制动盘激光涂层 – 3D打印行业资讯网

在加大气候和环境保护力度的背景下，减少颗粒物污染与减少二氧化碳排放发挥着重要作用。这种污染的很大一部分是由制动器磨损造成的。制动盘和制动片之间的摩擦不仅会产生热量，还会产生无数细小的灰尘颗粒，这些灰尘颗粒会沉积在汽车轮辋和道路上。由于交通中颗粒物不断旋转，大多数颗粒物最终会消散到空气中。

这些颗粒物的主要来源是标准铸铁制动盘及其摩擦伙伴制动片。制动盘持续遭受严重磨损，因此在车辆的使用寿命内必须多次更换。使用二极管激光器的新型涂层技术现在可以用灰口铸铁生产耐磨制动盘，并显着减少颗粒物排放。因此，最大尺寸为 10 微米 (PM10) 或 2.5 微米 (PM2.5) 的有害颗粒物的量最多可减少 90%。

涂层介绍以及与竞争工艺的比较

灰铸铁制动盘的激光涂层既不需要改变基材，也不需要改变制造工艺。然而，通常耐久性有限的铸铁部件可通过硬质材料涂层得到改善。该涂层结合了持久的腐蚀保护和同样持久的磨损保护。竞争进程无法实现这一点。例如，热喷涂可以保证高度的磨损保护，但只能提供有限的腐蚀保护。

热喷涂涂层碳化物含量高，因此容易开裂，从而导致水分渗透。另一方面，氮化确实提供了防腐蚀和防磨损的综合保护，但只能持续有限的时间。

激光涂层在两层涂层结构中结合了腐蚀和磨损保护。首先应用缓冲层（通常是不锈钢）。在该缓冲层的顶部，会形成第二层，其碳化物含量单独确定，从而提供高水平的磨损保护（图 1）。

材料的具体成分可能会根据客户的要求而有所不同。高或低碳化物含量和不同的材料都是可能的。目前常用的是碳化钨和碳化钛。由于最近的发展，在某些情况下还可以通过单层涂层实现腐蚀和磨损保护的结合。此外，可以使用碳化物形成材料；当粉末熔化到制动盘上时，碳化物就会堆积。

高速程序，实现极具成本效益的流程

为了实现极具成本效益的涂层工艺，制动盘主要采用高速工艺进行激光涂层。在这些过程中，涂层粉末和基材之间通过冶金结合产生熔合。基材承受极低的载荷。事实上，由于工艺速度快，可以使用高激光功率，而不会造成明显的部件变形。这种方法最终可以生产非常薄的涂层，每层厚度约为 50 µm。相比之下，传统激光涂层的层厚度通常在 500 至 1000 µm 之间。

机器概念和粉末加工

米。图2：制动盘激光熔覆所采用的涂层方法。

高加工速度不仅可以创建薄层，还为工业大规模生产创造了先决条件，每层的循环时间低于 20 秒。可以测试不同的机器概念，以进一步提高未来的生产率。当今的经典解决方案是使用稍微倾斜的圆盘进行单面涂层（图 2，右）。这种方法的优点是，工艺反射会专门偏转远离涂层喷嘴和光学器件，从而减少元件上的应力。还可以实现双面同时涂覆（图2，中）。

米。 3：二极管激光束具有极其均匀的强度分布。

通过层与基材之间的冶金结合进行熔合非常重要，因为熔池是形成封闭防腐层的唯一方法，其中水分无法渗入中间层。同时，灰口铸铁要求向材料提供尽可能少的热量。因此，高速熔覆的目标始终是在功率粒子进入基材之前熔化尽可能多的功率粒子。因此，绝大多数能量被投入到能量粒子中，但只有绝对必要的能量才被投入到基础材料中。精确调整和平整的粉末流，以及二极管激光束极其均匀的强度分布（图 3），使得基材的热量输入达到如此低的水平。

二极管激光器作为镀膜工具的主要优点

通过使用多喷嘴，粉末的飞行路径可以非常精确地对齐，从而使粉末颗粒获得足够的能量而不会过热。正确的飞行角度（由喷嘴几何形状决定）和正确的飞行速度在这里都很重要。此外，颗粒尺寸和载气量决定了粉末最终是否能在激光束中实现足够的停留时间。工件上的强度也起着重要作用。二极管激光器可以特别轻松地生成光斑尺寸在 3-8 毫米范围内的均匀光束。目标强度为 1 至 2 kW/mm2。如果满足所有先决条件，则始终可以避免激光束中心粉末过热，并且基材和涂层材料的混合极少。

米。 4：高速熔覆的目标始终是在飞行过程中熔化尽可能多的粉末颗粒。

结论

激光涂层制动盘通过延长使用寿命和减少制动粉尘，为环境保护和可持续发展做出了重要贡献。其耐腐蚀和耐磨表面可减少细尘污染并提高生活质量，尤其是在城市地区。得益于快速、高效的涂层工艺和需求驱动的成本控制，激光涂层制动盘对大众市场也很有吸引力，并且是所有价格段的可行选择。当然，这不仅仅适用于内燃机车辆，因为制动盘也用于电动汽车，防腐蚀更加重要。

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