阅读说明：本技术 一种制动盘生产方法及制动盘冷却装置 (production method of brake disc and brake disc cooling device ) 是由 吴佩芳 释加才让 王灿 郑仕琦 崔新亮 张芳杰 于 2019-11-15 设计创作，主要内容包括：一种制动盘生产方法及制动盘冷却装置,制动盘生产方法,包括以下步骤：S1,制备制动盘基体；S2,对该制动盘基体进行冷却的同时,在制动盘基体表面制备的过渡层；S3,对该制动盘基体进行冷却的同时,对所述制动盘基体表面进行喷涂以在所述过渡层基础上形成表面涂层；冷却方法包括：使冷却剂通过所述制动盘基体的通风通道。通过上述通过制动盘基体其通风通道的冷却剂,可以有效地克服现有的轻量化制动盘其铝合金涂层盘在喷涂过程中会发生热变形,导致制动盘尺寸精度差,无法满足要求的问题。(A method for manufacturing a brake disc includes preparing a brake disc base body S1, preparing a transition layer on the surface of the brake disc base body S2 while cooling the brake disc base body, and spraying the surface of the brake disc base body to form a surface coating on the transition layer S3 while cooling the brake disc base body.)

一种制动盘生产方法及制动盘冷却装置

技术领域

本发明涉及制动盘加工技术领域，具体涉及一种制动盘生产方法及制动盘冷却装置。

背景技术

制动盘又名刹车盘，是车体制动系统的重要组成部件。制动盘在列车或汽车运动时与车轮或车轴一起转动，刹车时制动卡钳夹住制动盘，与制动盘的摩擦面产生摩擦吸收动能，进而起到减速的作用使车辆制动停车。特别是，列车制动盘是保障列车运行安全的关键部件，其性能和可靠性关系到高速列车的安全和高速铁路的战略安全。由于高速列车制动摩擦副需要在高速高温下工作，且必须始终保持性能稳定和可靠，所以制动盘的制动性能、耐摩擦性能以及轻量化程度等直接关系到车体的安全性能。

现有技术如公开号为CN107723645A的专利文献公开了一种可重复利用的轻量化制动盘，上述轻量化制动盘为铝合金涂层盘，其中基体为铝合金，在其上制备涂层以增加铝合金的耐磨性能，同时达到轻量化并提高寿命的目的。在上述轻量化制动盘的制备过程中，由于热喷涂原理是通过高速火焰将送入其中的粉末熔融或半熔融并沉积至基体表面，火焰温度一般在5000℃以上，经过一定加速距离后到大基体的粉末温度也一般在一千度左右，基体温度过高会造成铝合金基体发生变形的问题，而制动盘对摩擦面的尺寸精度要求非常高，造成通过上述方法制造的轻量化制动盘尺寸精度不符合要求的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的轻量化制动盘其铝合金涂层盘在喷涂过程中会发生热变形，导致制动盘尺寸精度差，无法满足要求的问题。从而提供一种制动盘生产方法，包括以下步骤：

S1，制备制动盘基体；

S2，对该制动盘基体进行冷却的同时，在制动盘基体表面制备的过渡层；

S3，对该制动盘基体进行冷却的同时，对所述制动盘基体表面进行喷涂以在所述过渡层基础上形成表面涂层；冷却方法包括：使冷却剂通过所述制动盘基体的通风通道。

制动盘生产方法，在步骤S3中，通过水冷的方式对所述制动盘基体进行冷却。

所述过渡层通过超音速喷涂、超音速等离子喷涂或电弧喷涂工艺制得；和/或，所述表面涂层的制备方法包括等离子喷涂、超音速等离子喷涂、超音速火焰喷涂、***喷涂或微弧氧化工艺。

