CN208268279U - 一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于轨道交通和汽车制动技术，具体涉及一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘。所述制动盘的两个盘面平整，其上设有若干轴向散热孔，部分或全部轴向散热孔沿轴向贯通制动盘的两个盘面；所述制动盘的外圆周侧面设有若干径向散热孔，部分或全部径向散热孔沿径向贯通至制动盘的内圆周；其中，部分或全部轴向散热孔为喇叭口结构，部分或全部径向散热孔上设有螺旋槽。本实用新型所设计的喇叭口和螺旋槽不仅可以快速带走摩擦面摩擦时的磨削及环境中的沙尘，并且可以起到优异的降温效果，因此产品降温速度高于现有产品，且对制动盘具有很好的自清洁作用，同时其使用寿命高于现有钢质制动盘。
Description
技术领域
本实用新型属于轨道交通和汽车制动技术，具体涉及一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘。
背景技术
采用碳陶复合材料制动盘替代现有的合金钢制动盘，可以减少制动盘盘数，减轻了列车簧下重量，降低了牵引功率损耗，而且其具有密度低、摩擦性能优异、耐高温等优点。但是碳陶复合材料的散热性较金属材料要差，且高速下摩擦带来的热量更多，因此结构上需要设计散热性更为优异的结构来大幅提高盘的散热效果。而且碳陶复合材料的脆性大，加工性能差，尤其是轴装制动盘，制动盘内部的散热筋很难机加工成型。除此之外，碳陶制动盘在制动时，产生的磨削残留在盘表面，也将对制动盘的制动效果产生影响。而且在户外沙尘环境中，细小砂砾也可能嵌入到制动盘与闸片的接触面上，对制动盘的制动效果也产生影响。
目前，大多数碳陶复合材料采用的是多片或整片碳陶摩擦块与钢背冷铆接而成(中国专利CN 103511525 A一种用于高速列车的碳陶制动闸片及其制备)，由于碳陶与钢合金的热膨胀系数差异性大，导致反复摩擦冷却后，铆接处由于膨胀系数匹配性的差异导致失效，甚至在运行过程中发生松动或者脱落现象，危及到刹车系统的稳定运行。
中国专利CN 105541364 A公开了一种一步致密化生产碳陶汽车制动盘的方法，先将石墨粉、硅粉等添加剂与树脂混合溶解，然后预先涂覆在由碳纤维丝束编织而成的碳纤维布上，晾干叠层后再进行模压成型，最后加工炭化得到碳纤维增强的陶瓷复合材料制动盘。虽然该发明可通过石墨粉、硅粉的添加达到一步致密化获得较高密度的碳陶复合材料，但并未提及碳陶盘上的散热孔的加工方式及如何控制精度，或是制备带特殊功能的散热孔(如散热同时，高电热、导电)，以及可否获得异形散热孔。
现有钢制制动盘尽管也设计了轴向散热孔和径向通气孔，但其还是存在散热速度过慢的问题。同时为了解决散热速度过慢的问题；采用的方法一般为加大散热孔的数量和/或面积；但这样一来，产品的强度和使用寿命就会下降，同时产生安全事故的概率就会显著上升。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，以及使用环境的复杂化(如沙尘环境)，提供散热速度快、具有自清洁功能、使用寿命满足现有需求的散热孔带喇叭口和螺旋槽的具有快速散热，且自清洁功能的制动盘。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述制动盘(1)的两个盘面平整，其上设有若干轴向散热孔(21)，部分或全部轴向散热孔(21)沿轴向贯通制动盘的两个盘面；
所述制动盘(1)的外圆周侧面设有若干径向散热孔(22)，部分或全部径向散热孔(22)沿径向贯通至制动盘的内圆周；
其中，部分或全部径向散热孔(22)上设有螺旋槽(23)；
所述螺旋槽(23)与其对应的径向散热孔22连通；
部分轴向散热孔(21)和径向散热孔(22)连通；与径向散热孔(22)连通的轴向散热孔(21)为喇叭口形状孔，且沿轴向从盘面到径向散热孔(22)内壁其孔径逐渐减小。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述制动盘(1)上轴向散热孔21的个数为12-72个，且单个轴向散热孔的喇叭口处的当量直径为2-8毫米。
