述探伤检测具体为：利用X射线透射所述新制动盘的焊接处，对焊接处进行探伤检测。利用X射线透射探伤，能够精确的检测新制动盘是否有质量缺陷，避免不良品用于制动，造成安全事故。
因此，该铝基复合材料制动盘的增材再制造方法具有提高制动盘利用率的作用，节约了材料成本和加工成本，创造了极大的经济价值。
实施例1
本发明提供一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其包括以下步骤：
1)选择增材材料，选用与磨损后的旧制动盘匹配的相同材料板材，增材零件与旧制动盘的成分组成相同，所述材料板材和旧制动盘的拉伸强度、摩擦系数和摩擦磨损性能的偏离度在±5％之间。
2)将旧制动盘放入车床，对旧制动盘的磨损面进行切削，切削至所述磨损面平整，再依次使用砂轮和纤维轮打磨后消除磨损面的缺陷，得到符合再制造要求的待修复表面。
3)测量经过表面修复的旧制动盘尺寸，测量计算旧制动盘的磨损面的磨损尺寸，将材料板材置于车床进行粗加工，通过切削得粗制增材零件，再将粗制增材零件进行打磨处理，使加工材料板材的尺寸与所述磨损尺寸一致，得到增材零件。
其中，上述3)步骤中粗制增材的半径大于所述旧制动盘的半径，且所述粗制增材的半径与所述旧制动盘的半径差为3mm。
其中，上述3)步骤中所述粗制增材的打磨量为1mm。
4)将旧制动盘和增材零件进行去污处理，将旧制动盘的待修复面和增材零件需要与制动盘接触的贴合面先后使用氢氧化钠溶液和无水乙醇进行油污清洗，清洗后，用热风机将旧制动盘和增材零件吹干。
其中，4)步骤中的氢氧化钠溶液浓度为3wt％。
5)将切割好的增材零件放置于旧制动盘的待修复表面，调整好相对位置后，用专用工装将旧制动盘和增材零件固定，利用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备对旧制动盘和增材零件进行搅拌摩擦焊焊接加工，使旧制动盘和增材零件焊合为新制动盘。
其中，5)步骤中利用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备对旧制动盘和增材零件进行搅拌摩擦焊焊接加工时，还包括利用测温仪对焊接区域进行温度检测。
其中，上述测温仪检测到温度在300℃～450℃之间，则温度检测合格。
其中，上述5)步骤中三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备的焊接压力、搅拌针尺寸、焊接速度和焊接路径都能够根据实际加工需求任意调整。
其中，上述实际加工需求具体包括：上述旧制动盘与增材零件的焊接面积和所述旧制动盘的材料特性。
其中，新制动盘还需要进行余量切削和打磨，得到符合尺寸标准的新制动盘。
6)焊接完成后，待新制动盘的温度降低至室温后，将新制动盘置于探伤设备进行焊缝探伤检测，经探伤检测确认零件无焊接缺陷后，新制动盘表面采用车床进行加工至制动盘需要达到的标准尺寸。
其中，上述6)步骤中探伤设备检测具体为：利用X射线透射所述新制动盘的焊接处，对焊接处进行探伤检测。
需要说明的是，上述铝基复合材料制动盘的增材再制造方法制得的新制动盘质量，由最终的质检数据体现，以下为生产相同规格的制动盘，传统制造工艺与本实施例工艺的产品对比。其中，表1为本实施例制造方法加工的制动盘的检测表，表2为传统制动盘制造工艺制得的制动盘检测表。
表1本实施例制造方法加工的制动盘的检测表
表2传统制动盘制造工艺制得的制动盘检测表
对比表1和表2，可以看出，利用本实施例工艺生产出的制动盘其外观的良品率明显较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同；同时利用本实施例工艺生产出的制动盘在尺寸方面也能达到制动盘的使用要求，尺寸良品率明显较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同；最后本实施例工艺生产出的制动盘的疲劳测试、高负荷测试和力学性能都满足国家标准，完全可以使用到制动系统中，且良品率较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同。
因此，利用本实施例工艺生产出的产品整体良品率较高，与传统拉拔工艺成型的产品良品率相差不大，而且本实施例的工艺更加简单，能耗更小，缩减了生产环节，节约了生产材料，具有极大的经济价值。
实施例2
本发明提供一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其包括以下步骤：
