[发明专利]在碳/碳化硅刹车盘中固化保护夹的方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空机轮碳/碳化硅刹车盘领域，具体是一种在碳/碳化硅刹车盘中固化保护夹的方法。

背景技术

碳/碳化硅刹车盘保护夹是一个传力部件，其工作条件十分苛刻，除要求传力外，还要求连接可靠、耐冲击、耐高温、耐磨损。碳/碳化硅保护夹的主要作用是：一是通过碳/碳化硅保护夹将扭力传递到机轮的驱动键；二是使该扭力均匀分布在碳/碳化硅刹车盘上，使碳/碳化硅刹车盘键槽部位受力不致过于集中，避免键槽部位损坏；三是避免机轮驱动键直接与碳/碳化硅刹车盘接触，造成刹车盘使用时刹车盘与驱动键产生摩擦。磨损键槽部位；四是保护刹车盘装配到机轮上时驱动键与刹车盘键槽之间磕碰使碳/碳化硅刹车盘受损。

早在二十世纪六、七十年代，碳纤维复合材料开始使用于飞机刹车盘时，美国、法国、英国等发达国家就已经开始研究碳纤维复合材料刹车盘键槽保护问题，并且也申请了大量的专利。但都是采用金属材料制成钢夹，在刹车盘上钻孔，用铆接的方式使钢夹与刹车盘进行连接，从而实现对刹车盘键槽的保护。

国内西安超码科技有限公司申请专利号为200620148619.8的飞机炭刹车盘钢夹专利申请了一种U型碳刹车盘钢夹，采用的是金属材料制成钢夹，在刹车盘上钻孔，用铆接的方式使钢夹与刹车盘进行连接，从而实现对刹车盘键槽的保护。

西安航空制动科技有限公司是国内第一个将碳/碳化硅刹车材料用于飞机刹车盘的单位，所研制的碳/碳化硅刹车盘由于考虑到碳/碳化硅刹车材料的韧性好、强度高，碳/碳化硅刹车盘没有设计键槽保护夹。但在外场使用的过程中动盘键槽容易产生磕碰伤，出现掉快现象，使刹车盘防氧化涂层受到破坏，使刹车盘不再能够适应高温环境。经过改进后，在碳/碳化硅刹车盘的键槽部位采用我公司研制的U型金属钢夹进行保护，解决了碳/碳化硅刹车盘在装配过程中键槽受损的问题，但在使用过程中碳/碳化硅刹车盘会产生振动，特别在某一速度段内振动较明显。

分析原因，1）碳/碳化硅刹车盘采用提前进行精加工，陶瓷化之后对动盘键部位以铆接钢夹的方式对受力部位进行保护。由于陶瓷化过程中，经过热处理的刹车盘会发生变形，亦不能通过机械加工的方式消除所产生的变形，使得钢夹与刹车盘之间的装配关系和位置度不能得到保证，钢夹与刹车盘铆接困难，勉强铆接后不能达到设计图纸的要求。刹车盘在刹车的过程中易产生振动，从而损坏钢夹及刹车盘；2）碳/碳化硅刹车盘由于压缩模量大、刚度大，在受到冲击时不容易发生形变而导致力量过于集中，导致键齿受损；3）刹车盘钢夹与刹车盘接触的受力面过小，使刹车盘与钢夹接触部位受力过于集中，导致受力部位抵受不住冲击力而损坏。

发明内容

为克服现有技术中存在的会损坏钢夹及刹车盘的不足，本发明提出了一种在碳/碳化硅刹车盘中固化保护夹的方法。

本发明包括以下步骤：

步骤1，制作保护夹的胎模。所述的胎模用石墨制成，其外形尺寸与所制作的保护夹的U形开口的尺寸相同，其长度根据所需保护夹的数量确定，宽度为保护夹U形开口深度的3倍。所述胎模的高度b与动盘陶瓷键的厚度相等。在胎模表面有通孔，相邻通孔中心之间的距离为5～10mm；所述通孔的孔径为3～5mm。胎模长边的倒角与刹车盘键槽倒角相同。

步骤2，制作保护夹的预制件。在胎模上缠绕碳纤维无纬布；将无纬布碳纤维缠绕并粘接在胎模表面；碳绳穿过胎模上的通孔，将缠绕的碳纤维无纬布固定，得到碳/碳化硅保护夹预制件。

步骤3，制备碳/碳化硅保护夹预制件。通过沉积或浸渍的方式对碳/碳化硅保护夹预制件增密至1.55-1.65g/cm³，得到沉积后的碳/碳化硅保护夹坯体。

步骤4，机加工沉积后的碳/碳化硅保护夹坯体。机加工沉积后的碳/碳化硅保护夹坯体；将碳/碳化硅保护夹坯体加工成为多个碳/碳化硅保护夹的半成品，每个碳/碳化硅保护夹的半成品上有贯通的铆钉孔。

步骤5，去除各碳/碳化硅保护夹半成品中的胎模。

步骤6，陶瓷化处理；将去除胎模后的各保护夹半成品粘贴在半成品的碳/碳刹车盘的键上，并采用碳/碳棒作为铆钉装入各半成品保护夹上的铆钉孔内，用于将各半成品的保护夹与碳/碳刹车盘的键固定连接；将固定有保护夹半成品的碳/碳刹车盘动盘置于RMI炉内，按常规方法进行陶瓷化处理，得到固化有碳/碳化硅保护夹的碳/碳化硅刹车盘动盘；陶瓷化处理中的温度为1100～1400℃，真空压力为1000～5000Pa,高温处理的时间为5～20h。

步骤7，对得到的固化有碳/碳化硅保护夹的碳/碳化硅刹车盘动盘进行表面加工及防氧化涂层处理。