DE102022126836A1

DE102022126836A1 - System und verfahren zum herstellen einer verbesserten bremsscheibe mit verbesserter korrosionsbeständigkeit

Info

Publication number: DE102022126836A1
Application number: DE102022126836.5A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Everest Slattery; Kevin P. Callaghan; Mark T. Riefe
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2022-04-15
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2023-10-19
Also published as: CN116949388A; US20230332657A1

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zum Herstellen einer verbesserten Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit geschaffen. Die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe umfasst eine Bremsscheibe, die eine aus Eisen (Fe) bestehende Basis umfasst. Die Basis umfasst eine Außenfläche mit darin ausgebildeten offenen Poren. Die Scheibe weist eine dampfbehandelte Schicht auf, die auf der Außenfläche und in den offenen Poren ausgebildet ist. Für verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit enthält die dampfbehandelte Schicht Eisenoxid (Fe3O4) und weist eine Dicke zwischen 10 und 50 Mikrometern auf, um die verbesserte Fahrzeugscheibe zu definieren.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Bremsscheiben und insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Herstellen von Bremsscheiben mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Bremsscheiben sind mit den Rädern eines Fahrzeugs verbunden und sind entworfen, Bewegung (kinetische Energie) in Wärmeenergie (Wärme) zu verwandeln. Bremsscheiben stellen eine Griffigkeit bereit, die die jeweiligen Bremsbeläge übernehmen, wenn die Bremssättel Druck auf sie ausüben. Der Verschleiß und die Korrosion von Bremsscheiben haben sich zu einem wichtigen Gebiet innerhalb der Automobilindustrie entwickelt. Insbesondere die Korrosion der Bremsscheiben ist eine Besorgnis, vor allem während des Transports von Fahrzeugen nach Übersee.
ZUSAMMENFASSUNG
Während die derzeitigen Bremsscheiben ihren vorgesehenen Zweck erfüllen, gibt es einen Bedarf an einem neuen und verbesserten System und Verfahren zum Herstellen einer verbesserten Bremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein System zum Herstellen einer verbesserten Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit geschaffen. Das System umfasst eine Fahrzeugbremsscheibe, die eine aus Eisen (Fe) bestehende Basis umfasst. Überdies kann die Basis eine Außenfläche umfassen, die darin ausgebildete offene Poren aufweist. Das System umfasst ferner eine Reinigungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe zu reinigen, um eine Verunreinigung darauf zu entfernen.
Gemäß diesem Aspekt umfasst das System ferner einen Dampfofen, der dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe mit Dampf auf eine Temperatur zwischen 310°C und 540°C (600 Grad Fahrenheit (°F) und 1000 °F) für eine Zeit zwischen 0,5 Stunden (h) und 3 h zu erwärmen, um eine dampfbehandelte Schicht auf der Außenfläche und in den offenen Poren zu bilden. Für verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit enthält die dampfbehandelte Schicht Eisenoxid (Fe₃O₄) und besitzt eine Dicke zwischen 10 und 50 Mikrometern.
