KR101180004B1 - 탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명인 탄소-세라믹 브레이크 디스크는, 중심부를 관통하는 축공과, 상면에 구비된 제1장착홈과, 하면에 구비된 제2장착홈을 구비한 몸체; 상기 제1장착홈에 결합된 제1햇파트결합링; 및 상기 제2장착홈에 결합된 제2햇파트결합링;을 포함하며, 상기 제1장착홈과 제2장착홈은, 상기 축공과 동일한 중심선을 가지며 상기 축공보다 큰 직경을 가지며 설정된 깊이를 가진다.
본 발명을 사용하면, 햇파트가, 열.기계적 충격, 열응력에 뛰어난 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링에 직접 결합되므로, 열.기계적충격, 열응력에 의한 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 손상이 방지된다.

Description

탄소-세라믹 브레이크 디스크 및 이를 제조하는 방법 {CARBON-CERAMIC BRAKE DISC AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 탄소-세라믹 브레이크 디스크에 관한 것이다.
자동차 브레이크는 드럼식 브레이크와 디스크식 브레이크로 구분된다.
디스크식 브레이크는 디스크와 패드로 구성된다.
디스크식 브레이크는 디스크의 표면과 패드의 마찰로 발생 되는 마찰력으로 디스크의 회전을 늦추거나 멈추게 함으로써, 자동차의 속도를 감속하거나 자동차를 정지시킨다.
최근 고속도로가 많이 건설되어, 고속 주행할 기회가 많아지고 있다. 또한, 운전자의 편의와 안전을 위하여 추가적으로 설치되는 차량부품들이 차량의 무게를 증가시키는 요인이 되고 있다.
고속으로 달리는 차체가 무거운 자동차를 정지시키기 위해서는, 제동력이 뛰어난 디스크와 패드가 필요하다.
디스크와 패드가 뛰어난 제동력을 발생시키기 위해서는, 내열충격성, 내식성, 내마모성이 뛰어나고, 고강도이며, 높은 마찰계수를 가진 소재로 제조되어야 한다.
상기와 같은 특성을 가진 소재가, 기지(matrix)가 세라믹이고 탄소섬유로 강화된 탄소섬유 강화 세라믹 복합체이다.
이하, 탄소섬유 강화 세라믹 복합체로 만들어진 브레이크 디스크를 탄소-세라믹 브레이크 디스크라 칭한다.
또한, 햇파트(hat part)가 탄소-세라믹 브레이크 디스크에 결합부재로 결합된 조립체를 탄소-세라믹 브레이크 디스크 조립체라 칭한다. 여기서, 햇파트는 금속부재로 만들어지며, 바퀴가 햇파트에 결합부재로 결합된다.
한편, 탄소-세라믹 브레이크 디스크와 패드의 마찰 시에는 강한 제동토크와 마찰열이 발생한다. 발생된 제동토크는, 탄소-세라믹 브레이크 디스크에 기계적 충격을 준다. 발생된 마찰열은, 탄소-세라믹 브레이크 디스크에 열적 충격을 준다.
특히, 제동력을 발생시키기 위하여 탄소-세라믹 브레이크 디스크와 패드를 서로 접촉시킬 때, 햇파트가 결합되는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 부분에 열.기계적 충격이 크게 가해진다. 왜냐하면, 햇파트가 결합되는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 부분에서 가장 큰 마찰열과 제동토크가 발생되기 때문이다.
또한, 햇파트가 결합되는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 부분에는, 열응력이 크게 발생한다. 왜냐하면, 탄소-세라믹 브레이크 디스크와 햇파트가 서로 다른 재질로 만들어져 열팽창 계수의 차이가 있기 때문이다.
이와 같이, 종래의 탄소-세라믹 브레이크 디스크는, 햇파트가 결합되는 탄소-세라믹 브레이크 디스크 부분이, 열.기계적 충격, 열응력에 특히 취약하다.
