一種具有仿生結構的剎車片及其制備方法技術

本發明專利技術涉及剎車片領域，尤其涉及一種具有仿生結構的剎車片及其制備方法，它包括剎車片基板（1），所述剎車片基板（1）的一面上設有仿生強化骨架（2），且所述仿生強化骨架（2）的間隙中設置有壓實的耐磨材料（3）構成摩擦面，使用這種剎車片在高溫下摩擦系數變化小、熱磨損小、可靠性高較高、使用壽命較長。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及剎車片領域，尤其涉及ー種具有仿生結構的剎車片及其制備方法。
技術介紹
剎車片是通過摩擦把動能轉化為熱能來實現制動，并及時把熱能釋放到環境中去的裝置，廣泛用于運動機床和機動車輛。它的性能好壞直接關系到機床和機動車輛能否安全可靠的運行。但是現有技術普通的剎車片在高溫下摩擦系數變化較大、熱磨損大，所以可靠性能較低，且使用壽命較短，而現有技術如果需要改善剎車片的以上性能一般都是通過研制新型的材料配方、改善摩擦材料性能來實現，這種通過改善材料性能來提高剎車片性能的方法研發成本較高且研發需要投入的時間也較長，所以不太適合一般的剎車片制備企業。 而仿生是未來新材料設計與制造潛在的最有效途徑，生物體結構經過20億年物競天擇的優化，幾乎完美無缺。通過對貝殼、樹葉、魚等生物體的結構和靜態學、動力學性能研究發現，生物體所具有的耐磨、抗擠壓、抗裂紋等功能與其強化單元體的形狀、特征尺寸、分布規律和數量有著密切的關系，而現有技術并沒有將仿生學用于剎車片的記載。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，提供一種模仿生物表面軟硬結合結構的剎車片及其制備方法，使得制備出來的剎車片在高溫下摩擦系數變化小、熱磨損小、可靠性高較高、使用壽命較長。本專利技術所采用的技術方案是ー種具有仿生結構的剎車片，它包括剎車片基板，所述剎車片基板的一面上設有仿生強化骨架，且所述仿生強化骨架的間隙中設置有壓實的耐磨材料構成摩擦面。所述的仿生強化骨架的結構形狀為多點狀、網狀、植物葉脈狀或魚鱗狀。所述仿生強化骨架與耐磨材料的體積比為1:3 8。所述多點狀的仿生強化骨架的每四個點組成ー個正方形，且所述正方形的對角線長度為a ;所述網狀的仿生強化骨架的相鄰兩條左偏斜線之間的距離與相鄰兩條右偏斜線之間的距離均為b，且所述左偏斜線與右偏斜線之間的角度為β ;所述植物葉脈狀的仿生強化骨架的相鄰兩條側脈之間的距離為c ;所述魚鱗狀的仿生強化骨架的相鄰兩片魚鱗尖端的距離為d ;所述a、b、c、d均為2 6cm,所述β為60 120°。所述剎車片基板為冷軋鋼板制成，所述仿生強化骨架為碳素結構鋼、低合金耐磨鋼或金屬陶瓷制成，所述耐磨材料為無石棉半金屬或酚醛樹脂制成。ー種具有仿生結構的剎車片的制備方法，它包括以下步驟 (1)制造仿生強化骨架； (2)將仿生強化骨架焊接或鑲嵌在剎車片基板上； (3)對剎車片基板和仿生強化骨架的表面進行預處理；(4)在仿生強化骨架的間隙中填入耐磨材料并且壓實固化處理。所述對剎車片基底和仿生強化骨架的表面進行預處理包括以下步驟， (1)對剎車片基板及仿生強化骨架表面毛化處理或者在剎車片基板以及仿生強化骨架表面加工ー些高度為O. 5^5mm的凹槽或者凸起； (2)堿洗然后酸洗； (3)涂膠干燥。所述的在仿生強化骨架的間隙中填入耐磨材料并且壓實固化處理包括以下步驟， (1)將混合均勻的耐磨材料填充到仿生強化骨架間隙中； (2)將整個剎車片放入模具里，在壓カ為2(T25MPa、溫度為15(Tl70°C的熱壓機上壓制 成型； (3)從熱壓機內取出剎車片，然后放入溫度為18(T20(TC的烘箱中固化處理61小吋。采用以上結構方法與現有技術相比，本專利技術具有以下優點將仿生耦合技術與剎車片相結合，在剎車片基板表面設置ー層仿生強化骨架且在仿生強化骨架的間隙中填充耐磨材料，這樣生產出來的剎車片摩擦系數變化小、熱磨損小、工作可靠性高且使用壽命大大提高，在相同的使用條件下，本專利技術具有仿生結構的剎車片表現出了良好的制動、抗磨損性能，其平均使用壽命是普通剎車制動片的三倍以上，并且本專利技術所采用的方法不涉及新材料，所以需要投入的研發資金與研發時間就相對較少，適合大部分剎車片制備企業，可以廣泛推廣。