阅读说明：本技术 轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺 (Lightweight brake disc and brake disc manufacturing process ) 是由 范桂山 徐连弟 王昭 张立远 王建东 尤伟华 张国伟 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺,属于汽车配件技术领域,轻量化刹车盘包括刹车锅、下盘体、上盘体以及第一筋条,所述下盘体套设于所述刹车锅底部外周,且与所述刹车锅一体成型；所述上盘体套设于所述刹车锅中部,所述上盘体位于所述下盘体上部,且与所述刹车锅外壁间隔设置；所述第一筋条设有多个,多个所述第一筋条环绕所述刹车锅中轴线呈放射状间隔设置,所述第一筋条设于所述上盘体与所述下盘体之间,且与所述上盘体和所述下盘体一体成型,相邻所述第一筋条之间形成第一风洞；所述刹车锅、所述上盘体、所述下盘体和所述第一筋条均为铝合金构件。本发明提供的轻量化刹车盘重量较轻,可以有效的散发制动时产生的热量。(The invention provides a lightweight brake disc and a brake disc manufacturing process, and belongs to the technical field of automobile accessories, the lightweight brake disc comprises a brake pot, a lower disc body, an upper disc body and first ribs, wherein the lower disc body is sleeved on the periphery of the bottom of the brake pot and is integrally formed with the brake pot; the upper disc body is sleeved in the middle of the brake pot, is positioned at the upper part of the lower disc body and is arranged at intervals with the outer wall of the brake pot; the first ribs are arranged around the central axis of the brake pot at intervals in a radial shape, the first ribs are arranged between the upper disc body and the lower disc body and are integrally formed with the upper disc body and the lower disc body, and a first wind tunnel is formed between every two adjacent first ribs; the brake pot, the upper disc body, the lower disc body and the first ribs are all aluminum alloy components. The lightweight brake disc provided by the invention is light in weight and can effectively dissipate heat generated during braking.)

轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺

技术领域

本发明属于汽车配件技术领域，更具体地说，是涉及一种轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺。

背景技术

当前汽车制动盘多采用铸铁材质，以灰铸铁HT250为代表通过铸造工艺进行生产。由于受材质和铸造工艺的局限，铸铁制动盘制动鼓重量较重，而且位于簧下，增大了汽车油耗，影响加速性能。且铸铁材质导热系数较低，只有约58 W/(m·k)，在高速制动或连续制动中，短时间摩擦产生大量热，较低的热导率导致热量无法及时散热，会引发制动盘热衰退，影响刹车效果及使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻量化刹车盘及刹车盘制造工艺，旨在解决现有刹车盘重量较重，散热不理想的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种轻量化刹车盘，包括：

刹车锅；

下盘体，套设于所述刹车锅底部外周，且与所述刹车锅一体成型；；

上盘体，套设于所述刹车锅中部，所述上盘体位于所述下盘体上部，且与所述刹车锅外壁间隔设置；以及

第一筋条，设有多个，多个所述第一筋条环绕所述刹车锅中轴线呈放射状间隔设置，所述第一筋条设于所述上盘体和所述下盘体之间，且与所述上盘体和所述下盘体一体成型，相邻所述第一筋条之间形成第一风洞；

所述刹车锅、所述上盘体、所述下盘体和所述第一筋条均为铝合金构件。

作为本申请另一实施例，所述第一风洞的内外两端均与外界连通。

作为本申请另一实施例，所述第一风洞的外端与外界连通，所述第一筋条的内端延伸至所述刹车锅的侧壁。

作为本申请另一实施例，所述轻量化刹车盘还包括多个第二筋条，多个所述第二筋条设于所述第一风洞中，且与所述第一筋条间隔设置，所述第二筋条与所述上盘体和所述下盘体一体成型，所述第二筋条的厚度小于所述第一筋条的厚度，所述第二筋条将所述第一风洞分割成两个第二风洞。

作为本申请另一实施例，所述第二筋条与相邻两个所述第一筋条的间距不相等，相邻所述第二风洞的宽度不相等。

作为本申请另一实施例，所述第二风洞的内外两端均与外界连通。

作为本申请另一实施例，所述第二风洞的外端与外界连通，所述第二筋条的内端延伸至所述刹车锅的侧壁。

作为本申请另一实施例，所述上盘体的上方还固设有耐磨片。

作为本申请另一实施例，所述轻量化刹车盘上设有安装孔，所述安装孔依次贯穿所述上盘体、所述第一筋条以及所述下盘体，所述耐磨片上设有与所述安装孔对应的通孔，所述通孔与所述安装孔通过铆钉铆接。

