CN108700151B - 制造金属基体复合物通风式制动器转子的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于制造金属基体复合物通风式制动器转子（100）的方法包括：提供第一侧板（120）；提供第二侧板（130）；以及将所述第一和第二侧板（120、130）焊接在一起。所述第一和第二侧板（120、130）具有外表面（122、132）、内表面（228、138）和金属基体复合物部分，所述金属基体复合物部分从所述外表面（122、132）延伸到距所述内表面一距离处，所述距离小于在所述内表面与外表面之间测量的厚度。所述第一侧板的所述内表面包括通风口部分（112）。焊接步骤包括将所述第一通风口部分焊接到所述第二内表面以形成所述通风式制动器转子（100），所述通风式制动器转子（100）具有由所述第一和第二内表面（128、138）以及所述第一通风口部分形成的多个通风口。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年12月31日提交的题为“VENTED METAL MATRIX COMPOSITEBRAKE ROTOR AND METHOD”的美国临时申请序列号62/273,683的权益，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本申请总体涉及制造金属基体复合物车辆部件的方法，并且更具体地涉及制造金属基体复合物通风式制动器转子的方法。
背景技术
金属基体复合物(MMC)通常通过将增强材料包含到金属基体中来制造。例如，MMC可以包括用金属浸渗的陶瓷预成型件。MMC通常具有根据应用可能期望的不同于金属的性质和物理特性。例如，相对于环绕MMC的金属，所述MMC可以具有更高的比强度、更高的杨氏模量、更高的耐温性、更高的横向刚度和强度、更高的耐吸湿性、更高的导电性和导热性、更低的密度和更高的耐磨性。MMC的特定物理性质通常取决于最终应用并且可以通过所使用的基体和金属合金两者中的改变来修改。
车辆通常包括盘式制动器。盘式制动器通常包括旋转制动器转子。具有制动垫块的钳挤压制动器转子的外部和内部，以导致摩擦并且减少制动器转子的旋转。在车辆制动过程期间，通常存在到达制动器转子的摩擦表面的高能量传递，这能够导致温度升高。
发明内容
本文中公开了制造车辆部件（例如通风式制动器转子）的方法的示例性实施例。
一种用于制造金属基体复合物通风式制动器转子的示例性方法包括：提供第一侧板；提供第二侧板；以及将所述第一和第二侧板焊接在一起。所述第一和第二侧板具有外表面、内表面和金属基体复合物部分，所述金属基体复合物部分从所述外表面延伸到距所述内表面一距离处，所述距离小于在所述内表面与外表面之间测量的厚度。所述第一侧板的所述内表面包括通风口部分。所述焊接步骤包括将所述第一通风口部分焊接到所述第二内表面以形成所述通风式制动器转子，所述通风式制动器转子具有由所述第一和第二内表面以及所述第一通风口部分形成的多个通风口。
本公开的另一示例性实施例涉及一种用于制造具有金属基体复合物磨损表面的金属基体复合物通风式制动器转子的方法，所述方法包括：制备具有增强纤维和陶瓷颗粒的陶瓷化合物；由所述陶瓷化合物形成第一和第二陶瓷预成型件；通过用熔融金属浸渗所述第一和第二陶瓷预成型件来形成第一和第二金属基体复合物制动器部件；以及将所述第一和第二侧板焊接在一起。所述第一和第二金属基体复合物制动器部件具有外表面、内表面和金属基体复合物部分，所述金属基体复合物部分从所述外表面延伸到距所述内表面一距离处，所述距离小于在所述内表面与外表面之间测量的厚度。所述第一金属基体复合物制动器部件的所述内表面包括通风口部分。所述焊接步骤包括将所述第一通风口部分焊接到所述第二内表面，以形成所述通风式制动器转子，所述通风式制动器转子具有由所述第一和第二内表面以及所述第一通风口部分形成的多个通风口。
本公开的仍另一示例性实施例涉及一种用于制造具有局部金属基体复合物部分的金属基体复合物车辆部件的方法，所述方法包括：提供具有第一金属基体复合物部分和基本上没有金属基体复合材料的第一金属部分的第一车辆部件；提供具有第二金属基体复合物部分和基本上没有金属基体复合材料的第二金属部分的第二车辆部件；以及将所述第一和第二金属部分焊接在一起，以形成所述金属基体复合物车辆部件。
附图说明
关于以下描述和附图，本发明的这些和其它特征和优点将变得更好理解，其中：
图1是通风式制动器转子的透视图；
图2是图1的通风式制动器转子的透视图，其中移除转子板中的一个的一部分以暴露通风口；
图3是图1的通风式制动器转子沿着线3–3的横截面视图，其中第一和第二侧板处于未焊接状态；
图4是图1的通风式制动器转子沿着线3–3的横截面视图，其中第一和第二侧板处于已焊接状态；