Zusätzlich umfasst das System eine Kühleinheit, die dafür ausgelegt ist, die verbesserte Bremsscheibe auf Umgebungstemperatur zu kühlen, was die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe definiert. Überdies umfasst das System einen Controller, der mit der Reinigungseinheit, dem Dampfofen und der Kühleinheit in Verbindung steht. Der Controller ist konfiguriert, die Reinigungseinheit, den Dampfofen und die Kühleinheit zu steuern. Weiterhin umfasst das System eine Leistungsquelle, die konfiguriert ist, die Reinigungseinheit, den Dampfofen, die Kühleinheit und den Controller mit Leistung zu versorgen.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Temperatur der Bremsscheibe zwischen 370°C (700 °F) und 480°C (900 °F). Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Temperatur der Bremsscheibe 430°C (800 °F). Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform beträgt die Zeit, um die Bremsscheibe zu erwärmen, zwischen 1 h und 2 h. Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform beträgt die Zeit zum Erwärmen der Bremsscheibe 1,5 h.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Dicke der dampfbehandelten Schicht zwischen 20 Mikrometern und 30 Mikrometern. Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform beträgt die Dicke der dampfbehandelten Schicht 25 Mikrometer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Reinigungseinheit dafür ausgelegt, ein Lösungsmittel auf die Bremsscheibe aufzutragen, um eine Verunreinigung von ihr zu entfernen, und wobei sie dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe nach dem Auftragen des Lösungsmittels auf sie zu trocknen. Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform umfasst das System ferner eine Robotereinheit, die dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe entweder zur Reinigungseinheit, zum Dampfofen oder zur Kühleinheit zu bewegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine verbesserte Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit geschaffen. Die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe umfasst eine Bremsscheibe, die eine aus Eisen (Fe) bestehende Basis umfasst. Die Basis kann eine Außenfläche mit darin ausgebildeten offenen Poren umfassen. Die Bremsscheibe weist eine dampfbehandelte Schicht auf, die auf der Außenfläche und in den offenen Poren ausgebildet ist. Die dampfbehandelte Schicht umfasst Eisenoxid (Fe₃O₄) und weist für eine verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit eine Dicke zwischen 10 und 50 Mikrometern auf, um die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe zu definieren.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Dicke der dampfbehandelten Schicht zwischen 20 Mikrometern und 30 Mikrometern. Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Dicke der dampfbehandelten Schicht 25 Mikrometer.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Herstellen einer verbesserten Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit offenbart. Das Verfahren umfasst Bereitstellen einer Fahrzeugbremsscheibe, die eine aus Eisen (Fe) bestehende Basis umfasst. Die Basis umfasst eine Außenfläche mit darin ausgebildeten offenen Poren. Das Verfahren umfasst ferner Reinigen der Bremsscheibe, um eine Verunreinigung von ihr zu entfernen.
Überdies umfasst das Verfahren das Erwärmen der Bremsscheibe mit gasförmigem Dampf auf eine Temperatur zwischen 310°C und 540°C (600 Grad Fahrenheit (°F) und 1000°F) für zwischen 0,5 Stunden (h) und 3 h, um eine dampfbehandelte Schicht auf der Außenfläche und in den offenen Poren zu bilden, wobei die dampfbehandelte Schicht für verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit Eisenoxid (Fe₃O₄) enthält und eine Dicke zwischen 10 und 50 Mikrometern aufweist. Weiterhin umfasst das Verfahren Kühlen der verbesserten Fahrzeugbremsscheibe auf Umgebungstemperatur, was die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe definiert.
Gemäß einem Beispiel liegt die Temperatur der Bremsscheibe zwischen 370°C (700 °F) und 480°C (900 °F). Gemäß einem weiteren Beispiel beträgt die Temperatur der Bremsscheibe 430°C (800 °F). Gemäß einem noch weiteren Beispiel beträgt die Zeit, um die Bremsscheibe zu erwärmen, zwischen 1 h und 2 h. Gemäß einem noch weiteren Beispiel beträgt die Zeit, um die Bremsscheibe zu erwärmen, 1,5 h.
Gemäß einem weiteren Beispiel liegt die Dicke der dampfbehandelten Schicht zwischen 20 Mikrometern und 30 Mikrometern. Gemäß einem noch weiteren Beispiel beträgt die Dicke der dampfbehandelten Schicht 25 Mikrometer. Gemäß einem noch weiteren Beispiel umfasst der Reinigungsschritt Auftragen eines Lösungsmittels auf die Bremsscheibe, um eine Verunreinigung von dieser zu entfernen, und Trocknen der Bremsscheibe nach dem Auftragen des Lösungsmittels auf diese.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier bereitgestellten Beschreibung offensichtlich. Es soll erkannt werden, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken; es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Systems zum Herstellen einer verbesserten Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 eine Draufsicht auf eine durch das System nach 1 implementierte Fahrzeugbremsscheibe;
3 eine entlang der Linien 3-3 genommene Querschnitts-Seitenansicht der Fahrzeugbremsscheibe nach 2;
4 eine Querschnitts-Seitenansicht einer verbesserten Fahrzeugbremsscheibe mit einer dampfbehandelten Schicht, die durch das System nach 1 implementiert worden ist, für verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
5 einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen einer verbesserten Fahrzeugscheibe mit dem System nach 1 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen nicht einschränken.
