設(shè)計(jì)開發(fā)
鋁基復(fù)合材料汽車制動(dòng)盤開發(fā)
在保證汽車安全性和可靠性的前提下,實(shí)現(xiàn)汽車輕量化對(duì)于降低燃油消耗具有顯著影響。由于鋁合金密度小、比剛度大、耐腐蝕,并具有優(yōu)良的抗沖擊性能,因而成為了實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的理想材料。目前,鋁合金已被廣泛用于車身骨架、車身面板、車輪等零部件的制造。但是,由于鋁合金材料的膨脹系數(shù)較大,受熱時(shí)的膨脹量也較大,因此無法將其應(yīng)用在汽車制動(dòng)盤上實(shí)現(xiàn)制動(dòng)盤的輕量化。提給出了一種鋁基復(fù)合材料,該材料可以用于汽車制動(dòng)盤的制造,不會(huì)出現(xiàn)散熱不足的現(xiàn)象。
金屬基復(fù)合材料是將非金屬材料分散到金屬基體中而制成的復(fù)合材料。所提出的鋁基復(fù)合材料是將鋁合金材料作為基體、陶瓷顆粒作為非金屬材料分散到鋁合金基體中。由于陶瓷顆粒的膨脹系數(shù)較低,因而所形成鋁基復(fù)合材料的膨脹系數(shù)也較低。此外,為改善制動(dòng)盤的散熱性能,需要從源頭上降低制動(dòng)盤的膨脹量。因此,利用鋁基復(fù)合材料設(shè)計(jì)的制動(dòng)盤是將原本的實(shí)心結(jié)構(gòu)改變?yōu)榭招慕Y(jié)構(gòu),如圖1所示。通過試驗(yàn)對(duì)鋁基復(fù)合材料制動(dòng)盤的有效性進(jìn)行了測試。進(jìn)行了摩擦測試和高溫衰退測試,所有測試均在測功機(jī)上進(jìn)行,并在制動(dòng)盤上安裝熱電偶進(jìn)行溫度測量。測試時(shí),汽車分別從48.3km/h、96.6km/h、128.7km/h和160.9km/h開始制動(dòng),前兩種車速下的制動(dòng)測試進(jìn)行6次,后兩種車速下的制動(dòng)測試進(jìn)行4次。測試結(jié)果表明,在48.3km/h和96.6km/h車速下,制動(dòng)盤的平均摩擦因數(shù)在4.0~4.4范圍內(nèi)變化,而在128.7km/h和160.9km/h車速下,制動(dòng)盤的平均摩擦因數(shù)顯著下降。熱電偶測量結(jié)果表明,高車速下制動(dòng)盤平均摩擦因數(shù)下降時(shí),制動(dòng)盤的溫度也較高,即制動(dòng)盤發(fā)生了熱衰退。但是,與傳統(tǒng)鑄鐵制動(dòng)盤相比,鋁基復(fù)合材料制動(dòng)盤的熱衰退性能較小,質(zhì)量減輕了50%~60%。
Taylor Erva et al. SAE 2016-01-1937.
編譯:陳丁躍