图5是通风式制动器转子的横截面视图，其中第一和第二侧板处于未焊接状态；
图6是图5的通风式制动器转子的横截面视图，其中第一和第二侧板处于已焊接状态；
图7A–7C是示出根据本申请的实施例的通风式制动器转子的示例性通风口部分的径向视图；
图8和图9是描述制造通风式制动器转子的示例性方法的流程图；并且
图10是描述制造金属基体复合物车辆部件的示例性方法的流程图。
具体实施方式
如本文中所述，当一个或更多个部件被描述为连接、连结、附连、联接、附接或以其它方式互连时，此互连可以是直接的，如在所述部件之间，或者可以是间接的，例如通过使用一个或更多个中间部件。还如本文中所述，对“构件”、“部件”或“部分”的引用不应限于单个结构构件、部件或元件，而是可以包括部件、构件或元件的组件。还如本文中所述，术语“基本上”和“大约”被限定为至少接近于（并且包括）给定值或状态（优选地在10%内、更优选地在1%内、并且最优选地在0.1%内）。
MMC通常通过将增强材料包含到金属基体中来制造，从而增强所述复合材料的结构。所述MMC通常包括两个部分：主要无机金属部分和由其它无机成分（例如熔化碳化硅）制造的多孔结构。例如，MMC可以由用金属合金（例如铝）浸渗的陶瓷预成型件形成。申请人已经开发出各种MMC和制造MMC（包括铝MMC）的方法。在美国专利号9,429,202（本文中，“‘202专利”）和美国公开专利申请号2016/0108980（即，美国申请序列号14/536,311；本文中，“‘311专利”）中描述所述MMC以及其相关方法的示例，这两个美国专利都以全文引用方式并入本文中。就通过引用并入的材料与本说明书矛盾或不一致来说，本说明书将取代任何所述材料。本文中对任何参考文献的引用都不是承认此类参考文献是本发明的现有技术。
嵌入有轻质金属（例如铝合金）的金属基体复合物可用于许多行业中，诸如例如，航天、汽车、重型卡车、铁路、国防等等。由轻质金属合金制造的包括局部MMC部分的部件可用于车辆的任何部分中以减小所述部件的重量，同时维持或改善材料的其它特性，诸如例如，耐磨性、耐久性、强度、导热性等等。包括局部MMC部分（即，所述MMC部分被限制到所述部件的特定区域）的许多不同车辆部件可以使用本申请中所述的方法形成并连结在一起。虽然下文详细论述了形成具有局部MMC部分（尤其，制动器转子）的旋转和旋转对称部件，但是其它非旋转和非旋转对称的车辆部件（例如车辆主体、车辆框架或车辆悬挂部的若干部分）也可以使用下文所述的方法来制造。
铝MMC的减小的重量作为对车辆中的重部件（诸如例如，常规由铸铁制造的制动器转子）的替代物特别有益。例如，2015福特福星(Ford Fusion)的后部制动器转子重大约11.5磅，而铝MMC制动鼓重不到5.3磅。此重量减小改善了汽车的燃料经济性，并且通过减小簧下重量来减少振动和噪声、改善操控性并增加车辆的使用寿命。将MMC材料包含到其磨损表面中的制动器转子还可以具有改善的耐磨性，如在‘311申请中所述。
盘式制动器中的转子可以是通风式和非通风式的。通风式制动器转子可以通过由固体材料片机加工出通风口而形成，但是这样做耗时并且产生大量废材料。另外，一些通风口几何形状不能够从转子的外部机加工。
除机加工通风口以外，通风式制动器转子还可以铸造为单件，其中通风口由模具的若干部分成形。然后将铸造部分机加工成最终尺寸。铸造部分还可以包含MMC材料。由于使用搅拌铸造技术，一些开发MMC制动器转子的先前尝试不是特别成功。此技术并不遍及铝合金产生具有均匀碳化硅颗粒分布的混合物。
例如，使用Duralcan（用于使碳化硅与铝结合的搅拌铸造技术）来产生用于Chrysler Prowler的通风式制动器转子，但是存在显著分配问题。具体来说，除其它不一致性之外，碳化硅不均匀地分布在铝合金内，从而导致一些碳化硅颗粒从转子的表面突出。Duralcan的另一问题在于碳化硅颗粒分布遍及整个制动器转子。因此，机加工铸造部分需要专用工具，因为碳化硅散布遍及铝。在美国专利号6,547,850中描述了Duralcan过程的各种缺点。在美国专利号5,531,425中描述了由加拿大铝业公司(Alcan Aluminum Company)设计的搅拌铸造设备。
不是遍及车辆部件混合MMC材料，申请人已经例如在‘202专利和‘311申请中示出了某些车辆制动器部件可以形成有局部MMC部分。这些MMC部件通过在铸造所述部分之前在所期望位置中提供MMC预成型件来形成。用于铸造所述部分的熔融金属浸渗所述陶瓷预成型件以形成最终铸造部分的局部MMC部分。例如，MMC部分可以形成在制动器转子的磨损表面上，如在‘311申请的图6A中所示。