所述表面涂层由氧化锆、氧化铝、碳化铬，或者含有钴的碳化钨制成；和/或，所述过渡层包括Al与Ni、Cr和Y中的一种或几种形成的合金层。

一种制动盘冷却装置，制动盘基体的上摩擦盘和下摩擦盘之间，设置有连通所述制动盘基体其内环和外环的通风通道；所述制动盘冷却装置，包括：

第一连接件，所述第一连接件上设置有与所述制动盘基体其内环相连通，供冷却液进入所述通风通道的第一通道；

第二连接件，所述第二连接件上设置有与所述制动盘基体其外环相连通，供冷却液排出所述通风通道的第二通道。

所述第一连接件包括：与所述制动盘基体其内环形状相适配，且配合相连的盘形连接部。

所述盘形连接部的外周壁设置有与所述制动盘基体其内环形状相适配的环形出液口，所述环形出液口与所述第一通道相连通。

所述第二连接件为与所述制动盘基体的外环形状相适配，且配合相连的环形连接套。

所述环形连接套的横截面为U形，所述环形连接套分别与所述上摩擦盘和所述下摩擦盘，以围成所述第二通道。

所述第一通道与所述第二通道相连通，以构成循环通道。

制动盘冷却装置，还包括：

固定座，所述第一连接件和/或所述第二连接件受驱动地转动设置在所述固定座上。

所述第一连接件包括转动设置在所述固定座上的T形连接件，以及与所述T形连接件的端部相适配的封盖，所述封盖和所述T形连接件的其中一端部对应设置以构成所述盘形连接部；所述T形连接件的另一端部与供液管路相连通。

所述T形连接件的两端分别套置有轴承，所述T形连接件通过所述轴承与所述固定座转动相连。

所述封盖和所述制动盘基体其内环之间设置有第一密封圈；所述T形连接件和所述制动盘基体其内环之间设置有第二密封圈。

所述供液管路包括与所述T形连接件其第一通道相连通的供水管，以及设置在所述供水管端部且与所述T形连接件的内腔壁转动相连的密封接头。上述密封接头与T形连接件的内腔螺纹配合转动相连。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的制动盘生产方法，包括以下步骤：S1，制备制动盘基体；S2，对该制动盘基体进行冷却的同时，在制动盘基体表面制备的过渡层；S3，对该制动盘基体进行冷却的同时，对所述制动盘基体表面进行喷涂以在所述过渡层基础上形成表面涂层；冷却方法包括：使冷却剂通过所述制动盘基体的通风通道。首先通过在制动盘基体表面制备上述过渡层和表面涂层可以使制动盘基体采用轻量化材质的铝合金材料。同时，上述表面涂层可以有效地增加制动盘基体的耐磨性能，从而达到轻量化的同时提高制动盘使用寿命。另外，由于上述表面涂层其热喷涂原理是通过高速火焰将送入其中的粉末熔融或半熔融并沉积至基体表面，火焰温度一般在5000℃以上，经过一定加速距离后到大基体的粉末温度也一般在一千度左右，基体温度过高会造成铝合金基体发生变形的问题，导致严重影响制动盘其摩擦面尺寸精度的问题。如果仅仅采用风冷降温的方法，制动盘基体的温度会达到300℃以上，铝合金会发生严重变形完全无法满足降温需求。本发明通过在对该制动盘基体进行冷却的同时，对所述制动盘基体表面进行喷涂以在所述过渡层基础上形成表面涂层；冷却方法包括：使冷却剂通过所述制动盘基体的通风通道。通过向通风通道内通入冷却剂不仅不会影响制动盘基体的喷涂工序，而且还可以有效地对制动盘基体进行降温，通过选择不同材质的冷却剂对铝合金降温，铝合金基体的温度甚至可以降低到60℃以下，从而使制动盘基体在喷涂工序中不会出现变形。另外，由于制动盘基体的通风通道间隙较大，而且允许较多的介质通过可以进一步提高制动盘基体的降温效果。进而可以生产制造具有高精度尺寸的制动盘。

2.本发明提供的制动盘生产方法，在步骤S3中，通过水冷的方式对所述制动盘基体进行冷却。本发明中采用蒸馏水作为冷却剂，可以有效地将制动盘基体温度降低到100℃以下。