所述制动盘(1)上径向散热孔22的个数为9-63个。
所述制动盘(1)上轴向散热孔喇叭口处的当量直径与径向散热孔22的当量孔径之比为0.05-0.5：1。
定义制动盘的厚度为d，径向散热孔22在制动盘厚度方向的最大距离为d1；则d1/d＝1/4-1/2。在本实用新型中，散热孔喇叭口处的当量直径是指孔喇叭口垂直投影后，所得最大投影面换算成圆形后，圆形的直径。部分和/或全部散热孔采用喇叭口设计，结合螺旋槽(23)，当二者有部分连通时，其自清洁功能远远优于现有气孔结构。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述轴向散热孔21以制动盘1的圆心为中心对称分布。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述径向散热孔22为圆形孔、腰形孔、椭圆形孔或方形孔中的一种。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述螺旋槽23沿制动盘径向方向投影，所得图形为弧形、带缺口的腰形、带缺口的方形；所述缺口为径向散热孔22边缘沿制动盘径向方向投影所得。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，当任意一个径向散热孔22带有螺旋槽23时，其所带螺旋槽在动轴盘上的表面积为其所对应径向散热孔在动轴盘上表面积的1/20-1/2。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，部分轴向散热孔21与螺旋槽23联通。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，制动盘上轴向散热孔21的个数为12-72个，且单个轴向散热孔的当量孔径为2-8毫米。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，制动盘上径向散热孔22的个数为9-63个、优选为10-24个。开设有螺旋槽(23)的径向散热孔21的数目为4-30个。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述制动盘(1)上轴向散热孔喇叭口处的当量直径与径向散热孔22的当量孔径之比为0.08-0.3：1。此处轴向散热孔的当量孔径是指，垂直于制动盘厚度方向，投影，所得(所得最小图形的面积+投影所得图形的最大面积)/2。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，定义制动盘的厚度为d，径向散热孔22在制动盘厚度方向的最大距离为d1；则d1/d＝1/4-1/2。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述制动盘1的内圆周设有内圆沉台法兰11，通过内圆沉台法兰11与固定在车轮轴上的盘毂固定连接；
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述径向散热孔22靠近制动盘内圆周的截面高度超过内圆沉台法兰11的厚度，所述径向散热孔22位于制动盘内圆周的贯通口221分布在内圆沉台法兰11的上侧和下侧。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述径向散热孔22靠近制动盘内圆周向内圆沉台法兰11的上侧或下侧倾斜，所述径向散热孔22位于制动盘内圆周的贯通口221交替分布在内圆沉台法兰11的上侧或下侧。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述径向散热孔22靠近制动盘内圆周的截面高度小于内圆沉台法兰11的厚度，所述径向散热孔22位于制动盘内圆周的贯通口221贯穿至内圆沉台法兰11的内侧面。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，所述制动盘的制备方法包括下述步骤：