在形成包括MMC部分的部件（例如车辆部件）时，通常首先制造陶瓷预成型件。用于形成所述陶瓷预成型件的陶瓷化合物可以包括多种成分，诸如例如，陶瓷颗粒、增强纤维、淀粉、有机多孔形成材料、低温粘合剂、高温粘合剂（例如，胶态二氧化硅）和/或水。
下文公开制备陶瓷化合物的示例性方法。首先，可以在解缠结过程（detanglingprocess）中使用增强纤维。然后将干材料（例如，陶瓷颗粒、增强纤维、淀粉和有机多孔形成材料）逐步添加到一锅***中并且使其强化。然后可以将湿材料（例如，低温和高温粘合剂以及水）缓慢添加到相同一锅混合物中、搅动、并且然后在降低的压力下混合。此均匀的一锅混合物通常没有空隙，并且具有随机定向的纤维和可塑一致性。然后将所述混合物装载到压机中并且用阳模具和阴模具压缩。此压缩模制技术为预成型件提供均匀结构。一旦所述预成型件被模制，便将其从所述压机移除，并且在潮湿环境中缓慢干燥、由吸收衬垫支撑。一旦从所述预成型件中移除水，便将所述预成型件和所述吸收衬垫加热到极端温度以移除有机材料并且熔化无机陶瓷颗粒。在冷却之后，将所述陶瓷预成型件机加工成适当尺寸，移除表皮的外层，并且暴露所述预成型件的孔。
接下来，通常用基于MMC部件的所期望的性质确定的金属浸渗所述预成型件。这通过如下来完成：将所述经加热的预成型件放置在模具中、用足够的压力将铝加压到模腔中以浸透所述预成型件并达到所期望的铸造压力。可以通过挤压铸造或缓慢注射模具铸造来促进所述预成型件的浸渗。铸造部分可以然后经历热处理和机加工，以达到车辆部件的所期望的特性和尺寸。
由两个单独部件在两个磨损表面上形成具有MMC部分的通风式制动器转子提供各种优点。尤其，形成两个各自具有MMC部分的单独部件允许形成复杂通风口几何形状—例如，具有复杂曲线或许多不同和非线性流动路径的那些通风口几何形状。另外，由于陶瓷预成型件仅定位在模具的一侧上，因此可以更容易维持所述两个部件中的每个中所述陶瓷预成型件的对准。因此，通风式制动器转子可以通过将两个侧板连结在一起来形成，以包围多个通风口。一个或两个侧板可以具有机加工到配合表面中的叶片或立柱（post），使得通风口在连结这两个侧板时形成。在一些实施例中，可以利用两个单独的浸渗模具模制***来形成通风式制动器转子的每个半部，或者可以利用借助两个分离设计设置的模具***。在将所述两个部分从模具移除并冷却所述两个部分之后，可以将两个半部机加工成精确尺寸。
根据本申请的实施例，可以将侧板焊接在一起。每个侧板在磨损表面（例如，制动器转子的外表面）上形成有MMC部分，并且可以在被连结在一起之前机加工。虽然所述MMC部分难以机加工和焊接，但是内部配合表面由不具有MMC部分的金属（例如，铝）形成，使得不具有MMC部分的金属可以被机加工和连结，而不增加MMC部分所需的复杂性。这些内表面还可以被机加工以形成由于如上讨论的与机加工MMC材料相关联的困难而将难以使用常规单件铸造方法实现或甚至不可能的各种通风口几何形状。进一步，由于MMC材料由在焊接期间经历的升高的温度导致的脆化或由旋转焊接期间导致的破裂（下文所述），焊接MMC材料是有问题的。因此，将MMC制动器转子的两个半部机加工和焊接在一起对于由均匀分布遍及转子的MMC材料形成的半部来说不可行。
现在参考图1和图2，示出了示例性通风式制动器转子100。通风式制动器转子100包括形成在第一侧板120与第二侧板130之间的通风区域110。制动器转子100的直径为约10英寸至约15英寸。在一些实施例中，制动器转子100的直径为约10英寸至约12英寸或约11.8英寸。每个侧板120, 130包括外表面或磨损表面122, 132。制动器转子100在外表面122,132之间的厚度为约0.6至约1.6英寸。在一些实施例中，制动器转子100的厚度为约1.1英寸。制动器转子100通过轮毂102连接到车辆的车轮并且与其一起旋转。制动钳被致动以抵靠磨损表面122, 132挤压，以便产生摩擦，从而产生制动力并且使制动器转子100和所连接的车轮停止旋转。
第一侧板120与轮毂102整体地形成。在一些实施例中，轮毂102与第二侧板130整体地形成并且延伸通过第一侧板中的开口。轮毂102的直径为约4英寸至约8英寸。在一些实施例中，轮毂102的直径为约5.5英寸至约6.5英寸，或约5.9英寸。在一些实施例中，轮毂102是借助紧固件或一些其它附接装置附接到第一或第二侧板的单独部件。轮毂102通过螺栓孔104连接到车辆轴和车轮（未显示），尽管可以使用任何合适装置来将轮毂102附接到车辆。