1)选择增材材料，选用与磨损后的旧制动盘匹配的相同材料板材，增材零件与旧制动盘的成分组成相同，所述材料板材和旧制动盘的拉伸强度、摩擦系数和摩擦磨损性能的偏离度在±5％之间。
2)将旧制动盘放入车床，对旧制动盘的磨损面进行切削，切削至所述磨损面平整，再依次使用砂轮和纤维轮打磨后消除磨损面的缺陷，得到符合再制造要求的待修复表面。
3)测量经过表面修复的旧制动盘尺寸，测量计算旧制动盘的磨损面的磨损尺寸，将材料板材置于车床进行粗加工，通过切削得粗制增材零件，再将粗制增材零件进行打磨处理，使加工材料板材的尺寸与所述磨损尺寸一致，得到增材零件。
其中，上述3)步骤中粗制增材的半径大于所述旧制动盘的半径，且所述粗制增材的半径与所述旧制动盘的半径差为4mm。
其中，上述3)步骤中所述粗制增材的打磨量为2mm。
4)将旧制动盘和增材零件进行去污处理，将旧制动盘的待修复面和增材零件需要与制动盘接触的贴合面先后使用氢氧化钠溶液和无水乙醇进行油污清洗，清洗后，用热风机将旧制动盘和增材零件吹干。
其中，4)步骤中的氢氧化钠溶液浓度为4wt％。
5)将切割好的增材零件放置于旧制动盘的待修复表面，调整好相对位置后，用专用工装将旧制动盘和增材零件固定，利用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备对旧制动盘和增材零件进行搅拌摩擦焊焊接加工，使旧制动盘和增材零件焊合为新制动盘。
其中，5)步骤中利用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备对旧制动盘和增材零件进行搅拌摩擦焊焊接加工时，还包括利用测温仪对焊接区域进行温度检测。
其中，上述测温仪检测到温度在300℃～450℃之间，则温度检测合格。
其中，上述5)步骤中三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备的焊接压力、搅拌针尺寸、焊接速度和焊接路径都能够根据实际加工需求任意调整。
其中，上述实际加工需求具体包括：上述旧制动盘与增材零件的焊接面积和所述旧制动盘的材料特性。
其中，新制动盘还需要进行余量切削和打磨，得到符合尺寸标准的新制动盘。
6)焊接完成后，待新制动盘的温度降低至室温后，将新制动盘置于探伤设备进行焊缝探伤检测，经探伤检测确认零件无焊接缺陷后，新制动盘表面采用车床进行加工至制动盘需要达到的标准尺寸。
其中，上述6)步骤中探伤设备检测具体为：利用X射线透射所述新制动盘的焊接处，对焊接处进行探伤检测。
需要说明的是，上述铝基复合材料制动盘的增材再制造方法制得的新制动盘质量，由最终的质检数据体现，以下为生产相同规格的制动盘，传统制造工艺与本实施例工艺的产品对比。其中，表3为本实施例制造方法加工的制动盘的检测表，表4为传统制动盘制造工艺制得的制动盘检测表。
表3本实施例制造方法加工的制动盘的检测表
表4传统制动盘制造工艺制得的制动盘检测表
对比表3和表4，可以看出，利用本实施例工艺生产出的制动盘其外观的良品率明显较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同；同时利用本实施例工艺生产出的制动盘在尺寸方面也能达到制动盘的使用要求，尺寸良品率明显较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同；最后本实施例工艺生产出的制动盘的疲劳测试、高负荷测试和力学性能都满足国家标准，完全可以使用到制动系统中，且良品率较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同。
因此，利用本实施例工艺生产出的产品整体良品率较高，与传统拉拔工艺成型的产品良品率相差不大，而且本实施例的工艺更加简单，能耗更小，缩减了生产环节，节约了生产材料，具有极大的经济价值。
实施例3
本发明提供一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其包括以下步骤：
1)选择增材材料，选用与磨损后的旧制动盘匹配的相同材料板材，增材零件与旧制动盘的成分组成相同，所述材料板材和旧制动盘的拉伸强度、摩擦系数和摩擦磨损性能的偏离度在±5％之间。
2)将旧制动盘放入车床，对旧制动盘的磨损面进行切削，切削至所述磨损面平整，再依次使用砂轮和纤维轮打磨后消除磨损面的缺陷，得到符合再制造要求的待修复表面。
3)测量经过表面修复的旧制动盘尺寸，测量计算旧制动盘的磨损面的磨损尺寸，将材料板材置于车床进行粗加工，通过切削得粗制增材零件，再将粗制增材零件进行打磨处理，使加工材料板材的尺寸与所述磨损尺寸一致，得到增材零件。
其中，上述3)步骤中粗制增材的半径大于所述旧制动盘的半径，且所述粗制增材的半径与所述旧制动盘的半径差为4.5mm。
