轻量化混合材料制动盘制造和评价技术的研究



轻量化混合材料制动盘制造和评价技术的研究

减轻汽车非簧载质量是提高汽车行驶和操纵性能以及燃油效率的一个典型方法。制动盘直接连接行驶和转向系统，是非簧载质量中具有代表性的部分。在这项研究中，采用混合材料可使制动盘质量减轻15%～20%。

由于制动性能与制动力矩成正比，而制动力矩和制动盘半径成正比。因此，当提高制动性能时，制动盘的质量和体积将会增大。制动原理是将动能转变为热能，所以制动盘的耐热性和耐磨性都是很重要的，并且其性能随质量的变化较小。本研究的出发点是将制动盘分离成两个部分：一部分连接制动盘到轮毂的制动盘边缘（安装部分）；另一部分通过与摩擦片摩擦达到制动效果的摩擦表面。两者的结合部分称之为“桥”。在制动盘边缘部分采用铝合金可以有效减轻制动盘的质量，在摩擦面部分采用灰铸铁材料，可以保持良好的制动性能和耐久性。这种由铝合金边缘、灰铸铁摩擦表面和桥连接组成的制动盘称之为“混合盘”。目前可采用两种方法将两种材料结合：一种是在铸铝时添入铸铁即插入铸造的方法；另一种是采用径向螺栓装配方法。这种混合设计减轻了制动盘的整体质量。

本研究对这种混合盘的耐久性和摩擦特性进行了测试，并进行了评价。对于一些裂缝等显著问题，可以通过增加“桥”连接数量来避免。这种“混合盘”的缺点是成本过高，其材料、加工和模具都会增加成本。因此，需要优化流程和结构来降低成本。

Yoon Cheol Kim et al. SAE 2014-01-1009.

编译：牛妍妍