通风区域110由第一和第二侧板120, 130包围。通风口部分112在第一和第二侧板120, 130之间延伸并且连结第一和第二侧板120, 130，以使第一和第二侧板120, 130间隔开，以便形成多个通风口114。通风口114在通风区域110的内直径上具有入口116并且在通风区域110的外直径上具有出口118。当转子100旋转时，空气被吸入到入口116中。空气流动通过通风口114并且从出口118排出。由钳施加到转子100的制动力产生的摩擦产生热并且导致转子100温度升高，这可能使制动器转子100的材料弱化。流动通过通风口114的空气吸收并带走由制动产生的热以产生冷却效果，从而允许更大的制动力施加到转子100，而不因过热损坏制动器转子100。通风口部分112可以是使内表面间隔开的任何结构，以便在第一和第二侧板120, 130之间的通风区域110中形成通风口114，诸如例如，叶片、立柱等等。所示出第一通风部分112包括直叶片，尽管所述叶片可以是弯曲或分段的，以改变在使用期间冷却流动通过旋转转子的通风区域110的流动路径。
现在参考图3，示出了制动器转子100的横截面视图，其中第一和第二侧板120,130处于未焊接状态、作为单独部件。第一和第二侧板120, 130各自具有焊接在一起以形成通风式制动器转子100的内表面128, 138。在所示出的实施例中，第一通风口部分112从第一内表面128延伸到第二内表面138。第一和第二内表面128, 138之间的距离为约0.3英寸至约0.8英寸。在一些实施例中，第一和第二内表面128, 138之间的距离为约0.41英寸。
所述横截面视图揭示了布置在第一和第二侧板120, 130的外表面122, 132中的每个处的MMC部分124, 134。MMC部分124, 134从外表面122, 132朝向内表面128, 138延伸到MMC边界126, 136。MMC边界126, 136分别与内表面128, 138间隔开第一和第二距离，所述第一和第二距离小于在内表面128, 138与外表面122, 132之间测量的厚度。在一些实施例中，第一和第二距离为约0.03英寸至约0.10英寸。因此，内表面128, 138和通风口部分112完全没有MMC成分，从而使得内表面128, 138能够被机加工或焊接，而不使用机加工MMC材料所需的专用工具。在一些实施例中，第一MMC部分124延伸到第一内表面128，并且通风口部分112完全没有MMC成分。如图4中所示，第一和第二侧板在焊接部140处被焊接在一起，所述焊接部140可以通过本文中所公开方法（诸如例如，旋转焊接或熔化焊接）形成。
根据本申请的实施例的旋转焊接通常使用机器（例如旋转焊接车床）实施。旋转焊接涉及将侧板的两个金属表面按压在一起并且使其相对于彼此旋转以刮除氧化层并使材料的温度升高，使得形成金属结合部（即，焊接部），而不达到金属的熔点。为了在侧板之间产生摩擦，所述板中的一个可以连续旋转，而另一板固定，或者两个板可以都在相反方向上连续旋转。在一些实施例中，板的旋转是不连续的；即，所述板中的一个或两者首先在一个方向上并且然后在相反方向上快速连续地来回旋转以产生热。在达到所期望温度时，将所述金属表面按压在一起以使焊接部固化。
在一些实施例中，所述部件以约500至约1,500转每分钟或者以约800至约1,200转每分钟连续旋转。在将所述部件按压在一起以使焊接部固化时，所施加的压力在从约100至约1,000磅每平方英寸的范围内。在旋转部分的内表面处达到的焊接温度在从约1,100至约1,250华氏度的范围内。在一些实施例中，可以例如通过电阻加热将内表面或焊接表面中的一个或两者预加热到在例如约400至约900华氏度的范围内的温度。然而，焊接温度、一个或更多个旋转部件的每分钟旋转次数、施加以使焊接部固化的压力和预加热温度可以全部基于所使用的材料和焊接区域的表面面积而变化。
为了通过旋转焊接而将侧板120, 130焊接在一起，使侧板120, 130围绕旋转轴线106旋转并且如图3中所示如由箭头108所指示将其按压在一起。在旋转焊接期间，侧板120,130一起移动，直到第一内表面128的第一通风口部分112接触第二内表面138。然后旋转侧板120, 130中的一个或两者以在侧板120, 130之间产生摩擦。在达到足够温度时，在第一通风口部分112与第二内表面138之间形成塑性区，并且将两个侧板120, 130按压在一起以形成焊接部140。在焊接之后，可以将转子100机加工成其最终尺寸。
根据本申请的实施例的熔化焊接通常涉及加热两个待焊接的侧板中的一个或两者并且将其按压在一起以形成焊接部。在一些实施例中，将侧板放置在接地车床上，使得电路在将所述板按压在一起时闭合。当电流流动通过所述部分时，所述部分通过电阻加热被加热。在达到所期望温度时，将金属表面按压在一起以使焊接部固化。
在一些实施例中，焊接温度在从约1,100至约1,230华氏度的范围内。在熔化焊接期间施加以将所述部分推动到一起的压力在从约100至约300磅每平方英寸的范围内。在使所述板在一起之前，可以例如通过电阻加热将焊接表面中的一个或两者预加热到约230华氏度。加热所述部分所需的电流基于施加以将部件按压在一起的压力和所述两个部分之间的接触面积而变化。焊接温度和施加以形成焊接部的压力可以全部都基于所使用的材料和焊接区域的表面面积而变化。
