[实用新型]一种汽车用铝基复合材料实心制动盘

说明书

本实用新型涉及一种汽车用铝基复合材料实心制动盘，包括工作部、连接部和安装部，连接部的外环侧连接工作部，内环侧连接安装部；该制动盘采用SiCp/A356铝基复合材料通过反重力铸造方法制作而成；工作部的内外两侧分别设置内侧制动面和外侧制动面；连接部采用厚度逐渐过渡结构，从工作部到安装部厚度逐渐减小，且连接部的内外两侧设置有内侧加强筋或外侧加强筋。本实用新型的制动盘相较灰铸铁材质的制动盘可以实现减重40％以上，同时因为该材料较高的热传导能力和蓄热能力，可以降低制动盘的摩擦温升，并均匀化制动盘温度分布，避免制动盘中形成大的热应力，防止裂纹萌生和扩展。

技术领域

本实用新型属于汽车制动盘相关技术领域，特别涉及一种采用铝基复合材料的汽车用轻质长寿命实心制动盘。

背景技术

汽车的制动系统对行车安全非常重要，制动系统的作用是让行驶中的汽车进行减速和停车。制动系统的工作原理是将汽车的动能通过摩擦转换成热能。

汽车制动系统的制动器主要有鼓式和盘式两种。其中，盘式制动器是敞开式的，制动过程中产生的热量可以很快散去，拥有很好的制动效能，现在已广泛应用于汽车上。

盘式制动器的制动盘是以端平面为摩擦工作面的圆盘形部件。制动盘可按结构分为实心盘(单片盘)与通风盘(双片盘)。其中，实心盘是两摩擦面间没有通风道的制动盘。实心制动盘构造简单，容易制造，成本低，但散热性能比通风盘差，通常都安装于后刹车。

汽车簧下质量的减轻对于车辆轻量化和节能减排的贡献最为显著，同时也有利于提升车辆的操控性能。制动盘是可以有效减轻车辆重量的核心部件之一，因此，有必要开发汽车用轻量化制动盘。

目前主流的汽车制动盘材料以灰铸铁为主，典型的牌号为HT250，但钢铁材料的重量偏大，钢铁实心盘重量更大，不符合汽车节能减排和轻量化的趋势。

目前可作为制动盘轻量化材料的主要有两类：一是C/C复合材料或C/C-SiC复合材料；另一类是颗粒、晶须或纤维增强金属基复合材料。两种材料都具有好的轻量化特点。但C/C-SiC材料存在的主要问题是制造工艺复杂、成本高昂，在制备和成型方面都有待进一步完善。颗粒增强金属基复合材料的制备方法包括粉末冶金法、搅拌铸造法等。粉末冶金方法制备的SiC颗粒增强铝基复合材料在制件的结构复杂性或灵活性有限制，材料制备和制件成型的成本较高。近年来发展较快的是搅拌铸造方法制备SiCp/A356复合材料，即碳化硅颗粒增强铝基复合材料。

SiCp/A356铝基复合材料具有高的比强度和比刚度、导热性好、热容量高、耐磨性好等优点，与C/C-SiC复合材料相比，其材料制备和成型工艺过程相对简单，成本优势明显。选用含SiC颗粒增强的SiCp/A356铝基复合材料作为汽车轻量化制动盘材料，有望实现制动盘减重30％-50％，还可以延长使用寿命、减少运用成本、提高安全可靠性，实现无噪声绿色制动，特别适用于新能源汽车制动盘。当然，与传统的钢铁材料比，SiCp/A356铝基复合材料也存在熔点低、膨胀系数大、液态流动性差等问题，由此导致不能承受较高的摩擦制动温度以及较大的热应力等。此外，在采用铸造成型时，也需要考虑设计良好的顺序凝固工艺。

经对现有技术进行检索，中国专利CN 210240379 U“一种实心汽车制动盘”公开了一种实心汽车制动盘，其技术方案重点在于连接壁区的两级台阶结构设计，用于减小制动盘振动和噪声，并增强散热效果。此外，该技术方案轻量化效果不明显。

中国专利CN 105525153 A“一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料制动盘”公布了一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其制备方法，还提供了一种基于所述复合材料制造的轨道交通车辆用制动盘。该技术方案未涉及到汽车用制动盘，不能直接用于尺寸小、制动工况不同的汽车制动盘。