본 발명의 목적은, 햇파트가 결합되는 부분이 열.기계적 충격, 열응력에 강한, 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 햇파트가 결합되는 부분이 열.기계적 충격, 열응력에 강한, 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제조하는 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 탄소-세라믹 브레이크 디스크는, 중심부를 관통하는 축공과, 상면에 구비된 제1장착홈과, 하면에 구비된 제2장착홈을 구비한 몸체; 상기 제1장착홈에 결합된 제1햇파트결합링; 및 상기 제2장착홈에 결합된 제2햇파트결합링;을 포함하며, 상기 제1장착홈과 제2장착홈은, 상기 축공과 동일한 중심선을 가지며 상기 축공보다 큰 직경을 가지며 설정된 깊이를 가진다.
또한, 상기 목적은, 탄소섬유와 페놀수지가 혼합된 혼합물을 가열 및 가압하여 성형체를 제조하고, 탄소섬유들을 X,Y축 방향으로 배열하여 직조한 탄소섬유직물을 Z축 방향으로 여러 개 겹친 후 니들펀칭하고, 니들펀칭된 탄소섬유직물들 위에 상기 탄소섬유직물을 Z축방향으로 여러개 겹친 후 니들펀칭하는 것을 반복하여 설정두께를 가진 탄소섬유프리폼를 제조하는 제1단계; 상기 성형체를 가열하여 탄화시키고, 탄화수소가스를 열분해시켜 생성된 PyC(Pylolytic carbon)를 상기 탄소섬유프리폼에 증착시키는 제2단계; 상기 탄화된 성형체를 기계가공하여 몸체를 제조하고, 상기 PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 기계가공하여 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 각각 제조하는 제3단계; 상기 몸체의 상면에 제1장착홈을 형성한 후 상기 제1장착홈에 상기 제1햇파트결합링을 결합시키고, 상기 몸체의 하면에 제2장착홈을 형성한 후 상기 제2장착홈에 상기 제2햇파트결합링을 결합시키는 제4단계; 상기 서로 결합된 몸체, 제1햇파트결합링, 제2햇파트결합링에 규소를 녹여 침투시키는 제5단계; 및 상기 규소가 침투된, 서로 결합된 몸체와 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 연마하는 제6단계;를 포함하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제조하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명인 탄소-세라믹 브레이크 디스크는, SiC 45~75 wt% 의 성분을 가지며, 1~9 ㎜ 길이의 탄소섬유들이 균일하게 분포된 몸체를 구비한다. 이러한 몸체는, 내산화 특성, 열전도도 특성, 내마모성 특성, 제동특성이 뛰어나다.
또한, 본 발명인 탄소-세라믹 브레이크 디스크는, C 50~60 wt%의 성분을 가지며, 규소가 침투되지 않은 10~90 ㎜ 길이를 가지고 X,Y,Z 축 방향으로 배열된 탄소섬유들이 구비된 제1햇파트결합링 및 제2햇파트결합링을 구비한다. 이러한 제1햇파트결합링 및 제2햇파트결합링은, 열.기계적 충격, 열응력에 뛰어나다.
또한, 햇파트가, 열.기계적 충격, 열응력에 뛰어난 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링에 직접 결합되므로, 열.기계적충격, 열응력에 의한 탄소-세라믹 브레이크 디스크의 손상이 방지된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면 Ⅱ-Ⅱ를 나타낸 도면이다.
도 3은, 도 1의 몸체로부터 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면 Ⅳ-Ⅳ을 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 단면 Ⅱ-Ⅱ를 나타낸 도면이다. 도 3은, 도 1의 몸체로부터 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 분리하여 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 3의 단면 Ⅳ-Ⅳ을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크(10)는, 몸체(100), 제1햇파트결합링(110), 제2햇파트결합링(120)으로 구성된다.
상기 몸체(100)는, SiC 45~75 wt%의 성분을 가지며, 1~9 ㎜ 길이의 탄소섬유들이 균일하게 분포된다. 이로 인해, 몸체(100)는, 내산화 특성, 열전도도 특성,고 내마모성 특성, 제동특성이 뛰어나다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이,
상기 몸체(100)는 중심부에는 상면으로부터 하면까지 관통하는 축공(100a)이 구비된다. 축공(100a)은, 직경 D2를 가진다.
상기 몸체(100)의 상면에는 제1장착홈(101)이 구비된다. 상기 몸체(100)의 하면에는 제2장착홈(102)이 구비된다.
상기 제1장착홈(101)과 제2장착홈(102)은, 축공(100a)과 동일한 중심선을 가진다.