联接两个部分的焊接部可以通过熔化焊接同时形成或独立地形成。用于将所述部分焊接在一起的电流在从约8,000安培至约30,000安培或约8,500安培至约12,500安培的范围内。电流可以同时施加到全部或多个焊接区域或者施加到单独的焊接区域。电流可以在保持持续约1秒至约6秒的一个循环中施加。电流还可以在各自保持持续约1秒至约6秒的多个循环中施加，例如，多达约40个循环。在一些实施例中，电流在各自约1秒的6–7个循环、或各自约2秒的8–11个循环、或各自约3秒的13–18个循环、或各自约4–5秒的23–30个循环或各自约6秒的约34–38个循环中施加。
在一些实施例中，使所述部分彼此接触并且然后旋转搅动，即，使所述板在每个方向上快速来回旋转几度以在施加电流和形成焊接部之前刮除氧化层。所述部分可以在每个方向上旋转约3度、在每个方向上旋转约1度或在每个方向上旋转小于1度。在熔化焊接过程期间的小旋转度数允许侧板中的每个的通风口部分基本上对准并且焊接在一起。例如，叶片可以形成在每个侧板中并且然后焊接在一起，以形成通风式制动器转子。还可以将所述部分加热到高于熔点的所期望温度，以通过高温烧尽（诸如例如，在从约1,250至约4,000华氏度的范围内的温度）烧掉氧化层。
现在参考图5，示出了通风式制动器转子200的横截面视图，其中第一和第二侧板220, 230处于未焊接状态、作为单独部件。制动器转子200类似于制动器转子100，除了第一和第二通风口部分212, 213分别从第一和第二内表面228, 238中的每个延伸。第一和第二通风口部分212, 213当焊接在一起时形成通风口214。
像制动器转子100一样，制动器转子200的横截面视图揭示了布置在第一和第二侧板220, 230的外表面222, 232中的每个处的MMC部分224, 234。MMC部分224, 234从外表面222, 232朝向内表面228, 238延伸到MMC边界226, 236。MMC边界226, 236分别与内表面228, 238间隔开第一和第二距离，所述第一和第二距离小于在内表面228, 238与外表面222, 232之间测量的厚度。在一些实施例中，第一和第二距离为约0.03英寸至约0.10英寸。因此，内表面228, 238和通风口部分212, 213完全没有MMC成分，从而使得内表面228, 238和通风口部分212, 213能够被机加工或焊接，而不使用机加工MMC材料所需的专用工具。在一些实施例中，第一和第二MMC部分224, 234延伸到第一和第二内表面228, 238，并且通风口部分212, 213完全没有MMC成分。如图6中所示，第一和第二侧板在焊接部240处焊接在一起，所述焊接部240可以通过本文中所公开的方法（诸如例如，熔化焊接）形成。
为了通过熔化焊接将侧板220, 230焊接在一起，如图5中所示，如由箭头208所指示，将侧板220, 230按压在一起。在熔化焊接期间，侧板220, 230一起移动，直到第一内表面228的第一通风口部分212接触第二内表面238的第二通风口部分213。在一些实施例中，第一和第二通风口部分212, 213重叠，使得第一通风口部分212接触第二内表面238，并且第二通风口部分213接触第一内表面228。然后跨越侧板220, 230施加电流，以使接触表面的温度升高。在达到足够温度时，在通风口部分212, 213之间形成塑性区，并且将两个侧板220, 230按压在一起以形成焊接部240。在焊接之后，可以将转子200机加工成其最终尺寸。侧板220, 230还可以在熔化焊接之前或期间围绕图5–6中所示的轴线206来回旋转。
现在参考图7A–7C，示出了示例性通风式制动器转子700的示例性第一和第二通风口部分的径向视图。通风式制动器转子700包括形成在第一侧板720与第二侧板730之间的通风区域710。每个侧板720, 730包括外表面722, 732和内表面728, 738。
像制动器转子100和200一样，制动器转子700的横截面视图揭示了布置在第一和第二侧板720, 730的外表面722, 732中的每个处的MMC部分724, 734。MMC部分724, 734从外表面722, 732朝向内表面728, 738延伸到MMC边界726, 736。MMC边界726, 736分别与内表面728, 738间隔开第一和第二距离，所述第一和第二距离小于在内表面728, 738与外表面722, 732之间测量的厚度。在一些实施例中，第一和第二距离为约0.030英寸至约0.100英寸。因此，内表面728, 738和通风口部分712, 713完全没有MMC成分，从而使得内表面728, 738和通风口部分712, 713能够被机加工或焊接，而不使用机加工MMC材料所需的专用工具。