步骤一
按单个带螺旋槽的径向通气孔22和喇叭口状的轴向散热孔21的形貌和尺寸选择并加工塑料材质的模具，将塑料材质的模具加工成对应的带螺旋槽和喇叭扣的形状，再在其表面包裹具有特殊结构和功能的的石墨纸，或经预处理的石墨纸或碳纤维纸；按设定的径向通气孔和轴向散热孔的个数和分布方式将备用模具固定，然后以碳纤维为原料按轻量一体化制动盘的尺寸进行编织，得到预制体；所述预制体由备用模具和编织体组成；所述编织体的密度为0.5g/cm3～0.7g/cm3；
步骤二
将步骤一所得预制体中的碳纤维束和预埋的塑料模具进行脱胶处理后，得到预留径向散热孔和轴向散热孔、且散热孔表面附着石墨纸或碳纤维纸的预制体，进行C增密处理直至编织的密度为1.3g/cm3～1.6g/cm3；得到增密后的坯体；
步骤三
对坯体进行清洗、干燥；接着将其放入Si粉中，在1500～2000℃进行渗硅，得到密度为1.6g/cm3～2.4g/cm3的碳陶制动盘；
步骤四
按设计尺寸进行机加工；得到成品。
制备带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘时；石墨纸和/或碳纤维纸经过预处理后用于制备带喇叭口和螺旋槽的碳碳复合材料和碳陶复合材料；
其中，石墨纸的预处理工艺包括下述方式中至少一种：采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在石墨纸的一面上生成一层熔点高于2000℃的金属、采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在石墨纸的一面上生成一层熔点高于者2000℃的碳化物；
其中，碳纤维纸的预处理包括下述方式中至少一种：在碳纤维纸上开具3D导气槽、采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应生成一层热解碳，采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在碳纤维纸的一面上生成一层熔点高于2000℃的金属、采用物理沉积和/或化学沉积和/或化学反应在碳纤维纸的一面上生成一层熔点高于者2000℃的碳化物。
制备带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘时；径向通气孔可为通孔。
制备带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘时；径向通气孔22由制动盘的外沿向内部延伸的过程中，通气孔的孔形保持不变，但气孔的当量孔径逐步缩小。在本实用新型中，所述当量孔径指的是，将气孔的面积换算成圆，然后以该圆的直径作为其当量孔径。
制备带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘时；所述塑料材质为环氧树脂、聚酰胺66、ABS、PC、PP或聚醚醚酮中的一种。
制备带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘时；步骤二中，将步骤一所得预制体置于保护气气氛中于1500～2300℃进行碳纤维的脱胶和预埋塑料模具脱除处理，然后进行C增密处理直至编织的密度为1.3g/cm3～1.6g/cm3；得到增密后的坯体。所述保护气氛选自真空、氮气、氩气中的至少一种。
制备带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘时；步骤二中，所述C增密处理包括CVI增密。在本实用新型中C增密优选为CVI增密；尤其是产品进度要求较高时，只能用CVI工艺。为了保证CVI增密时，不出现径向通气孔和轴向散热孔预留位置的闭孔现象，必须对条件进行控制。所述CVI增密的条件为：将脱胶后预制体放入气相沉积炉中，持续通入碳源气体(天然气或丙烯)和稀释气体(氮气或氢气)，碳源气体与稀释气体的体积比为0.5～2，并控制炉内气压为500～5000Pa，在900～1100℃进行化学气相沉积300～500小时，得到密度为1.3g/cm3～1.6g/cm3的碳碳盘。所述碳源气体为天然气和/或丙烯；所述稀释气体为氮气和/或氢气。