Die Aspekte der vorliegenden Offenbarung schaffen Systeme und Verfahren zum Herstellen einer verbesserten Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Die Systeme und Verfahren schließen die Dampferhitzung (Dampfbehandlung) einer Außenfläche der Bremsscheibe mit gasförmigem Dampf ein. Nach dem Abkühlen ist eine dampfbehandelte Schicht auf der Außenfläche, die Eisenoxid (Fe₃O₄) oder Magnetit umfasst, gebildet. Im Ergebnis weist die Außenfläche eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, eine verbesserte Härte, eine verbesserte Dichte und verbesserte magnetische Eigenschaften auf. Zusätzlich sind die offenen Poren auf der Außenfläche für eine verbesserte Verschleißeigenschaft der Außenfläche versiegelt.
1 zeigt ein System 10 zum Herstellen einer verbesserten Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in den 1-2 gezeigt ist, umfasst das System 10 eine Fahrzeugbremsscheibe 12. Die Bremsscheibe 12 umfasst eine Basis (oder einen Scheibenabschnitt) 14 mit einer ersten Seite 16 und einer (nicht gezeigten) gegenüberliegenden zweiten Seite 18, die aus Eisen (Fe) besteht. Ein Kern 19 ist für die Verbindung mit einer (nicht gezeigten) Radnabe koaxial drehbar an der Basis 14 befestigt. 3 stellt eine Vergrößerung der Basis 14 in Mikrometern dar. Wie gezeigt ist, umfasst die Basis 14 eine Außenfläche 20 mit darin ausgebildeten offenen Poren 22. Da bekannt gewesen ist, dass Poren und Porosität lokale Korrosionsanfangsstellen werden, schafft die Implementierung der Systeme und Verfahren hier Korrosionsschutz und -beständigkeit.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das System 10 ferner eine Reinigungseinheit 24, die dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe 12 zu reinigen, um eine Verunreinigung auf ihr zu entfernen. Das heißt, die Bremsscheibe 12 wird gereinigt, so dass eine Verunreinigung (Öle, eine Ablagerung, ein Rückstand) auf ihr verhindert oder minimiert wird. Gemäß einer Ausführungsform ist die Reinigungseinheit 24 dafür ausgelegt, ein Lösungsmittel auf die Bremsscheibe 12 aufzutragen, um eine Verunreinigung von ihr zu entfernen. Es soll erkannt werden, dass irgendein geeignetes Lösungsmittel verwendet werden kann, um die Bremsscheibe zu reinigen, wie z. B. ein Plasma oder irgendein in der Technik bekanntes Lösungsmittel, ohne vom Erfindungsgedanken oder Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Reinigungseinheit 24 ist ferner dafür ausgelegt, die Bremsscheibe 12 nach dem Auftragen des Lösungsmittels auf sie zu trocknen. Es soll erkannt werden, dass irgendein geeignetes Trocknungsverfahren verwendet werden kann, ohne vom Erfindungsgedanken oder Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
In 1 umfasst das System 10 ferner einen Dampfofen 30, der dafür ausgelegt ist, (über eine Dampfbehandlung) die Bremsscheibe 12 mit Dampf auf eine Temperatur zwischen 310°C (600 Grad Fahrenheit (°F)) und 540°C (1000°F) für eine Zeit zwischen 0,5 Stunden (h) und 3 h zu erwärmen, um eine dampfbehandelte Schicht 32 (4) zu bilden, die Eisenoxid auf der Außenfläche 20 und in den offenen Poren 22 umfasst. Gemäß einer Ausführungsform kann die Bremsscheibe 12 in dem Dampfofen 30 auf eine Temperatur zwischen 370°C (700 °F) und 480°C (900 °F) erwärmt werden. Stärker bevorzugt kann die Bremsscheibe 12 auf 430°C (800 °F) erwärmt werden. Überdies kann die Zeit, um die Bremsscheibe 12 im Dampfofen 30 zu erwärmen, zwischen 1 h und 2 h, vorzugsweise 1,5 h betragen.