상기 제1장착홈(101)과 제2장착홈(102)은, 설정된 깊이 H1를 가진다.
상기 제1장착홈(101)과 제2장착홈(102)은, 축공(101a)보다 큰 직경 D1을 가진다.
상기 제1햇파트결합링(110) 및 제2햇파트결합링(120)은, C 50~60 wt%의 성분을 가지며, 규소가 침투되지 않은 개당 10~90 ㎜ 길이를 가지며 X,Y,Z축 방향으로 배열된 탄소섬유들을 구비한다. 이로 인해, 제1햇파트결합링(110) 및 제2햇파트결합링(120)은, 열.기계적 충격, 열응력에 뛰어나다.
상기 제1햇파트결합링(110)은, 제1장착홈(101)에 결합된다.
상기 제1햇파트결합링(110)은, 축공(100a)의 직경(D2)과 동일한 내경 D2를 가진다. 상기 제1햇파트결합링(110)을 제1장착홈(101)에 쉽게 결합시키기 위해, 제1햇파트결합링(110)의 외경에 슬라이딩 공차를 준다. 이로 인해, 상기 제1햇파트결합링(110)은, 제1장착홈(101)의 직경(D1)과 슬라이딩 공차내에서 동일한 외경 D1를 가진다. 물론, 제1장착홈(101)의 직경(D1)에 슬라이딩 공차를 줄 수도 있을 것이다. 상기 제1햇파트결합링(110)은, 제1장착홈(101)의 깊이(H1)와 동일한 두께 H1를 가진다. 따라서, 제1햇파트결합링(110)이 제1장착홈(101)에 삽입되면, 제1햇파트결합링(110)의 상면과 몸체(100)의 상면은 동일평면상에 위치한다.
상기 제2햇파트결합링(120)은, 제2장착홈(102)에 결합된다.
상기 제2햇파트결합링(120)은, 축공(100a)의 직경(D2)과 동일한 내경 D2를 가진다. 상기 제2햇파트결합링(120)을 제2장착홈(102)에 쉽게 결합시키기 위해, 제2햇파트결합링(120)의 외경에 슬라이딩 공차를 준다. 이로 인해, 상기 제2햇파트결합링(120)은, 제2장착홈(102)의 직경(D1)과 슬라이딩 공차내에서 동일한 외경 D1를 가진다. 물론, 제2장착홈(102)의 직경(D1)에 슬라이딩 공차를 줄 수도 있을 것이다. 상기 제2햇파트결합링(120)은, 제2장착홈(102)의 깊이(H1)와 동일한 두께 H1를 가진다. 따라서, 제2햇파트결합링(120)이 제2장착홈(102)에 삽입되면, 제2햇파트결합링(120)의 상면과 몸체(100)의 하면은 동일평면상에 위치한다.
상기 제1장착홈(101)에 제1햇파트결합링(110)을 삽입시키고, 제2장착홈(102)에 제2햇파트결합링(120)을 삽입시킬 때, 도 2에 도시된 바와 같이 제1햇파트결합링(110)의 중심선과, 제2햇파트결합링(120)의 중심선과, 축공(100a)의 중심선을 일치시킨다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 제1구멍(111)들이 제1햇파트결합링(110)을 관통한다. 복수개의 제2구멍(121)들이 제2햇파트결합링(120)을 관통한다. 복수개의 제3구멍(103)들이 제1장착홈(101)과 제2장착홈(102)을 관통한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1구멍(111)들과 제2구멍(121)들과 제3구멍(103)들이 서로 대응되도록, 제1구멍(111)들과 제2구멍(121)들과 제3구멍(103)들은 동일원상에 동일한 간격(P)으로 각각 위치된다.
상술한 구조를 가진 탄소-세라믹 브레이크 디스크(10)와 햇파트를 결합시키는 방법은 다음과 같다.
햇파트(미도시)의 가장자리에는, 복수개의 제4구멍(미도시)들이 관통되어 있다. 복수개의 제4구멍(미도시)들은, 제1구멍(111)들과 제2구멍(121)들과 제3구멍(103)들과 대응되도록 동일원상에 동일한 간격(P)으로 위치된다.
