StopFlex 如何製造長纖維碳陶瓷煞車(C/SiC)

內部StopFlex製造

碳陶瓷剎車碟是 陶瓷基複合材料,非塗層鐵。轉子開始時是一個受控的碳纖維增強結構(預成型件),然後通過形成陶瓷基體 液態矽滲透(LSI).

  • 我們控制的是: 纖維結構、孔隙率、滲透行為、最終幾何形狀和驗證。
  • 車輛上顯示的是: 在高溫下的可重複性、穩定的摩擦行為以及更可預測的踏板感覺(系統依賴)。
  • 這不是: 一種表面“塗層”過程。

快速答案

此路徑針對 可重複的結構可重複的摩擦。如果結構和幾何形狀不同,摩擦和磨損也會不同,這增加了 NVH 風險和不均勻的片材轉移。

快速定義

C/SiC(碳纖維增強碳化矽)

一種陶瓷基複合材料,其中 SiC 是基體, 碳纖維 提供增強。纖維網絡承載負荷。基體在溫度下穩定結構。

LSI(液態矽滲透)

熔融硅滲透到多孔碳結構中並反應形成 SiC原位生成。這就是如何創建陶瓷基體並使零件緻密化。

NVH

噪音、振動、刺耳。在剎車中,它通常表現為尖叫、顫動或“粗糙”的感覺。

偏擺

轉子旋轉時“晃動”的程度。過多的偏擺會導致踏板脈動和不均勻的片材轉移。

傳遞層

轉子上的一層薄薄的片材材料膜,有助於穩定摩擦和感覺。

為什麼這在汽車上很重要

  • 摩擦一致性: 取決於微觀結構和表面狀況,而不僅僅是碟盤形狀。
  • 熱行為: 取決於基體均勻性和通風設計。
  • NVH風險: 當幾何形狀、偏移和表面狀況不一致時增加。

一目了然

這是簡化的流程。確切的配方、固定裝置和驗收標準因零件編號和應用而異。

步驟 發生什麼 為什麼這在汽車上重要
1 形成連續纖維增強結構。 提高韌性並有助於在反覆熱循環下分散應力。
2 纖維成為具有粘結劑/填料化學的受控多孔預製件。 孔隙率控制設置了更均勻的滲透和更一致的磨損行為。
緻密化前的整合+接近淨成型。 減少後緻密化加工風險並支持更嚴格的幾何一致性。
4 LSI在結構內部形成SiC,創建C/SiC。 構建在溫度下穩定結構並在負載下支持可重複性的基質。
5 最終加工和表面處理。 控制偏移、墊片接觸、氣流和振動風險。
6 檢查+動力計驗證。 檢查摩擦是否在多次高能量停止中保持穩定。

製造片段

如何觀看這個

使用此片段作為上下文。以下步驟解釋了每個操作控制什麼以及它如何在實際制動行為中表現出來。

  • 觀察預成型件是如何處理的(結構控制)。
  • 觀察完成階段(幾何和表面控制)。
  • 驗證是“好故事”變成“可重複部件”的地方。

第一步 — 碳纖維架構

Continuous carbon fiber weave used to build brake rotor reinforcement architecture

第一步 — 碳纖維編織

我們從 連續碳纖維 並建立一個旨在多方向承載負荷的增強結構。這是轉子的“骨架”。

在實際使用中,制動意味著反覆升溫和降溫。這種循環驅動應力。連續的網絡有助於分散這種應力,使其不那麼局部化。

車上的應用要點

目標不是一次強勁的停止。它是能在多次熱循環中保持穩定的結構。

第二步 — 預成型製作和粘結系統

Binder and reinforcement preparation during carbon ceramic brake rotor preform build

第二步 — 預製件構建

纖維結構與 粘結劑系統 和選擇的填料形成受控的多孔預製件。這個階段是關於可重複性:放置、化學和孔隙率。

孔隙率不是小細節。它影響硅後期如何滲透到結構中。如果孔隙率不同,基質形成可能會有所不同。這可能稍後表現為不均勻的磨損、噪音或摩擦不穩定。

第三步 — 壓實和接近最終形狀

Consolidation and near-net shaping of carbon ceramic brake rotor preform

步驟 3 — 固結

預成型件被固結並塑形 接近最終幾何形狀。這減少了零件完全緻密化且極其堅硬後的大量修正加工。

近淨成形是一種工藝選擇,有助於控制變異性。較不激進的後期加工通常更容易保持穩定的幾何形狀。

第四步 — 液態矽滲透(LSI)

Liquid silicon infiltration forming silicon carbide matrix inside carbon ceramic brake rotor

步驟 4 — 矽滲透

在真空或受控氣氛下, 熔融矽 通過毛細作用滲透到多孔結構中。矽與碳反應形成 SiC 原位生成,形成緻密化的C/SiC複合材料。

LSI 是一種高溫過程。已發表的路徑運行在硅熔點之上 1,415°C (2,579°F) 並且經常報告在 ~1,500–1,600°C (2,732–2,912°F) 類別,具體取決於配方和幾何形狀。

車上的應用要點

這是基體形成的階段。當溫度升高時,均勻的滲透和反應對於摩擦重複性至關重要。

第五步 — 精密加工和表面處理

Precision machining and surface finishing operations on densified carbon ceramic brake rotor

步驟 5 — 最終加工

緻密化後,我們完成通風幾何形狀、面和精加工操作。目標是 嚴格的偏擺控制、穩定的剎車片接觸和可預測的氣流。

  • 幾何控制: 有助於降低振動風險和不均勻的片材轉移。
  • 通風控制: 影響冷卻行為,特別是在反覆停止的情況下。
  • 表面控制: 影響轉移層的形成和穩定。

第六步 — 檢查和動力計驗證

Quality control inspection and dynamometer validation for carbon ceramic brake rotor production

步驟 6 — 驗證

批次會檢查尺寸精度和平衡,然後在動力計上進行反覆的高能量停止。問題是實際的: 摩擦是否從第一次停止到最後一次保持穩定.

在嚴苛測試中,碟盤表面溫度可達到 ~900°C (1,652°F) 類別。面向賽車運動的製造商參考資料也描述了穩定運行的碳陶瓷碟盤 600–750°C (1,112–1,382°F) 峰值接近 1,000°C (1,832°F) (依測試協議而定)。

邊界條件

峰值溫度和磨損取決於車輛質量、輪胎抓地力、氣流、剎車片成分、制動平衡以及測試協議。不要將某個測試數據視為通用值。

驗證參考

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Eric Lin - STOPFLEX Technical Director

Eric Lin 技術總監

Eric 擁有超過十年的碳纖維陶瓷煞車 (CCB) 製造與銷售專業經驗,目前擔任 STOPFLEX 的首席技術專家。他專精於嚴格的品質控制與精確的車型適配,並已成功協助數千位車主完成保時捷 (Porsche)、BMW、梅賽德斯-賓士 (Mercedes-Benz) 及奧迪 (Audi) 平台的性能煞車升級。

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