2.本发明提供的制动盘冷却装置，制动盘基体的上摩擦盘和下摩擦盘之间，设置有连通所述制动盘基体其内环和外环的通风通道；所述制动盘冷却装置，包括：第一连接件，所述第一连接件上设置有与所述制动盘基体其内环相连通，供冷却液进入所述通风通道的第一通道；第二连接件，所述第二连接件上设置有与所述制动盘基体其外环相连通，供冷却液排出所述通风通道的第二通道。通过设置上述第一连接件和第二连接件可以实现冷却液通过制动盘基体的通风通道，从而对制动盘基体进行有效地降温。

3.本发明提供的制动盘冷却装置，所述第一连接件包括：与所述制动盘基体其内环形状相适配，且配合相连的盘形连接部。盘形连接部的外周壁与制动盘基体其内环形状适配相连可以有效地对制动盘基体进行固定限位；而且，还可以有效地提高盘形连接部与制动盘基体的连接面，从而可以使更多的冷却液同时进入制动盘基体其通风通道，进一步提高制动盘冷却装置的冷却能力。

4.本发明提供的制动盘冷却装置，所述盘形连接部的外周壁设置有与所述制动盘基体其内环形状相适配的环形出液口，所述环形出液口与所述第一通道相连通。通过设置在盘形连接部其外周壁上的环形出液口可以有效地增加单位时间内进入制动盘基体其通风通道的冷却液，从而提高制动盘冷却装置的冷却能力。

5.本发明提供的制动盘冷却装置，所述第二连接件为与所述制动盘基体的外环形状相适配，且配合相连的环形连接套。上述环形连接套与制动盘基体其外周壁配合相连，从而可以有效地对制动盘基体进行固定限位；而且，还可以有效地提高环形连接套与制动盘基体的连接面，从而可以使更多的冷却液通过制动盘基体其通风通道，进一步提高制动盘冷却装置的冷却能力。

6.本发明提供的制动盘冷却装置，所述环形连接套的横截面为U形，所述环形连接套分别与所述上摩擦盘和所述下摩擦盘，以围成所述第二通道。上述环形连接套与制动盘基体其上摩擦盘和下摩擦盘直接围成沿制动盘基体外周壁设置的环形结构的第二通道，从而有效地保证制动盘基体其外周壁的各个部分均与冷却液接触，有效地提高了制动盘冷却装置的冷却能力。

7.本发明提供的制动盘冷却装置，还包括：固定座，所述第一连接件和/或所述第二连接件受驱动地转动设置在所述固定座上。通过设置上述固定座，可以使制动盘基体受驱动地转动过程中，固定座可以支撑第一连接件和第二连接件，使第一连接件和第二连接件二者可以与制动盘基体一起转动，保证制动盘冷却装置的正常运行，避免制动盘基体和第一连接件，或者制动盘基体和第二连接件之间发生相对转动，造成漏液等问题。

8.本发明提供的制动盘冷却装置，所述第一连接件包括转动设置在所述固定座上的T形连接件，以及与所述T形连接件的端部相适配的封盖，所述封盖和所述T形连接件的其中一端部对应设置以构成所述盘形连接部；所述T形连接件的另一端部与供液管路相连通。上述T形连接件和与其相对设置的封盖可以简单有效地围成中空的容置腔体，从而减少零部件数量，使冷却液与制动盘基体充分接触，以提高制动盘冷却装置的散热效果。

9.本发明提供的制动盘冷却装置，所述供液管路包括与所述T形连接件其第一通道相连通的供水管，以及设置在所述供水管端部且与所述T形连接件的内腔壁转动相连的密封接头。上述密封接头与T形连接件的内腔螺纹配合转动相连。通过上述螺纹配合结构可以有效地防止T形连接件的内腔壁与密封接头之间发生漏液。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明提供的制动盘冷却装置内部结构主示意图；