탄소-세라믹 브레이크 디스크(10) 상면에 햇파트를 올려놓고, 제1햇파트결합링(110)의 제1구멍(111)들과, 햇파트의 제4구멍들을 마주 보게 한다. 이때, 햇파트의 중심선을 축공(100a)의 중심선과 일치시킨다.
결합부재로 탄소-세라믹 브레이크 디스크(10)와 햇파트를 결합시킨다. 여기서, 결합부재는, 볼트와 너트로 구성된다. 물론, 결합부재는, 리벳등 다양할 수 있다.
볼트를 제2구멍(121), 제3구멍(103), 제1구멍(111), 제4구멍(미도시)으로 차례로 통과시킨다. 제4구멍(미도시)으로부터 돌출된 볼트의 끝부분에 너트를 결합한다. 그러면, 햇파트가 열.기계적 충격, 열응력에 강한 제1햇파트결합링(110) 및 제2햇파트결합링(120)에 직접 결합된다.
이하, 상술한 구조를 가진 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제조하는 방법을 설명한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제조하는 방법은, 탄소섬유와 페놀수지가 혼합된 혼합물을 가열 및 가압하여 성형체를 제조하고, 탄소섬유들을 X,Y축 방향으로 배열하여 직조한 탄소섬유직물을 Z축 방향으로 여러 개 겹친 후 니들펀칭하고, 니들펀칭된 탄소섬유직물들 위에 상기 탄소섬유직물을 Z축방향으로 여러개 겹친 후 니들펀칭하는 것을 반복하여 설정두께를 가진 탄소섬유프리폼를 제조하는 제1단계(S101);
상기 성형체를 가열하여 탄화시키고, 탄화수소가스를 열분해시켜 생성된 PyC를 상기 탄소섬유프리폼에 증착시키는 제2단계(S102);
상기 탄화된 성형체를 기계가공하여 몸체(100)를 제조하고, 상기 PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 기계가공하여 제1햇파트결합링(110)과 제2햇파트결합링(120)을 각각 제조하는 제3단계S103); 상기 제1장착홈에 상기 제1햇파트결합링(110)을 결합시키고, 상기 제2장착홈에 상기 제2햇파트결합링(120)을 결합시키는 제4단계(S104);
상기 서로 결합된 몸체(100)와 제1햇파트결합링(110)과 제2햇파트결합링(120)에 규소를 녹여 침투시키는 제5단계(S105); 및 상기 규소가 침투된, 서로 결합된 몸체(100)와 제1햇파트결합링(110)와 제2햇파트결합링(120)을 연마하는 제6단계(S106);를 포함한다.
이하, 제1단계(S101)를 설명한다.
성형체와 탄소섬유프리폼을 각각 제조한다.
제1단계(S101)에서, 성형체와 탄소섬유프리폼을 제조하는 순서는 중요하지 않다. 즉, 성형체를 먼저 제조하고, 탄소섬유프리폼을 나중에 제조할 수 있다. 또는, 탄소섬유프리폼을 먼저 제조하고, 성형체를 나중에 제조할 수 있다. 또는, 성형체와 탄소섬유프리폼을 제조하는 것을 동시에 할 수도 있다.
성형체는 다음과 같은 순서로 제조된다.
50 vol%인 탄소섬유, 20 wt%인 페놀 수지를 혼합하여 혼합물을 제조한다. 상기 탄소섬유의 직경은 6~8 ㎛이다. 상기 탄소섬유의 길이는 1~9 mm이다.
성형틀에 혼합물을 넣는다. 성형틀은 원통형이다. 성형틀의 내경은 몸체(100)의 직경(D0, 도 2참조)과 동일하다.
히터(미도시)가 설치된 프레스(미도시)로 혼합물을 가압한다. 가압하는 압력은 4MPa이다.
프레스에 설치된 히터로 혼합물을 가열한다. 가열하는 온도는 120 ℃이다.
성형체에는 개개의 길이가 1~9 mm인 탄소섬유들이 균일하게 분포된다.
후술할 제3단계(103)에서 성형체로 몸체(100)를 제조한다.
탄소섬유프리폼은 다음과 같은 순서로 제조된다.
개개의 길이가 10~90 ㎜인 탄소섬유들을 X,Y축 방향으로 배열하여 탄소섬유 직물을 제조한다.
탄소섬유 직물 2~3 개를 겹친 후, Z축 방향으로 니들펀칭(needle punching)한다.