本发明提供的轻量化刹车盘的有益效果在于：与现有技术相比，本发明轻量化刹车盘在使用的时候，刹车锅与轮毂连接进行使用，在汽车行驶的过程中，跟随轮毂的旋转而旋转，汽车需要刹车时，通过制动盘在刹车盘上制动，并与上盘体之间产生摩擦阻力控制汽车减速。本发明轻量化刹车盘通过铝合金的材质制成，在汽车刹车时，制动盘制动由于上盘体之间摩擦产生热量，上盘体的热量传递到整个刹车盘，铝合金材质散热效率极高，因此可以实现对刹车盘的降温，而且刹车盘在旋转的过程中，第一风洞中不断有空气流通，也可以达到散热的效果，防止刹车盘热量过高造成制动盘热衰退，防止刹车失灵，保障了驾驶人员的安全；且铝合金材质较轻，降低了制动盘的负荷，减少了汽车的油耗，提高加速性能。

本发明还提供了一种刹车盘制造工艺，用于制造上述轻量化刹车盘，包括如下步骤：

熔化铝锭，并在熔融态液体加入陶瓷粉混合均匀形成浇铸液；

将所述浇铸液浇铸到铸造空腔内，冷却后形成毛坯；以及

将所述毛坯进行后续处理后得到所述轻量化刹车盘。

本发明提供的刹车盘制造工艺的有益效果在于：与现有技术相比，本发明刹车盘制造工艺先将铝锭熔化，铝锭熔化的过程中加入陶瓷粉混合均匀后浇铸到铸造空腔内，待冷却后形成毛坯然后进行后续处理后得到刹车盘。本发明刹车盘制造工艺采用铝作为刹车盘的主要材质，采用陶瓷粉作为辅助材质，铝本身具有散热效率高、质量轻的优点，因此制成的刹车盘可以极大的降低重量，并且有效的散发制动时产生的热量；材料中添加陶瓷粉可以减小刹车盘外表面的摩擦系数，减少摩擦产生的热量，保护刹车盘的制动效果以及使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的轻量化刹车盘的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的轻量化刹车盘的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的轻量化刹车盘的主视结构示意图；

图4为沿图3中A-A线的剖视结构图；

图5为本发明实施例一提供的轻量化刹车盘的立体结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的轻量化刹车盘的立体结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的轻量化刹车盘的主视结构示意图；

图8为沿图7中B-B线的剖视结构图；

图9为本发明实施例二提供的轻量化刹车盘的立体结构示意图；

图10为本发明实施例三提供的轻量化刹车盘的剖视结构示意图。

图中：1、刹车锅；2、上盘体；3、下盘体；4、第一筋条；5、耐磨片；6、安装孔；7、通孔；8、铆钉；9、第一风洞；10、第二筋条；11、第二风洞。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图9，现对本发明提供的轻量化刹车盘进行说明。轻量化刹车盘，包括刹车锅1、下盘体3、上盘体2以及第一筋条4，下盘体3套设于刹车锅1底部外周，且与刹车锅1一体成型；上盘体2套设于刹车锅1中部，上盘体2位于下盘体3上部，且与刹车锅1外壁间隔设置；第一筋条4设有多个，多个第一筋条4环绕刹车锅1中轴线呈放射状间隔设置，第一筋条4设于上盘体2和下盘体3之间，且与上盘体2和下盘体3一体成型，相邻第一筋条 4之间形成第一风洞9；刹车锅1、上盘体2、下盘体3和第一筋条4均为铝合金构件。