制备带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘时；步骤三中，在1500～2000℃进行渗硅，渗硅时间为0.5～3小时，得到密度为1.6g/cm3～2.4g/cm3的碳陶制动盘。
制备带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘时；步骤五中，所述机加工包括表面，以及径向通气孔22和轴向散热孔21的一个和/或两个外端的打磨，以获得气孔的通气结构。
制备带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘时；径向通气孔的当量孔径为轴向气孔当量孔径的2-20倍。
作为优选，本实用新型在制动盘上分别设计为轴向贯通和径向贯通的散热通道，特别是将制动盘侧面的径向散热孔与内圆沉台面打通，形成贯通结构，空气可以通过该贯通空间进行流动，从而利于带走制动时产生的热量。并且增加了轴向和径向散热孔的设计面积整体，能及时并且更有效地把摩擦热能散发出去。此外，在轴向散热孔内均设计了靠近摩擦面端孔面积大、靠近径向散热孔端孔面积小的喇叭口结构，以及在径向散热孔内设计了螺旋槽，利用喇叭口和螺旋槽对气流快速的带动作用，加速制动盘的散热效果，并利用极其快速的气体通道带走制动盘摩擦面的大量磨削，保持盘面光洁，避免磨削堵塞轴向散热孔，实现了制动盘高散热的同时，优异的摩擦面自清洁效果。除此之外，在户外有沙尘的环境下，喇叭口和螺旋槽散热孔的设计也可以解决细小沙粒粘附在制动盘上，影响制动效果的问题，利用互为连通的带喇叭口结合螺旋槽的散热通道，快速带走制动盘盘面上的沙尘等物质。
本实用新型首次采用了在径向孔和轴向孔处预埋塑料，一次成型的工艺，减少加工。而且所得产品的径向孔和轴向孔可以得到较高精度的控制。
本实用新型采用在成型碳纤维针刺预制体过程中，预埋塑料模具的方法进行成型制备，可以有效解决碳陶制动盘内部散热孔成型和加工难度大的问题，且塑料模具易于成形，可根据要求获得尺寸各异的散热孔形状，而且在编织成预成型体后即可高温脱除，或是被预制体内部吸收。同时，本实用新型还可将部分功能元素设置于塑料内；当塑料分解时，部分功能元素可富集于碳基体上。
此外，预埋模具表面包裹具有特殊结构和功能的石墨纸，或经预处理的石墨纸或碳纤维纸，不仅可以防止径向孔和轴向孔中液态硅的渗入，减少熔体硅堵死径向孔和轴向孔，提高径向孔和轴向孔的表面精度，还可在内孔表面形成有特殊功能的包覆层，如散热、导热、导电等功能。
例如，在制备碳陶复合材料时，石墨纸的一边采用物理沉积或化学沉积或化学反应一层熔点高于2000℃的碳化物，如SiC等，可以使石墨纸紧密地与碳陶复合材料结合。若沉积一层高熔点金属，如W、Re、Mo等，可使内孔带有优异导热等功能，或是高温时与C形成致密碳化物层，使其更抗高温氧化等。
还如，在制备碳陶复合材料时，使用3D导气槽碳纤维纸，进一步提高内孔的导热效果，或是采用物理沉积或化学沉积或化学反应一层热解碳，使其与复合材料紧密结合。或在碳纤维纸表面沉积一层高熔点金属，如W、Re、Mo等，同样可使内孔带有优异导热等功能，或是高温时与C形成致密碳化物层，使其更抗高温氧化等。
渗硅后，对散热孔的一端和/或两端进行简单的机加工处理，即可获得所需的成品。
附图说明
图1a为实施例二中的制动盘立体示意图。
图1b为实施例二中的制动盘侧视图。
图1c为实施例二中的制动盘主剖视图A-A。
图1d为实施例二中的制动盘主视图。
图1e为实施例二中的制动盘带喇叭口轴向散热孔的局部放大示意图D-D。
图1f为实施例二中的制动盘侧面剖视图B-B。
图1g为实施例二中的制动盘带螺旋槽径向散热孔的局部放大示意图C。
图中标号：1-制动盘，11-内圆沉台法兰，12-螺栓孔，21-喇叭口状轴向散热孔，22-径向散热孔，23-螺旋槽，221-贯通口。
具体实施方式
实施例中，径向散热孔22上还设有螺旋槽23，所述螺旋槽23沿制动盘径向方向投影，所得图形为弧形；轴向散热孔21为喇叭口状；所述缺口为径向散热孔22边缘沿制动盘径向方向投影所得。