其中，上述3)步骤中所述粗制增材的打磨量为2.5mm。
4)将旧制动盘和增材零件进行去污处理，将旧制动盘的待修复面和增材零件需要与制动盘接触的贴合面先后使用氢氧化钠溶液和无水乙醇进行油污清洗，清洗后，用热风机将旧制动盘和增材零件吹干。
其中，4)步骤中的氢氧化钠溶液浓度为4.5wt％。
5)将切割好的增材零件放置于旧制动盘的待修复表面，调整好相对位置后，用专用工装将旧制动盘和增材零件固定，利用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备对旧制动盘和增材零件进行搅拌摩擦焊焊接加工，使旧制动盘和增材零件焊合为新制动盘。
其中，5)步骤中利用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备对旧制动盘和增材零件进行搅拌摩擦焊焊接加工时，还包括利用测温仪对焊接区域进行温度检测。
其中，上述测温仪检测到温度在300℃～450℃之间，则温度检测合格。
其中，上述5)步骤中三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备的焊接压力、搅拌针尺寸、焊接速度和焊接路径都能够根据实际加工需求任意调整。
其中，上述实际加工需求具体包括：上述旧制动盘与增材零件的焊接面积和所述旧制动盘的材料特性。
其中，新制动盘还需要进行余量切削和打磨，得到符合尺寸标准的新制动盘。
6)焊接完成后，待新制动盘的温度降低至室温后，将新制动盘置于探伤设备进行焊缝探伤检测，经探伤检测确认零件无焊接缺陷后，新制动盘表面采用车床进行加工至制动盘需要达到的标准尺寸。
其中，上述6)步骤中探伤设备检测具体为：利用X射线透射所述新制动盘的焊接处，对焊接处进行探伤检测。
需要说明的是，上述铝基复合材料制动盘的增材再制造方法制得的新制动盘质量，由最终的质检数据体现，以下为生产相同规格的制动盘，传统制造工艺与本实施例工艺的产品对比。其中，表5为本实施例制造方法加工的制动盘的检测表，表6为传统制动盘制造工艺制得的制动盘检测表。
表5本实施例制造方法加工的制动盘的检测表
表6传统制动盘制造工艺制得的制动盘检测表
对比表5和表6，可以看出，利用本实施例工艺生产出的制动盘其外观的良品率明显较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同；同时利用本实施例工艺生产出的制动盘在尺寸方面也能达到制动盘的使用要求，尺寸良品率明显较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同；最后本实施例工艺生产出的制动盘的疲劳测试、高负荷测试和力学性能都满足国家标准，完全可以使用到制动系统中，且良品率较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同。
因此，利用本实施例工艺生产出的产品整体良品率较高，与传统拉拔工艺成型的产品良品率相差不大，而且本实施例的工艺更加简单，能耗更小，缩减了生产环节，节约了生产材料，具有极大的经济价值。
实施例4
本发明提供一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其包括以下步骤：
1)选择增材材料，选用与磨损后的旧制动盘匹配的相同材料板材，增材零件与旧制动盘的成分组成相同，所述材料板材和旧制动盘的拉伸强度、摩擦系数和摩擦磨损性能的偏离度在±5％之间。
2)将旧制动盘放入车床，对旧制动盘的磨损面进行切削，切削至所述磨损面平整，再依次使用砂轮和纤维轮打磨后消除磨损面的缺陷，得到符合再制造要求的待修复表面。
3)测量经过表面修复的旧制动盘尺寸，测量计算旧制动盘的磨损面的磨损尺寸，将材料板材置于车床进行粗加工，通过切削得粗制增材零件，再将粗制增材零件进行打磨处理，使加工材料板材的尺寸与所述磨损尺寸一致，得到增材零件。
其中，上述3)步骤中粗制增材的半径大于所述旧制动盘的半径，且所述粗制增材的半径与所述旧制动盘的半径差为5mm。
其中，上述3)步骤中所述粗制增材的打磨量为3mm。
4)将旧制动盘和增材零件进行去污处理，将旧制动盘的待修复面和增材零件需要与制动盘接触的贴合面先后使用氢氧化钠溶液和无水乙醇进行油污清洗，清洗后，用热风机将旧制动盘和增材零件吹干。
其中，4)步骤中的氢氧化钠溶液浓度为5wt％。
5)将切割好的增材零件放置于旧制动盘的待修复表面，调整好相对位置后，用专用工装将旧制动盘和增材零件固定，利用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备对旧制动盘和增材零件进行搅拌摩擦焊焊接加工，使旧制动盘和增材零件焊合为新制动盘。
