碳纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料剎車盤的加工工藝及其設(shè)備的制作方法

碳纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料剎車盤的加工工藝及其設(shè)備的制作方法引言現(xiàn)代汽車的制動系統(tǒng)中，剎車盤作為重要的零部件之一，承擔(dān)著制動的重要作用。傳統(tǒng)的剎車盤主要由鋼鐵材料制成，其制造工藝和加工難度較低，但是缺點(diǎn)也很明顯，如制動時(shí)產(chǎn)生的高溫難以散去，同時(shí)重量較大，導(dǎo)致車輛靈敏度降低。為解決這些問題，人們開始研究采用復(fù)合材料來制造剎車盤，隨著碳纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料的研究與發(fā)展，其優(yōu)異性能被廣泛應(yīng)用到了剎車盤的制造中。本文將介紹碳纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料剎車盤的加工工藝及其設(shè)備的制作方法。材料1.C/C復(fù)合材料C/C復(fù)合材料是碳纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料的一種，也被稱為碳纖維復(fù)合材料。C/C復(fù)合材料的制備過程是將預(yù)制的碳化硅主體與炭黑、活性炭等碳質(zhì)材料混合后，在高溫下進(jìn)行高壓熱處理，使其形成多孔性的復(fù)合材料。C/C復(fù)合材料具有優(yōu)異的熱、機(jī)械性能，可滿足汽車剎車盤對高強(qiáng)度、高溫、高速等多種復(fù)雜工況的要求。同時(shí)C/C復(fù)合材料的密度較小，可顯著減輕剎車盤的重量，提高車輛的靈敏度。2.碳纖維碳纖維是一種高性能的復(fù)合材料，以聚丙烯為原材料，經(jīng)過高溫碳化和拉伸等一系列工序制備而成。碳纖維材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、剛度大、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，是制備C/C復(fù)合材料剎車盤的理想增強(qiáng)材料。工藝流程1.C/C復(fù)合材料制備制備C/C復(fù)合材料的主要步驟為材料選型、混合、成型、高溫處理等。其中成型工藝有兩種，分別為熱壓成型和化學(xué)氣相沉積成型。（1）熱壓成型熱壓成型是將預(yù)制的碳化硅主體與碳纖維等增強(qiáng)材料混合后，加入適量的樹脂粘合劑，放入加熱壓制機(jī)中進(jìn)行加熱和壓制，使其形成C/C復(fù)合材料板材。這種方法制備C/C復(fù)合材料剎車盤的優(yōu)點(diǎn)是成本低、生產(chǎn)效率高、成型精度高，適用于大批量生產(chǎn)。（2）化學(xué)氣相沉積成型化學(xué)氣相沉積成型是一種使用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體在固相表面上生成固體沉積物的過程，該方法可以直接將碳纖維等增強(qiáng)材料沉積在預(yù)制的碳化硅板材上，形成C/C復(fù)合材料?；瘜W(xué)氣相沉積成型制備C/C復(fù)合材料剎車盤的優(yōu)點(diǎn)是成品密度高，耐溫性好，但是生產(chǎn)效率低，工藝復(fù)雜。2.剎車盤加工C/C復(fù)合材料剎車盤加工一般采用數(shù)控加工技術(shù)和磨削加工技術(shù)，具體分為以下幾個(gè)步驟：（1）數(shù)控加工數(shù)控加工一般采用車削、銑削、鉆孔等方式進(jìn)行，由于C/C復(fù)合材料的難加工性，一般采用PCD（聚晶金剛石）刀具加工，在加工過程中要特別注意機(jī)床穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生振動引起加工失誤。（2）磨削加工磨削加工是將修整好的剎車盤放入磨床中，在磨削過程中使用金剛砂磨頭進(jìn)行，主要用于平面加工和表面光潔度的提高。（3）酸洗處理酸洗處理是指將剎車盤放入盛有硝酸和氫氟酸混合液中進(jìn)行腐蝕處理，在C/C復(fù)合材料剎車盤加工后的表面上形成微觀的凹槽，增加剎車盤與制動片間的摩擦力。3.設(shè)備制作在制備C/C復(fù)合材料剎車盤的過程中，需要制作相應(yīng)的設(shè)備。學(xué)術(shù)界和工業(yè)界在這方面的研究已取得了一定的進(jìn)展，比較成熟的制備設(shè)備有以下幾種：（1）熱壓機(jī)熱壓機(jī)是實(shí)現(xiàn)熱壓成型的主要設(shè)備，采用電爐加熱的方式，以高溫、高壓的條件下完成預(yù)制材料的熱壓成型，并將制成的C/C復(fù)合材料板材取出。（2）化學(xué)氣相沉積設(shè)備化學(xué)氣相沉積設(shè)備是實(shí)現(xiàn)化學(xué)氣相沉積成型的主要設(shè)備，通過調(diào)節(jié)溫度、氣體流速等參數(shù)，使氣體在C/C復(fù)合材料板材表面析出，形成增強(qiáng)材料。（3）數(shù)控加工設(shè)備數(shù)控加工設(shè)備是C/C復(fù)合材料剎車盤加工的主要設(shè)備，包括車削機(jī)床、銑床、鉆床等設(shè)備，其中數(shù)控車床是C/C復(fù)合材料剎車盤加工中最重要的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)剎車盤的各種形狀和尺寸的加工?？偨Y(jié)C/C復(fù)合材料剎車盤具有高強(qiáng)度、高溫、高速等多種復(fù)雜工況下的優(yōu)異性能，成為制造現(xiàn)代汽車剎車盤的理想材料之一。本文介紹了C/C復(fù)