本实施例中，当任意一个径向散热孔22带有螺旋槽23时，其所带螺旋槽在制动盘上的表面积为其所对应径向散热孔在动轴盘上表面积的1/20-1/2。
部分轴向散热孔21与螺旋槽23联通。
制动盘上轴向散热孔21的个数为12-72个，且单个轴向散热孔的当量孔径为2-8毫米。
制动盘上径向散热孔22的个数为9-63个。开设有螺旋槽23的散热孔22的数目为4-30个、优选为按一个带螺旋槽23的散热孔22周边分布两个不带螺旋槽。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，轴向散热孔的当量孔径与径向散热孔22的当量孔径之比为0.05-0.5：1。
本实用新型一种带喇叭口螺旋槽自清洁功能的制动盘，定义制动盘的厚度为d(按钢制动盘的国标设计)，径向散热孔22在制动盘厚度方向的最大距离为d1；则d1/d＝1/4-1/2。
实施例一
参见图1a-1f，图示中的制动盘1为本实用新型的一种优选方案，制动盘1为圆环形盘体，密度为1.6g/cm3～2.0g/cm3，两面为平整盘面，内圆周加工内圆沉台法兰11，内圆沉台法兰11上设置的螺栓孔12，制动盘1整体通过内圆沉台法兰11以及螺栓组件固定装配在车轮轴的盘毂上，列车或汽车运行过程中，制动盘1随车轮轴一同转动，通过列车或汽车制动系统的闸片迅速压紧贴合制动盘，相互摩擦，将动能转化为热能，实现列车或汽车的制动。
本实施例中，径向散热孔22上还设有螺旋槽23，所述螺旋槽23沿制动盘径向方向投影，所得图形为弧形；所述缺口为径向散热孔22边缘沿制动盘径向方向投影所得。
本实施例中，当任意一个径向散热孔22带有螺旋槽23时，其所带螺旋槽在制动盘上的表面积为其所对应径向散热孔在制动盘上表面积的1/2。
部分轴向散热孔21与螺旋槽23联通。
制动盘上轴向散热孔21的总个数为42个，且单个轴向散热孔的当量孔径为5毫米。带有轴向散热孔21的个数为21个，制动盘上径向散热孔22的总个数为18个。带有螺旋槽23的径向散热孔22个数为9。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，轴向散热孔的当量孔径与径向散热孔22的当量孔径之比为0.1：1。
本实用新型一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能制动盘，制动盘的厚度d，按国标设计。
具体如图1a所示，为了迅速将制动盘1在制动摩擦过程中产生的热量散发，本实施例在制动盘1上分别加工有两种散热通道，其中一种是位于制动盘1盘面上的若干椭圆轴向散热孔21，轴向散热孔21沿制动盘1的轴向设置，并且每个轴向散热孔21均贯通制动盘1的两个盘面，这样轴向的空气流动通过轴向散热孔21，带走制动盘1内部的热量。喇叭口状的轴向散热孔21，与径向散热孔22连通，不仅能有效带走热量，还能将摩擦面上产生的磨削通过连通散热孔快速带离摩擦表面。
轴向散热孔21以制动盘1的圆心为中心对称分布在盘面上，轴向散热孔21为圆形孔。
另一种是位于制动盘1外圆周侧面均匀布置的若干径向圆形散热孔22，径向散热孔沿制动盘的径向贯通至制动盘内圆周，这样径向的空气流动通过径向散热孔22，带走制动盘1内部的热量。径向圆形散热孔22上的螺旋槽23，与轴向散热孔21连通，不仅能有效带走热量，还能将摩擦面上产生的磨削通过连通散热孔快速带离摩擦表面。
内圆沉台法兰11的上侧和下侧分别与制动盘1的内圆轴形成台阶面，本实施例中的径向散热孔22在靠近制动盘内圆周的截面高度逐渐超过内圆沉台法兰11的厚度，同时径向散热孔22沿制动盘的径向水平开设，这样径向散热孔22在内圆周的端面大于内圆沉台法兰11，在内圆沉台法兰11的上侧和下侧形成径向散热孔22位于制动盘内圆周的贯通口221，如图1e和1f所示，空气可以通过该贯通空间进行流动，从而利于带走制动时产生的热量，并且利用快速的气体通道带走大量摩擦面的磨削、以及环境中的砂砾，保持盘面光洁，以免磨削或砂砾堵塞轴向散热孔。
其具体制备方法为：