其中，5)步骤中利用三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备对旧制动盘和增材零件进行搅拌摩擦焊焊接加工时，还包括利用测温仪对焊接区域进行温度检测。
其中，上述测温仪检测到温度在300℃～450℃之间，则温度检测合格。
其中，上述5)步骤中三坐标自动控制龙门式搅拌磨焊接设备的焊接压力、搅拌针尺寸、焊接速度和焊接路径都能够根据实际加工需求任意调整。
其中，上述实际加工需求具体包括：上述旧制动盘与增材零件的焊接面积和所述旧制动盘的材料特性。
其中，新制动盘还需要进行余量切削和打磨，得到符合尺寸标准的新制动盘。
6)焊接完成后，待新制动盘的温度降低至室温后，将新制动盘置于探伤设备进行焊缝探伤检测，经探伤检测确认零件无焊接缺陷后，新制动盘表面采用车床进行加工至制动盘需要达到的标准尺寸。
其中，上述6)步骤中探伤设备检测具体为：利用X射线透射所述新制动盘的焊接处，对焊接处进行探伤检测。
需要说明的是，上述铝基复合材料制动盘的增材再制造方法制得的新制动盘质量，由最终的质检数据体现，以下为生产相同规格的制动盘，传统制造工艺与本实施例工艺的产品对比。其中，表7为本实施例制造方法加工的制动盘的检测表，表8为传统制动盘制造工艺制得的制动盘检测表。
表7本实施例制造方法加工的制动盘的检测表
表8传统制动盘制造工艺制得的制动盘检测表
对比表7和表8，可以看出，利用本实施例工艺生产出的制动盘其外观的良品率明显较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同；同时利用本实施例工艺生产出的制动盘在尺寸方面也能达到制动盘的使用要求，尺寸良品率明显较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同；最后本实施例工艺生产出的制动盘的疲劳测试、高负荷测试和力学性能都满足国家标准，完全可以使用到制动系统中，且良品率较高，与使用传统制动盘制造工艺制得的制动盘良品率口基本相同。
因此，利用本实施例工艺生产出的产品整体良品率较高，与传统拉拔工艺成型的产品良品率相差不大，而且本实施例的工艺更加简单，能耗更小，缩减了生产环节，节约了生产材料，具有极大的经济价值。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将切割好的增材零件放置于旧制动盘的待修复表面，调整好相对位置后，将旧制动盘和增材零件固定好，采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工，使旧制动盘和增材零件焊合为新制动盘。
2.根据权利要求1所述的铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，所述旧制动盘的待修复面的加工方法包括：将旧制动盘的磨损面进行切削，切削至所述磨损面平整，再依次使用砂轮和纤维轮打磨后得到所述待修复面。
3.根据权利要求1所述的铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，将切割好的所述增材零件放置于旧制动盘的待修复表面前，将旧制动盘的待修复面和增材零件先使用氢氧化钠溶液清洗，再使用无水乙醇进行油污清洗，清洗后，进行干燥处理。
4.根据权利要求3所述的铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液浓度为3wt％～5wt％。
5.根据权利要求1所述的铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，所述增材零件与旧制动盘的成分组成相同，所述材料板材和旧制动盘的拉伸强度、摩擦系数和摩擦磨损性能的偏离度在±5％之间。
6.根据权利要求1所述的铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，所述增材零件的加工方法包括：测量计算所述旧制动盘的磨损面的磨损尺寸，将材料板材置于车床进行粗加工，通过切削得粗制增材，再将所述粗制增材进行打磨处理，使加工材料板材的尺寸与所述磨损尺寸一致，得到所述增材零件。
7.根据权利要求6所述的铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，所述粗制增材的半径大于所述旧制动盘的半径，且所述粗制增材的半径与所述旧制动盘的半径差在1mm～3mm之间。
