一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背的制作方法

1.本发明一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背涉及汽车盘式制动器所用钢背及其制作方法，尤其是用于商用汽车盘式制动器钢背及其制作方法。


背景技术：

2.钢背与摩擦材料经过热压合为一体，俗称刹车片，用于商用车盘式制动器。商用车一般自重和载重都很大，因此其在行驶过程中，惯性要比乘用车大很多，尤其是商用重型货车在行驶过程中会产生巨大的惯性，因此商用重型货车交通安全死亡率多年来一直居高不下，在汽车事故率和汽车事故死亡率等指标上明显高于发达国家。为此我们国家在gb7258-2017《机动车运行安全技术条件》明确规定：“所有专用校车和危险货物运输车的前轮和车长大于9米的其他客车的前轮，以及危险货物运输半挂车，三轴的栏板式和仓栅式半挂车的所有车轮应装备盘式制动器”。
3.目前国内外普遍采用铸造和钢板冲压或激光切割两种生产方法生产钢背。但是这两种生产方法生产出来的钢背都有明显的缺陷和不足：
4.一、采用铸造方法生产的钢背：铸件组织会存在缩松、气孔、渣、裂纹等缺陷，晶粒粗细不均，铸件力学性能较低，耐冲击能力较低，因此其使用起来安全性能较差，运行安全难于保证；况且生产工序较多，工艺过程控制较繁琐，易于产生废品。并且会产生废气、废渣，不利于环保。现在已逐渐趋于淘汰。
5.二、采用钢板冲压或激光切割生产的钢背：这种方法生产的钢背，为保证钢背有足够的机械性能指标参数，选用的板材材料都会达到足够的厚。因此，无法实现轻量化，材料成本高，加工过程中材料浪费多。另外，冲压工艺无法实现复杂外形，只能采用在钢背表面起刺(如图1所示)或焊钢网(如图2所示)来与摩擦材料压合固定以增加钢背与摩擦材料的剪切力。焊钢网使用时间久了有开焊风险；而起倒刺加工难度大、效率低、外形小、强度小，经过刀具加工的倒刺本身组织被破坏、撕裂，并且不能在摩擦材料与钢背压合前进行抛丸等后续加工处理。
6.虽然刹车片是汽车运行中保证司乘人员的生命安全以及财产安全的重要装置和配件，但是由于属于车中较多的部件，车辆制造商还是不愿意让刹车装置在整车成本中占用较多的比重，削弱其价格竞争力。因此，能够提高刹车片及其钢背性能指标的高性能材料或提高性能的制作方法或工艺，因其价格高昂而难以应用。为此，寻找能保证高性能又不大幅增加生产成本的商用车钢背一直困扰着人们。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背，本发明新型钢背通过锻造工艺可以实现钢背复杂外形，钢背零件强度高，可以承受更大的冲击载荷。并且可以做到实现轻量化，节省制作材料，降低生产成本。与同材质冲压钢背相比，强度大幅提高，而综合成本还低。
8.本发明的技术方案：一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背，包括钢背基体，其特征在于该钢背基体由适合锻造的多种材质经锻造工艺制成；在所述钢背基体的正面有浅凹陷区，在该浅凹陷区内分布有凸起的锻造加强筋将浅凹陷区分成数个固载区，在每一个固载区内有成片儿的起于钢背基体的锻造钉散布。
9.上述的一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背，在所述钢背基体的背面与正面浅凹陷区分布的加强筋对应设有凹凸结构，该凹凸结构为所述钢背基体背面平面形成预设部分坑洼而成。
10.上述的一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背的制造方法，采用模锻工艺制成。
11.上述的一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背，所述锻造钉与所述钢背基体一体锻造而成。
12.上述的一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背，所述锻造钉为头部与根部等粗的圆柱钉或者为头部细根部粗的圆台钉。
13.上述的一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背，所述锻造钉为头部带端帽的栓钉。
14.上述的一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背，所述栓钉采用以下方法制作：首先通过模锻工艺制作圆柱钉钢背，而后采用专用电阻焊接设备，将钢背圆柱钉朝上放置在平板式下电极上，选择面积大小合适的上电极置于圆柱钉上端面上，而后启动位于上电极上的气缸施压、以及调整上电极电流大小、放电时间等参数，利用电阻焊瞬间放电将圆柱钉的端面升温，同时施压上电极使圆柱钉成为头部带端帽的栓钉。
