[发明专利]热压整形制备制动盘过程中工艺参数的估算方法及估算系统

说明书

本申请涉及一种热压整形制备制动盘过程中工艺参数的估算方法及估算系统，该估算方法通过陶瓷增强铝基复合材料中陶瓷增强相的质量百分含量、热压整形制备制动盘过程中的温度值、制动盘烧结粗坯的质量以及散热筋的最大高宽比，即可快速计算得到热压整形制备制动盘过程中的压力值、加压速率和保压时间，简单、快捷，避免了大量工艺参数的摸索实验，节约了实验成本，缩短了生产周期，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，特别是涉及一种热压整形制备制动盘过程中工艺参数的估算方法及估算系统。

背景技术

轨道交通车辆正朝着智能化快速发展，然而大量智能设备的使用增加了车辆重量，严重限制了其绿色化、轻量化发展，因此车辆减重成为各主机厂迫切需要解决的问题。制动盘是轨道交通车辆的关键部位，采用轻金属基复合材料制备制动盘替代传统铸铁、铸钢制动盘对轨道车辆的轻量化发展具有重要促进作用。

陶瓷增强铝基复合材料具有密度小、热稳定性好、耐磨损等优势，是制备轨道交通车辆轻量化制动盘的热门材料。行业内已采用搅拌铸造制备出铝基陶瓷增强体复合材料制动盘，并实现了商业应用。但由于搅拌铸造工艺中过量的陶瓷增强体难以在铝基体中分布均匀，陶瓷增强体的含量通常难以超过25wt％,且制动盘不可避免的会存在气孔等微观缺陷，使得制动盘的耐磨性能难以大幅度提升，难以满足更高速率等级的轨道车辆应用需求。

相比之下，如采用粉末冶金工艺(即混粉-冷压-烧结-热压整形)制备铝基复合材料制动盘，在成分设计上更为灵活，增强体的质量分数可远超20％，且更容易控制复合材料的均匀性，可有效提升制动盘耐磨性能及质量一致性。但铝基复合材料粉末冶金成形能力相对较差，具有复杂结构的铝基复合材料零部件直径通常在200mm以内，而轨道交通车辆制动盘的直径达到640mm,且设计有大量复杂筋条结构，成形过程极易出现裂纹。因此，大尺寸制动盘的复杂结构成形是推动粉末冶金铝基复合材料制动盘发展的关键点。

CN 111250698 A公开了一种轻质耐磨铝基粉末冶金复合材料轨道交通制动盘及其制备方法。CN 111390175 A公开了一种轨道交通制动盘烧结粗坯的近净成形热压方法。上述专利充分利用铝基复合材料烧结后高温状态下具有良好变形能力的特征，将制动盘复杂结构由传统冷压工序实现，调整到烧结后的热压整形工序实现。这充分说明热压整形是制备铝基复合材料制动盘的关键工序，上述专利公布了铝基复合材料制动盘热压整形工序非常宽广的工艺(热压压力、加压速率、保压时间)范围，但并未公布热压工艺参数的具体设计方法。

虽然轨道交通车辆制动盘的外径、内径、盘体高度一般为固定尺寸，但制动盘的性能需求与其服役环境紧密相关，使得不同型号铝基复合材料制动盘的增强体含量、毛坯重量、筋条特征及热压整形过程中所需的温度值存在差别，这些因素又与热压整形过程中的压力值、加压速率及保压时间紧密相关。

为了提高生产效率、降低生产成本，实际热压整形制备制动盘过程中希望采用最小的压力值、最快的加压速率以及最短的保压时间进行生产，但压力值过小易导致制动盘致密度不够，压力值过大易造成模具磨损，加压速率过度易引发筋条裂纹，保压时间过短易导致制动盘致密度不够。由于影响热压整形工艺的因素较多、关系复杂，无法通过简单多次试验获得合理的工艺参数，且试验成本高、周期长、效率低，有必要开发一种热压整形制备制动盘过程中工艺参数的估算方法。

发明内容

基于此，有必要提供一种热压整形制备制动盘过程中工艺参数的估算方法，通过该估算方法可以快速地得到热压整形制备制动盘过程中的压力值、加压速率和保压时间，避免了大量工艺参数的摸索实验，节约了实验成本，缩短了生产周期，提高了生产效率，具体方案如下：

一种热压整形制备制动盘过程中工艺参数的估算方法，所述制动盘由陶瓷增强铝基复合材料通过粉末冶金工艺制备而成，所述制动盘的散热面沿周向均布有散热筋，所述估算方法包括以下步骤：

获得所述陶瓷增强铝基复合材料的配方；