8.根据权利要求7所述的铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，所述粗制增材的打磨量在1mm～3mm之间。
9.根据权利要求1所述的铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，所述采用搅拌摩擦焊焊接对旧制动盘和增材零件进行焊接加工时，还包括利用测温仪对焊接区域进行温度检测，所述测温仪检测到温度在300℃～450℃之间，则温度检测合格。
10.根据权利要求1所述的铝基复合材料制动盘的增材再制造方法，其特征在于，所述新制动盘进行余量切削和打磨，得到符合尺寸标准的新制动盘。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002059289A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-02-26 | Hitachi Ltd | 摩擦攪拌接合部の補修方法 |
| US20030217452A1 (en) * | 2002-10-24 | 2003-11-27 | Rajesh Talwar | Method of repairing a crack in a component utilizing friction stir welding |
| CN103350321A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-10-16 | 华中科技大学 | 一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法 |
| CN110640392A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-03 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种基于rfssw设备的铝合金焊缝缺陷修补方法 |
| CN111687594A (zh) * | 2020-05-31 | 2020-09-22 | 西安交通大学 | 一种发动机盘片大面积损伤的搅拌摩擦焊接修方法 |
| CN112157403A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-01-01 | 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 一种用于制备铝基复合材料制动盘的制备方法 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002059289A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-02-26 | Hitachi Ltd | 摩擦攪拌接合部の補修方法 |
| US20030217452A1 (en) * | 2002-10-24 | 2003-11-27 | Rajesh Talwar | Method of repairing a crack in a component utilizing friction stir welding |
| CN103350321A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-10-16 | 华中科技大学 | 一种基于轮廓特征的金属零件增材制造方法 |
| CN110640392A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-03 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种基于rfssw设备的铝合金焊缝缺陷修补方法 |
| CN111687594A (zh) * | 2020-05-31 | 2020-09-22 | 西安交通大学 | 一种发动机盘片大面积损伤的搅拌摩擦焊接修方法 |
| CN112157403A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-01-01 | 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 一种用于制备铝基复合材料制动盘的制备方法 |
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