15.本发明技术方案与现有技术相比，通过锻造工艺能使钢背材料组织中的疏松、气孔压实，把粗大的树枝状晶粒击碎成细小的晶粒,并形成纤维组织。当纤维组织沿着零件轮廓合理地分布时，能提高零件的机械性能。因而，锻制成的零件强度高,可承受更大的冲击载荷。通过钢背结构的改进，如加强筋、背面凹凸结构可以做到实现轻量化，节省制作材料，降低生产成本。与同材质冲压钢背相比，本发明钢背强度大幅提高，而综合成本还低。
附图说明
16.图1是现有技术起倒刺冲压钢背示意图。
17.图2是现有技术焊钢网冲压钢背示意图。
18.图3是本发明实施例一主视图。
19.图4是图3所示后视图。
20.图5是图3所示右视图。
21.图6是本发明实施例一立体图一。
22.图7是本发明实施例一立体图二。
23.图8是本发明实施例二立体图。
24.图9是图8所示栓钉示意图。
25.图10是实施例二中栓钉制造过程中圆柱钉示意图。
26.图11是实施例二中栓钉制造过程中圆柱钉在上下电极作用下形变图。
27.图12是实施例二中栓钉制造过程中圆柱钉形变为栓钉示意图。
具体实施方式
28.下面结合实施例以及附图对本发明作进一步详述：
29.见图3、图4、图5、图6、图7所示为本发明一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背实施例一。包括钢背基体1，该钢背基体1由普通钢材经第一步：精准下料，每件毛坯长度误差不超过0.2mm；第二步：用机械手拿取加热好的毛坯，精准放置在锻造模具模腔内；第三步：进行模锻锻造加工，制成成品，该步骤既可以是开式模锻也可以是闭式模锻。所述精准下料是指根据理论与经验数据精准计算出毛坯，使投料量与锻造后成品重量相等，达到无边料锻造。在所述钢背基体1的正面有浅凹陷区2，在该浅凹陷区2内分布有凸起的锻造加强筋3，在本实施例中分布有多条锻造加强筋3呈交叉状态，并且将浅凹陷区2分成数个固载区，如图3所示第一固载区21，第二固载区22，在每一个固载区内有成片儿的起于钢背基体1的锻造钉4散布。所述锻造钉4与所述钢背基1体一体锻造而成。本实施例锻造钉4为头部细根部粗的圆台钉，当然锻造钉4也可以是头部与根部等粗的圆柱钉。不管是圆台钉还是圆柱钉都可以很方便地起模。如此，在钢背基体1的正面有浅凹陷区2可以让摩擦材料更好地与钢背进行压合，其结合力更好。采用锻造钉4可以起到提高钢背与摩擦材料抗剪切力的作用，与冲压钢背焊钢网相比，经过锻造工艺打造的锻造钉与锻造钢背一体，更坚固没有开焊风险；与冲压钢背起倒刺相比，锻造钉体积更大，以圆形锻造钉为例：直径6mm,高度3-6mm的锻造钉，体积达到84-170立方毫米，起刺体积不到锻造钉的三分之一。锻造钉拥有锻造工艺独有的内部纤维结构和锻造流线，使得锻造钉承载能力更强。因此，本发明锻造钉钢背结构更适合于重型车、商用车刹车系统使用。
30.在所述钢背基体1的背面与正面浅凹陷区2分布的加强筋3对应设有凹凸结构5，该凹凸结构5为所述钢背基体1背面平面形成预设部分坑洼而成，改变了现有技术几十年来冲压/激光切割钢背背面为平面的惯性设计思路。该种设计主要目的是在保证钢背结构强度的前提下，降低钢背自身重量，实现轻量化，并降低生产成本。当然该设计与采用锻造工艺是不可分的，是在锻造工艺能够充分保证钢背强度的前提下，采用的这种轻量化的结构设计。
31.见图8、图9、图10、图11、图12所示为本发明一种可用于商用汽车刹车片的新型钢背实施例二。与实施例一不同，本实施例所述锻造钉4为头部带端帽41的栓钉。这种栓钉结构由于头部带帽使得钢背与摩擦材料的结合更加牢固，不但能增强钢背与摩擦材料抗剪切力的作用，还能提高钢背与摩擦材料抗分离的作用。由于该栓钉采用头部带端帽41，目前从技术角度上还不能采用模锻工艺制作。本发明采用实施例一的方法先制造出带圆柱钉的钢背，如图4所示，而后依据电阻焊接原理，采用专用电阻焊接设备，将钢背圆柱钉7朝上放置在平板式下电极61上，选择面积大小合适的上电极62，而后启动位于上电极62上的气缸施压、以及调整上电极62电流大小、放电时间等参数，利用电阻焊瞬间放电将圆柱钉的端面升温，同时施压上电极62使圆柱钉成为头部带端帽的栓钉。或者也可以将上电极62、钢背以及下电极61一起移至压力机或事先置于压力机上，调整压力机合理参数以及上电极62电流大小、放电时间等参数，利用电阻焊瞬间放电将圆柱钉7的端面升温，使圆柱钉7上端部71升温变软，同时压力机启动从上电极62施压使圆柱钉7上端部71变形为头部带端帽成型。
32.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明
的保护范围。