Die Dampfbehandlung, ein thermischer Prozess, erzeugt eine Eisenoxidschicht auf der Außenfläche 20. Die Dampfbehandlung versieht die Außenfläche 20 mit einer erhöhten Korrosionsbeständigkeit, einer erhöhten Härte, einer erhöhten Dichte und erhöhten magnetischen Eigenschaften. Zusätzlich kann die Dampfbehandlung außerdem verwendet werden, um die offenen Poren 22 der Außenfläche 20 zu versiegeln und die Verschleißeigenschaft der Außenfläche 20 zu verbessern. Die Dampfbehandlung ist vorzugsweise ein Chargenprozess. Wenn Dampf in den Dampfofen 30 eingeleitet wird, reagiert der Wasserdampf mit dem Eisen der Außenfläche 20, um die dampfbehandelte Schicht 32 zu bilden, die Eisenoxid oder Magnetit (Fe₃O₄) umfasst. Nach einer bestimmten Zeitdauer wird die Bremsscheibe 12 aus der Einheit entfernt, wobei ermöglicht wird, dass sie abkühlt, wie im Folgenden erörtert wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann für die Effizienz und den Durchsatz ein bevorzugter Dampfbehandlungsprozess einen kontinuierlichen Banddampfbehandlungsofen mit einer Temperatur verwenden, die sich zwischen 310°C (600 °F) und 370°C (700 °F) erstreckt. Der Durchsatz kann von der gewünschten Dicke der Eisenoxidschicht 32 abhängen und kann von einer Zeit von 0,5 h bis 3 h reichen. Es soll erkannt werden, dass andere geeignete Temperatur- und Zeitbereiche verwendet werden können, ohne vom Erfindungsgedanken oder Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Wie in 4 gezeigt ist, wird die dampfbehandelte Schicht 32 auf der Außenfläche 20 und in den Poren 22 gebildet, um Feuchtigkeit und folglich Korrosion zu minimieren. Für verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit enthält die dampfbehandelte Schicht 32 gemäß dieser Ausführungsform Eisenoxid (z. B. Fe₃O₄) und weist bevorzugt eine Dicke zwischen 10 und 50 Mikrometern auf. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Dicke der dampfbehandelten Schicht 32 zwischen 20 Mikrometern und 30 Mikrometern, bevorzugt 25 Mikrometer betragen.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das System 10 eine Kühleinheit 34 oder einen Kühlbereich, die bzw. der dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe 12 auf Umgebungstemperatur abzukühlen, was die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe definiert. Es soll erkannt werden, dass die Kühleinheit 34 irgendeine bestimmte Einheit oder irgendein bestimmter Bereich sein kann, die bzw. der dafür ausgelegt ist, zu ermöglichen, dass die Bremsscheibe 12 auf Umgebungstemperatur abkühlt. Die Bremsscheibe 12 kann z. B. nach der Dampfbehandlung manuell oder robotisch in einem Kühlbehälter angeordnet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das System 10 eine (nicht gezeigte) Robotereinheit umfassen, die dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe 12 zu und von der Reinigungseinheit 24, dem Dampfofen 30 und/oder der Kühleinheit 34 zu bewegen. Die Robotereinheit kann irgendeine geeignete Robotervorrichtung sein, die dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe 12 zu und von der Reinigungseinheit 24, dem Dampfofen 30 und/oder der Kühleinheit 34 zu bewegen, ohne vom Erfindungsgedanken oder Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Überdies umfasst das System 10 einen Controller 36, der mit der Reinigungseinheit 24, dem Dampfofen 30 und der Kühleinheit 34 in Verbindung steht. Der Controller 36 ist konfiguriert, die Reinigungseinheit 24, den Dampfofen 30 und die Kühleinheit 34 zu steuern. Weiterhin umfasst das System 10 eine Leistungsquelle 38, die konfiguriert ist, die Reinigungseinheit 24, den Dampfofen 30, die Kühleinheit 34 und den Controller 36 mit Leistung zu versorgen.
Gemäß einer Ausführungsform können die Einheiten des Systems 10 dafür ausgelegt sein, in Fertigungskommunikation miteinander zu stehen. Die Einheiten können z. B. über eine sich bewegende Fördervorrichtung 40 miteinander in Verbindung stehen, so dass die Bremsscheibe 12 durch die Robotereinheit auf der Fördervorrichtung 40 in der Reinigungseinheit 24 angeordnet werden kann. Nach der Reinigung kann die Bremsscheibe 12 über die Fördervorrichtung 40 von der Reinigungseinheit 24 zum Ofen 30 transportiert werden. Nach dem Erwärmen kann die Bremsscheibe 12 über die Fördervorrichtung 40 (oder die Robotereinheit) von dem Ofen 30 zur Kühleinheit 34 bewegt werden. Nach dem Abkühlen kann die Bremsscheibe 12 über die Robotereinheit (oder manuell von Hand) von der Kühleinheit 34 zu einem Bearbeitungsbereich oder einem Prüfbereich bewegt werden.