如图7A中所示，第一侧板720包括从第一内表面728延伸到第二内表面738的第一通风口部分712。像制动器转子100一样，第二内表面738并不包括通风口部分。图7A中所示实施例的侧板720, 730可以通过本文中所公开的方法（诸如例如，旋转焊接或熔化焊接）中的任一个焊接在一起。
如图7B中所示，第一和第二侧板720, 730分别包括第一和第二通风口部分712,713。像制动器转子200一样，第一通风口部分712从第一内表面728延伸以碰上从第二内表面738延伸的第二通风口部分713。图7B中所示实施例的侧板720, 730的通风口部分712,713在焊接期间对准，并且因此无法通过连续旋转焊接来焊接。然而，侧板720, 730可以通过本文中所公开的其它方法（诸如例如，不连续旋转焊接或熔化焊接）中的任一个焊接在一起。
如图7C中所示，第一和第二侧板720, 730分别包括第一和第二通风口部分712,713。第一和第二通风口部分712, 713重叠：第一通风口部分712从第一内表面728延伸到第二内表面738，并且第二通风口部分713从第二内表面738延伸到第一内表面728。图7C中所示实施例的侧板720, 730的重叠通风口部分712, 713防止侧板720, 730通过连续旋转焊接焊接在一起。然而，侧板720, 730可以通过本文中所公开的其它方法（诸如例如，不连续旋转焊接或熔化焊接）中的任一个焊接在一起。
现在参考图8，示出了形成通风式制动器转子的示例性方法800的流程图。示例性方法800包括：提供具有第一外表面和第一内表面的第一侧板，所述第一外表面包括MMC部分，并且所述第一内表面具有第一通风口部分（在802处）；提供具有第二外表面和第二内表面的第二侧板，所述第二外表面包括MMC部分（在804处）；将第一和第二侧板的第一通风口部分和第二内表面焊接在一起（在806处）。在一些实施例中，第二侧板包括第二通风口部分。可以实现示例性方法800以形成上文所述的示例性通风式制动器转子100、200和700或另一通风式制动器转子。
焊接步骤806可以包括通过以下步骤执行的旋转焊接：将所述第一内表面放置成与所述第二内表面接触；以约500至约1,500转每分钟旋转所述第一和第二侧板中的至少一个；将所述第一和第二表面中的至少一个加热到约1,100至约1,250华氏度的焊接温度；以及以约100至约1,000磅每平方英寸将所述第一和第二侧板按压在一起。替代地，焊接步骤806可以包括通过以下步骤执行的熔化焊接：将所述第一内表面放置成与所述第二内表面接触；经由电阻加热将所述第一和第二表面中的至少一个加热到约1,100至约1,250华氏度的焊接温度；以及以约100至约300磅每平方英寸将所述第一和第二侧板按压在一起。焊接步骤806还可以包括如上所述的预加热、旋转搅动和/或高温氧化物烧尽。
现在参考图9，示出了形成通风式制动器转子的示例性方法900的流程图。示例性方法900包括：制备包括增强纤维和陶瓷颗粒的陶瓷化合物（在902处）；由所述陶瓷化合物形成第一陶瓷预成型件（在904处）；通过用熔融金属浸渗所述第一陶瓷预成型件来形成具有内表面和外表面的第一金属基体复合物制动器部件，所述内表面具有第一通风口部分（在906处）；由所述陶瓷化合物形成第二陶瓷预成型件（在908处）；通过用熔融金属浸渗所述第二陶瓷预成型件来形成具有内表面和外表面的第二金属基体复合物制动器部件（在910处）；以及将所述第一通风口部分和所述第二内表面焊接在一起以形成通风式制动器转子（在912处）。在一些实施例中，第二侧板包括第二通风口部分。可以实施示例性方法900以形成上文所述的示例性通风式制动器转子100、200和700或另一通风式制动器转子。
焊接步骤912可以包括通过以下步骤执行的旋转焊接：将所述第一内表面放置成与所述第二内表面接触；以约500至约1,500转每分钟旋转所述第一和第二侧板中的至少一个；将所述第一和第二表面中的至少一个加热到约1,100至约1,250华氏度的焊接温度；以及以约100至约1,000磅每平方英寸将所述第一和第二侧板按压在一起。替代地，焊接步骤912可以包括通过以下步骤执行的熔化焊接：将所述第一内表面放置成与所述第二内表面接触；经由电阻加热将所述第一和第二表面中的至少一个加热到约1,100至约4,000华氏度的焊接温度；以及以约100至约300磅每平方英寸将所述第一和第二侧板按压在一起。焊接步骤912还可以包括如上所述的预加热、旋转搅动和/或高温氧化物烧尽。
