[发明专利]一种轨道交通制动盘烧结粗坯的近净成形热压方法

说明书

本发明公开了一种轨道交通制动盘烧结粗坯的近净成形热压方法。该方法是将模具进行预热处理；在经过预热处理的模具内腔表面喷涂脱模剂；将轨道交通制动盘烧结粗坯放入模具内腔进行热压处理后，脱模，即得。该方法能够有效避免传统铸造工艺中轨道交通制动盘易产生气孔和裂纹等问题，同时增加轨道交通制动盘烧的致密性，去除前期烧结过程中产生的内部和表面缺陷，该方法制得的轨道交通制动盘成型体尺寸接近成品，散热筋成型好，强度高且无缺陷，同时该方法操作简便，对设备吨位要求低，成品率高，可用于制备各尺寸及结构的轨道交通制动盘，满足工业化大批量连续生产要求。

技术领域

本发明涉及一种轨道交通制动盘烧结粗坯的加工方法，特别涉及一种铝基粉末冶金复合材料轨道交通制动盘烧结粗坯的近净成型热压方法，属于轨道交通制动盘制备技术领域。

背景技术

节能降耗对保护环境有非常重要的意义，在轨道交通领域，传统制动盘采用的铸铁、铸钢等铁质金属材料密度大且易出现热龟裂等缺陷。因此采用高性能轻金属材料制备制动盘，可减轻车身重量，改善动力性能，同时降低能耗，起到节能减排的效果。但目前国内的轻量化制动盘完全被国外垄断，对我国长远发展非常不利。因此，制备轻量化轨道交通制动盘已迫在眉睫。

铝基复合材料具有密度小、热稳定性好等一系列优势，尤其以陶瓷颗粒作为增强体时，可大大提高强度，有望成为新一代轨道交通制动盘的材料。德国、日本等已开展了铝基复合材料制动盘的研究，但其使用的铸造法难以避免气孔、缺陷等问题，且复合材料中陶瓷颗粒含量难以突破20％的上限，因此耐磨性能难以大幅提高，无法满足更高速列车的制动要求。国内的研究也仅处于起步阶段，未有成果出现。

使用粉末冶金法(即混粉-冷压-烧结)可提高陶瓷颗粒含量，达到制动盘使用要求，但其通常用以制备小尺寸产品，在制备制动盘这样尺寸较大的产品时会出现均一性较差及裂纹、断裂等缺陷。且后期机加出复杂的散热筋形状也会导致生产成本大幅度增加。因此加入一道近净成型热压工艺，有望增加材料致密性，减少裂纹，同时直接成形散热筋形状，降低成本。但铝基复合材料烧结后疏松多孔，且散热筋成型难度很大，因此通过热压工艺中模具的设计和工艺参数的创新，有望通过该工艺制备得到无缺陷、均一性好、成型完整、接近净尺寸的铝基复合材料轨道交通制动盘成型体，后续经过简单机加工便可得到成品。

中国专利(申请号：CN201310692416.X)公开了一种高速列车制动盘的生产方法及锻造模具，具体公开了将23CrNiMoV圆钢通过镦粗、碾压、锻造、车加工制备成列车制动盘的方法及锻造模具的设计。但该锻造模具及参数不适用于疏松多孔的铝基复合材料烧结坯体，散热筋顶端会有缺失。

中国专利(申请号：CN201710861063.X)公开了一种铝基复合材料制动盘的制备方法，具体公开了以纯铝为基体，BN粉末、MoS₂粉末及镀钛金刚石微粉为增强体，通过球磨、压制预成型、热压烧结获得制动盘的方法。该方法的热压仅是压制成表面水平的坯体，后续机加成本很高。且其模具也不适用于压制散热筋形状，而且压制温度高，不利于节能。

发明内容

针对铝基复合材料制动盘在轨道交通装备轻量化中的应用趋势和现有铝基复合材料制动盘制备技术中的缺陷，及散热筋形状机加工的高昂成本，本发明的目的是在于提供一种铝基粉末冶金复合材料轨道交通制动盘的近净成型热压工艺，解决了冷压和烧结后坯体均一性不好及内部易有缺陷的问题，同时解决了散热筋需要机加工，成本高昂的问题。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种轨道交通制动盘烧结粗坯的近净成形热压方法，其包括以下步骤：

1)将模具进行预热处理；

2)在经过预热处理的模具内腔表面喷涂脱模剂；

3)将轨道交通制动盘烧结粗坯放入模具内腔进行热压处理后，脱模，即得。

优选的方案，所述预热处理的温度为300～500℃。