本发明提供的轻量化刹车盘，与现有技术相比，本发明轻量化刹车盘在使用的时候，刹车锅1与轮毂连接进行使用，在汽车行驶的过程中，跟随轮毂的旋转而旋转，汽车需要刹车时，通过制动盘在刹车盘上制动，并与上盘体3之间产生摩擦阻力控制汽车减速。本发明轻量化刹车盘通过铝合金的材质制成，在汽车刹车时，制动盘制动由于跟上盘体3之间摩擦产生热量，铝合金材质散热效率极高，因此可以实现对刹车盘的降温；通过设置第一筋条4，增加了刹车盘与空气的接触面积，而且刹车盘在旋转的过程中，第一风洞9中可以有空气流动，空气在第一风洞9中流动时，将其周围的第一筋条4、上盘体2、下盘体3表面的热量带走，达到散热的效果，防止刹车盘热量过高造成制动盘热衰退，防止刹车失灵，保障了驾驶人员的安全；且铝合金材质较轻，降低了制动盘的负荷，减少了汽车的油耗，提高加速性能。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图1 至图5，第一风洞9的内外两端均与外界连通。此时第一筋条4与刹车锅1间隔设置，轻量化刹车盘在高速旋转下，一旦制动盘制动会与上盘体2之间产生大量的摩擦热，上盘体2上的热量通过第一筋条4传递到下盘体3，此时第一风洞9中源源不断的有空气流通，其两端与外界连通，空气从第一风洞9的一端流向另一端，加速上盘体2、下盘体3和第一筋条4与空气的热交换，减少轻量化刹车盘上热量的集中，延长轻量化刹车盘的使用寿命的同时防止过热导致制动盘热衰退。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图6 至图10，第一风洞9的外端与外界连通，第一筋条4的内端延伸至刹车锅1的侧壁。由于第一筋条4同时与刹车锅1、上盘体2和下盘体3连接，制动盘在上盘体2上制动摩擦生热，上盘体2上的热量通过第一筋条4传递到下盘体3, 这样可以通过整个轻量化刹车盘向外散热，第一筋条4的内端延伸至刹车锅1 的侧壁，空气从第一风洞9的入口进入第一风洞9的洞底然后再反向流出，在此过程中将上盘体2、第一筋条4、下盘体3上的热量带出，由于第一筋条4 长度较长，在很大程度上增加了轻量化刹车盘整体的散热面积，增加了轻量化刹车盘与空气的热交换效率，进而提升散热效果。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图 10，相邻两个第一风洞9在靠近刹车锅的位置相互连通，可以是通过孔洞等方式进行连通。第一筋条4上设有通风孔，实现相邻两个第一风洞9之间的连通；每三个第一筋条9中间的第一筋条9与刹车锅间隔设置，也可以实现相邻两个第一风洞9之间的连通，轻量化刹车盘旋转的过程中，制动盘与上盘体2摩擦生热，热量通过第一筋条4传递到整个轻量化刹车盘实现散热，空气在沿第一风洞9的长度方向流动的同时，也在多个第一风洞9之间周向流通，减少了第一筋条4表面与空气之间的阻力，增加了气流流通的均匀性，提高了轻量化刹车盘在旋转过程中的稳定性。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图6 至图9，轻量化刹车盘还包括多个第二筋条10，多个第二筋条10设于第一风洞 9中，且与第一筋条4间隔设置，第二筋条10与上盘体2和下盘体3一体成型，第二筋条10的厚度小于第一筋条4的厚度，第二筋条10将第一风洞9分隔成两个第二风洞11。第二筋条10与第一筋条4交替设置两种筋条的数量总和与只设置第一筋条4时第一筋条4的数量相同，第二筋条10因为宽度较窄所以比第一筋条4的质量轻，因此在保障轻量化刹车盘整体结构稳定的同时，相比于只设置第一筋条4降低了整体配重，减少了轻量化刹车盘的惯性；第二筋条10 的宽度较窄，上盘体2上的热量通过第二筋条10传递的时候效率较高，而且第二风洞11代替第一风洞9进行散热，第二风洞11的面积大于第一风洞9，空气的流通空间增大，第二筋条10的厚度较薄更利于散热，提高了散热效率。