可以使用本文中所述方法来制造多种车辆和非车辆相关的部件。这可以包括其它车辆部件（例如，非旋转和非旋转对称的车辆部件，例如车辆主体、车辆框架或车辆悬挂部的若干部分）。例如，在某些实施例中，第一车辆部件可以包括MMC部分和基本上没有MMC材料的第一金属部分，并且第二车辆部件可以包括MMC部分和基本上没有MMC材料的第二金属部分，使得其并不包括将影响金属部分的焊接和机加工的MMC材料的量。所述车辆部件的第一和第二金属部分可以通过本文中所公开的方法（诸如例如，旋转焊接或熔化焊接）中的任一个焊接在一起。
现在参考图10，示出了形成金属基体复合物车辆部件的示例性方法1000的流程图。示例性方法1000包括：提供具有第一MMC部分和基本上没有MMC材料的第一金属部分的第一车辆部件（在1002处）；提供具有第二MMC部分和基本上没有MMC材料的第二金属部分的第二车辆部件（在1004处）；以及将所述第一和第二金属部分焊接在一起以形成MMC车辆部件（在1006处）。可以实施示例性方法1000以形成上文所述示例性通风式制动器转子100、200和700或包括局部MMC部分的任何其它车辆部件。
虽然本公开的各种创造性方面、构思和特征可以在本文中描述和示出为在示例性实施例中以组合实施，但是这些各种方面、构思和特征还可以独立地或以其各种组合和子组合的方式用于许多替代实施例中。除非本文中明确排除，否则所有此类组合和子组合都旨在处于本申请的范围内。仍另外地，虽然在本文中可以描述关于本公开的各种方面、构思和特征的各种替代实施例（例如替代材料、结构、构造、方法、装置和部件，关于形式、配合和功能等的替代方案），但是此类描述并不旨在成为可用替代实施例的完整或详尽列表，不管是目前已知的还是稍后开发的。本领域技术人员可以容易地将所述创造性方面、构思或特征中的一个或更多个用于本申请的范围内的额外实施例和用途中，即使此类实施例在本文中未明确公开。
另外，即使本公开的一些特征、构思或方面在本文中可以描述为是优选布置或方法，但是此描述也并不旨在暗示此特征是需要或必需的，除非如此明确陈述。仍另外地，可以包括示例性或代表性值和范围以帮助理解本申请，然而，此类值和范围不应以限制意义解释，并且仅在如此明确陈述时才旨在成为关键值或范围。
此外，虽然各种方面、特征和构思在本文中可以明确识别为是创造性的或形成本公开的一部分，但是此识别并不旨在具有排他性，而是可能存在在本文中充分描述、而不被明确识别为如此或作为特定公开的一部分的创造性方面、构思和特征，本公开替代地在所附权利要求中阐述。对示例性方法或过程的描述并不限于包括在所有情况下都需要的所有步骤，也不将步骤呈现的次序解释为是需要或必需的，除非明确如此陈述。在权利要求中使用的词语具有其完整普通意义，并且并不以任何方式由说明书中实施例的描述来限制。
Claims (20)
1.一种制造金属基体复合物通风式制动器转子的方法，所述方法包括：
提供第一侧板，所述第一侧板包括第一外表面、具有第一通风口部分的第一内表面和金属基体复合物部分，所述金属基体复合物部分从所述第一外表面延伸到距所述内表面第一距离处，所述第一距离小于在所述第一内表面与第一外表面之间测量的厚度；
提供第二侧板，所述第二侧板包括第二外表面、第二内表面和金属基体复合物部分，所述金属基体复合物部分从所述第二外表面延伸到距所述第二内表面第二距离处，所述第二距离小于在所述第二内表面与第二外表面之间测量的厚度；
将所述第一内表面的所述第一通风口部分焊接到所述第二内表面以形成所述通风式制动器转子，所述通风式制动器转子包括由所述第一内表面、所述第一通风口部分和所述第二内表面形成的多个通风口，
其中，所述第一内表面、所述第二内表面和所述第一通风口部分完全没有金属基体复合物成分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二内表面具有第二通风口部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，焊接步骤包括将所述第一内表面的所述第一通风口部分焊接到所述第二内表面的所述第二通风口部分。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，焊接步骤包括将所述第一内表面的所述第一通风口部分焊接到所述第二内表面并且将所述第二内表面的所述第二通风口部分焊接到所述第一内表面。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二距离在0.03英寸至0.10英寸的范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，焊接步骤包括旋转焊接。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，旋转焊接包括：
