[发明专利]一种汽车制动毂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车制动系统的关键零部件，具体是一种汽车制动毂及其制备方法。

背景技术

制动毂又称刹车毂，是汽车上关键的安全部件。制动毂通过与刹车片之间的摩擦力，将汽车轮子刹住，在中型和重型车辆上均需配备制动毂。在行车过程中，制动毂能否安全可靠地制动非常重要，若紧急情况下发生刹车失灵，将会造成安全事故，甚至造成车毁人亡大事故。因此，对制动毂各项要求非常严格。

历来，国内外的汽车制动毂都是用铸铁整体铸造而成，其耐磨性和力学性能好，铸造工艺成熟，可成形大型复杂铸件，价格较低，适合大批量生产。但是铸铁制动毂有下列不足处；1、铸铁密度高，密度达7.3g/cm³左右，一般的卡车需要4只制动毂，而一只Φ480×230mm的卡车制动毂重达60Kg（相当于180~300Kg的簧载重量），因此其非簧载重量较大，无疑会明显增加车辆油耗，降低车辆机动性能，此外，相关部件拆装、维修较困难；2、铸铁的导热性较差，刹车时磨擦产生的热量散发慢，易造成刹车系统因温升过高而工作失灵。3、铸铁制动毂一般用型砂铸造，铸件尺寸精度、表面光洁度差，内部缩松气孔不易控制，且铸造生产的劳动强度高，对环境污染较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种轻量化、耐磨性和导热性好、使用寿命长的汽车制动毂及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种汽车制动毂，包括圆筒状的制动毂本体，所述的制动毂本体为铝合金制动毂本体，所述的铝合金制动毂本体的内壁复合有圆环状的陶瓷增强材料耐磨层，所述的陶瓷增强材料耐磨层通过挤压铸造工艺与所述的铝合金制动毂本体冶金结合。

本发明制动毂，其制动毂本体由铝合金制成，铝合金密度低，可大幅减轻制动毂的重量，与同等尺寸型号的传统铸铁制动毂相比，本发明制动毂可减重50%以上，从而可增加汽车有效载荷，降低油耗；本发明制动毂通过选择性的局部强化，在铝合金制动毂本体的内壁复合圆环状的陶瓷增强材料耐磨层，其耐磨性优于铸铁，尺寸精度易于控制，有利于延长汽车制动毂的使用寿命，可确保制动毂的工作面的耐磨性，其耐磨性可达传统铸铁制动毂的4倍以上，并降低制动毂的原料成本和加工成本，同时铝合金的导热性也明显优于铸铁，因此本发明制动毂的耐磨性和散热性好，可有效延长汽车制动毂的使用寿命，减少制动毂的维护成本，改善车辆的通过性能并缩短刹车距离，提高汽车的安全性。

作为优选，所述的陶瓷增强材料耐磨层的厚度为5～30mm。选择适宜厚度的陶瓷增强材料耐磨层，在保证制动鼓整体的导热性、耐磨性及使用寿命前提下，可降低成本。

作为优选，所述的陶瓷增强材料的组成包括体积比为（5～30）：（1～25）的陶瓷骨架材料和陶瓷颗粒材料。

作为优选，所述的陶瓷骨架材料为氧化铝短纤维和/或硅酸铝短纤维，所述的陶瓷颗粒材料为粉煤灰颗粒和/或碳化硅颗粒，所述的氧化铝短纤维的直径为5～15μm、长度为0.8～2.8mm，所述的硅酸铝短纤维的直径为5～15μm、长度为0.8～2.8mm，所述的粉煤灰颗粒的粒度为10～100μm，所述的碳化硅颗粒的粒度为10～100μm。

作为优选，所述的陶瓷骨架材料为氧化铝短纤维，所述的陶瓷颗粒材料为粉煤灰颗粒。

上述汽车制动毂的制备方法，包括以下步骤：

1）陶瓷增强材料的制作原料准备：按体积分数计，称取准备干燥的5～30%的陶瓷骨架材料、1～25%的陶瓷颗粒材料以及20～40%的低温粘合剂和20～60%的高温粘合剂，所述的低温粘合剂是浓度为3～20%的羧甲基纤维素水溶液，所述的高温粘合剂是浓度为10～60%的硅溶胶溶液；

2）陶瓷预制件的制作：将准备好的陶瓷骨架材料、陶瓷颗粒材料与低温粘合剂和高温粘合剂混合均匀，再定量浇入预制件模具中，经加压、去水、压制成圆环状的陶瓷预制件半成品，最后对该预制件半成品进行烘干处理和烧结处理，得到多孔的陶瓷预制件成品，备用；

3）铝合金液的准备：选用铸造铝合金或变形铝合金，配料，在熔炼炉中进行铝合金的熔炼，除渣后静置10～20分钟，并在650～730℃温度下保温，待浇注；