图2为本发明提供的第一连接件与制动盘基体的连接位置局部放大示意图；

图3为本发明提供的第一连接件和固定座的连接示意图；

图4为本发明提供的具有过渡层和表面涂层的制动盘基体结构示意图；

图5为本发明提供的具有通风通道的制动盘基体其立体结构示意图。

附图标记说明：

1-制动盘基体；2-过渡层；3-表面涂层；4-上摩擦盘；5-下摩擦盘；6-通风通道；7-第一连接件；8-第一通道；9-第二连接件；10-第二通道；11-盘形连接部；12-环形出液口；13-固定座；14-T形连接件；15-封盖；16-轴承；17-第一密封圈；18-第二密封圈；19-供水管；20-密封接头。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

记载了一种制动盘生产方法，包括以下步骤：

S1，制备制动盘基体1；

S2，对该制动盘基体1进行冷却的同时，在制动盘基体1表面制备的过渡层2，所述过渡层由氧化锆、氧化铝、碳化铬，以及含有钴的碳化钨制成，所述过渡层2通过超音速喷涂制得；

S3，对该制动盘基体1进行冷却的同时，对所述制动盘基体1表面进行喷涂以在所述过渡层2基础上形成表面涂层3；冷却方法包括：使冷却剂通过所述制动盘基体1的通风通道6，上述冷却剂为蒸馏水，所述表面涂层3通过等离子喷涂制成。

首先通过在制动盘基体1表面制备上述过渡层2和表面涂层3可以使制动盘基体采用轻量化材质的铝合金材料。同时，上述表面涂层3可以有效地增加制动盘基体的耐磨性能，从而达到轻量化的同时提高制动盘使用寿命。另外，由于上述表面涂层3其热喷涂原理是通过高速火焰将送入其中的粉末熔融或半熔融并沉积至基体表面，火焰温度一般在5000℃以上，经过一定加速距离后到大基体的粉末温度也一般在一千度左右，基体温度过高会造成铝合金基体发生变形的问题，导致严重影响制动盘其摩擦面尺寸精度的问题。如果仅仅采用风冷降温的方法，制动盘基体1的温度会达到300℃以上，铝合金会发生严重变形完全无法满足降温需求。本发明通过在对该制动盘基体1进行冷却的同时，对所述制动盘基体1表面进行喷涂以在所述过渡层2基础上形成表面涂层3；冷却方法包括：使冷却水通过所述制动盘基体1的通风通道6。通过向通风通道6内通入冷却水不仅不会影响制动盘基体1的喷涂工序，而且还可以有效地对制动盘基体1进行降温，通过选择不同材质的冷却水对铝合金降温，从而使制动盘基体1在喷涂工序中不会出现变形。另外，由于制动盘基体1的通风通道6间隙较大，而且允许较多的介质通过可以进一步提高制动盘基体1的降温效果。进而可以生产制造具有高精度尺寸的制动盘。

如图4和图5所示，制动盘基体1的上摩擦盘4和下摩擦盘5之间，设置有连通所述制动盘基体1其内环和外环的通风通道6；制动盘基体1其表面涂层3由氧化锆、氧化铝、碳化铬或者碳化钨与钴的混合物制成，可以有效隔绝紧急制动过程中产生的热量，防止低熔点铝合金基体变形，表面涂层3还具有较高的硬度，具有比铝合金基体更高的耐磨性能。

一种制动盘冷却装置，如图1至图3所示，包括：

第一连接件7，所述第一连接件7上设置有与所述制动盘基体1其内环相连通，供冷却液进入所述通风通道6的第一通道8；所述第一连接件7包括：与所述制动盘基体1其内环形状相适配，且配合相连的盘形连接部11，上述盘形连接部11的外周壁设置有与所述制动盘基体1其内环形状相适配的环形出液口12，所述环形出液口12与所述第一通道8相连通；盘形连接部11的外周壁与制动盘基体1其内环形状适配相连可以有效地对制动盘基体1进行固定限位；而且，还可以有效地提高盘形连接部11与制动盘基体1的连接面，从而可以使更多的冷却液同时进入制动盘基体1其通风通道6，进一步提高制动盘冷却装置的冷却能力。另外，通过设置在盘形连接部11其外周壁上的环形出液口12可以有效地增加单位时间内进入制动盘基体1其通风通道6的冷却液，从而提高制动盘冷却装置的冷却能力；