将所述第一内表面放置成与所述第二内表面接触；
以500至1,500转每分钟来旋转所述第一和第二侧板中的至少一个；
将所述第一和第二表面中的至少一个加热到1,100至1,250华氏度的焊接温度；以及
以100至1,000磅每平方英寸来将所述第一和第二侧板按压在一起。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，旋转焊接进一步包括在将所述第一内表面放置成与所述第二内表面接触之前将所述第一和第二表面中的至少一个预加热到400至900华氏度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，焊接步骤包括熔化焊接。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，熔化焊接包括：
将所述第一内表面放置成与所述第二内表面接触；
经由电阻加热将所述第一和第二表面中的至少一个加热到1,100至1,250华氏度的焊接温度；
以100至300磅每平方英寸来将所述第一和第二侧板按压在一起。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，熔化焊接进一步包括在将所述第一内表面放置成与所述第二内表面接触之前将所述第一和第二侧板中的至少一个预加热到230华氏度。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，熔化焊接进一步包括在将所述第一和第二表面中的至少一个加热到焊接温度之前将所述第一和第二侧板中的至少一个加热到1,200至4,000华氏度。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，熔化焊接进一步包括在第一方向上重复旋转所述第一和第二侧板中的至少一个1至3度并且然后在第二方向上重复旋转所述第一和第二侧板中的至少一个1至3度。
14.一种制造金属基体复合物通风式制动器部件的方法，所述方法包括：
制备包括增强纤维和陶瓷颗粒的陶瓷化合物；
由所述陶瓷化合物形成第一陶瓷预成型件；
通过用熔融金属浸渗所述第一陶瓷预成型件来形成第一金属基体复合物制动器部件，所述第一金属基体复合物制动器部件包括第一外表面、具有第一通风口部分的第一内表面和金属基体复合物部分，所述金属基体复合物部分从所述第一外表面延伸到距所述内表面第一距离处，所述第一距离小于在所述第一内表面与第一外表面之间测量的厚度；
由所述陶瓷化合物形成第二陶瓷预成型件；
通过用熔融金属浸渗所述第二陶瓷预成型件来形成第二金属基体复合物制动器部件，所述第二金属基体复合物制动器部件包括第二外表面、第二内表面和金属基体复合物部分，所述金属基体复合物部分从所述第二外表面延伸到距所述第二内表面第二距离处，所述第二距离小于在所述第二内表面与第二外表面之间测量的厚度；
将所述第一内表面的所述第一通风口部分焊接到所述第二内表面以形成所述通风式制动器转子，所述通风式制动器转子包括由所述第一内表面、所述第一通风口部分和所述第二内表面形成的多个通风口，
其中，所述第一内表面、所述第二内表面和所述第一通风口部分完全没有金属基体复合物成分。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述陶瓷化合物进一步包括易挥发的孔隙度产生成分、淀粉、低温有机粘合剂、高温粘合剂和水。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二内表面具有第二通风口部分。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，焊接步骤包括将所述第一内表面的所述第一通风口部分焊接到所述第二内表面的所述第二通风口部分。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，焊接步骤包括将所述第一内表面的所述第一通风口部分焊接到所述第二内表面并且将所述第二内表面的所述第二通风口部分焊接到所述第一内表面。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，焊接步骤包括旋转焊接。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，焊接步骤包括熔化焊接。
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| REG | Reference to a national code |
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