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傳統的制動盤是由含有片狀石墨相的灰口鑄鐵制成的

由于反複的機械載荷,與其他汽車部件相比,制動盤更容易受到磨損,産生細顆粒物,造成不良環境影響。據外媒報道,弗勞恩霍夫激光技術研究所(Fraunhofer ILT)和德國亞琛工業大學(RWTH Aachen University)共同開發一種新塗層工藝,能夠顯著降低這種影響。采用“超高速激光材料沉積”(德文縮寫為EHLA)技術,可以快速有效地保護制動盤,防止産生磨損和腐蝕。

傳統的制動盤是由含有片狀石墨相的灰口鑄鐵制成的。這種材料導熱性好、熱容量大,價格相對便宜;但是在使用過程中,很容易被磨損或腐蝕,産生大量的細顆粒物排放。在這種情況下,采用傳統塗覆工藝,如電鍍或熱噴塗等,難以為制動盤提供足夠的保護。這些工藝不能在鑄鐵和保護塗層之間形成冶金接合,而且需要用到很多材料,成本昂貴。

EHLA新工藝可以避免這些缺陷。Fraunhofer ILT研究員Thomas Schopphoven表示:“EHLA工藝非常适合應用于汽車工業,尤其是制動盤的塗層。塗覆制動盤通常是非常困難的,因為它們必須承受高負荷,而且容易受到經濟和環境因素影響。采用EHLA工藝,可以在塗層與基體之間形成冶金接合,塗層不易剝落。”

替代傳統工藝

傳統工藝生産的塗層會有孔隙和裂紋。采用EHLA工藝,可以保持塗層完整,在較長時間内更有效地保護組件。延長組件使用壽命,并防止由制動盤表面損壞造成的早期故障。此外,該工藝适用于各種材料,可以根據特定應用場景選擇不同類型的環保塗料。

EHLA工藝是一種激光材料沉積工藝新變體,已在渦輪葉片修複等領域取得巨大成功,存在若幹決定性優勢。

加工速度快 減少熱輸

采用EHLA工藝生産時,粉末顆粒狀的塗層材料直接熔化于激光束中,而不是在組件表面的熔池中熔化。現在進入熔池的是液滴材料,而不是固體粉末顆粒,所以塗層過程要快得多,從傳統激光材料沉積的0.5-2米/分鐘,上升到高達500米/分鐘。

這也大大減少被塗覆材料暴露于熱環境中的機會。使用傳統激光材料沉積工藝,基體材料的熱熔區要按毫米計,相比之下,EHLA工藝隻在微米範圍内産生熔化現象。所以,可以使用全新的材料組合,比如鋁或鑄鐵合金刹車盤塗層。

低熱輸入能防止制動盤中的碳溶解到熔體中,避免塗層和結合區産生脆性相、氣孔、連接缺陷和裂紋,使灰口鑄鐵制動盤的塗層與基礎材料緊密結合。

高效利用資源 提升質量

采用傳統激光材料沉積工藝,所産生的塗層厚度至少為半毫米。不僅要消耗大量材料,而且精加工過程非常複雜。相比之下,EHLA工藝能産生25到250微米之間的薄層。因此,新塗層既純淨又光滑,粗糙度降低到以前的十分之一左右。

此外,EHLA工藝的材料利用率能達到90%以上,具有極高的資源效率,提升經濟效益。在大規模工業生産環境中,可以達到基本使用要求。

事實上,工業應用可能很快就會成為現實。初步研究表明,EHLA工藝能夠利用不同材料,為常規灰口鑄鐵制動盤生産塗層。目前,總部位于亞琛的HPL Technologies公司正在準備進行大規模生産,并采用改良研磨工藝,處理零件表面。

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