Nach dem Abkühlen kann die Bremsscheibe 12 durch die Robotereinheit aus dem Kühlbereich zur Bearbeitung und Prüfung bewegt werden. Es soll erkannt werden, dass die Bremsscheibe 12 in jeder anderen geeigneten Weise, z. B. manuell oder von Hand, bewegt werden kann, ohne vom Schutzumfang oder Erfindungsgedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
5 stellt ein Verfahren 110 zum Herstellen einer verbesserten Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit über das System 10 nach 1 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung dar. Wie gezeigt ist, umfasst das Verfahren 110 im Kasten 112 das Bereitstellen einer Fahrzeugbremsscheibe 12, die eine Basis (oder einen Scheibenabschnitt) 14 mit einer ersten Seite 16 und einer (nicht gezeigten) gegenüberliegenden zweiten Seite 18, die aus Eisen (Fe) besteht, umfasst. Ein Kern ist zur Verbindung mit einer (nicht gezeigten) Radnabe koaxial drehbar an der Basis 14 befestigt. Wie erörtert worden ist, stellt 3 eine Vergrößerung der Basis 14 in Mikrometern dar. Wie gezeigt ist, umfasst die Basis 14 eine Außenfläche 20 mit darin ausgebildeten offenen Poren 22. Da bekannt gewesen ist, dass Poren lokale Korrosionsanfangsstellen werden, schafft die Implementierung der Systeme und Verfahren hier Korrosionsschutz und -beständigkeit.
In 5 umfasst das Verfahren 110 im Kasten 114 ferner das Reinigen der Bremsscheibe 12, um eine Verunreinigung von ihr zu entfernen. Gemäß diesem Beispiel kann der Reinigungsschritt durch die Reinigungseinheit 24 (1) ausgeführt werden, die dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe 12 zu reinigen, um eine Verunreinigung darauf zu entfernen. Das heißt, die Bremsscheibe 12 wird gereinigt, so dass eine Verunreinigung (Öle, eine Ablagerung, ein Rückstand) auf ihr verhindert oder minimiert wird.
Gemäß einem Beispiel kann der Reinigungsschritt das Auftragen eines Lösungsmittels auf die Bremsscheibe 12 umfassen, um eine Verunreinigung von ihr zu entfernen. Es soll erkannt werden, dass irgendein geeignetes Lösungsmittel verwendet werden kann, um die Bremsscheibe 12 zu reinigen, wie z. B. ein Plasma oder irgendein in der Technik bekanntes Lösungsmittel, ohne vom Erfindungsgedanken oder Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Überdies umfasst der Reinigungsschritt das Trocknen der Bremsscheibe 12 nach dem Auftragen des Lösungsmittels auf diese. Es soll erkannt werden, dass irgendein geeignetes Trocknungsverfahren verwendet werden kann, ohne vom Erfindungsgedanken oder Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Überdies umfasst das Verfahren 110 im Kasten 116 das Erwärmen (über eine Dampfbehandlung) der Bremsscheibe 12 mit gasförmigem Dampf auf eine Temperatur zwischen 310°C und 540°C (600 Grad Fahrenheit (°F) und 1000°F) für eine Zeit zwischen 0,5 Stunden (h) und 3 h, um eine dampfbehandelte Schicht 32 auf der Außenfläche 20 und in den offenen Poren 22 zu bilden. Gemäß diesem Beispiel kann der Erwärmungsschritt durch den Dampfofen 30 (1) des Systems 10 ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Bremsscheibe 12 in dem Dampfofen 30 auf eine Temperatur zwischen 370°C (700 °F) und 480°C (900 °F) erwärmt werden. Stärker bevorzugt kann die Bremsscheibe 12 auf 430°C (800 °F) erwärmt werden. Überdies kann die Zeit, um die Bremsscheibe 12 im Dampfofen 30 zu erwärmen, zwischen 1 h und 2 h, bevorzugt 1,5 h betragen.