本实施例中，也可以用第二筋条10将全部的第一筋条4替换，进一步降低轻量化刹车盘的重量以及增加风洞的散热面积，提高散热效率。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图6 至图9，第二筋条10与相邻两个第一筋条4的间距不相等，相邻第二风洞11 的宽度不相等。汽车需要刹车的时候，制动盘与上盘体2摩擦生热，上盘体2 上的热量通过第二筋条10与第一筋条4传递至下盘体，第二筋条10的宽度较窄，散热较快，第二风洞11包括宽和窄两种类型，宽度较窄的第二风洞11因为面积较小，进入其内部的空气循环流动的速度较快，散速率增加；宽度较宽的第二风洞11因为面积较大，进入其内部的空气流量较大，散热量增加，通过两种形式第二风洞11的组拼，实现对轻量化刹车盘热量的高效率散发。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图1 至图5，第二风洞11的内外两端均与外界连通。此时第一筋条4、第二筋条10 均与刹车锅1间隔设置，轻量化刹车盘在高速旋转下，一旦制动盘制动会与上盘体2之间产生大量的摩擦热，上盘体2上的热量通过第一筋条4和第二筋条 10传递到下盘体3，此时第二风洞11中源源不断的有空气流通，其两端与外界连通，空气从第二风洞11的一端流向另一端，加速上盘体2、下盘体3和第一筋条4与空气的热交换，减少轻量化刹车盘上热量的集中，延长轻量化刹车盘的使用寿命的同时防止过热导致制动盘热衰退。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图6 至图10，第二风洞11的外端与外界连通，第二筋条10的内端延伸至刹车锅1 的侧壁。由于第一筋条4和第二筋条10同时与刹车锅1、上盘体2和下盘体3 连接，制动盘在上盘体2上制动摩擦生热，上盘体2上的热量通过第一筋条4 和第二筋条10传递到下盘体3,这样可以通过整个轻量化刹车盘向外散热，第二筋条4的内端延伸至刹车锅1的侧壁，空气从第二风洞11的入口进入第二风洞11的洞底然后再反向流出，在此过程中将上盘体2、第一筋条4、第二筋条10、下盘体3上的热量带出，由于第二筋条10长度较长，在很大程度上增加了轻量化刹车盘整体的散热面积，增加了轻量化刹车盘与空气的热交换效率，进而提升散热效果。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图10，第一筋条4的内端与刹车锅1的侧壁间隔设置，两个第二筋条10之间的两个第二风洞11相互连通。轻量化刹车盘旋转的过程中，制动盘与上盘体2 摩擦生热，热量通过第一筋条4和第二筋条10传递到整个轻量化刹车盘散热，空气在沿第二风洞11的长度方向流动的同时，也在相邻连个第二风洞11之间循环流通，增大了气流的流通面积，增加了散热效率；减少了第一筋条4表面与空气之间的阻力，增加了气流流通的均匀性，提高了轻量化刹车盘在旋转过程中的稳定性。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图1 至图5，上盘体2的上方还固设有耐磨片5。耐磨片5套设于刹车锅1上，且一侧面与耐磨片5的另一侧面贴合，耐磨片5处于轻量化刹车盘与制动盘之间，此时的轻量化刹车盘与制动盘不直接接触，可以减少陶瓷粉的用量，降低轻量化刹车盘的制造成本，耐磨片5的材质可以是陶瓷，通过陶瓷与制动盘直接接触可以提高刹车效率，而且陶瓷的硬度更高，使用时间更长。

作为本发明实施例提供的轻量化刹车盘的一种具体实施方式，请参阅图1 至图5，轻量化刹车盘上设有安装孔6，安装孔6依次贯穿上盘体2、第一筋条 4以及下盘体3，耐磨片5上设有与安装孔6对应的通孔7，通孔7与安装孔6 内插设有铆钉8。采用铆钉8进行连接，可以保障耐磨片5与轻量化刹车盘之间紧密的贴合，连接强度高，密封性能好，而且铆钉8不易拆卸，增强轻量化刹车盘与耐磨片5的整体性。

本实施例中，安装孔6设有多个，且多个安装孔6围绕刹车锅1的轴线均匀设置，为了保障耐磨片5连接的紧固性，可以在耐磨片5上内外两圈均设置一圈安装孔6，可以保证轻量化刹车盘与耐磨片5之间连接的紧固性，进而保障轻量化刹车盘在使用时的安全性；优选的，外圈的安装孔6的数量大于内圈的安装孔6的数量，且外圈相邻两个安装孔6之间的距离小于内圈安装孔6之间的距离，因为外圈的线速度较大，这样设置可以增加耐磨片5安装的稳定性。

本发明还提供了一种刹车盘制造工艺，包括如下步骤：熔化铝锭，并在熔融态液体中加入陶瓷粉混合均匀形成浇铸液；将浇铸液浇铸到铸造空腔内，冷却后形成毛坯；将毛坯进行后续处理后得到上述轻量化刹车盘。