Z축 방향으로 니들펀칭하면, X,Y축 방향으로 배열된 탄소섬유들이 Z축 방향으로 서로 얽히게 된다.
이로 인해, 탄소섬유들이 X,Y,Z축 방향으로 배열된다.
니들펀칭된 탄소섬유 직물의 두께가 설정두께를 가질 때까지, 탄소섬유가 Z축 방향으로 서로 얽혀진 탄소섬유 직물들 위에, 탄소섬유 직물 2~3 개를 겹친 후, Z축 방향으로 니들펀칭(needle punching)하는 것을 반복한다.
상기 설정두께는, 몸체(100)의 두께(H0, 도 2참조)에 의해 결정된다.
후술할 제3단계(103)에서 탄소섬유프리폼으로 제1햇파트결합링(110)과 제2햇파트결합링(120)을 각각 제조한다.
이하, 제2단계(S102)를 설명한다.
제2단계(S102)에서, 성형체를 가열하여 탄화시키고, 탄화수소가스를 열분해시켜 생성된 PyC(Pylolytic carbon)를 상기 탄소섬유프리폼에 증착시키는 순서는 중요하지 않다. 즉, 먼저 성형체를 가열하여 탄화시키고, 나중에 탄화수소가스를 열분해시켜 생성된 PyC(Pylolytic carbon)를 상기 탄소섬유프리폼에 증착시킬 수 있다. 또는, 먼저 탄화수소가스를 열분해시켜 생성된 PyC(Pylolytic carbon)를 상기 탄소섬유프리폼에 증착시키고, 나중에 성형체를 가열하여 탄화시킬 수 있다. 또는, 성형체를 가열하여 탄화시키고, 탄화수소가스를 열분해시켜 생성된 PyC(Pylolytic carbon)를 상기 탄소섬유프리폼에 증착시키는 것을 동시에 할 수도 있다.
제1단계(S101)에서 제조된 성형체를 로(furnace)에 넣는다.
제1단계(S101)에서 제조된 성형체에는, 고분자 상태로 경화된 페놀수지가 탄소섬유 주위에 분포되어 있다. 불활성가스 분위기 또는 진공 분위기에서, 성형체를 900 ℃ 이상의 온도로 가열한다. 페놀수지는 600 ℃ 이상에서 열분해 된다. 페놀수지가 열분해되면, 탄소성분이 생성되고 탄소섬유가 남는다. 그리고, 불순물은 연소된다. 페놀수지가 열분해된 후에는 잔류 탄소량이 45 wt% 이상인 것이 바람직하다. 탄화된 성형체는, 1.0~1.5 g/㎤ 의 밀도를 가지고, 5~30 vol%의 기공율을 가진다.
제1단계(S101)에서 제조된 탄소섬유프리폼을 로(furnace)에 넣는다.
탄화수소가스를 로의 내부로 주입하여, 900 ℃ 이상의 온도로 탄화수소 가스를 가열한다. 이때 탄화수소가스는 열분해되어 PyC가 된다. PyC는 탄소섬유프리폼의 탄소섬유 주위에 증착된다.
PyC는 균일한 두께로 탄소섬유를 완전하게 감싸게 된다. 이로 인해 규소를 녹여 침투시키는 제5단계(S105)에서 탄소섬유는 규소에 의해 전혀 침투당하지 않고, 인장강도가 높은 탄소섬유 본질적인 특성을 그대로 유지한다. 이로 인해, 탄소섬유프리폼이 기계가공되어 제조되는 제1햇파트결합링(110)과 제2햇파트결합링(120)은, 파괴인성(fracture toughness)이 뛰어나고 열충격에도 뛰어나다.
PyC가 증착된 후 탄소섬유프리폼은, 1.0~1.5 g/㎤ 의 밀도를 가지고, 5~30 vol% 의 기공율을 가진다.
이하, 제3단계(S103)를 설명한다.