第二连接件9，所述第二连接件9上设置有与所述制动盘基体1其外环相连通，供冷却液排出所述通风通道6的第二通道10；所述第二连接件9为与所述制动盘基体1的外环形状相适配，且配合相连的环形连接套，所述环形连接套的横截面为U形，所述环形连接套分别与所述上摩擦盘4和所述下摩擦盘5，以围成所述第二通道10。上述环形连接套与制动盘基体1其外周壁配合相连，从而可以有效地对制动盘基体1进行固定限位；而且，还可以有效地提高环形连接套与制动盘基体1的连接面，从而可以使更多的冷却液通过制动盘基体1其通风通道6，进一步提高制动盘冷却装置的冷却能力。另外，上述环形连接套与制动盘基体1其上摩擦盘4和下摩擦盘5直接围成沿制动盘基体1外周壁设置的环形结构的第二通道10，从而有效地保证制动盘基体1其外周壁的各个部分均与冷却液接触，有效地提高了制动盘冷却装置的冷却能力。上述第一通道8与第二通道10相连通，以构成循环通道；

固定座13，所述第一连接件7受驱动地转动设置在所述固定座13上，上述第一连接件7包括转动设置在所述固定座13上的T形连接件14，以及与所述T形连接件14的端部相适配的封盖15，所述封盖15和所述T形连接件14的其中一端部对应设置以构成所述盘形连接部11；所述T形连接件14的另一端部与供液管路相连通。且上述T形连接件14的两端分别套置有轴承16，所述T形连接件14通过所述轴承16与所述固定座13转动相连。上述T形连接件14和与其相对设置的封盖15可以简单有效地围成中空的容置腔体，从而减少零部件数量，使冷却液与制动盘基体1充分接触，以提高制动盘冷却装置的散热效果。所述供液管路包括与所述T形连接件14其第一通道8相连通的供水管19，以及设置在所述供水管19端部且与所述T形连接件14的内腔壁转动相连的密封接头20。上述密封接头20与T形连接件14的内腔螺纹配合转动相连。上述密封接头20与T形连接件14的内腔螺纹配合转动相连。通过上述螺纹配合结构可以有效地防止T形连接件14的内腔壁与密封接头20之间发生漏液。

在本申请中，如图2所示，所述封盖15和所述制动盘基体1其内环之间设置有第一密封圈17；所述T形连接件14和所述制动盘基体1其内环之间设置有第二密封圈18。

当然，本发明申请对过渡层2生产加工工艺不做具体限制，在其它实施例中，所述过渡层2还可以通过超音速等离子喷涂或电弧喷涂工艺制得。

当然，本发明申请对表面涂层3生产加工工艺不做具体限制，在其它实施例中，所述表面涂层3的制备方法还可以为超音速等离子喷涂、超音速火焰喷涂、***喷涂或微弧氧化工艺。

当然，本发明申请对是否只有第一连接件7与固定座13转动相连不做具体限制，在其它实施例中，所述第一连接件7和所述第二连接件9均通过轴承受驱动地转动设置在所述固定座13上。

当然，本发明申请对过渡层的层数不做具体限制，在其它实施例中，过渡层由三层构成，分别为NiAl合金层、氧化锆40％Al混合层即混合层由60wt％的氧化锆，40wt％的Al组成、氧化锆20％Al即混合层由80wt％的氧化锆，20wt％的Al组成混合层，从而可满足实现制动所需要的力学性能要求及热学性能要求，解决表面涂层与基体之间结合强度不高、涂层易脱落的技术问题。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。