将轴向塑料加工成与喇叭口状，径向材质模具加工成与螺旋槽散气孔对应的形状，将喇叭口状轴向塑料材质模具和圆柱形径向塑料材质模具上包覆一层石墨纸，得到备用模具；按设定的径向通气孔和轴向散热孔的个数、形状和分布方式将塑料材质模具固定，然后以碳纤维为原料按轻量一体化制动盘的尺寸进行编织，得到密度为0.5g/cm3的预制体；
将预制体置于真空保护气气氛中于1600℃进行碳纤维的脱胶和预埋塑料模具的脱除处理，然后在气相沉积炉中进行CVI的C增密处理处理，期间持续通入碳源气体丙烯和稀释气体氮气，碳源气体与稀释气体的体积比为1，并控制炉内气压为1000Pa，在1100℃进行化学气相沉积120小时，得到密度为1.3g/cm3的碳碳盘；
对坯体外表面进行清洗、干燥；将增密后坯体放入Si粉中，最后在1800℃进行渗硅，渗硅时间为1小时，得到密度为1.6g/cm3的碳陶制动盘；
将碳陶制动盘中的表面，以及径向通气孔(22)和轴向散热孔(21)的一个和/或两个外端的打磨，获得气孔的通气结构，且所得成品的径向通气孔中带有螺旋槽。
其径向散热孔上设置螺旋槽，轴向散热孔为喇叭口状后，其散热温度可进一步降低25～55℃，散热速度高于现有技术，且喇叭口和螺旋槽的结合能很好地带走摩擦面上形成的磨削，从而实现了制动盘的自清洁效果，同时产品的使用寿命还优于一般现有钢制制动盘。
实施例二
其他制备过程和设计图纸和实施例一一致，不同之处在于所有的径向通气孔(22)上均带有螺旋槽。
实施例三
本实施例的结构与实施例1相同，区别在于螺旋槽23和轴向散热孔21上有一层W金属层。
其具体制备方法为：
将塑料材质模具上包覆一层喷涂了均匀且致密金属W粉的碳纤维纸，按设定的带螺旋槽的径向通气孔，以及喇叭口状轴向散热孔的个数、形状和分布方式将塑料材质模具固定，然后以碳纤维为原料按轻量一体化制动盘的尺寸进行编织，得到密度为0.6g/cm3的预制体；
将预制体置于氩气保护气气氛中于1600℃进行碳纤维的脱胶和预埋塑料模具的脱除处理，然后在气相沉积炉中进行CVI的C增密处理处理，期间持续通入碳源气体丙烯和稀释气体氮气，碳源气体与稀释气体的体积比为1，并控制炉内气压为800Pa，在1100℃进行化学气相沉积160小时，得到密度为1.5g/cm3的碳碳盘；
对坯体进行然后清洗、干燥；将其放入Si粉中，在2000℃进行渗硅，渗硅时间为2小时，得到密度为2.4g/cm3的碳陶制动盘；
将碳陶制动盘中的表面，以及径向通气孔22和轴向散热孔21的一个和/或两个外端的打磨，获得气孔的通气结构，且所得成品的内孔中带有WC层。
所得产品的散热速度高于现有技术，同时产品具有自清洁功能，其使用寿命远优于一般现有钢制制动盘。
实施例四
本实施例的结构与实施例1相同，区别在于螺旋槽23和轴向散热孔21上有一层SiC。
其具体制备方法为：
将带螺旋槽和喇叭口状塑料材质模具上包覆一面已热喷涂SiC的石墨纸，得到备用模具；按设定的径向通气孔和喇叭口状轴向散热孔的个数、形状和分布方式将塑料材质模具固定，然后以碳纤维为原料按制动盘的尺寸进行编织，得到密度为0.7g/cm3的预制体；
将预制体置于氮气保护气气氛中于1800℃进行碳纤维的脱胶和预埋塑料模具的脱除处理，然后在气相沉积炉中进行CVI的C增密处理处理，期间持续通入碳源气体丙烯和稀释气体氮气，碳源气体与稀释气体的体积比为1，并控制炉内气压为2000Pa，在1100℃进行化学气相沉积200小时，得到密度为1.6g/cm3的碳碳盘；
对坯体进行清洗、干燥；将增密后坯体的放入Si粉中，在2000℃进行渗硅，渗硅时间为3小时，得到密度为2.4g/cm3的碳陶制动盘；
将碳陶制动盘中的表面，以及径向通气孔22和轴向散热孔21的一个和/或两个外端的打磨，获得气孔的通气结构，且所得成品的内孔中带有WC层。
所得产品的散热速度高于现有技术，同时产品具有自清洁功能，其使用寿命远优于一般现有钢制制动盘。
对比例1
散热孔的设计和制动盘的制备工艺参数与实施例1相同，区别在于轴向塑料材质模具设计为普通圆柱状，且圆柱形径向塑料材质模具上未加工螺旋槽，虽然该制动盘散热效果略差于实施例1，且无法实现自清洁功能，摩擦表面有部分磨削残留。
对比例2