제3단계(S103)에서, 상기 탄화된 성형체를 기계가공하여 몸체를 제조하고, 상기 PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 기계가공하여 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 각각 제조하는 순서는 중요하지 않다. 즉, 먼저 상기 탄화된 성형체를 기계가공하여 몸체를 제조하고, 나중에 상기 PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 기계가공하여 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 각각 제조할 수 있다. 또는, 먼저 상기 PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 기계가공하여 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 각각 제조하고, 나중에 상기 탄화된 성형체를 기계가공하여 몸체를 제조할 수 있다. 또는, 상기 탄화된 성형체를 기계가공하여 몸체를 제조하고, 상기 PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 기계가공하여 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 각각 제조하는 것을 동시에 할 수도 있다.
도 1에 도시된 몸체(100)를 제조하기 위해서, 상기 탄화된 성형체의 중심부에 상면으로부터 하면까지 관통하는 축공(100a)을 형성한다. 그리고, 상기 탄화된 성형체의 상면과 하면에, 축공(100a)과 동일한 중심선을 가지며, 축공(100a)보다 큰 직경(D1)을 가지며 설정된 깊이(H1)를 가진 제1장착홈(101)과 제2장착홈(102)을 각각 형성한다. 그리고, 상기 제1장착홈(101), 제2장착홈(102)을 관통하는 제3구멍(103)을 뚫는다.
도 1에 도시된 제1햇파트결합링(110)을 제조하기 위해서, PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 링형으로 자르고, 복수개의 제1구멍(111)들을 동일원상에 동일한 간격(P)으로 뚫는다. 제1햇파트결합링(110)의 외경(D1)에 슬라이딩 공차가 주어지게 PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 링형으로 자른다.
도 1에 도시된 제2햇파트결합링(120)을 제조하기 위해서, PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 링형으로 자르고, 복수개의 제2구멍(121)들을 동일원상에 동일한 간격(P)으로 뚫는다. 제2햇파트결합링(120)의 외경(D1)에 슬라이딩 공차가 주어지게 PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 링형으로 자른다.
제1햇파트결합링(110)과 제2햇파트결합링(120)과 몸체(100)가 각각 제조되므로, 제1햇파트결합링(110)의 외경(D1)과 제2햇파트결합링(120)의 외경(D1)과 제1장착홈의 직경(D1)과 제2장착홈의 직경(D1)의 공차를 관리하기 쉽다.
이로 인해, 제1장착홈(101)에 상기 제1햇파트결합링(110)을 결합시키고, 제2장착홈(102)에 제2햇파트결합링(120)을 결합시킬 때, 제1햇파트결합링(110)의 중심선과, 제2햇파트결합링(120)의 중심선과, 축공(100a)의 중심선을 쉽게 일치시킬 수 있다.
만약, 제1햇파트결합링(110)의 중심선과, 제2햇파트결합링(120)의 중심선과, 축공(100a)의 중심선이 일치되지 않으면, 햇파트가 탄소-세라믹 브레이크 디스크(10)에 결합된 후, 햇파트의 중심선이 축공(100a)의 중심선에 대하여 일치되지 않게 된다. 이로 인해, 햇파트에 결합되는 바퀴의 중심선이 편심된다. 따라서, 제1햇파트결합링(110)의 중심선과, 제2햇파트결합링(120)의 중심선과, 축공(100a)의 중심선은 반드시 일치되어야 한다.
이하, 제4단계(S104)를 설명한다.
작업자는, 제1장착홈(101)위에 제1햇파트결합링(110)을 올려놓고 눌러서, 제1장착홈(101)에 제1햇파트결합링(110)을 결합시킨다. 제1햇파트결합링(110)의 외경(D1)에 슬라이딩 공차를 주므로, 제1장착홈(101)에 제1햇파트결합링(110)을 쉽게 결합시킬 수 있다.
작업자는, 제2장착홈(102)위에 제2햇파트결합링(120)을 올려놓고 눌러서, 제2장착홈(102)에 제2햇파트결합링(120)을 결합시킨다. 제2햇파트결합링(120)의 외경(D1)에 슬라이딩 공차를 주므로, 제2장착홈(102)에 제2햇파트결합링(120)을 쉽게 결합될 수 있다.
이하, 제5단계(S105)를 자세히 설명한다.
규소분말을 로에 넣는다.
서로 결합된 몸체(100)와 제1햇파트결합링(110)과 제2햇파트결합링(120)을, 규소분말 위에 올려놓는다.
불활성가스 분위기 또는 진공 분위기에서, 규소의 녹는 점인 1410℃ 이상으로 규소를 가열한다.
