双金属结构高能制动盘制造工艺及制动盘.pdf

本发明公开了一种双金属结构高能制动盘制造工艺及制动盘，采用锻压技术加工成母盘1，母盘表面用于实现制动功能的表层使用CrMoV系列的耐热钢埋弧焊丝，并与配套焊剂熔融形成平整的堆焊层；堆焊层形成后，冷却至50～150℃时放入炉中保温1～2小时，然后升温到700～800℃，而后保温3～5h，炉冷至200～300℃，然后取出试件，空冷至室温，之后进行机加工，最终成盘。本发明产品具有耐磨损、耐热疲劳、耐冲击能力强，生产成本低的优点。

1.  一种双金属结构高能制动盘制造工艺，其特征在于，采用锻压技术加工成母盘1；母盘表面用于实现制动功能的表层使用CrMoV系列的耐热钢埋弧焊丝，并与配套焊剂熔融形成平整的堆焊层；堆焊层形成后，冷却至50～150℃时放入炉中保温1～2小时，然后升温到700～800℃，而后保温3～5h，炉冷至200～300℃，然后取出试件，空冷至室温，之后进行机械加工，最终成盘。

2.  根据权利要求1所述之双金属结构高能制动盘制造工艺。其特征在于，所述埋弧焊丝的成分范围：C：0.05～0.15，Mn：1.5～1.8，Si：0.1～0.4，Cr：5～15，Ni：0.5～1.5，Mo：0.5～1.5，V：0.10～0.35；所用堆焊焊剂为碱性烧结焊剂。

3.  采用权利要求1或2方法得到的双金属结构高能制动盘。其特征在于，所述母盘制动表面制备有一层的高性能堆焊金属。

双金属结构高能制动盘制造工艺及制动盘
技术领域
本发明属于制动装置，尤其是高速制动设备制造领域。
技术背景
随着国民经济的飞速发展，我国客运高速列车的运行速度会大幅度提升，尤其是当列车运行时速超过350公里时，对保障行车安全的基础制动装置的性能提出了更加苛刻的要求。在高速制动条件下，制动盘工况极其恶劣，其表面直接承受着高温和高的机械载荷，其工作面不仅磨损严重，而且容易产生热疲劳裂纹，这样直接导致制动盘失效严重，更换周期变短，列车运行成本增加，因此为提高制动盘的制动性能和降低列车维护成本，迫切要求研究具有良好高温力学性能、更好摩擦磨损性能和更长使用寿命的制动盘材料，研制能够吸收大量制动能和制动功率的新型复合制动盘。
用作300km/h高速列车制动盘的钢系金属材料，主要有铸钢和锻钢两种。铸钢制动盘因铸造成形特点可以制成带有散热筋板的通风结构，结构强度和通风散热效果较好，但国内铸造生产质量不稳定(存在较多铸造缺陷)，批量生产中容易出现质量问题而影响制动盘的使用。锻钢具有较高的强度和韧性，同时具有较高的抗热裂性。
铁道科学研究院机车车辆研究所李和平发明了一种用于铁路机车车辆制动盘的合金结构钢(专利号02103951)，但是制动盘整体采用高合金钢成本高，而普通低合金钢的抗热疲劳性能不能满足高速制动的要求。
上海应用技术学院刘晓荣等人发明了一种高速列车制动用碳/碳复合材料的制备方法(公开号：CN1945048)。但C/C复合材料作为列车制动摩擦材料存在的问题主要表现在以下三个方面：①成本较高；②C/C复合材料摩擦系数随制动初速度增加变化较大和能量损耗大致使制动系统及临近组件温升过高等问题；③此外，密度较低的C/C复合材料中存在的气孔在潮湿环境下吸湿而会引起制动过程中摩擦系数大大下降，从而影响列车行车安全。
发明内容
鉴于现有技术的如上缺点，本发明的目的是研制一种高能制动盘及其制造工艺，使之能克服现有技术的如上缺点。本发明的目的是通过如下的手段实现的。
一种双金属结构高能制动盘及其制造工艺，其特征在于，制动盘具有双金属结构，母盘(1)采用锻压技术加工而成；母盘表面用于实现制动功能的表层使用CrMoV系列的耐热钢埋弧焊丝，并与配套焊剂熔融形成高性能堆焊表面层；堆焊层形成后，冷却至50～150℃时放入炉中保温1～2小时，然后升温到700～800℃，而后保温3～5h，炉冷至200～300℃，然后取出试件，空冷至室温，然后进行机械加工，最终成盘。
采用本发明工艺和制得的产品具有明显的优点，采用表面复合技术具有生产工艺简单，生产成本低，产品磨损、耐热疲劳、耐冲击能力强，完全满足高能、高速制动要求。
附图说明
图1为本发明双金属结构高能制动盘制造工艺及制动盘的侧视图。
图2为图1的A-A平面图。
图3为图1的B部放大图。
具体实施方法
双金属结构高能制动盘制造工艺，采用锻压技术加工成母盘1，散热筋2焊接在母盘表面上，母盘表面用于实现制动功能的表层使用CrMoV系列的耐热钢埋弧焊丝，并与配套焊剂熔融形成平整的堆焊层；堆焊层形成后，冷却至50～150℃时放入炉中保温1～2小时，然后升温到700～800℃，而后保温3～5h，炉冷至200～300℃，然后取出试件，空冷至室温，之后进行机加工，最终成盘。如图1和图2所示，图中，1、母盘表面2、散热筋3、盘爪4、盘毂5、堆焊层。
埋弧焊丝的成分范围：C：0.05～0.15，Mn：1.5～1.8，Si：0.1～0.4，Cr：5～15，Ni：0.5～1.5，Mo：0.5～1.5，V：0.10～0.35；堆焊焊剂为碱性烧结焊剂。
目前，国内高能制动盘主要依赖进口，本发明的实现为打破国外垄断，提高中国大型机械设备制造水平，尤其是大型机械设备关键零部件的制造水平，研制双金属结构高能制动盘，用于高速制动，具有重大的经济价值和深远的社会意义。本发明能显著提高制动盘表面工作性能、延长制动盘工作寿命并能产生巨大经济效益的高能制动装置。该项技术不仅能够用于高速重载列车制动，还能适用于石油钻机，大型风能发动机等高速装置的机械制动。