散热孔的设计与实施例2相同，区别在于轴向塑料材质模具和圆柱形径向塑料材质模具上包覆一层不镀W层的石墨纸，按设定的径向通气孔和轴向通气孔的形状、个数和分布方式将高温合金固定，然后以碳纤维为原料按轻量一体化制动盘的尺寸进行编织，得到预制体，制动盘的制备工艺参数与实施例1相同。虽然制备的散热孔的尺寸精度较高，散热性能与实施例1相比，明显要差。
对比例3
散热孔的设计和制动盘的制备工艺参数与实施例3相同，区别在于轴向塑料材质模具和圆柱形径向塑料材质模具上不包覆石墨纸或是碳纤维纸，按设定的径向通气孔和轴向通气孔的形状、个数和分布方式将高温合金固定(不设计螺旋槽)，然后以碳纤维为原料按轻量一体化制动盘的尺寸进行编织，得到预制体。预埋的塑料模具在之后的脱胶处理过程中直接挥发脱出，散热孔裸露，可能导致CVI增密、树脂浸渍增密，以及后续的高温渗硅过程中，散热孔内部残余并在部分区域可能富集碳化硅，导致散热孔的形状和尺寸均远远偏离了当时的设计值。同时所得产品的散热性能较差。
以上实施例描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的具体工作原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，其特征在于：所述制动盘(1)的两个盘面平整，其上设有若干轴向散热孔(21)，部分或全部轴向散热孔(21)沿轴向贯通制动盘的两个盘面；
所述制动盘(1)的外圆周侧面设有若干径向散热孔(22)，部分或全部径向散热孔(22)沿径向贯通至制动盘的内圆周；
其中，部分或全部径向散热孔(22)上设有螺旋槽(23)；
所述螺旋槽(23)与其对应的径向散热孔（22）连通；
部分轴向散热孔(21)和径向散热孔(22)连通；与径向散热孔(22)连通的轴向散热孔(21)为喇叭口形状孔，且沿轴向从盘面到径向散热孔(22)内壁其当量孔径逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，其特征在于：
所述制动盘(1)上轴向散热孔（21）的个数为12-72个，且单个轴向散热孔的喇叭口处的当量直径为2-8毫米；
所述制动盘(1)上径向散热孔（22）的个数为9-63个；
所述制动盘(1)上轴向散热孔喇叭口处的当量直径与径向散热孔（22）的当量孔径之比为0.05-0.5：1；
定义制动盘的厚度为d，径向散热孔（22）在制动盘厚度方向的最大距离为d1；则d1/d＝1/4-1/2。
3.根据权利要求1所述的一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，其特征在于：所述轴向散热孔(21)以制动盘(1)的圆心为中心对称分布。
4.根据权利要求1所述的一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，其特征在于：所述径向散热孔(22)为圆形孔、腰形孔、椭圆形孔或方形孔中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，其特征在于：当任意一个径向散热孔(22)带有螺旋槽(23)时，其所带螺旋槽在制动盘上的表面积为其所对应径向散热孔在制动盘上表面积的1/20-1/2。
6.根据权利要求1所述的一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，其特征在于：部分轴向散热孔(21)与螺旋槽(23)连通。
7.根据权利要求1所述的一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，其特征在于：制动盘(1)的内圆周设有内圆沉台法兰(11)，通过内圆沉台法兰(11)与固定在车轮轴上的盘毂固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种带喇叭口和螺旋槽自清洁功能的制动盘，其特征在于：所述径向散热孔(22)靠近制动盘内圆周的截面高度超过内圆沉台法兰(11)的厚度，所述径向散热孔(22)位于制动盘内圆周的贯通口(221)分布在内圆沉台法兰(11)的上侧和下侧。
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