Wie oben erörtert worden ist, erzeugt die Dampfbehandlung der Bremsscheibe eine Eisenoxidschicht 32 auf ihrer Außenfläche 20. Die Dampfbehandlung versieht die Außenfläche 20 mit einer erhöhten Korrosionsbeständigkeit, einer erhöhten Härte, einer erhöhten Dichte und erhöhten magnetischen Eigenschaften. Zusätzlich kann die Dampfbehandlung außerdem verwendet werden, um die offenen Poren 22 der Außenfläche 20 zu verschließen und die Verschleißeigenschaft der Außenfläche 20 zu verbessern. Die Dampfbehandlung ist vorzugsweise ein Chargenprozess. Wenn Dampf in den Dampfofen 30 eingeleitet wird, reagiert der Wasserdampf mit dem Eisen der Außenfläche 20 und bildet die dampfbehandelte Schicht 32, die Eisenoxid oder Magnetit (Fe₃O₄) umfasst. Nach einer bestimmten Zeitdauer wird die Bremsscheibe 12 aus dem Dampfofen 30 entfernt, wobei ermöglicht wird, dass sie abkühlt, wie im Folgenden erörtert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann für die Effizienz und den Durchsatz ein bevorzugter Dampfbehandlungsprozess einen kontinuierlichen Banddampfbehandlungsofen mit einer Temperatur, die sich zwischen 310°C (600 °F) und 370°C (700 °F) erstreckt, verwenden. Der Durchsatz kann von der gewünschten Dicke der Eisenoxidschicht 32 abhängen und kann von einer Zeit von 0,5 h bis 3 h reichen. Es soll erkannt werden, dass andere Temperatur- und Zeitbereiche verwendet werden können, ohne vom Erfindungsgedanken oder Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Im Ergebnis wird die dampfbehandelte Schicht 32 auf der äußeren Oberfläche 20 gebildet, wobei sie Eisenoxid (Fe₃O₄) oder Magnetit umfasst. Für verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit weist die dampfbehandelte Schicht 32 bevorzugt eine Dicke zwischen 10 und 50 Mikrometern auf. Gemäß einem weiteren Beispiel liegt die Dicke der dampfbehandelten Schicht 32 zwischen 20 Mikrometern und 30 Mikrometern. Stärker bevorzugt beträgt die Dicke der dampfbehandelten Schicht 32 25 Mikrometer.
Wie gezeigt ist, wird die dampfbehandelte Schicht 32 auf der Außenfläche 20 und in den offenen Poren 22 gebildet, um Feuchtigkeit zu verhindern oder zu minimieren, die sich sonst darauf bilden würde. Folglich unterstützt es die dampfbehandelte Schicht 32, die Außenfläche 20 und die offenen Poren 22 zu versiegeln, was der Bremsscheibe verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit bereitstellt.
Weiterhin umfasst das Verfahren 110 im Kasten 118 das Kühlen der Bremsscheibe 12 auf Umgebungstemperatur, was die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe definiert. Bevorzugt wird der Kühlungsschritt durch die Kühleinheit 34 nach 1 ausgeführt. Es soll erkannt werden, dass die Kühleinheit 34 irgendeine bestimmte Einheit oder irgendein bestimmter Bereich sein kann, die bzw. der dafür ausgelegt ist, zu ermöglichen, dass die Bremsscheibe 12 auf Umgebungstemperatur abkühlt. Die Bremsscheibe 12 kann z. B. nach dem Erwärmen mit Dampf manuell oder robotisch in einem Kühlbehälter angeordnet werden. Nach dem Abkühlen kann die Bremsscheibe 12 zur Bearbeitung und/oder Prüfung in einen weiteren Bereich oder eine weitere Einheit bewegt werden.
Mit dem System 10 nach 1, das das Verfahren 110 nach 5 implementiert, wird eine verbesserte Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit geschaffen. Wie oben erörtert worden ist, umfasst die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe eine Bremsscheibe, die eine aus Eisen (Fe) bestehende Basis 14 umfasst. Die Basis 14 umfasst eine Außenfläche 20 mit darin ausgebildeten offenen Poren 22. Die Bremsscheibe weist eine dampfbehandelte Schicht 32 auf, die auf der Außenfläche 20 und in den offenen Poren 22 ausgebildet ist. Für verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit enthält die dampfbehandelte Schicht 32 Eisenoxid (Fe₃O₄) und weist eine Dicke zwischen 10 und 50 Mikrometern auf, um die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe zu definieren.