규소가 녹아서, 서로 결합된 몸체(100)와 제1햇파트결합링(110)과 제2햇파트결합링(120)에 존재하는 5~30 vol%의 기공으로 침투한다.
제1햇파트결합링(110), 제2햇파트결합링(120)에 침투된 규소는, 제1햇파트결합링(110)과 제2햇파트결합링(120)에 포함된 PyC성분과 화학반응하여 SiC가 된다.
화학반응 후, 제1햇파트결합링(110)와 제2햇파트결합링(120)에는, C 성분이 50~65 wt% 범위로 존재한다. 또한, PyC성분으로 인해, 제1햇파트결합링(110)와 제2햇파트결합링(120)에는 규소가 침투되지 못한 10~90 mm 길이를 가진 탄소섬유들이 X,Y,Z축 방향으로 배열된다.
몸체(100)에 침투된 규소는, 몸체(100)에 포함된 C성분과 화학반응하여 SiC가 된다. 화학반응 후, 몸체(100)에는 SiC 성분이 45~75 wt% 로 존재한다.
이하, 제6단계(S106)를 자세히 설명한다.
규소가 침투된, 서로 결합된 몸체(100)와 제1햇파트결합링(110)와 제2햇파트결합링(120)을 연마기(grinder)로 연마한다.
10: 탄소-세라믹 브레이크 디스크 100: 몸체
100a: 축공 101: 제1장착홈
102: 제2장착홈 103: 제3구멍
110: 제1햇파트결합링 111: 제1구멍
120: 제2햇파트결합링 121: 제2구멍

Claims (9)

  1. 중심부를 관통하는 축공과, 상면에 구비된 제1장착홈과, 하면에 구비된 제2장착홈을 구비한 몸체;
    상기 제1장착홈에 결합된 제1햇파트결합링; 및
    상기 제2장착홈에 결합된 제2햇파트결합링;을 포함하며,
    상기 제1장착홈과 제2장착홈은, 상기 축공과 동일한 중심선을 가지며 상기 축공보다 큰 직경을 가지며 설정된 깊이를 가지며,
    상기 몸체는, SiC 45~75 wt% 의 성분을 가지며, 1~9 mm 길이의 탄소섬유들이 균일하게 분포되며,
    상기 제1햇파트결합링과 상기 제2햇파트결합링은, C 50~60 wt%의 성분을 가지며, 규소가 침투되지 않은 10~90 ㎜ 길이를 가지고 X,Y,Z축 방향으로 배열된 탄소섬유들이 구비된 탄소-세라믹 브레이크 디스크.
  2. 삭제
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  7. 탄소섬유와 페놀수지가 혼합된 혼합물을 가열 및 가압하여 성형체를 제조하고, 탄소섬유들을 X,Y축 방향으로 배열하여 직조한 탄소섬유직물을 Z축 방향으로 여러 개 겹친 후 니들펀칭하고, 니들펀칭된 탄소섬유직물들 위에 상기 탄소섬유직물을 Z축방향으로 여러개 겹친 후 니들펀칭하는 것을 반복하여 설정두께를 가진 탄소섬유프리폼를 제조하는 제1단계;
    상기 성형체를 가열하여 탄화시키고, 탄화수소가스를 열분해시켜 생성된 PyC(Pylolytic carbon)를 상기 탄소섬유프리폼에 증착시키는 제2단계;
    상기 탄화된 성형체를 기계가공하여 몸체를 제조하고, 상기 PyC가 증착된 탄소섬유프리폼을 기계가공하여 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 각각 제조하는 제3단계;
    상기 몸체의 상면에 제1장착홈을 형성한 후 상기 제1장착홈에 상기 제1햇파트결합링을 결합시키고, 상기 몸체의 하면에 제2장착홈을 형성한 후 상기 제2장착홈에 상기 제2햇파트결합링을 결합시키는 제4단계;
    상기 서로 결합된 몸체와 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링에 규소를 녹여 침투시키는 제5단계; 및
    상기 규소가 침투된, 서로 결합된 몸체와 제1햇파트결합링과 제2햇파트결합링을 연마하는 제6단계;를 포함하는 탄소-세라믹 브레이크 디스크를 제조하는 방법.
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