本发明提供的刹车盘制造工艺，与现有技术相比，本发明刹车盘制造工艺先将铝锭熔化，铝锭熔化的过程中加入陶瓷粉混合均匀后浇铸到铸造空腔内，待冷却后形成毛坯然后进行后续处理后得到上述轻量化刹车盘。本发明刹车盘制造工艺采用铝作为轻量化刹车盘的主要材质，采用陶瓷粉作为辅助材质，铝本身具有散热效率高、质量轻的优点，因此制成的轻量化刹车盘可以极大的降低重量，铝合金材质的刹车盘相比于铸铁的刹车盘可以减重大约50％～60％，这不仅减少了刹车盘的惯性，还增加了制动的加速度，减少了刹车距离；铝合金的导热系数可以达到121～151W/(m·k)，导热能力是铸铁制动盘的2-3倍，可以有效的散发制动时产生的热量，保证了制动系统的可靠性；材料中添加陶瓷粉可以减小刹车盘外表面的摩擦系数，减少摩擦产生的热量，保护刹车盘的制动效果以及使用寿命。

作为本发明提供的刹车盘制造工艺的一种具体实施方式，在熔融态液体加入陶瓷粉混合均匀形成浇铸液，具体包括：先将铝锭加入容器中进行加热熔化；待铝锭未完全熔化前加入预设量的陶瓷粉；加入陶瓷粉后继续熔化，并在该过程中持续搅拌至铝锭完全熔化并与陶瓷粉混合均匀，形成浇铸液。该方法可以将陶瓷粉均匀的混合在熔融的铝液中，陶瓷粉在熔融铝液当中均匀的混合可以有效提高冷却后毛坯的强度、硬度以及耐磨度，轻量化刹车盘在使用的时候主要是通过与制动盘之间的摩擦，增加耐磨性后会延长轻量化刹车盘的使用寿命。

本实施例中，陶瓷粉的用量根据需要调节，轻量化刹车盘分为两种结构，一种是一体结构，一种是分体结构，一体结构的轻量化刹车盘的外表面直接与制动盘摩擦接触，因此对表面的质量要求较高，该种轻量化刹车盘在制作的时候，可以增加陶瓷粉的用量；而分体式的轻量化刹车盘上安装有耐磨片5，通过耐磨片5与制动盘直接接触，因此表面质量的要求较低，可以减少陶瓷粉的用量。

作为本发明提供的刹车盘制造工艺的一种具体实施方式，将毛坯进行后续处理后得到轻量化刹车盘，具体包括：X光检测，通过X光照射毛坯评估其内部质量，质量达标的毛坯用于后续加工，不达标的毛坯进行回收处理；加工打磨，对质量达标的毛坯进行加工打磨，形成轻量化刹车盘；动平衡检测。毛坯在冷却成型的过程中，可能会产生气孔、裂纹等问题，轻量化刹车盘作为汽车的刹车组件，需要较高的质量保障安全性，因此毛坯的内部质量直接影响轻量化刹车盘的使用寿命，通过X光检测可以快速高效的筛选出质量差的毛坯，进行回收使用，不合格的毛坯可以再次熔融进行利用，不会造成物料的浪费。

后续加工后的毛坯基本就形成了完整的轻量化刹车盘造型，但是由于轻量化刹车盘在汽车上需要旋转运动，如果毛坯存在材质不均匀或尺寸误差等X光检测不出的缺陷，会影响其旋转的稳定性，严重还会在旋转过程中产生振动以及噪音，缩短轻量化刹车盘的使用寿命，因此需要对其进行动平衡检测，保障装置的完好性，具体可以用动平衡检测仪进行检测。

作为本发明提供的刹车盘制造工艺的一种具体实施方式，加工打磨依次包括：去浇口、热处理、去毛刺、抛丸、机加工以及平面磨，热处理为T6热处理工艺。毛坯冷却进行脱模，然后去除浇口，去除浇口后进行T6热处理，该热处理过程通过加热、保温和冷却，从而增加毛坯的强度及硬度，热处理过程中会产生毛刺，将表面的毛刺去除，采用抛丸机将表面的氧化皮去除，增加轻量化刹车盘的外观质量，最后机加工削除多余的部位，加工成轻量化刹车盘的样子打磨完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。