附圖說明圖I為專利技術ー種具有仿生結構的剎車片的剖視圖。圖2為專利技術ー種具有仿生結構的剎車片仿生結構為多點狀的部分結構示意圖。圖3為專利技術ー種具有仿生結構的剎車片仿生結構為網狀的部分結構示意圖。圖4為專利技術ー種具有仿生結構的剎車片仿生結構為植物的葉脈狀的部分結構示意圖。圖5為專利技術ー種具有仿生結構的剎車片仿生結構為魚鱗狀的部分結構示意圖。如圖所示1、剎車片基板；2、仿生強化骨架；3、耐磨材料。具體實施例方式以下結合附圖與具體實施方式對本專利技術做進ー步描述，但是本專利技術不僅限于以下具體實施方式。如圖所示ー種具有仿生結構的剎車片，它包括剎車片基板1，所述剎車片基板I的一面上設有仿生強化骨架2，且所述仿生強化骨架2的間隙中設置有壓實的耐磨材料3構成摩擦面。所述剎車片基板I的另一面為安裝面。圖I中地下一面為剎車片基板1，上面一層實際上是仿生強化骨架2與耐磨材料3組成的整體。所述耐磨材料3可以使粉狀的，也可以是糊狀的。所述的仿生強化骨架2的結構形狀為多點狀、網狀、植物的葉脈狀或魚鱗狀。所述仿生強化骨架2與耐磨材料3的體積比為1:3 8。如圖2所示所述多點狀的仿生強化骨架的每四個點組成ー個正方形，且所述正方形的對角線長度為a ;如圖3所示所述網狀的仿生強化骨架的相鄰兩條左偏斜線之間的距離與相鄰兩條右偏斜線之間的距離均為b，且所述左偏斜線與右偏斜線之間的角度為β ;如圖4所示所述植物葉脈狀的仿生強化骨架的相鄰兩條側脈之間的距離為c ;如圖5所示所述魚鱗狀的仿生強化骨架的相鄰兩片魚鱗尖端的距離為d ;所述a、b、C、d均為2 6cm，所述β為60 120。。所述剎車片基板I為冷軋鋼板制成，所述仿生強化骨架2是由碳素結構鋼、低合金耐磨鋼或金屬陶瓷制成，所述耐磨材料3為剎車片通用的無石棉半金屬或酚醛樹脂。上述材料都是市售的。ー種具有仿生結構的剎車片的制備方法，它包括以下步驟， (1)根據仿生耦合遠離設計并制造仿生強化骨架；(2)將仿生強化骨架焊接或鑲嵌在剎車片基板上； (3)對剎車片基板和仿生強化骨架的表面進行預處理； (4)在仿生強化骨架的間隙中填入耐磨材料并且壓實固化處理。所述鑲嵌在剎車片基板上是指在剎車片基板上設有多個供仿生強化骨架嵌入的凹槽，然后將整個仿生強化骨架嵌入到這些凹槽中。所述對剎車片基底和仿生強化骨架的表面進行預處理包括以下步驟， (1)對剎車片基板及仿生強化骨架表面毛化處理或者在剎車片基板以及仿生強化骨架表面加工ー些高度為O. 5^5mm的凹槽或者凸起； (2)堿洗然后酸洗； (3)涂膠干燥。所述的在仿生強化骨架的間隙中填入耐磨材料并且壓實固化處理包括以下步驟， (1)將混合均勻的耐磨材料填充到仿生強化骨架間隙中； (2)將整個剎車片放入模具里，在壓カ為2(T25MPa、溫度為15(Tl70°C的熱壓機上壓制成型； (3)從熱壓機內取出剎車片，然后放入溫度為18(T20(TC的烘箱中固化處理61小吋。具體實施例一一種曲柄壓カ機剎車片，根據曲柄壓カ機的工作狀況及使用要求，選取植物葉脈狀仿生強化骨架，且植物葉脈狀仿生強化骨架的相鄰兩條側脈之間的距離為3mm，仿生強化骨架與填充的耐磨材料之間的體積比為1/8，仿生強化骨架的高度為3mm，剎車片基板材料選取冷軋鋼板，仿生強化骨架材質選用碳素結構鋼，仿生強化骨架采用焊接方式固定在剎車片基板上。剎車片基板和仿生強化骨架焊接固定好之后表面進行毛化處理，然后再用砂紙將表面打磨干凈，首先使用7%的NaOH溶液堿洗除油，接著本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有仿生結構的剎車片，它包括剎車片基板（1），其特征在于：所述剎車片基板（1）的一面上設有仿生強化骨架（2），且所述仿生強化骨架（2）的間隙中設置有壓實的耐磨材料（3）構成摩擦面。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈志欣，李繼強，邱紅鈺，王義強，劉立君，
申請(專利權)人：浙江大學寧波理工學院，
類型：發明
國別省市：