Bevorzugt liegt die Dicke der dampfbehandelten Schicht 32 zwischen 20 Mikrometern und 30 Mikrometern. Stärker bevorzugt beträgt die Dicke der dampfbehandelten Schicht 32 25 Mikrometer.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich beispielhafter Art, wobei Variationen, die nicht vom Hauptpunkt der vorliegenden Offenbarung abweichen, sich innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung befinden sollen. Derartige Variationen sind nicht als eine Abweichung vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.

Claims

System zum Herstellen einer verbesserten Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, wobei das System umfasst: eine Fahrzeugbremsscheibe, die eine aus Eisen (Fe) bestehende Basis umfasst, wobei die Basis eine Außenfläche mit darin ausgebildeten offenen Poren umfasst; eine Reinigungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe zu reinigen, um eine Verunreinigung darauf zu entfernen; einen Dampfofen, der dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe mit Dampf auf eine Temperatur zwischen 310°C (600 Grad Fahrenheit (°F)) und 540°C (1000°F) für eine Zeit zwischen 0,5 Stunden (h) und 3 h zu erwärmen, um eine dampfbehandelte Schicht zu definieren, die auf der Außenfläche und in den offenen Poren ausgebildet ist, wobei die dampfbehandelte Schicht für verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit Eisenoxid (Fe₃O₄) enthält und eine Dicke zwischen 10 und 50 Mikrometern aufweist; eine Kühleinheit, die dafür ausgelegt ist, die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe auf Umgebungstemperatur zu kühlen, was die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe definiert; einen Controller, der mit der Reinigungseinheit, dem Dampfofen und der Kühleinheit in Verbindung steht, wobei der Controller konfiguriert ist, die Reinigungseinheit, den Dampfofen und die Kühleinheit zu steuern; und eine Leistungsquelle, die konfiguriert ist, die Reinigungseinheit, den Dampfofen, die Kühleinheit und den Controller mit Leistung zu versorgen.
System nach Anspruch 1, wobei die Temperatur der Bremsscheibe zwischen 370°C und 480°C (700 °F und 900 °F) liegt.
System nach Anspruch 1, wobei die Temperatur der Bremsscheibe 430°C (800 °F) beträgt.
System nach Anspruch 1, wobei die Zeit, um die Bremsscheibe zu erwärmen, zwischen 1 h und 2 h liegt.
System nach Anspruch 1, wobei die Zeit, um die Bremsscheibe zu erwärmen, 1,5 h beträgt.
System nach Anspruch 1, wobei die Dicke der dampfbehandelten Schicht zwischen 20 Mikrometern und 30 Mikrometern liegt.
System nach Anspruch 1, wobei die Dicke der dampfbehandelten Schicht 25 Mikrometer beträgt.
System nach Anspruch 1, wobei die Reinigungseinheit dafür ausgelegt ist, ein Lösungsmittel auf die Bremsscheibe aufzutragen, um eine Verunreinigung von ihr zu entfernen, und wobei sie dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe nach dem Auftragen des Lösungsmittels auf sie zu trocknen.
System nach Anspruch 1, das ferner eine Robotereinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, die Bremsscheibe entweder zur Reinigungseinheit, zum Dampfofen oder zur Kühleinheit zu bewegen.
Verbesserte Fahrzeugbremsscheibe mit verbesserter Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, wobei die Scheibe umfasst: eine Bremsscheibe, die eine aus Eisen (Fe) bestehende Basis umfasst, wobei die Basis eine Außenfläche mit darin ausgebildeten offenen Poren umfasst, wobei die Scheibe eine auf der Außenfläche und in den offenen Poren ausgebildete dampfbehandelte Schicht aufweist, wobei die dampfbehandelte Schicht für verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit Eisenoxid (Fe₃O₄) enthält und eine Dicke zwischen 10 und 50 Mikrometern aufweist, um die verbesserte Fahrzeugbremsscheibe zu definieren.